β-淀粉樣蛋白在阿爾茨海默病中的作用研究進展

王玉香 曾愛源 李清華

(桂林醫學院附屬醫院神經內科，廣西 桂林 541001)

阿爾茨海默病(AD)表現為進行性學習記憶障礙和認知能力下降。其病理特征：大腦細胞外β-淀粉樣蛋白(Aβ)聚集形成老年斑(SP)和細胞內Tau蛋白過磷酸化引起神經纖維纏結(NFTs)形成。許多學者〔1〕認為,Aβ對AD病理形成過程發揮重要作用，研究Aβ的產生、代謝及毒性對AD的防治有重要的意義。本文就該領域Aβ與AD關系研究進展作一綜述。

1 Aβ的形成

Aβ有40～43個氨基酸殘基，其中有Aβ40和Aβ42兩種形式，其中Aβ42聚集性最強，并且有強的神經細胞毒性。最新研究表明〔2～4〕，Aβ42聚集是引起Aβ42毒性蛋白的主要原因，Aβ42毒性蛋白是引起AD發病的主要原因，抑制Aβ42的聚集可以有效防止AD的發生。研究證實〔5〕，聚集的Aβ是形成SP的關鍵步驟。SP形成就是由于Aβ圍繞變性的樹突突起，軸索，類淀粉樣物質和膠質細胞及突起聚集而成〔6〕。淀粉樣前體蛋白(APP)經分泌酶產生Aβ〔7〕，APP細胞外側神經(N)末端很長，而細胞內C末端很短，Aβ的C末端是疏水性氨基酸，C末端越長越易沉積。APP經蛋白酶裂解產生Aβ，APP經α-分泌酶水解產生Aβ，這是APP合成Aβ的主要方式，APP還可以在β、γ-分泌酶參與下產生Aβ。3種水解酶裂解APP：α-分泌酶,β-分泌酶,γ-分泌酶。α-分泌酶裂解APP的位點是APP跨膜蛋白區NH2-末端12堿基位點，能產生可溶性胞外結構α-APPs和-83堿基C(CTF)-C83。而β-分泌酶裂解APP的位點位于α-分泌酶NH末端16堿基位點附近，產生胞外結構β-APPs和99個堿基CTF-C99。其中C83被γ-分泌酶裂解產生P5，而C99被γ-分泌酶裂解產生Aβ〔8〕。

2 Aβ與Tau蛋白的關系

Grundke-Iqbal等〔9〕發現了淀粉樣神經突起存在于NFT,其位于神經元細胞內部。NFT由雙股螺旋纖維(PHF)構成，同年Grundke-Iqbal〔9〕又發現NFT中大量過度磷酸化的Tau蛋白組成PHFs。Tau蛋白主要功能是促進微管形成，加強微管穩定，維持軸突形態。AD患者腦內磷酸化水平是正常人的3～4倍。過度磷酸化會導致Tau蛋白與微管結合部位構象改變，使Tau蛋白與微管分離、解體、細胞骨架破壞〔10〕。研究發現〔11〕，抑制Tau蛋白聚集可以減少毒性Tau蛋白聚合物的產生，減少NFT形成、改善Tau蛋白所導致的功能缺失作用。Tau蛋白的磷酸化過程有許多酶參與，包括:糖原合成酶激酶(GSK)-3、胞外信號調控激酶(ERK)-2、細胞周期素依賴性蛋白激酶(CDK)-5等，其中研究GSK-3最多。研究發現〔12〕，鋰可以抑制GSK-3β活性，提高γ-分泌酶活性，改變APP序列，促使APP分裂生成Aβ，從而提高Aβ聚集。降解蛋白質有2條途徑：泛素-蛋白酶體系統和自噬-溶酶體通路。Tau蛋白一般不通過這兩條途徑，Tau蛋白質降解與過度磷酸化、異常折疊及聚集的Tau蛋白清除有關。研究表明〔13〕,神經元有大量過磷酸化蛋白,膠質細胞也存在有磷酸化蛋白，AD和其他神經退行性疾病,蛋白免疫反應陽性存在于星形膠質細胞，潛在表達蛋白的能力出現在膠質纖維瘤和膠質增生過程,Aβ誘導的毒性因為蛋白表達陽性的細胞而更加敏感,所以,過度磷酸化Tau蛋白可能是AD淀粉樣纖維形成的重要誘因。研究表明〔14〕,Tau蛋白與 Aβ共同作用可以使AD患者記憶損失和行為缺陷，過度磷酸化Tau蛋白會代替正常細胞骨架，從而使神經纖維漸進性變性,βAPP被過度磷酸化Tau蛋白抑制使其不能向軸突，樹突轉運，增加Aβ的毒性，損傷神經元。最新研究表明〔15〕，Aβ42可以誘導Tau蛋白毒性，并且Ser262在Tau蛋白過磷酸化扮演重要角色，Ser262增強Tau蛋白過磷酸化，促使Aβ聚集誘導神經退化。

