王行健 鄭 瑋

(中國醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院組織學(xué)與胚胎學(xué)教研室，遼寧 沈陽 110122)

阿爾茨海默病與自噬

王行健 鄭 瑋

(中國醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院組織學(xué)與胚胎學(xué)教研室，遼寧 沈陽 110122)

阿爾茨海默??；自噬；基因

阿爾茨海默病(AD)是一種普遍流行于老年群體的以記憶、行為、學(xué)習(xí)功能障礙為主要特征的神經(jīng)退行性疾病，占全部老年期癡呆的80%左右〔1〕。自噬(Autophagy)是一種正常的、調(diào)節(jié)性的回收衰老細(xì)胞組分、清除結(jié)構(gòu)或功能異常細(xì)胞器或蛋白聚合物的細(xì)胞生理過程〔2,3〕。自噬分為三種方式：有自噬體形成的大自噬、溶酶體膜內(nèi)陷發(fā)生的小自噬、針對(duì)錯(cuò)誤結(jié)合蛋白的分子伴侶介導(dǎo)自噬(CMA)(下文中“自噬”均指“大自噬”)。在神經(jīng)系統(tǒng)中，自噬活動(dòng)旺盛、自噬體清除速率較高，實(shí)時(shí)清除異常細(xì)胞組分防止蛋白凝集，起到維持神經(jīng)細(xì)胞穩(wěn)態(tài)的作用〔4〕。研究表明，自噬異常與AD、帕金森綜合征、肌萎縮型脊髓側(cè)索硬化癥等多種神經(jīng)退行性疾病關(guān)系密切〔3〕。筆者通過查閱大量文獻(xiàn)，概述自噬的過程及調(diào)控機(jī)制，闡明自噬與AD相關(guān)病理變化的關(guān)系，總結(jié)與AD的發(fā)生關(guān)系密切的自噬基因，并列舉通過調(diào)節(jié)自噬干預(yù)AD的研究進(jìn)展，為AD與自噬的進(jìn)一步研究提供方向。

1 自噬過程及調(diào)控

早在1963年，de Duve等就在電鏡下觀察到了自噬過程。但是直到近20年，對(duì)自噬分子機(jī)制的認(rèn)識(shí)才逐漸深入。

1.1 自噬的過程 自噬過程可概括為三個(gè)階段〔5〕：①在相關(guān)刺激的誘導(dǎo)下，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)或高爾基體膜脫落形成雙層膜結(jié)構(gòu)——吞噬泡，在被吞噬組分周圍延伸并逐漸融合；②完全融合的吞噬泡包繞被吞噬組分形成自噬體；③自噬體與溶酶體融合形成自噬溶酶體(autolysosome)，被吞噬組分被溶酶體中的酶類水解，氨基酸等水解產(chǎn)物被釋放至細(xì)胞質(zhì)再次利用〔6〕。

1.2 自噬的核心分子機(jī)制 由自噬相關(guān)基因(ATg)編碼的自噬相關(guān)蛋白(Atg蛋白)是自噬過程分子機(jī)制的主要參與者。自噬分子機(jī)制中最重要的是自噬體的形成，稱為核心分子機(jī)制〔7〕。相應(yīng)地，參與這一過程的Atg蛋白稱為核心Atg蛋白。在自噬體形成的過程中，核心Atg蛋白被招募至吞噬泡形成位點(diǎn)(PAS)，參與吞噬泡的產(chǎn)生與融合，啟動(dòng)自噬過程。

