孫金霞,王 靜(綜述),吳 芹(審校)

(鹽城衛(wèi)生職業(yè)技術(shù)學(xué)院醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)學(xué)院，江蘇 鹽城 224005)

阿爾茨海默病(Alzheimer′s disease，AD)是一種以進(jìn)行性認(rèn)知障礙和記憶力損害為主的中樞神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病。目前在美國約有450萬AD患者[1]，全世界每年確診的新病例翻番[2]。65歲以上的老年人中，年齡每增加5歲，患病率增加一倍。僅在美國，AD患者的治療和護(hù)理的相關(guān)費(fèi)用已超過700億美元[3]。AD的相關(guān)研究的重點(diǎn)在于減緩、停止甚至扭轉(zhuǎn)AD的進(jìn)展。近年來的研究發(fā)現(xiàn)，降壓藥物，尤其是血管緊張素轉(zhuǎn)化酶(angiotensin converting enzyme,ACE)抑制劑和血管緊張素受體阻斷劑，能夠減緩AD的發(fā)病進(jìn)程，降低其發(fā)病率[4]。本文對腦中腎素-血管緊張素系統(tǒng)，特別是ACE抑制劑作為AD藥物的作用及血管緊張素4受體(angiotensin Ⅳ receptor，AT4)等方面進(jìn)行綜述。

1 AD概述

AD是一種受多因素制約和影響的退行性疾病。AD的主要病理改變是淀粉樣斑塊、神經(jīng)纖維纏結(jié)及基底前腦膽堿能神經(jīng)元丟失。雖然AD的病因假說存在多種，但還沒有一種假說能夠完全解釋AD的病理現(xiàn)象和發(fā)生過程。腦細(xì)胞外β淀粉樣蛋白(β-amyloid,Aβ)包括Aβ1-40和Aβ1-42在腦內(nèi)異常沉積，是AD的典型特征，大多研究者認(rèn)為這是該病的主要發(fā)病機(jī)制[5]。對早發(fā)家族性AD進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，在Aβ加工過程中，淀粉樣前體蛋白、早老蛋白1和早老蛋白2上存在點(diǎn)突變[6-7]。突變改變了Aβ1-40和Aβ1-42的沉積速率，且皮質(zhì)中Aβ1-42的聚集與認(rèn)知功能減退呈正性相關(guān)。事實(shí)上，不同時(shí)期Aβ1-40和Aβ1-42之間的比率不同，在早期，Aβ1-40的量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于Aβ1-42，約占分泌的總Aβ的90%[8]；隨著AD的發(fā)展，不溶性的Aβ1-42的量迅速上升，而Aβ1-40卻很少增長[9]；最終，Aβ1-42是淀粉樣蛋白斑塊的主要形式。這樣看來，Aβ1-42和Aβ1-40對神經(jīng)元的存活率發(fā)揮著相反的作用，Aβ1-40保護(hù)神經(jīng)元免受重金屬毒性，而Aβ1-42則促進(jìn)了神經(jīng)毒性[10-11]。

2 腎素-血管緊張素系統(tǒng)

哺乳動(dòng)物腦內(nèi)多個(gè)區(qū)域存在腎素-血管緊張素系統(tǒng)。簡述之，血管緊張素原是血管緊張素肽的前體蛋白，腎素作用于血管緊張素原的N端，形成無升壓活性的十肽血管緊張素Ⅰ(angiotensin，AngⅠ)，AngⅠ在ACE的催化下，去除C端的組氨酸和亮氨酸，形成具有強(qiáng)烈收縮血管而使血壓升高作用的八肽血管緊張素Ⅱ(angiotensin Ⅱ,AngⅡ)。AngⅡ在谷氨酰氨基肽酶A的作用下，失去N端的天冬氨酸生成七肽的Ang Ⅲ，它能促使醛固酮釋放，還能導(dǎo)致血壓升高。模性丙氨酰氨基肽酶N將AngⅢ的N端精氨酸切下，形成六肽的AngⅣ。AngⅣ進(jìn)一步被羧肽酶P、丙基寡肽酶轉(zhuǎn)換成Ang(3-7)。內(nèi)肽酶類(如糜蛋白酶)能夠切開纈氨酸、酪氨酸、異亮氨酸殘基，二肽酰羧肽酶切開組氨酸-脯氨酸間的連接，減少AngⅣ和Ang(3-7)，使得肽碎片和氨基酸組分失活[12]。

