阿爾茲海默病的Aβ 蛋白病理新探索

張 燕，陳 洪，于 偉 (吉林省腫瘤醫(yī)院，吉林 長(zhǎng)春 130012)

阿爾茲海默病(Alzheimer's diserse，AD)是一組病因未明的原發(fā)性退行性腦變性疾病多起病于老年期，潛隱起病，秉承緩慢且不可逆，臨床上以智能損害為主。AD 的病因復(fù)雜多樣，據(jù)歐美國(guó)家醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)60 歲以上人群中AD 患病率為5%～10%，85 歲以上人群患病率20%～50%，而且以女性患者為主。

1 Aβ 蛋白在阿爾茲海默病(Alzheimer's diserse，AD)中的作用

女性阿爾茲海默病患者老年斑是典型的斑塊，它以淀粉樣物質(zhì)為中心，周圍為嗜銀的神經(jīng)元軸突和樹(shù)突，淀粉樣物質(zhì)的主要成分是β－淀粉樣蛋白(β－amyloid pro－tein，Aβ)。Aβ 是β 淀粉樣蛋白前體蛋白(amyloidβ－protein precursor，APP)的酶解產(chǎn)物，由細(xì)胞分泌至細(xì)胞外。Aβ 存在于新皮層、海馬、視丘、杏仁核、Meynert 基底核、腦橋及延髓等結(jié)構(gòu)中。Aβ 在細(xì)胞基質(zhì)聚集后具有很強(qiáng)的細(xì)胞毒性，Aβ 附近可見(jiàn)大量膠質(zhì)細(xì)胞增生和激活的小膠質(zhì)細(xì)胞等免疫炎性反應(yīng)，是女性AD 患者腦內(nèi)SP 周圍神經(jīng)元變性和死亡的主要原因。

2 Aβ 神經(jīng)毒性假說(shuō)

2.1 Aβ 級(jí)聯(lián)假說(shuō)(amyloid cascade hypothesis):1992 年，Hardy 和Higgins 提出了“Aβ 級(jí)聯(lián)假說(shuō)”，該假說(shuō)認(rèn)為:Aβ 在大腦皮層異常聚集和沉淀，發(fā)生復(fù)雜的級(jí)聯(lián)變化，是AD 發(fā)病的最主要原因。正常情況下，Aβ 的產(chǎn)生和降解是平衡的，但當(dāng)出現(xiàn)APP 基因突變或者降解Aβ 的酶功能異常時(shí)，Aβ 產(chǎn)生和清除之間的平衡就會(huì)被打破，引起Aβ 在大腦皮層的異常沉淀。沉淀的Aβ 纖維具有神經(jīng)毒性，可引起連串的復(fù)雜反應(yīng)，包括突觸的變化、tau 蛋白磷酸化、遞質(zhì)丟失、神經(jīng)膠質(zhì)增生和炎性反應(yīng)等，這些反應(yīng)可以導(dǎo)致一系列病理?yè)p傷，如:斑塊的形成、神經(jīng)原纖維纏結(jié)，從而造成神經(jīng)元的變性和功能障礙，甚至死亡，最終導(dǎo)致AD 的發(fā)生［1－4］。

2.2 Aβ 神經(jīng)毒性假說(shuō)研究的病理危害

2.2.1 Aβ 打破鈣平衡和產(chǎn)生氧自由基:Aβ 確切毒性機(jī)制與細(xì)胞內(nèi)鈣失衡有關(guān)，增加細(xì)胞內(nèi)鈣水平，本質(zhì)上又加強(qiáng)Aβ 產(chǎn)生和釋放，Aβ(25－35)加于培養(yǎng)的PC12 細(xì)胞后能激發(fā)快速、濃度依賴性的胞外鈣內(nèi)流，而產(chǎn)生對(duì)PC12 細(xì)胞的毒性。Aβ 作用于海馬腦片導(dǎo)致時(shí)間依賴型神經(jīng)細(xì)胞損傷，并伴有活性氧自由基產(chǎn)生，導(dǎo)致中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能退行性紊亂。