3 Aβ與早老素(PS)

近年來發現〔16〕,PS與早發性家族型AD有關,PS參與Aβ的聚集。突變PS1可以改變γ-分泌酶活性，引起APP大量生成，導致Aβ42聚集，從而導致早發性家族型AD發生。PS 是γ-分泌酶的催化核心，γ-分泌酶功能可以調節膜內蛋白水解，膜內蛋白包括APP、APP樣蛋白(APLPs)、E-鈣黏蛋白、CD44、LRP、Notch、SREBP、干擾素反應因子(IRE1)和活化轉錄因子(ATF)-6〔17〕。Aβ聚集與PS1有密切關系，PS1基因位于14q24.3，PS1蛋白水解酶活性中心有TM6和TM7天冬氨酸殘基組成〔18〕。突變PS1主要位于蛋白質跨膜區，過量表達PS1影響線粒體功能，突變PS1引起APP水解位點的改變，導致Aβ42聚集〔19〕。最新研究表明〔20，21〕，γ-分泌酶的催化核心在PS1，PS1與3種必需輔助蛋白Nct、Pen-2和Aph1組成成熟的γ-分泌酶復合物，轉基因果蠅中γ-分泌酶復合物可以促使APP分裂生成Aβ。在AD患者中發現，突變的PS使AD患者血漿Aβ的濃度和神經元Aβ的聚集明顯增加，實驗也證實PS能夠促進Aβ的生成，并提高Aβ42水平，表明PS影響APP的代謝過程，引起Aβ的大量聚集〔22〕。PS1突變促使Aβ42聚集物增加2～3倍而Aβ40聚集物沒有改變，這表明PS1對APP代謝過程有影響〔23〕。Herranz等〔24〕報道果蠅CRUMBS/PALSI/PATJ(Crumbs復合物)通過對γ-分泌酶的抑制實現調控Notch信號的負反饋。果蠅Crumbs與人Crumbs 2同源，人CRB2與PS結合后形成復合體，參與γ-分泌酶的合成，但是這種γ-分泌酶沒有活性，所以可以抑制APP的分解,反而加劇Aβ毒性，損傷神經系統。果蠅表現出Notch信號缺失表型是因為蛋白的缺失或聚集，果蠅基因突變使APP活性增高，從而引起Aβ毒性的大量聚集。

4 Aβ和載脂蛋白E(ApoE)

ApoE分子量34.2 kD，由299個氨基酸組成，位于人類第19號染色體。ApoE有3種類型ApoE2、ApoE3和ApoE4，ApoE基因中能使Aβ降低的只有ApoE3，ApoE4與Aβ親和力不如ApoE3高，ApoE4使APP mRNA水平提高9倍。蛋白水解APP產生Aβ，Aβ產生和降解平衡被打破后，會導致Aβ毒性聚集〔25〕。研究表明〔26〕，Aβ聚集與ApoE關系密切。首先，ApoE可以促進Aβ的聚集。研究證實〔27〕，ApoE和與Aβ有高度親和性，ApoE4與Aβ結合不僅快而且強烈，從而引起Aβ大量沉積。其次，Aβ降解過程是ApoE的分子伴侶，二者結合形成復合物與低密度脂蛋白受體(LDLR)結合轉運到溶酶體。一般情況下，ApoE-Aβ復合物通過血腦屏障進行清除，ApoE4-Aβ復合物被清除速度遠遠小于ApoE3-Aβ和 ApoE2-Aβ，ApoE4-Aβ復合物的存在影響了Aβ的降解，所以ApoE4 患者Aβ生成量大于降解量。所以,發現ApoE結合位點，可以有效阻止與 Aβ結合,進而緩解AD的進展。學者〔28〕發現,ApoE處理過程APP的C末端有聚集物，APP水解過程減弱，APP介導信號減弱，ApoE影響APP代謝引起Aβ聚集,進而促進SP的形成。

5 展 望

綜上,Aβ通過諸多途徑產生神經毒性,而這些途徑相互作用形成網絡,促進AD的發生,而這個網絡的核心點是Aβ。因此,抑制Aβ聚集是防治AD的關鍵。Serneels等〔29〕選擇性地除去γ-分泌酶復合物中的Aph1B成分可減少Aβ斑塊的形成。調控蛋白磷酸酶和蛋白激酶水平，阻止Tau蛋白的水解，從而抑制Aβ聚集減少AD發生。目前，AD用于臨床治療的藥物包括美金剛、膽堿酯酶抑制劑、抗氧化藥物、非甾體類抗炎藥物，在臨床中應用,可以有效地抵抗Aβ毒性,但它只能改善癥狀、延緩AD進程。

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