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阿爾茨海默癥與β淀粉樣蛋白的前生今世

來源:作者:人氣:-發表時間:2019-12-13 09:55:00【
內毒素檢測耗材
何謂β-淀粉樣蛋白多肽Aβ
阿爾茨海默癥(Alzheimer disease;AD)患者的大腦中,老人斑是最顯著的病理特征之一,是不溶性蛋白質異常聚集形成豐富的β片層結構的淀粉樣纖維,并積累于腦實質細胞間隙的構成物。通過近年來開發的淀粉樣蛋白PET成像分析人腦內積累的老人斑發現,認知功能障礙癥狀出現前的10-15年,就能明顯看到老人斑的出現,因此老人斑被認為是AD發病過程中的最早期病變。1984年Glenner等人開始研究腦血管淀粉樣蛋白,1985年Masters等人開始研究老人斑淀粉樣蛋白,對其進行分離純化和氨基酸測定,證實老人斑的主要構成成分為β-淀粉樣蛋白多肽(Aβ)。
Aβ的肽鏈由約40~43個氨基酸組成。在N末端和C末端分別發生幾種變異,老人斑積累的代表性物質Aβ包括由40個氨基酸組成且以40號Val殘基結束的Aβ40和由42個氨基酸組成以42號Ala殘基結束的Aβ。與Aβ40相比,Aβ42的凝集性非常高,在老人斑形成早期就已經積累起來了。積累的Aβ一部分被修飾,存在3號Glu殘基被pyro化修飾的Aβ。
淀粉樣蛋白假說
AD多數情況下為偶發性病癥,但也有極小部分是以常染色體顯性遺傳的家族性AD(Family AD;FAD)形式存在。從遺傳學研究角度鑒定FAD的致病基因——編碼Aβ前體蛋白(APP)的APP基因、APP切斷酶γ-secretase復合體的活性中心蛋白被PSEN1和PSEN2基因編碼的Presenilin1和2識別。在上述3種遺傳基因的基礎上,對FAD家族進行研究發現FAD變異存在以下病變結果:
①Aβ產生總量增加;
②高凝集性的Aβ42產生比率增加;
③Aβ自體凝集性增強。
由此提出了Aβ的凝集·積累是誘發AD癥的“淀粉樣蛋白假說”。作為APP基因上的保護性變異,A673T的變異會使Aβ產生減少,由此更強有力地支持了Aβ是AD發病機制的“淀粉樣蛋白假說”。
大腦中Aβ的濃度是通過對其產生和清除進行平衡調節,一旦平衡被破壞了,就會出現Aβ在腦內聚集的局面。本文通過Aβ的產生、清除和聚集三方面,靶向治療Aβ展開論述根治AD的方法。
Aβ的產生過程
Aβ是由其前體蛋白APP切斷出來的肽鏈片段。APP是I型單向膜貫通性蛋白質,普遍存在于各個組織中。根據氨基酸剪接不同主要分為695/751/770三種氨基酸類型,但在大腦中發現較多的是695氨基酸的APP695。
在健康的人腦脊髓液中也可檢測出Aβ,它并不是AD病患者腦中病變產生的產物,而是APP正常代謝過程中產生、分泌的分子。Aβ是通過對APP2階段的剪切后產生的(如圖1)。首先,APP的細胞外域被β-secretase切斷,細胞外域片段(sAPPβ)被分泌出來。然后γ-secretase切斷殘留在細胞膜的APP的C末端斷片(C99),并產生Aβ和AICD。Aβ的C末端變異是γ-secretase切斷時引起的,氨基酸切斷的部位不同,可以產生Aβ37到Aβ49等多種Aβ。以前人們矚目于高產生量的Aβ40,或聚集性·毒性高的Aβ42,但近年來,聚集性·毒性高的Aβ43也備受矚目。另外,除了γ-secretase的切斷抑制作用,對于其切斷活性調節的γ-secretase modulator(GSM)的開發和功能機制的研究也在進行中, Aβ37和Aβ38的短Aβ種類的產生機制也受關注。β-secretase的分子形態是以BACE1為活性中心,Aph-1、Pen-2、nicastrin的復合體;γ-secretase是以presenilin1或presenilin2為活性中心的,與Aph-1、Pen-2、nicastrin組成的復合體。
