ATP結(jié)合盒轉(zhuǎn)運(yùn)子7與阿爾茨海默病關(guān)系的研究進(jìn)展

劉月華 婁季宇 白宏英 王景濤 王一凡 黃少軒鄭州大學(xué)第二附屬醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科 鄭州 450014

·綜述與講座·

ATP結(jié)合盒轉(zhuǎn)運(yùn)子7與阿爾茨海默病關(guān)系的研究進(jìn)展

劉月華 婁季宇△白宏英 王景濤 王一凡 黃少軒
鄭州大學(xué)第二附屬醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科 鄭州 450014

最近隨著全基因組關(guān)聯(lián)研究（genome-wide association study，GWAS）在AD遺傳研究方面的進(jìn)展，發(fā)現(xiàn)了新的易患基因—三磷酸腺苷結(jié)合盒轉(zhuǎn)運(yùn)體7（ABCA7）。ABCA7基因多態(tài)性與AD的關(guān)系成了研究的熱點(diǎn)。本文將ABCA7基因及其在AD發(fā)病中潛在的作用予以綜述，為AD的臨床研究提供方向。

ATP結(jié)合盒轉(zhuǎn)運(yùn)子7；阿爾茨海默病

阿爾茨海默?。╝lzheimer's disease，AD）是一種常見、復(fù)雜的中樞神經(jīng)系統(tǒng)進(jìn)行性變性疾病，占老年期癡呆的50％～75％［1］。AD以神經(jīng)細(xì)胞丟失、神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)的神經(jīng)原纖維纏結(jié)（neurofibrillary tangles，NFT）和神經(jīng)細(xì)胞外的老年斑（senile pplapue，SP）為特異性病理學(xué)改變。淀粉樣前體蛋白（APP）水解生成的β淀粉樣肽（Aβ）是SP的主要成分［2］。按發(fā)病年齡的早晚（65歲為界限），AD可分為早發(fā)性AD（early-onset AD，EOAD）和遲發(fā)性AD（late-onset AD，LOAD）［3］。在臨床上以LOAD最為常見。至今，AD病因及發(fā)病機(jī)制尚不清楚。目前普遍認(rèn)為，AD是一種由環(huán)境和遺傳因素共同作用的多因素疾病，而AD的遺傳風(fēng)險(xiǎn)高達(dá)60％～80％［4］。載脂蛋白Eε4（apolipoproteinEε4，ApoEε4）是目前與LOAD發(fā)生相關(guān)最重要的風(fēng)險(xiǎn)基因［5］。但ApoEε4并不能解釋所有的LOAD的發(fā)生，因此ApoEε4不是構(gòu)成LOAD的充分和必要條件［6］。近年來(lái)大量證據(jù)表明膽固醇的代謝異?？赡茉贏D的發(fā)生發(fā)展、β-淀粉樣蛋白的產(chǎn)生中起著重要作用［7］。APOE基因也與腦部膽固醇的代謝有著密切的關(guān)系［8］。這提示膽固醇代謝相關(guān)基因可能與AD的發(fā)病相關(guān)。最近全基因組關(guān)聯(lián)研究（genome-wide association study，GWAS）在AD遺傳研究方面的的進(jìn)展，發(fā)現(xiàn)了新的易患基因—三磷酸腺苷結(jié)合盒轉(zhuǎn)運(yùn)體7（ABCA7）。ABCA7基因多態(tài)性與AD的關(guān)系成了研究的熱點(diǎn)，盡管有不少研究報(bào)道了ABCA7基因多態(tài)性與AD的關(guān)系，但尚無(wú)一致結(jié)論。本文將ABCA7基因及其在AD發(fā)病中潛在的作用予以綜述。

