ACE抑制劑卡托普利阻止阿爾茨海默病動物模型中神經(jīng)變性的發(fā)展

李 彥 宋禹霏 張新昕 趙慧新

1河北大學(xué)醫(yī)學(xué)院 河北省保定市 071000 2河北大學(xué)附屬醫(yī)院 河北省保定市 071000

ACE抑制劑卡托普利阻止阿爾茨海默病動物模型中神經(jīng)變性的發(fā)展

李 彥1宋禹霏1張新昕1趙慧新2

1河北大學(xué)醫(yī)學(xué)院 河北省保定市 071000 2河北大學(xué)附屬醫(yī)院 河北省保定市 071000

細(xì)胞產(chǎn)生的活性氧（ROS）的增加是阿爾茨海默病（AD）患者腦中的重要病理生理特征。實驗證據(jù)表明抑制腦ROS有益于減慢由淀粉樣蛋白-β（Abeta）聚集引發(fā)的神經(jīng)變性過程。血管緊張素II AT1受體是腦ROS的重要來源，并且AD患者的腦血管緊張素轉(zhuǎn)化酶（ACE）水平增加，這種現(xiàn)象可以解釋過度的血管緊張素依賴性AT1誘導(dǎo)的ROS產(chǎn)生。因此，科學(xué)家們將年齡Tg2576的小鼠作為AD的轉(zhuǎn)基因動物模型并分析了ACE抑制劑對上述動物的神經(jīng)變性的跡象的影響。全基因組微陣列基因表達(dá)譜和生物化學(xué)分析表明中樞活性ACE抑制劑卡托普利使過度活躍的AD小鼠的海馬ACE正常化。與此同時，通過六個月的卡托普利治療，神經(jīng)變性的體征的發(fā)展得以延遲。由卡托普利觸發(fā)的神經(jīng)保護(hù)譜伴隨著淀粉樣前體蛋白（APP）的淀粉樣蛋白形成加工的減少，以及海馬ROS的減少，已知其通過增加β-分泌酶和γ-分泌酶的活化來增強(qiáng)Aβ產(chǎn)生。總而言之，科學(xué)家們的數(shù)據(jù)表明ACE抑制劑與廣泛使用的心血管藥物可以干擾Abeta依賴神經(jīng)變性的證據(jù)。

阿爾茨海默病；淀粉樣蛋白前體蛋白；卡托普利；神經(jīng)變性；Tg2576小鼠模型

AD患者腦中活性氧（ROS）的增加是Aβ誘導(dǎo)毒性的直接后果，這由淀粉樣蛋白前體蛋白（APP）通過連續(xù)的β-分泌酶和γ-分泌酶切割的淀粉樣蛋白形成加工觸發(fā)[1]。增加的氧化應(yīng)激促進(jìn)氧化損傷蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、DNA和RNA，所有這些似乎有助于神經(jīng)元功能障礙最終在神經(jīng)元損傷和認(rèn)知損傷[2]。雖然Aβ有助于AD腦中ROS的產(chǎn)生，但增加的氧化應(yīng)激可觸發(fā)ROS依賴性增強(qiáng)的APP切割、Aβ寡聚化和記憶喪失的惡性循環(huán)[3]。從這些數(shù)據(jù)，對線粒體和細(xì)胞質(zhì)中生成ROS增多的治療策略的出現(xiàn)是AD治療中的一種意義重大的方法[4]。

通過刺激AT1受體，血管緊張素II是細(xì)胞ROS產(chǎn)生的主要影響因素[5]。血管緊張素II依賴性ROS的生成在神經(jīng)元和腦中亦有活性，并且在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的血管緊張素II依賴性作用中起重要作用。除了AT1受體，血管緊張素II也激活A(yù)T2受體，這可以發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用。然而，神經(jīng)保護(hù)性AT2受體的激活似乎在AD患者的腦中受到AD相關(guān)的AT2蛋白聚集的損害，導(dǎo)致功能障礙的AT2蛋白寡聚體，這可以增強(qiáng)神經(jīng)變性[6]。