APP代謝過程中,除Aβ產生途徑外,還存在非Aβ產生途徑(如圖1)。非Aβ產生途徑也分為2個階段的剪切,第2階段的剪切酶同樣是γ-secretase,但第1階段的剪切酶為α-secretase。α-secretase是在APP上的Aβ內域16號Lys殘基和17號Leu殘基間切斷的,產生的約3kDa的片段(p3)是缺失Aβ N末端域16氨基酸的多肽片段。神經細胞中的ADAM10就是主要的α-secretase。

  圖1. Aβ產生途徑和非Aβ產生途徑
(A)Aβ產生途徑模式圖。APP被β-secretase、γ-secrease切斷產生Aβ(Aβ產生途徑);被α-secretase、γ-secretase切斷則產生p3(即非Aβ產生路徑)。
(B)Aβ序列及其切斷部位圖像。藍色部分表示Aβ序列。
近年來有報道指出,Aβ產生量是隨神經活動的變化而變化的。在小鼠腦內可明顯觀察到,腦部位的神經活動量和Aβ產生量、Aβ積累量相關,小鼠進入睡眠狀態時,神經活動受到抑制,Aβ產生量也明顯減少。利用光遺傳學技術使神經活動長期處于連續亢奮的狀態,則發現Aβ積累量增加。雖然通過增強神經活動使Aβ產生的機制尚未明確,但隨著神經活動亢奮,內吞作用增強可能使得被運送至細胞表面的APP更容易被內吞作用以及被BACE1切斷。
Aβ清除過程
通常情況下,可以通過迅速清除腦內產生的Aβ,來維持大腦內Aβ的一定濃度。但是在一部分的FAD患者中,FAD的變異結果使Aβ產生量增加,破壞腦內Aβ平衡,引發AD癥。另一方面,在偶發性AD患者群中發現,AD癥的突破點不在Aβ產生的增強,而是Aβ的清除。這個結果表明除了Aβ產生過程,Aβ清除過程的詳細分子機制研究也至關重要。報道指出,Aβ分解酶的分解、膠質細胞的吞噬作用、通過血腦屏障(BBB)的排出輸送等都可作為Aβ清除的主要機制。
代表性的Aβ分解酶有:金屬蛋白酶——Insulin degrading enzyme(IDE)和Neprilysin(NEP),絲氨酸蛋白酶——Kallikrein-related peptidase7(KLK7)等。從基因敲除小鼠案例中闡明了二者都能分解小鼠腦內的內源性Aβ,還可以減少AD患者腦內的Aβ量,降低其分解活性。另外,使用腺病毒相關載體表達NEP等也可以減少Aβ的積累,更表明了這些Aβ分解酶可能成為AD病癥治療的標靶。
腦內的小膠質細胞和星形膠質細胞等膠質細胞吞噬Aβ也被推斷出來。在小膠質細胞中,發現了與Aβ吞噬作用有關的scavebger receptor等受體。加之近年來從膠質細胞相關研究發現的可能與AD風險相關基因群(Genome wide association study;GWAS)中,發現小膠質細胞中含有多種高表達的遺傳基因,這些膠質細胞可能以某種形式影響著AD癥的發病。實際上,這些遺傳基因中,關于CD33和TREM2等對Aβ清除造成的影響已被報道。
Aβ凝集過程
Aβ單體中,沒有特定結構,聚集、積累后Aβ形成了豐富的β片段構造的淀粉樣蛋白纖維。Aβ42的聚集性比Aβ40高,是腦內老人斑形成時最先積蓄的一種Aβ。Aβ40比Aβ42結構更容易發生改變,雖然原因暫時不明,但已有報道指出31-34號、38-41號氨基酸殘基上組成β發夾結構可穩定C末端結構,使其更易形成β片段結構。在Aβ分子內,淀粉樣蛋白纖維與25-29號氨基酸組成轉角結構形成β片段結構,通過分子間相互作用形成β交叉片段。組成分子內轉角結構的氨基酸域附近是增強Aβ聚集性效果的基因變異集中的熱點部位,可從結構側面推測出這些變異可促進Aβ的結構變化和纖維加速形成。
Aβ形成淀粉樣蛋白纖維的過程,可以建立體外實驗的核形成過程和伸長過程的模型。核形成過程就是Aβ單體發生結構變化并發生核纖維伸長形成聚合(seed)的最初過程,是一個緩慢進行的淀粉樣蛋白形成過程。Aβ42的這個成核過程比Aβ40要早。持續伸長過程是以形成的seed為起點,Aβ通過結構變化依次結合使纖維快速伸長的過程。在體外,單獨孵育Aβ40聚集進展緩慢,預先添加纖維化的Aβ可以加速聚集速度。同樣在體內,將AD患者腦來源或帶有Aβ積累的AD模型小鼠來源的腦裂解液注入不帶Aβ積蓄的小鼠腦中,注入的Aβ作為seed在腦中促進Aβ的積累。由此證明了seed形成在Aβ積累中的重要性。上述的AD患者腦來源的Aβ淀粉樣蛋白結構分析中,淀粉樣蛋白結構并非相同的,病變過程不同的患者可能產生不同的淀粉樣蛋白構造,由此也可證明最初形成seed結構的重要性。
