阿爾茨海默病淀粉樣β蛋白誘導神經元凋亡的研究進展

中圖分類號：R745．1 R255．1

文獻標識碼：A

文章編號：1672—1349(2007)06—0517—03

阿爾茨海默病是一種發病率高、危害極大的中樞神經系統退行性疾病，主要臨床癥狀是智力進行性減退，特征性病理學改變是老年斑，神經元纖維纏結，以海馬、皮層區域為主的神經元數目減少。淀粉樣B蛋白是老年斑的主要成分。病人尸檢報告提示阿爾茨海默病病人腦中一些神經元是通過凋亡機制蛻變的，故阿爾茨海默病神經元丟失的機制可能是凋亡。Yuan等認為細胞凋亡是引起阿爾茨海默病病人腦組織中神經元數目減少的重要原因之一。越來越多證據表明，阿爾茨海默病的發病可能與淀粉樣β蛋白誘導的神經元凋亡密切相關。現就近年來國內外對淀粉樣β蛋白與神經元凋亡關系的相關研究進展進行綜述。

1淀粉樣β蛋白

淀粉樣β蛋白的沉積在阿爾茨海默病發病上起關鍵作用。淀粉樣β蛋白是由淀粉樣蛋白前體蛋白(APP)裂解產生的一個片段，含(39～43)個氨基酸。APP是一種跨膜蛋白，尾部位于細胞內，其余大部分位于細胞外。正常APP代謝是靠近細胞膜處的α位點被α分泌酶切斷，酶切位點正好在APP片段的中央。故正常的代謝途徑不產生淀粉樣β蛋白，只產生一條比較長的APP片段，稱為可溶性APP，此物質具有細胞營養作用。另外，還有β，r酶切位點，β，r分泌酶從這兩個酶切位點裂解APP，主要裂解產物有淀粉樣β蛋白1—42和1—40兩種。淀粉樣β蛋白對神經元有毒性作用，表現在破壞細胞膜的完整性，擾亂細胞內環境的穩定，誘導細胞發生凋亡等方面。

2凋 亡

2．1細胞凋亡 細胞死亡有兩種途徑：細胞凋亡和細胞壞死。細胞凋亡是一種不同于細胞壞死的生理性死亡方式，是一個多步驟發生的，受基因調控的遺傳機制。細胞凋亡的多步驟調控機制目前仍在研究之中，但現在認為至少包含了兩個重要機制即Bcl蛋白家族和半胱氨酸天冬氨酸特異性蛋白酶(Caspase)的激活。細胞凋亡是可由某些因素誘導，產生保持完整膜結構的細胞固縮，染色質濃縮并邊集，由膜結構包裹部分細胞核和細胞質形成凋亡小體。凋亡細胞多為分散的個體細胞，瓊脂糖凝膠電泳常呈現特征的DNA梯形條帶(DNA ladders)。

2．2阿爾茨海默病病人中存在神經元凋亡臨床尸檢表明，阿爾茨海默病病人腦中存在大量凋亡神經元。許浩等通過對阿爾茨海默病病人和老年對照病人死后大腦海馬凋亡神經元的檢測發現，阿爾茨海默病病人大腦海馬組織凋亡神經元明顯增高，說明細胞凋亡可能參與了阿爾茨海默病大腦海馬組織神經元退行性變的過程。李龍宣等[6]觀察輕、中、重度阿爾茨海默病病人與正常老年人大腦凋亡信號分子濃度后，認為過度凋亡可能是輕、中度阿爾茨海默病病人大腦神經元退蛻主要原因之一。

3淀粉樣β蛋白與神經元凋亡的關系

3．1淀粉樣β蛋白可誘導神經元凋亡 淀粉樣β蛋白能作為神經元凋亡的啟動者，造成DNA損傷，膜發泡和細胞皺縮，產生凋亡小體，DNA ladders和其他典型的凋亡特征。體外實驗方面，Li等發現淀粉樣β蛋白25—35，1—40均可誘導人神經母瘤細胞(SH—SY5Y)的凋亡。有研究發現淀粉樣β蛋白濃度能明顯抑制胚胎鼠大腦神經干細胞的增生，同時引起神經干細胞的明顯凋亡[8，9]，與體外研究相一致。高曲文等進行了相關研究，證實向大鼠大腦海馬區域注射淀粉樣β蛋白能誘導神經元凋亡。