有4類核心Atg蛋白依次發(fā)揮作用〔8〕：①unc- 51- like 激酶(ULK)復(fù)合物：哺乳動(dòng)物的ULK復(fù)合物ULK1、ULK2類似于酵母中啟動(dòng)自噬的Atg1蛋白，在雷帕霉素靶蛋白復(fù)合體(mTORC)1的調(diào)控下誘導(dǎo)自噬體的形成。②雙泛素樣蛋白耦聯(lián)系統(tǒng)(Atg12 和 Atg8/LC3)：Atg12與Atg8/LC3是兩種泛素樣蛋白，共同參與吞噬泡膜的延長(zhǎng)與擴(kuò)展，構(gòu)成雙泛素樣蛋白耦聯(lián)系統(tǒng)。其中Atg12在Atg5、Atg7、Atg10、Atg16L等自噬相關(guān)蛋白或蛋白復(fù)合體的配合下發(fā)揮作用。而Atg8/LC3在Atg4的作用下產(chǎn)生微管相關(guān)蛋白 1 輕鏈 3- Ⅰ(MAP1LC3- Ⅰ,LC3- Ⅰ)，LC3- Ⅰ與磷脂酰乙醇胺結(jié)合形成MAP1LC3- Ⅱ(LC3- Ⅱ)。LC3- Ⅱ持續(xù)黏附于吞噬泡膜，直到與溶酶體融合后仍不解離，因此可作為自噬的標(biāo)志性分子〔9〕。另外，最近研究證實(shí)，Atg12 與 Atg8/LC3之間存在復(fù)雜的相互作用，但是其詳細(xì)機(jī)制仍待進(jìn)一步研究。③磷脂酰肌醇- 3- 激酶(PI3K)/ Vps34復(fù)合物：哺乳動(dòng)物中PI3K- Ⅰ類與PI3K- Ⅲ類復(fù)合物參與自噬體的成熟。PI3K- Ⅰ類復(fù)合物包括Vps34,Vps15,Atg6,and Atg14，其中Vps34的脂激酶活性有助于招募更多下游Atg蛋白。PI3K- Ⅲ類復(fù)合物包括hVps34、Beclin- 1以及p150，其中Beclin- 1是重要的自噬調(diào)節(jié)位點(diǎn)〔10〕。④Atg9/mAtg9與VMP1：跨膜蛋白Atg9/mAtg9、囊泡膜蛋白VMP1以及與Atg9/mAtg9運(yùn)動(dòng)相關(guān)的Atg18/WIPI- 1也參與哺乳動(dòng)物的自噬過程〔8〕。

1.3 自噬的調(diào)控 雖然自噬調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜機(jī)制仍待研究，但其中一些調(diào)控因子的作用已被證實(shí)。這些調(diào)控因子主要通過作用于核心Atg蛋白影響自噬的核心分子機(jī)制，進(jìn)而促進(jìn)或抑制PAS的形成、調(diào)節(jié)自噬過程〔3〕。

研究較為透徹的調(diào)控機(jī)制包括：①針對(duì)ULK復(fù)合物的調(diào)控：mTORC1與ULK相互作用調(diào)控自噬體的形成。當(dāng)細(xì)胞自噬水平較低時(shí)，mTORC1活化，磷酸化ULK復(fù)合物組分，抑制自噬體的形成。而當(dāng)細(xì)胞接收到自噬誘導(dǎo)信號(hào)后，mTORC1受抑制，ULK復(fù)合物組分去磷酸化并移至內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體，參與自噬體的形成〔11〕。mTORC1是雷帕霉素作用的靶點(diǎn)，雷帕霉素可通過抑制mTORC1誘導(dǎo)自噬。此外，AMPK信號(hào)傳導(dǎo)通路、抑癌基因p53等也可通過間接作用于mTOR調(diào)節(jié)自噬〔12,13〕。②針對(duì)PI3K通路調(diào)控：相關(guān)研究表明，3- 甲基腺嘌呤抑制劑(3- MA)〔14〕、渥曼青霉素(Wm)〔15〕等物質(zhì)均可通過抑制PI3K復(fù)合物負(fù)向調(diào)控自噬過程。另外，Bcl- 2可通過干擾Beclin- 1與hVps34的結(jié)合影響PI3K通路，進(jìn)而抑制自噬。相反地，神經(jīng)元中BECN1等物質(zhì)可促進(jìn)Beclin- 1合成，進(jìn)而促進(jìn)自噬〔16〕。最近的研究還發(fā)現(xiàn)，死亡誘導(dǎo)蛋白激酶(DAPK)可通過磷酸化激活Beclin- 1誘導(dǎo)自噬〔17〕。

2 自噬與AD的病理變化

AD 的兩個(gè)特征性病理改變：①臨床癥狀累積腦區(qū)的神經(jīng)元細(xì)胞內(nèi)tau蛋白過度磷酸化造成的神經(jīng)元纖維纏結(jié)(NFTs)；②彌漫于整個(gè)大腦皮層的β 淀粉樣蛋白(Aβ)老年斑〔18〕。此外，神經(jīng)細(xì)胞炎癥表現(xiàn)、顆粒泡變性、平野小體和腦血管的改變也有報(bào)告〔19,20〕。