2.2.2 Aβ 增強(qiáng)谷氨酸毒性:近年來(lái)，氨基酸的興奮性神經(jīng)毒性作用越來(lái)越受到重視，谷氨酸是椎體細(xì)胞的神經(jīng)遞質(zhì)，在中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能中起著重要作用，參與神經(jīng)元的興奮性突觸傳遞，調(diào)節(jié)腦腦多種形式的學(xué)習(xí)和記憶等。Aβ 能夠使培養(yǎng)神經(jīng)元更易受到來(lái)自興奮性氨基酸的損傷。干擾細(xì)胞內(nèi)鈣平衡，Aβ 的神經(jīng)毒素在谷氨酸或者NMDA 存在時(shí)會(huì)大大加強(qiáng)，使用全細(xì)胞電壓鉗技術(shù)研究Aβ 對(duì)AMPA 和NMDA 受體介導(dǎo)谷氨酸興奮性突觸后電流的影響后發(fā)現(xiàn):Aβ(1－40)能逐漸增強(qiáng)NMDA 受體介導(dǎo)的突觸電流，這表明Aβ 在突觸后位點(diǎn)能夠與NMDA 受體發(fā)生相互作用。興奮性氨基酸能夠誘導(dǎo)氧自由基形成，而氧化應(yīng)激會(huì)進(jìn)一步增加神經(jīng)元對(duì)于谷氨酸的敏感度。

3 Aβ 寡聚體假說(shuō)

3.1 Aβ 寡聚體假說(shuō)(Aβoligomer hypothesis，Aβ－derived diffusible ligands hy－pothesis，ADDLS):Aβ 以單體的形成產(chǎn)生后，很快聚集成多聚體復(fù)合物，這些復(fù)合物包括從低分子量的二聚體(dimer)、三聚體(trimer)到高分子量的原纖維(protofibrils)和纖維(fibrils)［5－9］。加州大學(xué)LaFerLa 實(shí)驗(yàn)室用三聯(lián)轉(zhuǎn)基因鼠(APP、tau 及PS－1)觀察了神經(jīng)元內(nèi)Aβ 聚合的過(guò)程，4 月齡小鼠神經(jīng)元內(nèi)出現(xiàn)明顯可檢測(cè)到的可溶性、非聚合太的Aβ，6 個(gè)月時(shí)在海馬等區(qū)域可見(jiàn)到寡聚合體形成。1 年后Aβ 寡聚合物從細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)移到細(xì)胞外，APP/PS－1 轉(zhuǎn)基因小鼠中細(xì)胞內(nèi)Aβ 的積累也早于神經(jīng)元死亡。

3.2 Aβ 寡聚體假說(shuō)研究的病理危害

3.2.1 抑制蛋白酶體(proteasome inhibition):免疫電鏡結(jié)果顯示Aβ42定位在AD 患者腦組織MVBs(被認(rèn)為是晚期內(nèi)涵體，Late endosomes)的外層膜，在APP/PS－1 轉(zhuǎn)基因小鼠腦組織神經(jīng)元，聚集的非纖維化Aβ42定位在MVBs，且含Aβ 的MVBs 通常定位在細(xì)胞體的核周圍區(qū)域。聚集在MVB 的Aβ通過(guò)抑制泛素－蛋白酶體系統(tǒng)干擾MVB 分選［10－12］?？傊窠?jīng)元胞體聚集的寡聚體具有病理作用，因?yàn)榈鞍酌阁w的損傷導(dǎo)致tau 蛋白的堆積。

