ATP結合盒轉運子7與阿爾茨海默病關系的研究進展

劉月華 婁季宇 白宏英 王景濤 王一凡 黃少軒鄭州大學第二附屬醫院神經內科 鄭州 450014

·綜述與講座·

ATP結合盒轉運子7與阿爾茨海默病關系的研究進展

劉月華 婁季宇△白宏英 王景濤 王一凡 黃少軒
鄭州大學第二附屬醫院神經內科 鄭州 450014

最近隨著全基因組關聯研究（genome-wide association study，GWAS）在AD遺傳研究方面的進展，發現了新的易患基因—三磷酸腺苷結合盒轉運體7（ABCA7）。ABCA7基因多態性與AD的關系成了研究的熱點。本文將ABCA7基因及其在AD發病中潛在的作用予以綜述，為AD的臨床研究提供方向。

ATP結合盒轉運子7；阿爾茨海默病

阿爾茨海默病（alzheimer's disease，AD）是一種常見、復雜的中樞神經系統進行性變性疾病，占老年期癡呆的50％～75％［1］。AD以神經細胞丟失、神經細胞內的神經原纖維纏結（neurofibrillary tangles，NFT）和神經細胞外的老年斑（senile pplapue，SP）為特異性病理學改變。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］。按發病年齡的早晚（65歲為界限），AD可分為早發性AD（early-onset AD，EOAD）和遲發性AD（late-onset AD，LOAD）［3］。在臨床上以LOAD最為常見。至今，AD病因及發病機制尚不清楚。目前普遍認為，AD是一種由環境和遺傳因素共同作用的多因素疾病，而AD的遺傳風險高達60％～80％［4］。載脂蛋白Eε4（apolipoproteinEε4，ApoEε4）是目前與LOAD發生相關最重要的風險基因［5］。但ApoEε4并不能解釋所有的LOAD的發生，因此ApoEε4不是構成LOAD的充分和必要條件［6］。近年來大量證據表明膽固醇的代謝異常可能在AD的發生發展、β-淀粉樣蛋白的產生中起著重要作用［7］。APOE基因也與腦部膽固醇的代謝有著密切的關系［8］。這提示膽固醇代謝相關基因可能與AD的發病相關。最近全基因組關聯研究（genome-wide association study，GWAS）在AD遺傳研究方面的的進展，發現了新的易患基因—三磷酸腺苷結合盒轉運體7（ABCA7）。ABCA7基因多態性與AD的關系成了研究的熱點，盡管有不少研究報道了ABCA7基因多態性與AD的關系，但尚無一致結論。本文將ABCA7基因及其在AD發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，總長度約24kb，包含46個外顯子，編碼三磷酸腺苷結合盒轉運體（ATP binding cassette transporter，ABC）［9］。三磷酸腺苷結合盒轉運體（ATP binding cassette transporter，ABC）是廣泛分布于真核生物和原核生物中的一個蛋白超家族，大多數ABC蛋白整合于細胞膜或細胞器膜上，主要負責物質的跨膜轉運，尤其在膽固醇的逆轉中起重要作用［10］。ABCA7首次被識別是在人巨噬細胞中［11］。人的ABCA7蛋白是一個由2 146個氨基酸構成的分子質量為235kDa的轉運體，是全分子轉運蛋白，包含具有2個高度保守的細胞漿ATP結合盒（ATP-binding cassette，又稱為核苷酸結合區nucleotide-binding domain，簡稱NBD）和2個跨膜結構域［9］。ABCA7主要表達于外周淋巴細胞、胸腺、脾臟、骨髓等。Langmann等［12］通過蛋白印跡及反轉錄-PCR分析證實ABCA7在人腦中也有較高表達。Kim等［13］在成年大鼠的原位雜交試驗揭示ABCA7在腦組織中表達量高，尤其是在海馬CA1區神經元。2006年kim研究發現，ABCA7mRNA在小膠質細胞中的表達是神經元中的10倍［14］。盡管不少研究報道，ABCA7在中樞神經系統中是高表達的，但其在AD中的作用機制不是很清楚。

奧地利Ullrich等［15］在小鼠體內實驗中發現，高膽固醇血癥可增加AB肽段（1～40）的產生和tau蛋白的磷酸化，并對膽堿能神經元的數量和功能以及學習記憶能力造成影響。最近，Woojins.Kim等［16］研究發現，在AD大鼠模型中敲除ABCA7基因，腦內海馬區Aβ斑塊沉淀增加了53％。hughes等［17］研究證明通過PET成像發現ABCA7rs3764650多態性與Aβ斑塊顯著相關。