2.1 自噬與Aβ代謝 Aβ由β淀粉樣前體蛋白(APP)經(jīng)β- 分泌酶、γ- 分泌酶級(jí)聯(lián)切割產(chǎn)生。成熟于高爾基體的APP經(jīng)細(xì)胞內(nèi)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)向細(xì)胞膜轉(zhuǎn)運(yùn)。轉(zhuǎn)運(yùn)過程中，APP通過細(xì)胞內(nèi)吞自噬途徑被有網(wǎng)格蛋白包被的囊泡內(nèi)化形成自噬體，并與內(nèi)體融合，隨后先被內(nèi)體中的β- 分泌酶水解產(chǎn)生羧基末端片段(APP- CTF)，再被γ淀粉酶進(jìn)一步降解產(chǎn)生Aβ〔21〕。

正常情況下，細(xì)胞囊泡通過溶酶體途徑代謝速率很高，由細(xì)胞自噬途徑產(chǎn)生的Aβ量很少，不會(huì)造成Aβ堆積。轉(zhuǎn)基因AD小鼠實(shí)驗(yàn)表明〔22〕，與自噬體形成關(guān)系密切的Beclin- 1表達(dá)降低更易于出現(xiàn)Aβ堆積，提示了自噬異常對(duì)Aβ堆積的作用。Yu等〔23〕針對(duì)AD患者腦組織的尸檢結(jié)果也發(fā)現(xiàn)大量含有Aβ1～40、Aβ1～42、APP以及分泌酶的自噬囊泡，進(jìn)一步表明，自噬體轉(zhuǎn)運(yùn)異?；蛉苊阁w對(duì)自噬體內(nèi)容物降解效率的下降，是導(dǎo)致自噬體堆積、大量Aβ形成，并在細(xì)胞外堆積形成老年斑的重要原因。

過度堆積的Aβ亦可反作用于自噬。Hung等〔24〕的實(shí)驗(yàn)表明，給予外源Aβ1～42的神經(jīng)細(xì)胞更易于表達(dá)低水平LC3- Ⅱ(自噬標(biāo)記物)提示了Aβ對(duì)神經(jīng)細(xì)胞自噬的抑制作用。Aβ的輸水羧基端可能通過影響生物膜系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能干擾正常的自噬過程：①Aβ影響內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體的運(yùn)輸作用，使自噬體的轉(zhuǎn)運(yùn)以及與溶酶體融合的過程受到影響〔25〕；② Aβ對(duì)溶酶體膜穩(wěn)定性的破壞也會(huì)影響溶酶體的功能，進(jìn)而抑制自噬底物的降解。但是最近又有研究發(fā)現(xiàn)Aβ可通過誘導(dǎo)Atg12、刺激自噬囊泡(AV)的形成、上調(diào)溶酶體講解機(jī)制促進(jìn)自噬〔26〕?？傊?，Aβ對(duì)自噬的影響相對(duì)復(fù)雜，促進(jìn)作用與抑制作用哪方面效果更顯著仍待研究。

2.2 自噬與tau蛋白過度磷酸化 除Aβ過度堆積外，NFT是AD另一特征性病理改變。NFT是指神經(jīng)元細(xì)胞核周圍的無膜束狀異常纖維包涵體，主要由過度磷酸化的tau蛋白形成〔21〕。

Tau蛋白對(duì)穩(wěn)定微管結(jié)構(gòu)起重要作用。在正常的腦組織中，tau蛋白主要以低磷酸化的活性形式存在；而在AD患者的腦組織中，磷酸化的ADP- tau和PHF- tau蛋白比例明顯增高〔27〕。過度磷酸化后的tau蛋白失去促進(jìn)微管組裝的生物學(xué)活性，且表現(xiàn)出抗蛋白水解酶的神經(jīng)毒性〔28,29〕。

早期的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)使用氯喹、3- MA等自噬抑制劑處理，或通過激活mTOR通路抑制自噬時(shí)，tau蛋白磷酸化程度增高、AD相關(guān)病理表現(xiàn)更為嚴(yán)重〔30〕。進(jìn)一步研究證實(shí)，過度磷酸化的tau蛋白是在自噬受體NDP52的協(xié)助下通過溶酶體自噬途徑清除〔31〕。因此，當(dāng)自噬過程出現(xiàn)異常時(shí)tau蛋白清除會(huì)受到影響。