3.2.2 干擾神經(jīng)元保護(hù)性的信號(hào)通路和細(xì)胞的應(yīng)激反應(yīng):Querfurth 實(shí)驗(yàn)室的數(shù)據(jù)表明，絲氨酸蘇氨酸蛋白激酶B(serine/threonine protein kinase B，Akt)在腦組織中高度表達(dá)，并在神經(jīng)元生存中起重要作用［13－15］。在包括ALS、亨廷頓舞蹈癥、精神分裂癥等大腦疾病中，細(xì)胞內(nèi)Aβ 損害磷脂酰胺肌醇－3(PI3K)－Akt 通路，活化的Akt 能抑制tau 激酶GSK－3β，在原代培養(yǎng)的皮層神經(jīng)元，誘導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)Aβ42表達(dá)可降低Akt的磷酸化活化，激活GSK－3β 及導(dǎo)致細(xì)胞死亡?？傊?，在AD早期，細(xì)胞內(nèi)Aβ 的毒性作用可能部分通過(guò)阻止Akt 激活，從而削弱細(xì)胞的應(yīng)激反應(yīng)，偏離正常的細(xì)胞信號(hào)通路。

4 展望

Aβ 自身的代謝紊亂，沉積形成非纖維化的斑塊，可以誘發(fā)神經(jīng)細(xì)胞凋亡，并引起炎性反應(yīng)，以及促進(jìn)神經(jīng)纖維纏結(jié)的形成，這些都能加重AD 病情過(guò)程。隨著國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者對(duì)女性阿爾茲海默病的Aβ 蛋白病理新探索，新的藥物研究將會(huì)更快的出現(xiàn)于臨床實(shí)踐，阿爾茲海默病患者的病情必將得到極大地緩解。

［1］ Wegenast－Braun BM，F(xiàn)ulgencio Maisch A，Eicke D，et al.Independent effects of intra － and extracellular Aβ onlearning－related gene expression［J］.American Journal of Pathology，2009，175(1):271.

［2］ Huang HC，Jiang ZF.Accumulated amyloid－β peptide and hyperphosphorylated tau protein:relationship and links in Alzheimer's disease［J］.Journal of Alzheimer's Disease，2009，16(1):15.

［3］ Huang Hc，Jiang ZF.Accumulated amyloid－β peptide and hyperphosphorylated tau prorein:relationship and links in Alzheimer's disease［J］.Journal's Disease，2009，16(1):15.

［4］ Liu ML，Hong ST.Early phase of amyloid beta 42－induced cytotocity in neuronal cells is associated with vacuole formation and enhancement of exocytosis［J］.Exp Mol Med，2005，37(6):559.

［5］ Smoak KA，Gidlowski JA.Mechanism Of glocrticoid receptor signaling during Inflammation［J］.MechAgeingdes，2004，125:678.

［6］ Bamas PJ.Molecular mechanisms and cellular effects of glucorticoids［J］.Immunol Allergy Clin Norh AM，2005，25(3):451.

［7］ Bargman JM.how did cyclophosphamide become the durg of choice for lupus nephritis? ［J］.Nephrol Dial Transplant，2009，24(2):381.

［8］ kim JH，Kim HY，Lee YS.A novel method using edge detection for singnal extraction from cDNA microarray image analysis［J］.EXP MOL Med，2001，33(2):83.

［9］ Wang J，Nygaard V，SImth－Sorensen B，et al.MArray:analyzing single，replicaied or reversed microarray experiments［J］.Bioinformatices，2002，18:110.

［10］ Gong C，Wang J.Role of tau protein in neurofibrillary degeneration of Alzheimer's Disease［J］.J Med Mol Biol，2006，3(3):163.

［11］ BU G.polipoprotein E and its receptors in Alzheimer'sdisease:pathogenesis and its relationship to alzhei－mer's disease［J］.Acta Neuropathol，2008，115(6):599.

［12］ Bu G.Polipoproyein E and its receptors in Alzheimer's disease:pashways，pathogenesis andtherapy［J］.Nat Rev Neurosci，2009，10(5):333.

［13］ Cedazo－minguez A.Apolipoprotein E and Alzheimer's disease:molecular mechanisms and therapeutic opportunities［J］.J Cell Med，2007，11(6):1227.

［14］ Zana M，janka Z，Kalman J.Oxidative strees:A bridge between Down's syndrome and Alzheimer's disease［J］.Neurobiol Aging，2007，28(5):648.

［15］ Mountton C，C，Down，Alzheimer's disease:progress or profit［J］?Net Med，2006，12:780.