AngⅡ還可以通過另外的途徑轉(zhuǎn)變?yōu)锳ng(3-7)。首先羧肽酶P切除苯丙氨酸，然后通過ACE作用于Ang(1-9)切除二肽苯丙氨酸-組氨酸。之后，谷氨酰氨基肽酶A作用于Ang(1-7)的天冬氨酸-精氨酸間的肽鍵上，形成Ang(2-7)。Ang(2-7)在模性丙氨酰氨基肽酶N作用下轉(zhuǎn)變成Ang(3-7)(見圖1)。

Ang:血管緊張素;ACE:血管緊張轉(zhuǎn)化酶;AP-A:谷氨酰氨基肽酶A;AP-N:模性丙氨酰氨基肽酶N;Carb-P:羧肽酶P;PO:丙基寡肽酶

圖1腎素-血管緊張素系統(tǒng)通路[12]

當(dāng)AngⅡ和AngⅢ與受體AT1及AT2型完全結(jié)合時(shí)，AngⅠ失活。AngⅣ和Ang(3-7)對AT1和AT2的親和力低，但對AT4具有較高親和力和高特異性。

2.1AngⅡ和AT1和AT2亞型 AT1是一種G蛋白偶聯(lián)的受體，通過磷脂酶C及鈣傳遞信號。血管緊張素配體結(jié)合到AT1上，誘導(dǎo)受體蛋白構(gòu)象變化，激活G蛋白，進(jìn)而介導(dǎo)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。已發(fā)現(xiàn)兩種AT1亞型，即AT1A和AT1B，兩者間有92%～95%的同源性。

AT2亞型是有7個(gè)跨膜域的G蛋白偶聯(lián)受體，但不與G蛋白結(jié)合，而可能通過蛋白酪氨酸磷酸酶介導(dǎo)信號傳遞。它與大鼠AT1的氨基酸序列只有32%～34%的一致性。雖然AT2與7跨膜家族受體成員結(jié)構(gòu)特征一致，但與該組蛋白間不具有功能相似性。

2.2AngⅣ和AT4亞型 AngⅣ與AT1和AT2位點(diǎn)的親和力很弱，其介導(dǎo)經(jīng)典血管緊張素依賴的功能的作用遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于AngⅡ和AngⅢ，所以一度認(rèn)為AngⅣ無生物活性，直到發(fā)現(xiàn)并確定AngⅣ的特異結(jié)合位點(diǎn)AT4亞型。AT4亞型不同于AT1和AT2，已知配體不能與AT4位點(diǎn)結(jié)合。已知125I-AngⅣ能反向、飽和、高親和力地結(jié)合到AT4位點(diǎn)。在多種哺乳動(dòng)物的組織，包括腎上腺、膀胱、大腸、心臟、腎臟、前列腺、腦、脊髓中普遍發(fā)現(xiàn)AT4位點(diǎn)的存在。

迄今為止，AT4還未被克隆和測序。已經(jīng)確定AngⅣ(及AngⅣ類似物)與亮氨酸-纈氨酸-纈氨酸hemorphin-7(即LVV-H7)一樣，有效促進(jìn)空間學(xué)習(xí)能力，這可采用Morris水迷宮，或Barnes(Barnes circular maze)圓形迷宮來完成空間學(xué)習(xí)任務(wù)測得。研究發(fā)現(xiàn)，AngⅣ和LVV-H7通過促進(jìn)海馬神經(jīng)元對葡萄糖的攝取，從而有利于認(rèn)知過程[13]。然而，AT4的鑒定和信號機(jī)制尚未確定。