過度磷酸化的tau蛋白堆積會(huì)進(jìn)一步影響自噬過程。在神經(jīng)細(xì)胞的自噬過程中，自噬體需要沿微管運(yùn)輸至細(xì)胞體與溶酶體融合〔32〕，因此由tau蛋白異常引起的微管結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定會(huì)抑制自噬，加劇AD的病理進(jìn)程。最近研究發(fā)現(xiàn)，tau蛋白與Aβ對(duì)AD的病理改變有協(xié)同作用：tau蛋白的過度磷酸化受Aβ誘導(dǎo)；Aβ堆積導(dǎo)致臨床癥狀也有賴于tau蛋白的參與〔27〕。但是，精細(xì)的調(diào)控機(jī)制仍待進(jìn)一步研究。

3 自噬與AD相關(guān)基因的作用途徑

早在20世紀(jì)90年代開始，研究人員就已通過關(guān)聯(lián)分析的方法發(fā)現(xiàn)了3種與早發(fā)型AD相關(guān)的致病基因：APP、早老素(PS)1和PS2及與遲發(fā)型AD關(guān)系密切的風(fēng)險(xiǎn)因素——載脂蛋白(Apo)E。但是在接下來的15年中，幾乎沒有再發(fā)現(xiàn)其他與AD明確相關(guān)的基因。直到近幾年，隨著基于全基因組基因分型與二代測(cè)序技術(shù)的全基因組關(guān)聯(lián)分析(GWAS)研究代替?zhèn)鹘y(tǒng)的基因關(guān)聯(lián)分析，才又陸續(xù)發(fā)現(xiàn)20余個(gè)與AD有低風(fēng)險(xiǎn)關(guān)聯(lián)的基因組。

對(duì)迄今為止發(fā)現(xiàn)的作用于自噬的AD相關(guān)基因進(jìn)行匯總，可將其分為4類〔33〕：①Aβ代謝相關(guān)基因；②膽固醇代謝相關(guān)基因；③內(nèi)吞作用相關(guān)基因；④免疫應(yīng)答相關(guān)基因。這些基因中參與自噬調(diào)控者為數(shù)不少。

3.1 Aβ代謝相關(guān)基因 與Aβ代謝相關(guān)的AD基因主要包括APP、PS1、PS2以及ApoE。其中，異常的APP、PS1、PS2基因常見于遺傳性早發(fā)型AD家系中，呈常染色體顯性遺傳；患者發(fā)病年齡以45～55歲為主，較晚者也在65歲之前發(fā)病〔33〕。ApoE基因與典型的遲發(fā)型AD有關(guān)?；颊?0～70歲發(fā)病，且純合子發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)高于雜合子。

APP基因位于21號(hào)染色體長(zhǎng)臂，是最先發(fā)現(xiàn)的AD相關(guān)基因。淀粉級(jí)聯(lián)假說認(rèn)為，在遺傳性早發(fā)型AD家系中，APP基因錯(cuò)義突變導(dǎo)致APP蛋白α、β或γ分泌酶切割位點(diǎn)附近氨基酸序列改變，破壞APP、Aβ穩(wěn)態(tài)，進(jìn)而致使自噬體中Aβ堆積。特別地，唐氏綜合征患者由于21號(hào)染色體基因劑量增加，結(jié)構(gòu)正常的APP蛋白表達(dá)量增多，也會(huì)引起一定程度的Aβ堆積，在成熟期之前就表現(xiàn)出AD癥狀。

PS基因突變是引起遺傳性早發(fā)型AD最普遍的遺傳因素。PS基因包括位于14號(hào)染色體的PS1基因以及與之同源的位于1號(hào)染色體的PS2基因，為常染色體顯性遺傳。PS的裂解片段為γ- 分泌素的組分之一。早期研究認(rèn)為，PS裂解片段結(jié)構(gòu)改變影響γ- 分泌素的正常功能、誘使APP異常代謝產(chǎn)生大量Aβ42是PS基因突變引發(fā)AD的主要機(jī)制〔34〕。而近些年的研究發(fā)現(xiàn)，PS對(duì)細(xì)胞自噬的影響也在AD發(fā)生中起關(guān)鍵作用：①PS通過與溶酶體膜雙孔鈣通道(TPCs)相互作用，促進(jìn)溶酶體內(nèi)外Ca2+轉(zhuǎn)運(yùn)，而Ca2+在自噬體- 溶酶體融合以及后續(xù)的自噬內(nèi)容物降解過程中起重要作用〔35,36〕；②PS1全蛋白與囊泡ATP酶的V0a1亞單位相互作用，維持ATP酶的活性，參與溶酶體酸化、自噬底物降解等一系列過程〔37〕。PS基因突變會(huì)導(dǎo)致自噬體- 溶酶體融合、自噬底物降解等自噬過程受影響，進(jìn)一步促進(jìn)Aβ、磷酸化tau蛋白等有害物質(zhì)堆積，加劇AD病理變化。

