長壽蛋白對阿爾茨海默病的作用

張 輝 王運良 李金鳳

解放軍148 中心醫院 淄博 255300

長壽蛋白（Sirtuins）是一種高度保守的依賴煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD＋）的去乙酰化酶，在抗老化相關的疾病中具有有益作用。同時它也是一種應激蛋白，參與哺乳動物的飲食調控［1］。阿爾茨海默病（AD）是一種最常見的與衰老有關的神經變性疾病，長壽蛋白對AD 的作用已在各種細胞培養和鼠模型中進行研究，目前對長壽蛋白家族研究最多的是長壽蛋白1－即SIRT1，已在神經變性疾病如AD、帕金森病、亨廷頓病和其他疾病中進行分析。多數研究證實SIRT1過表達在抗AD 表型方面有保護性作用，本文就長壽蛋白與AD 的關系做一綜述。

1 長壽蛋白的生物學特性

長壽蛋白首次在酵母中提取，命名為沉默信息調節器和Ⅲ類組蛋白去乙酰化酶（HDACs），其功能是經NAD 去除賴氨酸的乙酰基。人類長壽蛋白有7個同源染色體（SIRT1～7），每一種表現不同的酶活性和功能。SIRT1，2位于細胞膜和細胞漿，具有很強的去乙酰化活性。目前已知SIRT1 對AD 有保護作用，SIRT2，3具有遺傳作用。SIRT3，4，5位于線粒體，SIRT6，7位于細胞核。SIRT4，5，6的去乙酰化酶活性較弱，SIRT4和6也表現為ADP核糖轉移酶活性，SIRT5顯示有去丙二酰酶和去丁二酰酶活性，對SIRT4，5，6，7的功能知之甚少［2］。除具有某些特殊功能外，也有報道SIRT1穿梭于細胞漿和細胞核之間。

2 阿爾茨海默病

AD 是神經變性疾病和老年癡呆的最常見形式，但目前對這種疾病還缺乏全面了解，目前世界上有3 000 萬左右AD 病人，預計2050年達7 000多萬。AD 病人表現記憶缺損、認知和功能下降。在鼠模型和AD 病人腦組織證實淀粉樣斑塊和神經纖維纏結。另外發現淀粉樣前體蛋白（APP）和早老素1，2（PSEN1，2）基因發生顯性突變，后者是編碼γ分泌酶的成分。β分泌酶和γ 分泌酶裂解APP 依次產生Aβ－140和Aβ－142淀粉樣肽，加速淀粉樣斑塊形成是AD 的特點［3］。人類神經纖維纏結是與tau蛋白高度磷酸化的微管聚集有關，tau是由單個基因選擇性剪切產生微管相關tau蛋白，有6種異構體，高度磷酸化部位作為AD 病人腦組織的細絲，對tao蛋白聚集與其他神經變性疾病的關系也有報道。

3 SIRT1對AD 的作用

3.1 早期研究 SIRT1是AD 廣泛研究的長壽蛋白，早期研究顯示SIRT1 介導對熱量限制（CR）的適應性反應。SIRT1缺失的小鼠不能適應正常的熱量限制。另一方面，SIRT1過表達的轉基因小鼠模擬熱量限制的生理學變化，這些研究提示熱量限制與SIRT 之間的聯系。熱量限制對AD的影響首先表現在AD 小鼠腦組織Aβ斑塊減少，另外，熱量限制的松鼠猴大腦皮質Aβ斑塊減少與SIRT1表達呈負相關。隨后研究證實小鼠SIRT1活化對淀粉樣蛋白神經病理學的基本預防機制，外源性的人SIRT1引起體內絲氨酸／蘇氨酸Rho 激酶ROCK1 表達降低和α 分泌酶活性上升，ROCK1抑制APP非淀粉樣蛋白α分泌酶的加工，結果證實SIRT1 作為一種熱量限制挽救體內APP 表型的基本機制［4］。

3.2 細胞模型研究 神經細胞培養研究發現SIRT1有保護性抗應激作用，在原代神經元Tg2576和CHO－APPswe細胞培養發現，SIRT1表達能促進α分泌酶和減弱Aβ肽活性。另一研究報道，SIRT1也能通過抑制NF－В 信號而保護抗小膠質細胞依賴性β淀粉樣蛋白的毒性。除這些外，基因轉染SIRT1的N2A 細胞穩定地過表達APPswe／PSEN1de69，能減少Aβ肽形成和增加ADAM10蛋白濃度［5］。細胞培養研究也有助于發現SIRT1在AD tau蛋白和誘導的p25模型中的作用。最近研究發現，在HEK293T 細胞和原代皮層神經元培養期間，發現去乙酰化酶tau蛋白和SIRT1。一項研究發現應用低濃度離子霉素處理和H2O2誘導的原代皮層神經元SIRT1的快速上調與p25產生有關，作者認為在AD 或tau病理學、肌萎縮性側索硬化（ALS）的細胞模型中，SIRT1和SIRT1激活分子（STAC）白藜蘆醇具有促進神經元存活的作用。