初期提到的《淀粉樣蛋白假說》提出Aβ積累形成老人斑,是AD癥發病的原因。但是,老人斑和認知功能衰退之間并無明確的相關性、比起淀粉樣蛋白纖維oligomer等Aβ聚集中間體具有強毒性被明確后,現在已將《特別是聚集中間體發揮著強毒性》作為《淀粉樣蛋白假設》的一部分修改形式。Aβ聚集中間體與使淀粉樣蛋白纖維構造不溶的Aβ不同,是可溶的低分子量Aβ重組體。有報告指出可溶性中間體在體外試驗中有paranuclei、protofibrils、Aβ-derived diffusible ligands(ADDL)等Aβ聚集中間體。在體內,除了dimer和trimer等low-n oligomer外,還檢測到用12-mer組成的56kDa的Aβ。這些Aβ凝集中間體的共同性是帶有強烈的突觸功能障礙和細胞毒性,其形成機制和性質很耐人尋味。
以Aβ為治療靶點的AD根本治療法
以《淀粉樣蛋白假說》為立足點,人們提出各種以Aβ為治療標靶的AD根本治療法。主要是①抑制Aβ產生、②促進Aβ清除、③抑制Aβ聚集為目的研究,雖然經過基礎實驗水平探索、檢測了一些候補化合物,但以下記載的兩個觀點是專門進行臨床實驗的。
第一是以抑制Aβ產生的各個secretase活性抑制法。但是γ-secretase除了含有APP外還有各種切斷底物,特別是切斷Notch會造成很大副作用。因此不能使用γ-secretase抑制劑,而是尋求開發以調節切斷活性為目的的,可特異性減少Aβ42產生的γ-secretase modulator(GSM)。另外,作為β-secretase的BACE1、BACE1敲除小鼠沒有出現presenilin敲除小鼠的異常表現型,β-secretase切斷限制Aβ產生過程,因此BACE1抑制劑有望成為AD治療的有效藥物。
第二是促進Aβ清除。這個觀點在臨床實驗中有抗Aβ抗體被動免疫法和Aβ疫苗主動免疫法。1999年,Schenk等人提出了在APP轉基因小鼠體內免疫Aβ聚集,可以減少腦內Aβ積累的報告。之后還提出注射抗Aβ抗體,可也達到同樣效果,通過抗Aβ抗體也可以促進Aβ清除。盡管清除機制尚未完全明確,但是可認為活化了小膠質細胞活對Aβ的吞噬作用,促進Aβ向末梢延伸。對極少量抗體轉移至腦內和抗體表位引起的效果差異,仍需要詳細的機制說明。
這些以Aβ為目標的治療藥正在臨床實驗的困境之中,而造成這個局面的原因之一是治療開始的時間太晚。前面所提到的老人斑是在認知功能障礙顯現的10~15年前就開始積蓄,對表現出認知功能障礙且已演變為AD病癥的患者,單純以Aβ為目標的治療策略不一定能改善AD癥狀。因此可在Aβ積累開始的未發病期或早期的臨床前階段進行預防性干預,開展預防性醫療。為了使治療策略有效執行,必須開發Aβ積累的早期診斷方法,如開發簡便的Aβ淀粉樣蛋白圖像診斷法和生物標記法等。
結語
從多年來對AD相關基礎研究結果看,將Aβ作為AD發病原因的“淀粉樣蛋白假設”和以Aβ為靶標的治療策略有一定的合理性。但尚不能作為AD根本治療方法,需要進一步對影響AD癥的Aβ做詳細的分子機制及臨床應用研究。
參考文獻
[1] Glenner, G. G. et al. : Biochem. Biophys. Res. Commun., 120, 885-890 (1984)
[2] Masters, C. L. et al. : Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 82, 4245-4249 (1985).
