自噬與阿爾茨海默癥腦Aβ的研究進(jìn)展

肖　瑤，徐　波

自噬與阿爾茨海默癥腦Aβ的研究進(jìn)展

肖瑤，徐波

華東師范大學(xué)體育與健康學(xué)院，上海200241

摘要：阿爾茨海默病(Alzheimer’s disease AD)是一種神經(jīng)退行性疾病，它的主要病理性表現(xiàn)為腦內(nèi)淀粉樣蛋白Aβ過多。自噬作為細(xì)胞內(nèi)清除錯(cuò)誤蛋白的重要機(jī)制參與調(diào)節(jié)Aβ的代謝。本文簡(jiǎn)要介紹了自噬在AD發(fā)生發(fā)展中的多重作用。

關(guān)鍵詞：阿爾茨海默病; 自噬；清除

前言

阿爾茨海默病(Alzheimer’s disease AD)是慢性進(jìn)行性中樞神經(jīng)系統(tǒng)變性導(dǎo)致的疾病，也是老年癡呆中最常見的形式。AD的特點(diǎn)為漸進(jìn)性認(rèn)知功能減退，日常生活能力下降和精神行為異常。[1]AD的主要病理改變是細(xì)胞內(nèi)神經(jīng)纖維纏結(jié)(neurofibrillary tangles, NFT)、大腦皮層及海馬區(qū)大量老年斑(senile plaque, SP)沉積、神經(jīng)細(xì)胞死亡。[2]經(jīng)證實(shí)β淀粉樣蛋白(amyloid-β,Aβ)是老年斑的主要成分，而細(xì)胞內(nèi)高度磷酸化的Tau蛋白使細(xì)胞內(nèi)神經(jīng)纖維纏結(jié)。[3]

β淀粉樣前體蛋白APP被β分裂酶剪切成分泌型APP(sAPP)以及C末端(CTF-99),后CTF-99經(jīng)γ分裂酶作用從而產(chǎn)生Aβ和APP的細(xì)胞內(nèi)片段(AICD)。Aβ在AD發(fā)展中的毒性作用主要包括：損傷神經(jīng)元突觸傳導(dǎo)功能、自由基及過氧化損傷、誘發(fā)炎癥反應(yīng)、導(dǎo)致神經(jīng)元死亡。[4]

隨著人口老齡化形勢(shì)越發(fā)嚴(yán)峻AD對(duì)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)造成沉重負(fù)擔(dān)，但目前AD的具體機(jī)制還未明確。近年來自噬在AD中發(fā)揮的作用引起重視。本文就阿爾茨海默病中自噬與Aβ的關(guān)系做進(jìn)一步的闡明。

1自噬的機(jī)制

自噬是存在于真核生物細(xì)胞內(nèi)的生命現(xiàn)象，依據(jù)待降解物進(jìn)入自噬體的形式可以將自噬分為以下三種巨自噬、分子伴侶自噬。目前對(duì)自噬的研究集中在巨自噬。當(dāng)饑餓、生長(zhǎng)因子缺乏或能量需求增加時(shí)，細(xì)胞自噬會(huì)迅速發(fā)生。細(xì)胞質(zhì)內(nèi)錯(cuò)誤折疊蛋白或受損細(xì)胞器被非溶酶體來源的囊泡樣雙層膜結(jié)構(gòu)包裹形成自噬體，然后通過細(xì)胞骨架微管系統(tǒng)將自噬體運(yùn)送至溶酶體。兩者融合形成自噬溶酶體，并降解內(nèi)容物。最后自噬體膜脫落再循環(huán)利用，部分自噬產(chǎn)物(氨基酸、脂肪酸等)輸送到細(xì)胞質(zhì)中供細(xì)胞重新利用。[5]

2阿爾茨海默病與自噬

2.1自噬紊亂伴隨著AD發(fā)病

盡管AD的確切分子機(jī)制還未明確但越來越多的證據(jù)表明在AD發(fā)展過程中伴隨著自噬功能障礙，在AD腦內(nèi)發(fā)現(xiàn)大量的自噬體聚集。[6]

自噬紊亂與Aβ的產(chǎn)生，清除有密切聯(lián)系。利用免疫組織化學(xué)方法發(fā)現(xiàn)野生型小鼠和轉(zhuǎn)基因AD小鼠各腦區(qū)自噬標(biāo)記蛋白微管相關(guān)蛋白1的輕鏈3(LC3)與Aβ的分布趨勢(shì)一致。提示自噬可能參與AD發(fā)生發(fā)展。[7]用不同月齡的AD小鼠和同齡正常野生小鼠對(duì)照發(fā)現(xiàn)，AD小鼠大腦和脊髓存在自噬改變，且該變化可能與細(xì)胞內(nèi)淀粉樣蛋白有關(guān)。[8]

