王 燕 杜 瑤 杜芳騰 張吉翔

(南昌大學(xué)第二附屬醫(yī)院消化內(nèi)科，江西 南昌 330006)

阿爾茨海默病(AD)是目前常見的不可逆的神經(jīng)系統(tǒng)的退行性疾病，是一種伴有腦特殊病理及生化改變的獲得性、持續(xù)性及全面性的認(rèn)知功能障礙的綜合征。目前認(rèn)為AD的組織病理學(xué)表現(xiàn)主要為細(xì)胞外β-淀粉樣蛋白(Aβ)沉積所導(dǎo)致的老年斑(SP)，細(xì)胞內(nèi)神經(jīng)纖維纏結(jié)(NFTs)以及神經(jīng)元缺失等〔1〕。AD嚴(yán)重危害人類健康，為家庭和社會(huì)帶來沉重的負(fù)擔(dān)，但目前無有效的治療方法可以延緩AD的發(fā)作或減慢AD的進(jìn)展，所以對(duì)AD的研究一直是熱點(diǎn)。Aβ在AD發(fā)病中起關(guān)鍵作用，以往的研究認(rèn)為Aβ產(chǎn)生過多導(dǎo)致AD的發(fā)生，最新研究認(rèn)為Aβ的清除障礙是促進(jìn)AD發(fā)展的主要病因，現(xiàn)在就Aβ的清除障礙與AD進(jìn)行簡(jiǎn)單綜述。

1 Aβ和 AD的研究現(xiàn)狀

近些年遺傳學(xué)、生物化學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、神經(jīng)科學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域都對(duì)AD發(fā)病機(jī)制進(jìn)行研究，目前都認(rèn)為Aβ在AD發(fā)病中起關(guān)鍵作用。正常情況下，Aβ的產(chǎn)生和降解保持動(dòng)態(tài)平衡。有研究認(rèn)為APP基因及早老素基因(PS1、PS2基因)發(fā)生突變，從而使Aβ產(chǎn)生增加，其產(chǎn)生和清除之間的平衡被打破，引起Aβ在大腦實(shí)質(zhì)和腦血管的異常沉積。沉積的Aβ具有神經(jīng)毒性，可引發(fā)突觸變化、Tau蛋白異常磷酸化、遞質(zhì)丟失、神經(jīng)膠質(zhì)增生和炎癥反應(yīng)等一系列病理變〔2〕，最終導(dǎo)致AD發(fā)生；這形成了淀粉樣蛋白級(jí)聯(lián)的基礎(chǔ)假說〔3〕。但是APP或PS1、PS2基因突變導(dǎo)致淀粉樣前體蛋白(APP)分解的改變，Aβ產(chǎn)生增加，這僅僅可以解釋小部分AD(家族型AD)發(fā)病原因〔4〕。然而，Mawuenyega等〔5〕的最新研究證明，在更為常見的遲發(fā)型AD(占AD的絕大部分)患者中沒有證據(jù)顯示Aβ的產(chǎn)生增加，而是Aβ的清除發(fā)生障礙。所以目前認(rèn)為無法有效清除大腦中的Aβ是促進(jìn)AD病理進(jìn)展的主要原因。

2 Aβ的產(chǎn)生和清除

2.1Aβ的產(chǎn)生 Aβ由淀粉樣前體蛋白APP水解生成〔6〕。APP有2條水解途徑：一條途徑由α-分泌酶，在Aβ結(jié)構(gòu)內(nèi)(賴氨酸-16和亮氨酸-17之間)切割A(yù)PP，產(chǎn)生含部分Aβ片段的分泌型APP(sAPP)和C端片段(P3)，因這一過程破壞了Aβ4的完整結(jié)構(gòu)，阻止Aβ的產(chǎn)生，該過程稱為非淀粉樣蛋白生成途徑；在正常情況下，該代謝途徑占優(yōu)勢(shì)。另一條途徑經(jīng)β-分泌酶和γ-分泌酶作用，APP經(jīng)β-分泌酶降解為含N端的水溶性片段和C端肽鏈，含Aβ膜相關(guān)性的C端片段(CTFβ)片段經(jīng)γ-分泌酶繼續(xù)降解為Aβ，該過程稱為淀粉樣蛋白生成途徑〔7〕。Aβ40和Aβ42是Aβ的主要形式，Aβ有很強(qiáng)的自聚性，Aβ42相對(duì)于Aβ40更容易聚集，易在腦實(shí)質(zhì)形成斑塊；而Aβ40更容易到達(dá)腦血管，導(dǎo)致腦淀粉樣血管病(CAA)。見圖1。