解聚素與金屬肽酶結(jié)構(gòu)域(ADAM10)是主要的α- 分泌酶。α- 分泌酶具有神經(jīng)營養(yǎng)及神經(jīng)保護(hù)作用，在Aβ結(jié)構(gòu)域內(nèi)裂解APP形成非淀粉樣片段〔38〕。ADAM10基因突變導(dǎo)致α- 分泌酶結(jié)構(gòu)異常，與遺傳性遲發(fā)型AD有關(guān)。Maurer等〔39〕的實(shí)驗(yàn)證實(shí)，自噬可調(diào)控小鼠上皮細(xì)胞中ADAM10水平，但是兩者之間的關(guān)系仍待進(jìn)一步研究〔40〕。

3.2 膽固醇代謝相關(guān)基因 與膽固醇代謝相關(guān)的AD基因主要包括ApoE、CLU、ABCA7、SORL1等，其中ApoE是與遲發(fā)型AD關(guān)系最為直接的風(fēng)險(xiǎn)因素，也是發(fā)現(xiàn)較早的AD相關(guān)基因之一；而CLU、ABCA7、SORL1等基因是近幾年采用GWAS分析才陸續(xù)發(fā)現(xiàn)的〔41,42〕。

ApoE基因位于19號(hào)染色體長(zhǎng)臂，可調(diào)控脂蛋白代謝〔43〕。神經(jīng)系統(tǒng)中，ApoE主要在星型膠質(zhì)細(xì)胞中表達(dá)〔44〕，在膽固醇運(yùn)輸、神經(jīng)可塑性及神經(jīng)感染中發(fā)揮重要作用〔45〕。大量實(shí)驗(yàn)研究表明，ApoE可與Aβ結(jié)合并調(diào)節(jié)其清除過程〔45,46〕。ApoE以ApoEε2、ApoEε3、ApoEε4等三種形式存在，不同形式對(duì)AD的影響各不相同。其中ApoEε3為ApoE最普遍的存在形式，對(duì)AD的影響并不明顯；ApoEε4通過加快Aβ纖維形成、促進(jìn)腦實(shí)質(zhì)內(nèi)Aβ堆積〔45〕增加遲發(fā)型AD風(fēng)險(xiǎn)、使發(fā)病年齡提前，且嚴(yán)重程度與攜帶基因數(shù)量相關(guān)；相反地，ApoEε2可降低AD發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)、推遲發(fā)病年齡〔47〕。自噬參與ApoEε4誘發(fā)AD的發(fā)病機(jī)制：①Nixon〔3〕實(shí)驗(yàn)證明，ApoEε4加劇Aβ對(duì)溶酶體膜穩(wěn)定性的影響，抑制自噬體- 溶酶體融合及自噬底物降解；②ApoEε4導(dǎo)致的Aβ堆積也會(huì)通過影響自噬進(jìn)一步加重AD。

CLU基因位于8號(hào)染色體短臂，編碼叢生蛋白〔33〕。叢生蛋白也是一種Apo。早期的離體實(shí)驗(yàn)提示，叢生蛋白可與Aβ相互作用促進(jìn)纖維形成；Demattos 等〔44〕實(shí)驗(yàn)也證明，CLU基因敲除小鼠可溶性Aβ水平升高、纖維形成減少、神經(jīng)元營養(yǎng)狀態(tài)惡化。但后續(xù)研究發(fā)現(xiàn)，CLU基因?qū)D的發(fā)生也有抑制作用：①叢生蛋白可通過補(bǔ)體系統(tǒng)調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答中攻膜復(fù)合體的形成，負(fù)向調(diào)控神經(jīng)炎癥反應(yīng)；②CLU基因中的數(shù)個(gè)單核苷酸多態(tài)片段(SNPs)可防止遲發(fā)型AD的發(fā)生〔48〕。最近又有文獻(xiàn)報(bào)告，在癌癥應(yīng)急刺激下，叢生蛋白可通過促進(jìn)LC3脂化誘導(dǎo)自噬體形成〔49〕。CLU基因?qū)D發(fā)生的綜合效應(yīng)及其在神經(jīng)細(xì)胞中與自噬的關(guān)系仍待進(jìn)一步研究。