3 ACE與AD

3.1ACE對Aβ的降解作用 ACE抑制了Aβ的聚集、沉淀和纖維形成，從而使大鼠細(xì)胞毒性降低[14]。ACE抑制劑(賴諾普利)的應(yīng)用抑制了ACE的保護(hù)作用。已經(jīng)確定ACE可在多個(gè)位點(diǎn)對Aβ1-42進(jìn)行剪切，從而形成Aβ1-40[15]。用ACE抑制劑對老年淀粉樣前體蛋白轉(zhuǎn)基因小鼠的短期給藥不會(huì)增加腦中Aβ的形成，但長期給藥會(huì)增強(qiáng)Aβ1-42沉積。

3.2ACE抑制劑在學(xué)習(xí)和記憶中的作用 ACE在腎素-血管緊張素系統(tǒng)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。ACE抑制劑，如卡托普利、依那普利、賴諾普利和培哚普利，是降壓首選藥物。這些藥物顯著減少AngⅠ向AngⅡ的轉(zhuǎn)換，降低AngⅡ的合成。然而，AngⅠ的增加可能會(huì)導(dǎo)致Ang(1-9)的合成增加，從而轉(zhuǎn)化為Ang(1-7)、Ang(2-7)和Ang(3-7)(圖1)。ACE抑制劑通過減少AngⅡ的合成，來消除AngⅡ?qū)σ阴Ｄ憠A釋放的抑制作用，從而促進(jìn)認(rèn)知功能?，F(xiàn)已證實(shí)，ACE抑制劑可以改善認(rèn)知，并能減少出血性或缺血性腦血管意外后的血管性癡呆的發(fā)生[4]。此外，ACE抑制劑對輕度認(rèn)知功能障礙患者具有穩(wěn)定認(rèn)知功能作用[16-17]，且能減緩AD患者認(rèn)知下降的速度[18]。但也有報(bào)道得出相反結(jié)論[19]。

ACE抑制劑對于AD患者的臨床認(rèn)知促進(jìn)作用，可能有5個(gè)原因。①AngⅡ的形成干擾了記憶獲得。因此，阻斷AngⅡ的形成將促進(jìn)認(rèn)知過程。②AngⅡ的阻斷，釋放了被抑制的鉀誘導(dǎo)的乙酰膽堿，從而有利于記憶的鞏固和恢復(fù)。③P物質(zhì)能夠增加腦啡肽酶(腦部降解Aβ的主要物質(zhì))的活性[20]，從而有助于Aβ的降解。④AngⅣ及AngⅣ類似物可使AT4亞型活化，如同Ang(3-7)有利于學(xué)習(xí)和記憶功能[21-22]。預(yù)計(jì)采用ACE抑制劑進(jìn)行治療，有可能增加AngⅠ，而AngⅠ會(huì)形成Ang(1-9)和Ang(1-7)，繼而增加Ang(2-7)、Ang(3-7)的形成，從而增加了AT4的活化和促進(jìn)記憶功能。⑤AngⅣ促進(jìn)了大鼠海馬中鉀誘導(dǎo)的乙酰膽堿的釋放，表明大腦膽堿能系統(tǒng)至少部分介導(dǎo)了AT4介導(dǎo)的記憶增強(qiáng)作用[23]。

4 AD的新治療靶點(diǎn)—AT4

許多記憶的促進(jìn)作用初步歸結(jié)到AngⅡ，是由于AngⅡ轉(zhuǎn)換為AngⅢ，再轉(zhuǎn)換為AngⅣ作用在AT4亞型上。這也與大量的研究發(fā)現(xiàn)是一致的，AngⅠ水平的增加，轉(zhuǎn)化為Ang(1-9)，然后轉(zhuǎn)化為AngⅡ、Ⅲ、Ⅳ和Ang(3-7)，從而促進(jìn)認(rèn)知過程(見圖1)。