2.2Aβ的清除 大腦內(nèi)Aβ的清除主要包括3條途徑：①非酶促的運(yùn)輸機(jī)制，即主要是跨越血腦屏障(BBB)的流出運(yùn)輸系統(tǒng)將Aβ從大腦運(yùn)到血液，主要被低密度脂蛋白受體相關(guān)蛋白-1(LRP-1)介導(dǎo)，主要定位于腦血管內(nèi)皮細(xì)胞的側(cè)腔外面〔8〕；②Aβ酶降解系統(tǒng)，涉及一些蛋白酶，如腦啡肽酶(NEP)、胰島素降解酶(IDE)、內(nèi)皮素轉(zhuǎn)換酶(ECE)及纖維蛋白溶酶；③細(xì)胞吞噬清除，星形膠質(zhì)細(xì)胞及小膠質(zhì)細(xì)胞可參與Aβ的清除。Deane等〔9〕研究說明，Aβ可由中樞和外周細(xì)胞生產(chǎn)，大腦中Aβ的清除及濃度調(diào)節(jié)涉及多個(gè)方面，包括：①外周的Aβ通過血-腦屏障的晚期糖基化終產(chǎn)物受體(RAGE)進(jìn)入大腦內(nèi)；②BBB上的 LRP-1介導(dǎo)的大腦內(nèi)Aβ的消除;③Aβ橫跨BBB的運(yùn)輸通過P-糖蛋(PgP/MDR1/ABCB1)流出泵介導(dǎo)從腔外側(cè)至腔內(nèi)側(cè);④Aβ降解酶的降解;⑤Aβ寡聚化、聚集及神經(jīng)炎性變化、膠質(zhì)細(xì)胞活化。此外，研究證明在AD動(dòng)物模型中RAGE表達(dá)是增加的，其通過BBB介導(dǎo)Aβ進(jìn)入大腦，從而導(dǎo)致Aβ沉積；在人體血漿中，sLRP是LRP的一種可溶形式，可與血漿中70%～90%Aβ結(jié)合〔10〕，從而阻止Aβ進(jìn)入大腦。見圖2。

圖1 Aβ的產(chǎn)生

圖2 Aβ的清除〔9〕

在AD的早期， Aβ可以通過BBB向外周轉(zhuǎn)運(yùn)，但清除效率下降，血漿及CSF的Aβ濃度會(huì)增加;但隨著病情進(jìn)展，Aβ在腦內(nèi)不能被有效清除，則在腦實(shí)質(zhì)及血管壁沉積，則可溶性的Aβ濃度會(huì)下降，進(jìn)而導(dǎo)致AD及CAA的發(fā)生。尸解AD患者證實(shí)不但腦實(shí)質(zhì)中有淀粉樣變，且其腦血管內(nèi)也有顯著的淀粉樣變。CAA主要累及大腦的BBB、皮層動(dòng)靜脈，尤其是動(dòng)脈和毛細(xì)血管。

3 Aβ的清除障礙與AD

3.1Aβ通過 BBB的清除障礙與AD 通過 BBB的轉(zhuǎn)出運(yùn)輸系統(tǒng)將Aβ從大腦運(yùn)輸?shù)窖褐?，是大腦Aβ清除的一個(gè)重要機(jī)制，BBB的功能受損或其他因素影響B(tài)BB清除的，都會(huì)導(dǎo)致Aβ的沉積。Aβ主要通過LRP介導(dǎo)跨BBB向外周血管運(yùn)輸。Van Uden早期研究就已經(jīng)指出，在受體相關(guān)蛋白(RAP)缺陷/淀粉樣前體蛋白轉(zhuǎn)基因小鼠中LRP-1的水平表達(dá)減少，導(dǎo)致細(xì)胞外Aβ的沉積增加。Deane等〔9〕研究在AD個(gè)體中，LRP的水平是下降的，與Aβ結(jié)合的sLRP在血漿中的水平也是一樣下降的，因此指出，增加LRP在BBB的表達(dá)和/或加強(qiáng)外周Aβ與sLRP的親和力，減少Aβ與RACG的結(jié)合，可以增加Aβ清除從而減少AD患者大腦Aβ的累積。Hawkes等〔11〕最新結(jié)果顯示，apoE4可能在一定程度上通過改變大腦血管基底膜的蛋白質(zhì)(層粘連蛋白、Ⅳ型膠原)表達(dá)，并且干擾和破壞Aβ從大腦向周圍血管的排除，從而增加AD的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)。另外有研究提示阻止hAβ/apoE復(fù)合物形成，可以增加Aβ的清除和減少Aβ在腦中的沉積。這些與先前的apoE阻礙Aβ清除的研究結(jié)果一致。Ito等〔12〕的研究也說明Aβ二聚物及Aβ與LRP-1配體(活化的α2巨球蛋白和載脂蛋白E)復(fù)合物的形成，可阻止hAβ(1-40)通過BBB的消除；因此，阻止可溶性Aβ單體的聚集或阻止可溶性Aβ和結(jié)合分子之間的相互作用的化合物，可以作為促進(jìn)可溶性Aβ從大腦向外周血循環(huán)清除的有用藥物。