ABCA7基因位于19號(hào)染色體長(zhǎng)臂，編碼ATP結(jié)合盒轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(ABC)A7〔50〕。ABCA7屬于ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白超家族，可通過促進(jìn)膽固醇外流、抑制Aβ分泌防止AD發(fā)生〔51〕。但是ABCA7與自噬的關(guān)系尚無報(bào)道。

3.3 內(nèi)吞作用相關(guān)基因 內(nèi)吞作用參與APP的正常降解，對(duì)釋放神經(jīng)遞質(zhì)、維持突觸活性都有重要作用，可降低AD患者神經(jīng)毒性、延緩AD病程進(jìn)展。GWAS分析已證實(shí)，BIN1、PICALM、CD2AP、EPHA1、SORL1等內(nèi)吞作用相關(guān)基因與AD發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)密切相關(guān)〔33〕，其中的BIN1、CD2AP基因也參與自噬過程的調(diào)控〔40〕。

CD2AP基因位于6號(hào)染色體長(zhǎng)臂，編碼CD2相關(guān)蛋白(CD2AP)。CD2AP是一種支架蛋白，參與細(xì)胞骨架構(gòu)建以及胞內(nèi)物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)。研究發(fā)現(xiàn)，CD2AP中的數(shù)個(gè)SNP與AD發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)有關(guān)〔52〕。Shulman等〔53〕的實(shí)驗(yàn)表明，敲除AD模型果蠅的CD2AP基因會(huì)導(dǎo)致tau蛋白聚集，產(chǎn)生神經(jīng)毒性。CD2AP參與囊泡轉(zhuǎn)運(yùn)、保證自噬活動(dòng)的進(jìn)行，這也是CD2AP基因與AD發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)的原因之一〔54〕。

BIN1基因位于2號(hào)染色體長(zhǎng)臂，其編碼產(chǎn)物BIN1蛋白可調(diào)節(jié)內(nèi)吞作用、細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸、免疫應(yīng)答、Ca2+穩(wěn)態(tài)等細(xì)胞生理過程〔40〕。BIN1蛋白參與tau、CLIP- 170等微管蛋白的加工，影響自噬過程中的芽狀體、自噬體形成，可改變AD患者神經(jīng)元細(xì)胞中APP的轉(zhuǎn)運(yùn)與降解，延緩病程進(jìn)展。

3.4 免疫應(yīng)答相關(guān)基因 由免疫應(yīng)答失調(diào)引起的神經(jīng)感染也是AD的特征之一。GWAS分析發(fā)現(xiàn)，數(shù)個(gè)免疫應(yīng)答相關(guān)基因的變異與遲發(fā)型AD有關(guān)。這些基因包括TREM2、CR1、CD33、 MS4A、 ABCA7、EPHA1等〔55～58〕。其中TREM2基因也與自噬存在關(guān)聯(lián)。

TREM2基因位于6號(hào)染色體長(zhǎng)臂，其編碼產(chǎn)物TREM2參與病變神經(jīng)組織中碎片物質(zhì)的清除〔40〕。正常的TREM2為ApoE受體而其突變類型R47H喪失結(jié)合ApoE的能力，通過影響自噬功能、影響Aβ代謝誘發(fā)AD〔59〕。Lucin等〔60〕的實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，TREM2在小神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞中的表達(dá)水平受自噬調(diào)控物質(zhì)beclin- 1的調(diào)控。TREM2與自噬的關(guān)系仍待進(jìn)一步研究。

4 調(diào)節(jié)自噬治療AD的臨床應(yīng)用

自噬作為一種神經(jīng)保護(hù)機(jī)制，其異常參與AD的特征病理改變，與AD的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)。因此，針對(duì)自噬的調(diào)控也為減少Aβ、tau蛋白堆積，延緩AD病程提供了新的途徑〔61〕。目前，已應(yīng)用于臨床的或是在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中證明有效的小分子藥物主要針對(duì)mTOR通路調(diào)控自噬體的形成，或作用于溶酶體促進(jìn)自噬底物的降解。另有研究表明，一些傳統(tǒng)中藥也可通過誘導(dǎo)自噬治療或延緩AD〔9〕。

4.1 作用于mTOR通路的小分子藥物 研究發(fā)現(xiàn)，AD患者的中樞神經(jīng)系統(tǒng)中，在Aβ作用下，自噬抑制物質(zhì)mTOR的活性有所提高，進(jìn)一步惡化神經(jīng)病理改變〔62〕。大量動(dòng)物、臨床試驗(yàn)證實(shí)，雷帕霉素、西羅莫司脂化物、RSVA314、RSVA405等mTOR抑制劑可通過恢復(fù)自噬功能改善AD癥狀〔6,21〕。