[3] Iwatsubo, T. et al. : Neuron, 13, 45-53 (1994).
[4] Saido, T. C. et al. : Neuron, 14, 457-466 (1995).
[5] Selkoe, D. J. and Hardy, J. : EMBO Mol. Med., 8, 595-608 (2016).
[6] Jonsson, T.et al. : Nature, 488, 96-99 (2012).
[7] Ponte, P. et al. : Nature, 331, 525-527 (1988).
[8] Tanzi, R. E. et al. : Nature, 331, 528-530 (1988).
[9] Kitaguchi, N. et al. : Nature, 331, 530-532 (1988).
[10] Haass, C. et al. : Nature, 359, 322-325 (1992).
[11] Seubert, P. et al. : Nature, 359, 325-327 (1992).
[12] Qi-Takahara, Y. et al. : J. Neurosci., 25, 436-445 (2005).
[13] Saito, T. et al. : Nat. Neurosci., 14, 1023-1032 (2011).
[14] Kang, J. E. et al. : Science, 326, 1005-1007 (2009).
[15] Bero, A. W. et al. : Nat. Neurosci., 14, 750-756 (2011).
[16] Yamamoto, K. et al. : Cell Rep., 11, 859-865 (2015).
[17] Mawuenyega, K. G. et al. : Science, 330, 1774 (2010).
[18] Iwata, N. et al. : Nat. Med., 6, 143-150 (2000).
[19] Qiu, W. Q. et al. : J. Biol. Chem., 273, 32730-32738 (1998).
[20] Kidana, K. et al. : unpublished
[21] Iwata, N. et al. : Sci. Rep., 3, 1472 (2013).
[22] Lambert, J. C. et al. : Nat. Genet., 45, 1452-1458 (2013).
[23] Griciuc, A. et al. : Neuron, 78, 631-643 (2013).
[24] Wang, Y. et al. : Cell, 160, 1061-1071 (2015).
[25] Petkova, A. T. et al. : Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 99, 16742-16747 (2002).
[26] Lu, J. X. et al. : Cell, 154, 1257-1268 (2013).
[27] Sgourakis, N. G. et al. : J. Mol. Biol., 368, 1448-1457 (2007).
[28] Come, J. H. et al. : Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 90, 5959-5963 (1993).
[29] Jarrett, J. T. et al. : Biochemistry, 32, 4693-4697 (1993).
[30] Meyer-Luehmann, M. et al. : Science, 313, 1781-1784 (2006).
[31] Walsh, D. M. et al. : J. Biol. Chem., 272, 22364-22372 (1997).
[32] Bitan, G. et al. : Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 100, 330-335 (2003).
[33] Lambert, M. P. et al. : Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 95, 6448-6453 (1998).
[34] Shankar, G. M. et al. : Nat. Med., 14, 837-842 (2008).
[35] Lesne, S. et al. : Nature, 440, 352-357 (2006).
[36] Schenk, D. et al. : Nature, 400, 173-177 (1999).
[37] Bard, F. et al. : Nat. Med., 6, 916-919 (2000).
[38] Sperling, R. et al. : Neuron, 84, 608-622 (2014).
[39] Reiman, E. M. et al. : Nat. Rev. Neurol., 12, 56-61 (2016)
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