除了apoE〔13〕，還有其他的Aβ結(jié)合的分子，如載脂蛋白J(apoJ)、α2-巨球蛋白(α2-M)、甲狀腺素運(yùn)載蛋白、α2-抗糜蛋白酶，它們都可能在大腦中引起Aβ聚集，進(jìn)而抑制Aβ從BBB的清除；并通過影響細(xì)胞攝取和降解Aβ的作用，使得Aβ在大腦中潴留，并最終影響Aβ從大腦進(jìn)入全身循環(huán)的清除。

3.2Aβ降解酶系統(tǒng)障礙與AD NEP、IDE、ECE及Plasmin等 Aβ降解酶的活動(dòng)可抑制Aβ的沉積。見圖3。

圖3 Aβ降解系統(tǒng)〔14〕

3.2.1NEP與AD NEP(EC3.4.24.11)又稱中性鏈肽內(nèi)肽酶、CD10和普通型急性淋巴細(xì)胞白血病抗原(CALLA)，是一種屬于M13含鋅金屬肽酶家族的質(zhì)膜糖蛋白。NEP由一段胞內(nèi)的短小N端、一個(gè)跨膜螺旋和一段相對(duì)較長(zhǎng)的胞外C端組成，其中C端含有典型的HExxH基序，可與鋅結(jié)合且是NEP的催化部位。Iwata等〔15〕將放射性標(biāo)記的外源性Aβ42注射到大鼠海馬區(qū)，同時(shí)給予各種蛋白酶抑制劑，發(fā)現(xiàn)NEP特異性抑制劑四氫噻吩(thiorphan)，可以抑制放射性標(biāo)記Aβ42的降解。NEP基因敲除小鼠(NEP-/- 和NEP+/-)與野生型小鼠相比，對(duì)外源性Aβ42降解顯著降低，對(duì)內(nèi)源性Aβ40和Aβ42降解亦降低〔16〕，且在NEP-/- 小鼠更加明顯。NEP過表達(dá)能夠提高動(dòng)物的認(rèn)知功能，且這種改善與Aβ含量下降有關(guān)〔17〕。NEP功能缺失可以增加腦內(nèi)淀粉樣斑塊沉積〔16〕；在淀粉樣斑塊大量沉積的轉(zhuǎn)基因小鼠，NEP基因治療可以降低斑塊沉積60%以上〔18〕。另外Kim等〔19〕研究證明人體臍帶血來源的間充質(zhì)干細(xì)胞分泌的可溶性細(xì)胞間黏附分子-1(sICAM-1)通過誘導(dǎo)NEP的表達(dá)，從而降低Aβ水平，為AD的治療開拓了新的視野。

3.2.2IDE與AD IDE是一種富含巰基的多功能金屬蛋白水解酶。IDE基因位于10號(hào)染色體上(10q23～10q25)，含有25個(gè)外顯子，全長(zhǎng)約120 kb，編碼序列高度保守，其表達(dá)產(chǎn)物分子量約118 kD，含Zn2+的結(jié)合位點(diǎn)。IDE在全身組織細(xì)胞中都有表達(dá)，在肝臟、睪丸、肌肉和腦表達(dá)最多。IDE以二聚體或三聚體的活化形式存在，能被一個(gè)自由巰基和二價(jià)陽離子激活，主要識(shí)別具有β折疊(β sheet)空間結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)(肽類)作為降解底物。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證實(shí)，IDE基因敲除小鼠的IDE蛋白缺乏或活性降低，引起腦中內(nèi)源性Aβ水平增高和淀粉樣斑塊沉積〔20〕。基因治療的結(jié)果顯示，在14月齡轉(zhuǎn)IDE基因小鼠中，IDE表達(dá)增加2倍，淀粉樣斑塊沉積顯著減少〔21〕。過度表達(dá)的IDE可減少Aβ水平，并能延緩或完全阻止Aβ沉淀的形成〔22〕。而Kilger等〔23〕最新研究證明英國前體蛋白(BRI2)可以通過增加IDE的分泌水平，促進(jìn)Aβ的降解。