1 ABCA7基因及ABCA7

人類ABCA7基因位于19p13.3，總長(zhǎng)度約24kb，包含46個(gè)外顯子，編碼三磷酸腺苷結(jié)合盒轉(zhuǎn)運(yùn)體（ATP binding cassette transporter，ABC）［9］。三磷酸腺苷結(jié)合盒轉(zhuǎn)運(yùn)體（ATP binding cassette transporter，ABC）是廣泛分布于真核生物和原核生物中的一個(gè)蛋白超家族，大多數(shù)ABC蛋白整合于細(xì)胞膜或細(xì)胞器膜上，主要負(fù)責(zé)物質(zhì)的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)，尤其在膽固醇的逆轉(zhuǎn)中起重要作用［10］。ABCA7首次被識(shí)別是在人巨噬細(xì)胞中［11］。人的ABCA7蛋白是一個(gè)由2 146個(gè)氨基酸構(gòu)成的分子質(zhì)量為235kDa的轉(zhuǎn)運(yùn)體，是全分子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，包含具有2個(gè)高度保守的細(xì)胞漿ATP結(jié)合盒（ATP-binding cassette，又稱為核苷酸結(jié)合區(qū)nucleotide-binding domain，簡(jiǎn)稱NBD）和2個(gè)跨膜結(jié)構(gòu)域［9］。ABCA7主要表達(dá)于外周淋巴細(xì)胞、胸腺、脾臟、骨髓等。Langmann等［12］通過(guò)蛋白印跡及反轉(zhuǎn)錄-PCR分析證實(shí)ABCA7在人腦中也有較高表達(dá)。Kim等［13］在成年大鼠的原位雜交試驗(yàn)揭示ABCA7在腦組織中表達(dá)量高，尤其是在海馬CA1區(qū)神經(jīng)元。2006年kim研究發(fā)現(xiàn)，ABCA7mRNA在小膠質(zhì)細(xì)胞中的表達(dá)是神經(jīng)元中的10倍［14］。盡管不少研究報(bào)道，ABCA7在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中是高表達(dá)的，但其在AD中的作用機(jī)制不是很清楚。

奧地利Ullrich等［15］在小鼠體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，高膽固醇血癥可增加AB肽段（1～40）的產(chǎn)生和tau蛋白的磷酸化，并對(duì)膽堿能神經(jīng)元的數(shù)量和功能以及學(xué)習(xí)記憶能力造成影響。最近，Woojins.Kim等［16］研究發(fā)現(xiàn)，在AD大鼠模型中敲除ABCA7基因，腦內(nèi)海馬區(qū)Aβ斑塊沉淀增加了53％。hughes等［17］研究證明通過(guò)PET成像發(fā)現(xiàn)ABCA7rs3764650多態(tài)性與Aβ斑塊顯著相關(guān)。

2 ABCA7究竟是如何影響

β-淀粉樣蛋白產(chǎn)生的具體機(jī)制目前仍不清楚，結(jié)合最近幾年文獻(xiàn)報(bào)道，可能的作用機(jī)制：ABCA7的表達(dá)可調(diào)節(jié)β-淀粉樣蛋白的產(chǎn)生。

2.1 ABCA7能夠降低膜膽固醇負(fù)荷 最近研究發(fā)現(xiàn)人ABCA7轉(zhuǎn)染的HEK293細(xì)胞細(xì)胞內(nèi)基礎(chǔ)膽固醇（在沒(méi)有載脂蛋白受體存在的情況下）的流出量增加1.7～2倍，且載脂蛋白存在時(shí)，細(xì)胞內(nèi)膽固醇的流出量增加2～4倍［18］。因此可推斷ABCA7能改變質(zhì)膜膽固醇的含量及分布。目前大家基本認(rèn)可“脂筏假說(shuō)”。脂筏是細(xì)胞膜上富含膽固醇和神經(jīng)鞘酯的的特定液態(tài)微區(qū)，研究表明脂筏在β-淀粉樣蛋白的形成過(guò)程中會(huì)募集與之相關(guān)的蛋白與分泌酶（β-分泌酶和γ-分泌酶），而且脂筏還參與Aβ的定位。在正常生理狀態(tài)下細(xì)胞質(zhì)膜含有的膽固醇量很少，而細(xì)胞基本是由a-分泌酶裂解成無(wú)神經(jīng)毒性的淀粉樣蛋白片段，然而一旦質(zhì)膜膽固醇含量和分布有變化，APP的裂解途徑就可能會(huì)通過(guò)β-分泌酶和γ-分泌酶裂解成有神經(jīng)毒性的肽段（Aβ40或Aβ42）［19］?？芍还苣懝檀嫉暮窟€是分布變化，Aβ的產(chǎn)生都將可能受影響。

2.2 ABCA7可調(diào)節(jié)APP的進(jìn)程及抑制毒性Aβ斑塊的形成 研究顯示，在ABCA7轉(zhuǎn)染的中國(guó)大鼠APP細(xì)胞中，成熟的APP占總的APP的比例增高了10％［18］。Jehle等［20］發(fā)現(xiàn)，ABCA7在人工培養(yǎng)的過(guò)表達(dá)APP細(xì)胞中，能調(diào)節(jié)APP的進(jìn)程和抑制Aβ的聚集。研究還發(fā)現(xiàn)其在細(xì)胞調(diào)亡方面發(fā)揮重要作用，可能機(jī)制是在C1q作用下，通過(guò)和低密度脂蛋白受體相關(guān)蛋白1共同作用導(dǎo)致ERK的最大和持續(xù)磷酸化，介導(dǎo)調(diào)亡細(xì)胞的被吞噬作用。有研究證明，在AD病人大腦尸檢中發(fā)現(xiàn)ABCA7rs3764650多態(tài)性與老年斑的負(fù)載直接相關(guān)［21］。大量的研究表明，骨髓源性小膠質(zhì)細(xì)胞在腦Aβ的清除中起重要作用。而在ABCA7敲除的模型中，吞噬細(xì)胞使Aβ聚集成二聚體或是三聚體。說(shuō)明ABCA7基因的敲除減弱了吞噬細(xì)胞清除Aβ的能力［22］。