這樣看來，AT4適合作為AD的治療靶點(diǎn)。以下多個(gè)研究成果也支持了該觀點(diǎn)。①AT4亞型在腦中主要分布于新皮質(zhì)、海馬、杏仁核及基底核，與預(yù)期的介導(dǎo)認(rèn)知過程的中心區(qū)一致。②長時(shí)程相增強(qiáng)(long term potentiation)是學(xué)習(xí)和記憶儲(chǔ)存的功能單位。AT4能夠促進(jìn)長時(shí)程相增強(qiáng)從N-甲基-D-天冬氨酸受體依賴的長時(shí)程相增強(qiáng)上分離，表明它是一個(gè)非谷氨酸能的信號通道[24]。③AT4至少能通過三種不同的鈣通道增加鈣的內(nèi)化作用，是快速且顯著的細(xì)胞信號活動(dòng)[24]。④AngⅡ向AngⅢ再向AngⅣ的轉(zhuǎn)化似乎對于AngⅡ介導(dǎo)的紋狀體中多巴胺的釋放，以及海馬中乙酰膽堿的釋放是必須的[25]。

AngⅣ類似物，如Nle1-AngⅣ(Nle1是一種保護(hù)氨基酸的修飾基團(tuán))能夠提高多種老年癡呆動(dòng)物模型的認(rèn)知功能，但半衰期短，不能透過血腦屏障，限制了它的臨床運(yùn)用。可以采取兩種方式去獲得合適的活性分子，一種是通過從Nle1-AngⅣ的C端去除氨基酸的同時(shí)來監(jiān)測認(rèn)知活動(dòng)來獲得；或采取多種修飾手段來獲得穩(wěn)定、能透過血腦屏障且能提高認(rèn)知的活性分子[26]。目前，多數(shù)研究致力于老年癡呆動(dòng)物模型上確定這些分子的活性譜以及尋找相關(guān)類似物。能夠透過血腦屏障的AngⅣ類似物代表了一個(gè)新的極具前景的AD治療方法。

5 結(jié) 語

AD的病因和發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，是多種發(fā)病因素共同參與的異質(zhì)性疾病。目前，沒有一種AD治療方法能從根本上停止其病理的退行性變，多根據(jù)不同病因及假設(shè)發(fā)病機(jī)制，形成不同的藥物治療策略。目前研究者在AD的治療中嘗試運(yùn)用不同的新方法，如非甾體類消炎藥、選擇性的環(huán)加氧酶2抑制劑、抗-淀粉樣蛋白藥物等來清除細(xì)胞的Aβ，正在開發(fā)的藥品有Aβ聚合抑制劑、γ-分泌酶調(diào)節(jié)因子、抗淀粉樣蛋白抗體、甲基結(jié)合蛋白衰減劑等。大樣本臨床試驗(yàn)前的首要問題是這些方法的安全性。從目前研究情況看來，開發(fā)穩(wěn)定的能透過血腦屏障的AngⅣ類似物分子來活化AT4，將是治療AD，有利于患者的認(rèn)知的可行性方法。

[1] Yaari R,Corey-Bloom J.Alzheimer′s disease[J].Semin Neurol,2007,27(1):32-41.

[2] Smith AD.Prevention of dementia:a role for B vitamins?[J].Nutr Health,2006,18(3):225-226.

[3] Zec RF,Trivedi MA.The effects of estrogen replacement therapy on neuropsychological functioning in postmenopausal women with and without dementia:a critical and theoretical review[J].Neuropsychol Rev,2002,12(2):65-109.

[4] PROGRESS Collaborative Group.Randomized trial of a perindopril-based blood pressure-lowering regimen among 6105 individuals with previous stroke or transient ischaemic attack[J].Lancet,2001,358(9287):1033-1041.

[5] Selkoe DJ.Alzheimer disease:mechanistic understanding predicts novel therapies[J].Ann Intern Med,2004,140(8):627-638.

[6] Goate A,Chartier-Harlin MC,Mullan M,etal.Segregation of a missense mutation in the amyloid precursor protein gene with familial Alzheimer′s disease[J].Nature,1991,349(6311):704-706.

[7] Lendon CL,Ashall F,Goate AM.Exploring the etiology of Alzheimer disease using molecular genetics[J].JAMA,1997,277(10):825-831.

[8] Zou K,Michikawa M.Angiotensin-converting enzyme as a potential target for treatment of Alzheimer′s disease:inhibition or activation[J].Rev Neurosci,2008,19(4/5):203-212.

[9] Parameshwaran K,Dhanasekaran M,Suppiramaniam V.Amyloid beta peptides and glutamaterigic synaptic dysregulation[J].Exp Neurol,2008,210(1):7-13.