2.2自噬是清除AD腦內(nèi)Aβ的可能機(jī)制

自噬清除AD腦內(nèi)Aβ的作用已被證實(shí)但其中的分子機(jī)制還未明確。

Hung[9]等人發(fā)現(xiàn)細(xì)胞外的Aβ誘導(dǎo)自噬發(fā)生，通過自噬作用抑制Aβ的神經(jīng)毒性。在SH-SY5Y/pEGFP-LC3細(xì)胞實(shí)驗(yàn)和TgEGFP-LC3小鼠實(shí)驗(yàn)中過表達(dá)自噬重要標(biāo)志物L(fēng)C3后發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照組相比過表達(dá)LC3不僅可降低Aβ的神經(jīng)毒性，而且提高α7 型煙堿樣乙酰膽堿受體(a7nAChR)表達(dá)水平及自噬水平。實(shí)驗(yàn)表明LC3的神經(jīng)保護(hù)作用是通過提高Aβ載體a7nAChR表達(dá)水平，同時(shí)促進(jìn)自噬清除細(xì)胞內(nèi)外Aβ實(shí)現(xiàn)的。

Chen[10]等人實(shí)驗(yàn)證實(shí)將增強(qiáng)型綠色熒光蛋白LC3注射入腦后利用雙光子顯微鏡能觀察到活體神經(jīng)元內(nèi)的自噬體。實(shí)時(shí)成像證實(shí)饑餓增加神經(jīng)元中自噬體的數(shù)量、大小以及信號(hào)強(qiáng)度。在AD模型中饑餓前的自噬基礎(chǔ)水平較高，而且與對(duì)照組相比AD模型自噬水平能迅速被饑餓誘導(dǎo)。激活自噬不足以降解饑餓后細(xì)胞內(nèi)的Aβ。饑餓引起細(xì)胞內(nèi)源性Aβ聚集導(dǎo)致細(xì)胞功能紊亂但不能減少細(xì)胞外的Aβ聚集。

越來越多的藥物被證實(shí)能提高自噬水平清除Aβ進(jìn)而緩解AD的病理進(jìn)程。

利用切除卵巢的APP/PS1小鼠實(shí)驗(yàn)表明，與對(duì)照組相比卵巢切除后小鼠腦內(nèi)老年斑數(shù)量增多分布變廣，自噬相關(guān)蛋白LC3、Beclin1陽性神經(jīng)元數(shù)量下降，神經(jīng)元突起周圍自噬體聚集。實(shí)驗(yàn)表明雌性激素缺乏導(dǎo)致自噬能力降低從而加重AD的病理表現(xiàn)。[11]

全基因組實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)ROS可激活自噬中重要啟動(dòng)因子typeⅢPI3K。此外ROS在誘導(dǎo)Aβ自噬清除中發(fā)揮重要作用。[12]

研究發(fā)現(xiàn)AP2與PICAML共同發(fā)揮微管相關(guān)蛋白1和LC3結(jié)合蛋白的作用。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)AP2調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)APP-CTF水平，自噬降解APP-CTF片段與AP2水平呈正比。免疫沉淀及活體成像實(shí)驗(yàn)表明AP2和PICAML使LC3和APP-CTF交叉結(jié)合。提示AP2，PICAML復(fù)合物在LC3標(biāo)記的自噬降解APP-CTF途徑中發(fā)揮識(shí)別及轉(zhuǎn)運(yùn)的作用。[13]

2.3自噬的雙重作用

但也有部分研究認(rèn)為自噬在AD的發(fā)生發(fā)展中起到雙重作用。自噬不僅是細(xì)胞內(nèi)Aβ的清除機(jī)制，自噬體也可能是Aβ的產(chǎn)生場(chǎng)所。自噬能調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)Aβ分泌，同時(shí)影響細(xì)胞外Aβ斑塊沉積。[14]對(duì)于這種說法后期的文獻(xiàn)證實(shí)，APP的水解進(jìn)程并不直接依賴于自噬體形成，而是由APP自細(xì)胞表面內(nèi)陷形成早期胞內(nèi)體，并轉(zhuǎn)移至高爾基體或晚期胞內(nèi)體(也稱為多泡體)所決定的[7]

小結(jié)

目前越來越多的研究認(rèn)識(shí)到自噬在AD中發(fā)揮的作用，在AD神經(jīng)細(xì)胞中自噬的調(diào)控、成熟以及轉(zhuǎn)運(yùn)至溶酶體等環(huán)節(jié)成為了研究熱點(diǎn)。因此，自噬可能是未來預(yù)防治療AD的有效手段。

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Research Progress of Autophagy and Aβin AD Brain

Xiao Yao, Xu Bo

Abstract:Alzheimer's disease is a neurodegenerative disorder with aberrant accumulation of proteinsβ-amyloid peptides as the main pathological manifestations. As important intracellular degradation mechanisms, autophagy is involved in Aβ metabolism. This paper briefly introduced the dual effects of autophagy in AD.

Key words:alzheimer's disease；autophagy；clearance

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào)：31571225)

第一作者簡(jiǎn)介：肖瑤(1991-)，女，湖南婁底人，在讀碩士研究生，研究方向：體育運(yùn)動(dòng)與身心健康。

中圖分類號(hào)：G804

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1005-0256(2016)06-0004-2

doi:10.3969/ j.issn.1005-0256.2016.06.002

Sport and Health College of East China University, Shanghai 200241, China.