3 ABCA7常見位點(diǎn)變異與AD的關(guān)系

Hollingworth等［23］的一項(xiàng)關(guān)于歐洲人群的AD GWAS的分階段研究中，在第一階段來(lái)自4個(gè)AD GWAS數(shù)據(jù)庫(kù)（6 688病人，13 685對(duì)照）的薈萃分析中發(fā)現(xiàn)三磷酸腺苷結(jié)合盒轉(zhuǎn)運(yùn)子A7基因（ABCA7，rs3764650，OR=1.23）與AD的發(fā)生相關(guān)，該位點(diǎn)與AD發(fā)生的關(guān)系在第二、第三階段中也得到證實(shí)。2013年Reitz等［24］在關(guān)于1989-2011年收集5 896例60歲以上的非裔美國(guó)人研究，結(jié)果驗(yàn)證了ABCA7為L(zhǎng)OAD的易患基因，并發(fā)現(xiàn)了新的SNP位點(diǎn)rs115550680（ABCA7，（OR=1.78）。最近研究發(fā)現(xiàn)，除了rs3764650，rs115550680外，還存在2個(gè)位點(diǎn)多態(tài)性，包括rs3752246（P=5.00E07，歐洲）［25］，rs4147929（P=1.10E15，歐洲）［28］。有關(guān)于Hapmap研究［27］，通過(guò)連鎖不平衡檢驗(yàn)顯示：rs115550680、rs3752246、rs4147929與rs3764650存在連鎖不平衡。Karch等［28］研究顯示，ABCA7rs3764650最小基因C與AD發(fā)病年齡和疾病的進(jìn)程有關(guān)，ABCA7表達(dá)水平與癡呆的嚴(yán)重程度相關(guān)，并且ABCA7表達(dá)越高認(rèn)知的缺失程度越嚴(yán)重。上海交通大學(xué)關(guān)于中國(guó)北方漢族與散發(fā)性阿爾茨海默病的研究，結(jié)果顯示ABCA7（（rs3764650）與AD發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)，且年齡和ApoE4攜帶者增加了ABCA7對(duì)AD發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)的影響，但最小基因G與AD發(fā)生差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義［29］。但在臺(tái)灣關(guān)于中國(guó)漢族人群的研究認(rèn)為，ABCA7的rs3764650位點(diǎn)G基因是AD的保護(hù)因素（OR=0.52，P=0.003）［30］。最近韓國(guó)的一項(xiàng)研究證明，ABCA7rs3764650與具體的認(rèn)知下降領(lǐng)域有關(guān)［31］。也有研究證實(shí)，ABCA7rs3764650與APOEε4在語(yǔ)言學(xué)習(xí)及記憶、工作記憶、瞬時(shí)記憶三個(gè)認(rèn)知方面有顯著的相互作用關(guān)系［32］。而國(guó)內(nèi)關(guān)于ABCA7rs3764650與具體認(rèn)知領(lǐng)域的相關(guān)性研究報(bào)道較少。盡管關(guān)于ABCA7與AD的相關(guān)性研究較多，但ABCA7與AD關(guān)系的研究結(jié)果不盡相同。其出現(xiàn)的差異原因可能與種族、地域及病人的基本情況的不同有關(guān)，有必要在不同的地區(qū)進(jìn)行重復(fù)研究，從而提供可靠地證據(jù)。

綜上所述，ABCA7作為一種膜整合蛋白能夠調(diào)節(jié)中樞神經(jīng)系統(tǒng)中膜膽固醇的含量與分布，這些都是維持細(xì)胞內(nèi)膽固醇的穩(wěn)態(tài)所必要的，而膽固醇又可調(diào)節(jié)Aβ的形成。ABCA7亦可調(diào)節(jié)APP的進(jìn)程及抑制毒性Aβ斑塊的形成。因此ABCA7的發(fā)現(xiàn)對(duì)AD發(fā)病機(jī)制的探索、藥物及其他干預(yù)治療的研究具有重要意義。由于種族，地域的差異，ABCA7與AD發(fā)生之間的關(guān)系有必要在不同種族和地區(qū)進(jìn)行研究。

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（收稿2014-12-25）

R741.02

A

1673-5110（2015）13-0123-02

△通訊作者：婁季宇，教授，博士生導(dǎo)師，E-mail：hnsysjjbzz＠126.com