[10] Zou K,Gong JS,Yanagisawa K,etal.A novel function of monomeric amyloid beta-protein serving as an antioxidant molecule against metal-induced oxidative damage[J].J Neurosci,2002,22(12):4833-4841.

[11] Zou K,Kim D,Kakio A,etal.Amyloid beta-protein(Аβ)1-40protects neurons from damage induced by(Аβ)1-42in culture and in rat brain[J].J Neurochem,2003,87(3):609-619.

[12] Banegas I,Prieto I,Vives F,etal.Brain aminopeptidases and hypertension[J].Renin Angiotensin Aldosterone Syst,2006,7(3):129-134.

[13] DeBundel D,Smolders I,Yang R,etal.Angiotensin IV and LVV-haemorphin 7 enhance spatial working memory in rats:effects on hippocampal glucose levels and blood flow[J].Neurobiol Learn Mem,2009，92(1):19-26.

[14] Hu J,Igarashi A,Kamata M,etal.Angiotensin converting enzyme degrades Alzheimer amyloid beta-peptide(А beta):retards А beta aggregation,deposition,fibril formation,and inhibits cytotoxicity[J].J Biol Chem,2001,276(51):47863-47868.

[15] Zou K,Yamaguchi H,Akatsu H,etal.Angiotensinconverting enzyme converts amyloid beta-protein 1-42(Аβ1-42) to Аβ1-40,and its inhibition enhances brain Аβ deposition[J].J Neurosci,2007,27(32):8628-8635.

[16] Kehoe PG,Wilcock GK.Is inhibition of the renin-angiotensin system a new treatment option for Alzheimer′s disease?[J].Lancet Neurol,2007,6(4):373-378.

[17] Rozzini L,Chilovi BV,Bertoletti E,etal.Angiotensin converting enzyme(ACE)inhibitors modulate the rate of progression of amnestic mild cognitive impairment[J].Internat J Geriat Psychiat,2006,21(6):550-555.

[18] Hajjar IM,Keown M,Lewis P,etal.Angiotensin converting enzyme inhibitors and cognitive and functional decline in patients with Alzheimer′s disease:an observational study[J].Am J Alzheimers Dis Other Demen,2008,23(1):77-83.

[19] Khachaturian AS,Zandi PP,Lyketsos CG,etal.Antihypertensive medication use and incident Alzheimer disease:the Cache County study[J].Arch Neurol,2006,63(5):686-692.

[20] Carson JA,Turner AJ.Beta-amyloid catabolism:roles for heprilysin(NEP) and other metallopeptiases?[J].J Neurochem,2002,81(1):1-8.

[21] Gard PR.Angiotensin as a target for the treatment of Alzheimer′s disease,anxiety and depression[J].Expert Opin Ther Targets,2004,8(1):7-14.

[22] Wright JW,Yamamoto BJ,Harding JW.Angiotensin receptor subtype mediated physiologies and behaviors:new discoveries and clinical targets[J].Prog Neurobiol,2008,84(2):157-181.

[23] Lee J,Chai SY,Mendelsohn FA,etal.Potentiation of cholinergic transmission in the rat hippocampus by angiotensin IV and LVVhemorphin-7[J].Neuropharmacology,2001,40(4):618-623.

[24] Davis CJ,Kramar EA,Meighan PC,etal.AT4receptor activation increases intracellular calcium influx and induces a non-N-Methyl-D-Aspartate dependent form of long-term potentiation[J].Neuroscience,2006,137(4):1369-1379.

[25] Lee J,Mustafa T,McDowall SG,etal.Structure-activity study of LVV-hemorphin-7:angiotensin AT4receptor ligand and inhibitor of insulin-regulated aminopeptidase[J].J Pharmacol Exp Ther,2003,305(1):205-211.

[26] Andersson H,Demaegdt H,Vauquelin G,etal.Ligands to the(IRAP)/AT4receptor encompassing a 4-hydroxydiphenylmethane scaffold replacing Tyr2[J].Biorg Med Chem,2008,16(14):6924-6935.