雷帕霉素是一種FDA許可的抗生素類藥物，最初作為免疫抑制劑用于抑制器官移植后的免疫排斥反應(yīng)。早期動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，對(duì)于3xTg- AD轉(zhuǎn)基因小鼠，雷帕霉素可通過抑制mTORC1形成解除其對(duì)自噬體的抑制作用，進(jìn)而誘導(dǎo)自噬、提高可溶性Aβ水平、提升記憶力水平。進(jìn)一步臨床試驗(yàn)證實(shí)，雷帕霉素對(duì)AD患者的腦組織中也發(fā)揮類似的作用〔63〕。最近，Caccamo等〔64〕的研究發(fā)現(xiàn)雷帕霉素在過度表達(dá)變異tau蛋白的小鼠模型中對(duì)運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元具有保護(hù)作用，提示雷帕霉素除緩解Aβ堆積外可能對(duì)tau蛋白清除也有促進(jìn)作用。但相關(guān)分子機(jī)制及其與自噬的關(guān)系仍待進(jìn)一步探索。

西羅莫司脂化物是一種新發(fā)現(xiàn)的雷帕霉素類似物，也可通過增強(qiáng)自噬提高Aβ和高磷酸化tau蛋白的清除效率〔65〕。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)西羅莫司脂化物對(duì)改善APP/PS1、P301S轉(zhuǎn)基因小鼠的空間學(xué)習(xí)能力和記憶力作用顯著〔65,66〕，但其能否在臨床上能起到同樣作用仍待驗(yàn)證。

RSVA314、RSVA405是兩種白藜蘆醇類似物。Vingtdeux等〔67〕的實(shí)驗(yàn)證明，RSVA314、RSVA405均可通過激活A(yù)MPK通路抑制mTOR的活性，進(jìn)而促進(jìn)自噬、提高Aβ降解效率、治療AD。

4.2 針對(duì)溶酶體的自噬誘導(dǎo)途徑 自噬體中的自噬底物最終都要通過溶酶體途徑降解。因此，提高溶酶體的清除功能可作為改善自噬功能、治療AD的另一途徑。經(jīng)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證實(shí)有效的可通過溶酶體途徑治療AD的小分子藥物主要包括GTM- 1、PADK等〔68,69〕；同時(shí)，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)還證明，Cystatin B基因敲除療法也可通過該途徑減輕AD癥狀〔70〕。

GTM- 1是一種近幾年新發(fā)現(xiàn)的自噬誘導(dǎo)劑，其AD治療作用已被越來越多的實(shí)驗(yàn)所證實(shí)〔68,71〕。Chu等〔68〕的3xTg- AD轉(zhuǎn)基因小鼠實(shí)驗(yàn)表明，GTM- 1可減弱抗毒胡蘿卜內(nèi)酯和天冬酰胺等物質(zhì)對(duì)自噬體- 溶酶體融合的抑制，提示GTM- 1誘導(dǎo)自噬、拮抗Aβ寡聚體神經(jīng)毒性的作用是通過促進(jìn)自噬體- 溶酶體融合實(shí)現(xiàn)的。

對(duì)AD動(dòng)物模型的研究還發(fā)現(xiàn)，小分子藥物PADK可通過提高溶酶體中組織蛋白酶的活性增強(qiáng)溶酶體水解自噬底物的能力，進(jìn)而緩解小鼠中樞神經(jīng)系統(tǒng)Aβ堆積、改善小鼠記憶力〔4,72〕。同時(shí)，Yang等〔70〕通過敲除AD模型小鼠的內(nèi)源組織蛋白酶抑制基因cystatin B延緩病程進(jìn)展也取得了可觀的效果，為AD的臨床治療提供了新思路。

但是到目前為止，針對(duì)溶酶體自噬誘導(dǎo)的AD治療大多停留在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)階段，距離臨床應(yīng)用還有一段距離〔4〕。