3.3 遺傳鼠模型研究 較早研究之一是應用鼠模型和原代神經元培養證實SIRT1保護抗AD 和ALS的毒性作用，在p25誘導AD 和tau病理學模型的轉基因小鼠，白藜蘆醇能減少海馬神經元變性，預防記憶損害和減少SIRT1 底物PGC－α和p53的乙酰化程度。另外，原代神經元SIRT1濃度升高對超氧化物歧化酶1（SODIG37R）引起ALS的神經毒性具有對抗性保護作用。

其他研究發現，SIRT1 過表達小鼠或應用APPswe、PSEN1dE9腦特異性SIRT1 敲除的小鼠，腦內SIRT1 表達能升高或缺失。作者證實SIRT1 過表達能降低鼠腦內Aβ斑塊，而SIRT1 刪除加重斑塊形成。作為一種基本機制，SIRT1增加去乙酰化維甲酸受體（RAR）β和激活ADAM10（α分泌酶）的轉錄，增加神經元內ADAM10濃度，通過α分泌酶引起APP加工上調。除減少Aβ形成外，SIRT1也能抑制tau相關的AD 表型。研究發現SIRT1減少與tau累積程度相關，SIRT1減少tau累積是由乙酰化tau的去乙酰化并進一步減少本身濃度引起。相反，SIRT1抑制則引起相反作用，增加tau濃度和加重磷酸化tau 致病形式的累積［6］。一項應用triple轉基因鼠的AD 模型研究發現，該模型能加速β淀粉樣蛋白和tau積聚，但皮層RNA 和蛋白濃度無明顯變化。

3.4 病人的研究 細胞培養和轉基因鼠模型已證實SIRT1具有潛在的保護作用，同時引起人們對SIRT1與AD 病人的研究興趣。最近一項應用免疫印跡和原位雜交的研究，比較了AD 病人和對照組SIRT1mRNA 和蛋白表達，發現AD 病人額葉皮層SIRT1mRNA 和蛋白表達濃度明顯降低，但這種降低在小腦未發現。進一步分析發現AD 病人皮層SIRT1降低，但伴輕度認知損害的病人無明顯變化。SIRT1mRNA和蛋白濃度與癥狀的持續時間和tau累積呈負相關，但與β淀粉樣蛋白42的關系較弱，結果提示SIRT1缺失與AD 病人大腦皮質β淀粉樣蛋白和tau累積密切相關［7］。

3.5 SIRT1對AD 的其他作用 最近研究發現，某些藥物能增強原代海馬神經元線粒體ROS表達，從而引起SIRT3表達上調。在PDAPP 鼠的AD 模型中SIRT3mRNA 以特定的時空方式上調，在攜帶V717F突變過表達APP的大鼠腦內形成Aβ斑塊。該研究發現，與年齡匹配的對照組相比AD 顳葉皮層SIRT3mRNA 表達明顯升高。遺傳學病例對照研究也發現SIRT2與AD 有關，該研究對AD 病人和非癡呆對照組病人的三個單核苷酸多態性（SNPs）分析，發現APOEε4陰性者SIRT2rs10410544T 等位基因與AD 有關［8］。同時也發現SIRT3基因三種SNPs，但需要進一步研究證實。

4 結論與展望

雖然研究發現SIRT1 和SIRT3 可能對AD 起一定作用，但SIRT1是AD 中研究最廣泛的長壽蛋白。多數學者認為SIRT1過表達對AD 具保護作用，這引起人們探索能通過血腦屏障治療AD 的SIRT1激活物的興趣。SIRT1有多個靶點，雖然多靶點的激活可能對某一具體疾病無明顯益處，但細胞培養和動物模型研究顯示SIRT1 對腦組織起保護作用，可根據SIRT1活性設計治療AD 的靶點進行針對性治療。

白藜蘆醇是一種天然的多酚代謝化合物，可作為SIRT1激活劑，但目前對SIRT1與白藜蘆醇之間的生物學作用和機制的聯系存有爭議，已設計出三種結構不同的SIRT1 激活物STACs，SRT1460，SRT1720，效果較白藜蘆醇強1 000倍。當這些激活物用于嚙齒類動物包括高脂肪膳食引起的肥胖鼠、ob／ob鼠和Zucker fa／fa大鼠時均能保持正常的葡萄糖代謝穩態。研究發現STACs 作用于SIRT1 底物如PGC－1α和FOXO3a特定的疏水基序促進SIRT1活化，同時證明SIRT1的N 末端結構區谷氨酸是其關鍵的活化部位，由此推斷SIRT1通過不同STACsde的化學變構機制被直接激活［8］。而煙堿（NAM）與催化單位的保守區結合抑制SIRT1的催化活性。煙堿（NAM）與催化單位的保守區結合抑制SIRT1的催化活性，已在酵母表型篩選中發現第一個長壽蛋白抑制劑sirtinol，作為一種抗癌分子抑制Ras－mapk通路在多種模型中得到證實。未來研究可能會發現更多的作用于AD 表型或疾病病理學的長壽蛋白，以揭示其在哺乳類腦中新的功能以及與AD 的關系，為開發用于治療AD 的新藥物提供幫助。

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