2 ABCA7究竟是如何影響

β-淀粉樣蛋白產生的具體機制目前仍不清楚，結合最近幾年文獻報道，可能的作用機制：ABCA7的表達可調節β-淀粉樣蛋白的產生。

2.1 ABCA7能夠降低膜膽固醇負荷 最近研究發現人ABCA7轉染的HEK293細胞細胞內基礎膽固醇（在沒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，細胞內膽固醇的流出量增加2～4倍［18］。因此可推斷ABCA7能改變質膜膽固醇的含量及分布。目前大家基本認可“脂筏假說”。脂筏是細胞膜上富含膽固醇和神經鞘酯的的特定液態微區，研究表明脂筏在β-淀粉樣蛋白的形成過程中會募集與之相關的蛋白與分泌酶（β-分泌酶和γ-分泌酶），而且脂筏還參與Aβ的定位。在正常生理狀態下細胞質膜含有的膽固醇量很少，而細胞基本是由a-分泌酶裂解成無神經毒性的淀粉樣蛋白片段，然而一旦質膜膽固醇含量和分布有變化，APP的裂解途徑就可能會通過β-分泌酶和γ-分泌酶裂解成有神經毒性的肽段（Aβ40或Aβ42）［19］。可知，不管膽固醇的含量還是分布變化，Aβ的產生都將可能受影響。

2.2 ABCA7可調節APP的進程及抑制毒性Aβ斑塊的形成 研究顯示，在ABCA7轉染的中國大鼠APP細胞中，成熟的APP占總的APP的比例增高了10％［18］。Jehle等［20］發現，ABCA7在人工培養的過表達APP細胞中，能調節APP的進程和抑制Aβ的聚集。研究還發現其在細胞調亡方面發揮重要作用，可能機制是在C1q作用下，通過和低密度脂蛋白受體相關蛋白1共同作用導致ERK的最大和持續磷酸化，介導調亡細胞的被吞噬作用。有研究證明，在AD病人大腦尸檢中發現ABCA7rs3764650多態性與老年斑的負載直接相關［21］。大量的研究表明，骨髓源性小膠質細胞在腦Aβ的清除中起重要作用。而在ABCA7敲除的模型中，吞噬細胞使Aβ聚集成二聚體或是三聚體。說明ABCA7基因的敲除減弱了吞噬細胞清除Aβ的能力［22］。

3 ABCA7常見位點變異與AD的關系

Hollingworth等［23］的一項關于歐洲人群的AD GWAS的分階段研究中，在第一階段來自4個AD GWAS數據庫（6 688病人，13 685對照）的薈萃分析中發現三磷酸腺苷結合盒轉運子A7基因（ABCA7，rs3764650，OR=1.23）與AD的發生相關，該位點與AD發生的關系在第二、第三階段中也得到證實。2013年Reitz等［24］在關于1989-2011年收集5 896例60歲以上的非裔美國人研究，結果驗證了ABCA7為LOAD的易患基因，并發現了新的SNP位點rs115550680（ABCA7，（OR=1.78）。最近研究發現，除了rs3764650，rs115550680外，還存在2個位點多態性，包括rs3752246（P=5.00E07，歐洲）［25］，rs4147929（P=1.10E15，歐洲）［28］。有關于Hapmap研究［27］，通過連鎖不平衡檢驗顯示：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發病年齡和疾病的進程有關，ABCA7表達水平與癡呆的嚴重程度相關，并且ABCA7表達越高認知的缺失程度越嚴重。上海交通大學關于中國北方漢族與散發性阿爾茨海默病的研究，結果顯示ABCA7（（rs3764650）與AD發生風險相關，且年齡和ApoE4攜帶者增加了ABCA7對AD發生風險的影響，但最小基因G與AD發生差異無統計學意義［29］。但在臺灣關于中國漢族人群的研究認為，ABCA7的rs3764650位點G基因是AD的保護因素（OR=0.52，P=0.003）［30］。最近韓國的一項研究證明，ABCA7rs3764650與具體的認知下降領域有關［31］。也有研究證實，ABCA7rs3764650與APOEε4在語言學習及記憶、工作記憶、瞬時記憶三個認知方面有顯著的相互作用關系［32］。而國內關于ABCA7rs3764650與具體認知領域的相關性研究報道較少。盡管關于ABCA7與AD的相關性研究較多，但ABCA7與AD關系的研究結果不盡相同。其出現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，有必要在不同的地區進行重復研究，從而提供可靠地證據。

綜上所述，ABCA7作為一種膜整合蛋白能夠調節中樞神經系統中膜膽固醇的含量與分布，這些都是維持細胞內膽固醇的穩態所必要的，而膽固醇又可調節Aβ的形成。ABCA7亦可調節APP的進程及抑制毒性Aβ斑塊的形成。因此ABCA7的發現對AD發病機制的探索、藥物及其他干預治療的研究具有重要意義。由于種族，地域的差異，ABCA7與AD發生之間的關系有必要在不同種族和地區進行研究。

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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，博士生導師，E-mail：hnsysjjbzz＠126.com