4.3 誘導(dǎo)自噬治療AD的其他小分子物質(zhì) 除較為普遍的針對(duì)mTOR通路或溶酶體的自噬調(diào)節(jié)途徑外，還存在SMER28、伊拉地平、卡巴咪嗪(CBZ)、羥基積雪草苷等小分子物質(zhì)作用于其他靶點(diǎn)調(diào)節(jié)自噬、緩解AD。Tian等〔73〕的細(xì)胞模型實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，SMER28只對(duì)Atg5+/+細(xì)胞的Aβ堆積有所改善，而對(duì)Atg5-/-細(xì)胞不發(fā)揮作用，提示SMER28的作用依賴于自噬核心蛋白Atg。伊拉地平為L(zhǎng)型Ca2+通道阻斷劑，最近研究發(fā)現(xiàn)其可通過降低胞質(zhì)Ca2+水平促進(jìn)自噬相關(guān)蛋白LC3的表達(dá)，進(jìn)而誘導(dǎo)自噬、清除Aβ和過度磷酸化的tau蛋白〔74〕?？ò瓦溧汉腿祁惢衔锪u基積雪草苷僅在實(shí)驗(yàn)中被發(fā)現(xiàn)可誘導(dǎo)自噬、改善Aβ或tau蛋白堆積，其具體機(jī)制仍待深入研究〔61〕。

4.4 傳統(tǒng)中藥 除小分子自噬誘導(dǎo)劑外，一些植物來源的傳統(tǒng)中藥成分也可應(yīng)用于AD治療。AD模型大鼠實(shí)驗(yàn)表明，提取自姜科植物根莖組織的姜黃素可通過提高Belclin- 1、LC- Ⅱ表達(dá)水平減輕Aβ堆積、改善小鼠學(xué)習(xí)記憶能力〔75〕；此外，姜黃素還具有減少炎癥因子產(chǎn)生、參與損傷修復(fù)以及減少凋亡等神經(jīng)保護(hù)作用〔75,76〕。劉敏等〔9〕的實(shí)驗(yàn)表明，中醫(yī)藥材牛蒡子提取物牛蒡子苷元既可減少Aβ生成又可通過促進(jìn)自噬而增加Aβ清除。最近的研究還發(fā)現(xiàn)，燈盞花素(黃酮類)、川芎嗪(吡嗪生物堿類)等中藥有效成分的神經(jīng)保護(hù)作用均與自噬調(diào)節(jié)有關(guān)，但具體作用機(jī)制仍待進(jìn)一步研究〔61,77〕。

5 結(jié) 語

近幾年來，隨著實(shí)驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展、研究的深入，科研工作者對(duì)自噬的過程、AD發(fā)病的分子機(jī)制以及自噬與AD的關(guān)系有了更為透徹的認(rèn)識(shí)。自噬包括吞噬泡形成、吞噬泡與被吞噬組分融合為自噬體、自噬體與溶酶體融合、自噬底物在溶酶體水解酶的作用下被降解等一系列過程。這一過程的異常是導(dǎo)致AD的兩大神經(jīng)病理改變：Aβ斑塊形成、過度磷酸化的tau蛋白堆積的重要原因。自噬誘發(fā)AD的級(jí)聯(lián)過程已較為透徹，但兩者之間的因果關(guān)系以及正常自噬在AD中發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用的誘發(fā)機(jī)制仍待進(jìn)一步研究。自噬相關(guān)基因突變是導(dǎo)致AD發(fā)病的重要遺傳因素，主要通過改變自噬底物或關(guān)鍵調(diào)控分子的表達(dá)影響AD的發(fā)病年齡及病程進(jìn)展?fàn)顩r。在復(fù)雜的自噬過程中亦存在很多AD藥物治療的作用靶點(diǎn)，雷帕霉素等通過調(diào)控自噬治療AD的藥物已應(yīng)用于臨床。目前針對(duì)此類藥物的科學(xué)研究主要面向根據(jù)潛在靶點(diǎn)設(shè)計(jì)相關(guān)藥物以及探究已有藥物對(duì)自噬的影響兩大方面〔61〕。前沿研究還發(fā)現(xiàn)，除常規(guī)自噬途徑外，線粒體自噬也與神經(jīng)穩(wěn)態(tài)的維持和AD的發(fā)生密切相關(guān)，但具體機(jī)制仍待進(jìn)一步研究〔21〕。

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〔2017- 01- 19修回〕

(編輯 徐 杰)

國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(81471112)；遼寧省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(2014021033)

鄭 瑋(1976- )，女，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事金屬離子及其轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白參與阿爾茨海默病發(fā)病機(jī)制和治療策略的研究。

王行健(1995- )，男，本科在讀，主要從事臨床醫(yī)學(xué)研究。

R741.02

A

1005- 9202(2017)15- 3876- 06；

10.3969/j.issn.1005- 9202.2017.15.106