3．2淀粉樣β蛋白誘導神經元凋亡可能激活的相關信號蛋白

3．2．1 Bcl蛋白家族 Bcl蛋白家族在細胞內凋亡信號轉導中起關鍵作用，包括抗凋亡蛋白Bcl－2和Bcl—XL，促凋亡蛋白Bax和Bad。在神經系統凋亡的調節中，Bcl－2，Bcl—XL和Bax有極為重要的作用[12]。Bax可嵌入線粒體形成通道使細胞色素C逸出到細胞質，細胞色素C能活化Caspase級聯反應，引起細胞凋亡。任何因素破壞促凋亡和抗凋亡兩組基因或相關蛋白之間的平衡都會導致神經元對外界刺激敏感性增加，而破壞神經元的結構與功能。研究表明，淀粉樣β蛋白造成的神經元細胞凋亡與Bax／Bcl～2的比值有關。Paradis等通過實驗證明，淀粉樣β蛋白1—42可引起人的原代培養神經元Bcl－2快速持續降低，Bax表達水平升高。高曲文等[10]在大鼠腦內注入淀粉樣β蛋白1—40后發現Bax高表達，而對Bcl－2表達無影響。孟艷等[14]通過對阿爾茨海默病病人大腦顳葉組織切片的相關蛋白表達測定同樣顯示Bax表達增加，Bcl－2表達降低。

3．2．2 Caspase－3蛋白Caspase系統在細胞凋亡過程中起重要作用。Caspase家族的活化通常通過多種途徑介導。盡管對于不同組織，不同細胞的凋亡過程中參與的Caspase有所不同，但Caspase－3是細胞凋亡蛋白酶級聯反應的必經之路，是凋亡的關鍵酶和執行者。因此，有人稱之為“細胞凋亡的效應器”。研究發現，Caspase－3直接參與了APP的水解。Caspase－3通過對APP的剪切，破壞細胞內APP的正常代謝過程，使其向生成淀粉樣β蛋白的方向進行。同時，淀粉樣β蛋白的生成和聚集為Caspase－3提供了更多底物，激活Caspase－3酶級聯反應的發生，由此更加加速APP的水解，淀粉樣β蛋白的生成和聚集，從而促進神經細胞的凋亡。在轉染APP－770的NT2神經元細胞培養液或體外APP水解實驗，加入Caspase－3的特異抑制劑能阻止APP降解和淀粉樣β蛋白升高。Harada等發現Caspase－3抑制劑可阻斷淀粉樣p蛋白誘導的原代大鼠神經元凋亡。劉江紅等運用淀粉樣β蛋白促使Ski—SY5Y細胞凋亡同時，運用反轉錄PCR方法發現Caspase－3轉錄水平增高。在運用淀粉樣β蛋白25—35毒性造阿爾茨海默病模型大鼠中，也檢測到Caspase－3表達升高[18，19]。

3．2．3 p53蛋白 有資料顯示，淀粉樣β蛋白誘導神經元凋亡可能與p53過度表達有關。Laferla等通過對轉基因小鼠阿爾茨海默病動物模型的研究發現，淀粉樣β蛋白沉積于神經元內可激活誘導細胞凋亡的p53的表達，出觀p53依賴性細胞凋亡現象。祖衡兵等用淀粉樣β蛋白1－40誘導SD大鼠海馬細胞凋亡實驗中發現p53的表達增強。p53蛋白可能是神經元凋亡的強誘導劑，淀粉樣β蛋白可能通過激活p53基因程序而誘導神經元凋亡，具體凋亡機制有待進一步研究。

4結語

細胞凋亡是阿爾茨海默病病人神經元死亡的一條重要途徑。現代研究對淀粉樣β蛋白與神經元凋亡的關系及凋亡的生物學意義方面已有深入的認識，應進一步深入研究淀粉樣β蛋白腦內致細胞凋亡機制，從而有助于闡明阿爾茨海默病發病機制。在開發治療阿爾茨海默病新藥方面，通過抑制淀粉樣β蛋白沉積和對抗神經元凋亡作用已成為篩選治療阿爾茨海默病新藥的重要評判指標。減少淀粉樣β蛋白沉積，抑制細胞凋亡途徑及相關傳導通路凋亡信號蛋白，為延長阿爾茨海默病病人的神經元存活提供了希望，可能會成為治療阿爾茨海默病很有希望的治療方法。