3.2.3ECEs、Plasmin與AD ECEs(ECE-1和ECE-2)也屬于M13含鋅金屬肽酶家族，體外實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證明其可以降解一些生物活性肽，包括緩激肽、神經(jīng)降壓素、P物質(zhì)，并且通過裂解疏水側(cè)殘基上的氨基酸從而降解胰島素β鏈。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證明，通過給予ECE特異的抑制劑可以引起細(xì)胞內(nèi)Aβ的沉積；而在過度表達(dá)ECE-1的細(xì)胞，沉積的Aβ在條件培養(yǎng)基中可減少約90%。Plasmin(EC 3.4.21.7)由活化的纖溶酶原產(chǎn)生而來，可在多個(gè)位點(diǎn)裂解Aβ，防止Aβ42聚集。

最近Miners等〔24〕研究證明上述Aβ降解酶，為AD的治療帶來希望。然而隨著年齡增長(zhǎng)、基因及環(huán)境因素影響、體內(nèi)激素變化(如雌激素)、其他Aβ降解途徑的失效，這些酶水平及活性會(huì)下降，進(jìn)而引起Aβ的大腦及血管壁過度沉積，促進(jìn)斑塊形成。

3.3細(xì)胞清除與AD 實(shí)驗(yàn)表明星型膠質(zhì)細(xì)胞可以對(duì)細(xì)胞外Aβ內(nèi)化和攝取，從而進(jìn)行降解和清除Aβ〔25〕，且星形膠質(zhì)細(xì)胞介導(dǎo)的Aβ降解受阻與AD早期發(fā)病有關(guān)〔26〕。星形膠質(zhì)細(xì)胞中的低密度脂蛋白受體(LDLR)可以直接結(jié)合Aβ。實(shí)驗(yàn)表明，增加LDLR的表達(dá)，Aβ的降解加速。LDLR基因敲除的星形膠質(zhì)細(xì)胞中Aβ的降解能力顯著下降，說明LDLR表達(dá)缺陷會(huì)引起星形膠質(zhì)細(xì)胞介導(dǎo)的Aβ降解受阻，進(jìn)而誘發(fā)AD〔26〕。此外，有研究認(rèn)為在AD的發(fā)病初期，小膠質(zhì)細(xì)胞可以在SPs形成之前分解、吞噬Aβ從而發(fā)揮保護(hù)作用〔27〕；而在發(fā)病后期，小膠質(zhì)細(xì)胞膠質(zhì)細(xì)胞本身受到損傷，其吞噬作用消失并且分泌炎性因子和釋放神經(jīng)毒性物質(zhì)而損傷神經(jīng)元〔28〕。也有研究證明膠質(zhì)細(xì)胞可產(chǎn)生Aβ促進(jìn)AD的發(fā)展。所以目前對(duì)膠質(zhì)細(xì)胞在AD中的作用存在爭(zhēng)議，如何調(diào)控膠質(zhì)細(xì)胞的功能使其向保護(hù)神經(jīng)元的方向發(fā)展是一個(gè)令人興奮的研究點(diǎn)。

4 結(jié)語與展望

如今，大量臨床及基礎(chǔ)研究均認(rèn)為針對(duì)Aβ是治療AD的研究熱點(diǎn)，靶點(diǎn)可涉及Aβ的整個(gè)代謝過程，包括Aβ產(chǎn)生、Aβ清除、Aβ聚集等。而最近研究證明Aβ從CNS中的清除障礙是導(dǎo)致AD的發(fā)病原因。促進(jìn)Aβ的清除，可能成為治療AD的新靶點(diǎn)。但目前對(duì)Aβ清除與降解機(jī)制的研究大多數(shù)仍處于實(shí)驗(yàn)階段，仍有許多不明之處。而最近臨床試驗(yàn)研制針對(duì)AD患者的新藥物，如輝瑞公司的Dimbon，其Ⅲ期臨床試驗(yàn)證明其治療效果并不明顯。因此AD的治療仍是一個(gè)難題，AD治療取得突破性進(jìn)展仍有待于對(duì)AD發(fā)病機(jī)制的進(jìn)一步深入研究。

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