使用Tg2576小鼠作為AD模型測定ACE抑制對Aβ斑塊負(fù)荷的影響。使用或不用中樞活性卡托普利治療6個月的18月齡Tg2576小鼠的腦切片上，通過免疫組織學(xué)用來探測Aβ特異性抗體，在海馬中檢測Aβ斑塊負(fù)荷。代表每組的平均Aβ斑塊負(fù)荷的腦切片顯示，與未治療的年齡匹配的Tg2576對照相比，卡托普利治療的Tg2576小鼠具有基本上更小的海馬Aβ斑塊面積。抗體染色區(qū)域的定量評估顯示與年齡匹配的對照相比，卡托普利治療的Tg2576小鼠海馬中Aβ斑塊負(fù)荷減少58.4%±15.6%。作為比較，12月齡Tg2576小鼠幾乎沒有Aβ斑塊，在開始卡托普利治療的年齡。這些研究結(jié)果表明ACE抑制卡托普利可以減慢在Tg2576小鼠大腦內(nèi)的Aβ斑塊的老化依賴性積累。

科學(xué)家還在18個月齡的卡托普利治療和年齡匹配的未治療的Tg2576小鼠之間搜索有顯著差異的探針組。嚴(yán)格數(shù)據(jù)過濾鑒定了454個探針組，與未處理的Tg2576小鼠相比，在卡托普利處理的信號強(qiáng)度顯著更高（≥2倍的差異；p≤0.01），而104個探針組的信號強(qiáng)度低于卡托普利處理的小鼠-2倍差異；p≤0.01）（與年齡匹配的18月齡Tg2576對照組相比）。因此，全基因組芯片基因表達(dá)譜分析表明卡托普利治療6個月已導(dǎo)致海馬基因表達(dá)的重大修改。

接下來，科學(xué)家們又分析了卡托普利是否能夠修飾AD小鼠中的疾病相關(guān)基因表達(dá)。為了確定參與AD病理學(xué)的基因，實驗集中于在Aβ斑塊積累期間減少的探針集，因為那些基因可以反映AD相關(guān)的神經(jīng)元變性和伴隨的神經(jīng)元過程的喪失。為了鑒定在Aβ斑塊積累期間下調(diào)的那些基因，科學(xué)家將18月齡Tg2576小鼠的基因表達(dá)譜與高Aβ斑塊負(fù)荷與具有低Aβ斑塊負(fù)荷的12月齡Tg2576小鼠的基因表達(dá)譜進(jìn)行比較。維恩圖顯示，在18個月大的Tg2576小鼠的海馬中的Aβ斑塊積聚伴隨著相對于12個月大的Tg2576小鼠的175個探針集的下調(diào)，因為那些探針組在12個月中具有顯著更高的信號強(qiáng)度。維恩圖還說明，在ACEI治療的18月齡Tg2576小鼠中，超過53%的那些海馬基因（即93個探針組）朝向12個月大的小鼠的預(yù)處理水平顯著增加。該觀察表明，卡托普利可以保持大量基因的表達(dá)水平，其在AD小鼠的Aβ斑塊積累期間下調(diào)。[7]

GO分析確定了38個由卡托普利保留的AD相關(guān)探針組，已經(jīng)在神經(jīng)元再生和認(rèn)知中建立了功能。熱圖顯示鑒定的探針組的信號強(qiáng)度，以說明卡托普利的神經(jīng)元基因表達(dá)的保存。

與captopril促進(jìn)神經(jīng)元再生的跡象的功能相一致，卡托普利治療也導(dǎo)致海馬Rab6b水平的增加，而Rab6b在未治療的Tg2576小鼠中隨著年齡增加而減少。總而言之，我們的數(shù)據(jù)強(qiáng)烈暗示卡托普利治療延遲神經(jīng)元基因表達(dá)的AD相關(guān)的下降并且觸發(fā)神經(jīng)元再生的跡象。

對ACE活性的測量顯示卡托普利處理的小鼠具有比年齡匹配的未處理的Tg2576小鼠顯著低下的海馬ACE活性。使用ACE特異性抗體的免疫印跡分析證實了基因表達(dá)數(shù)據(jù)，并且顯示海馬ACE蛋白水平在卡托普利的作用下正常化。與ACE抑制一致，與未處理的18個月齡的AD小鼠相比，卡托普利處理伴隨著顯著降低的海馬血管緊張素II水平。總之，卡托普利治療預(yù)防了AD小鼠的海馬ACE蛋白和ACE活性中Aβ相關(guān)的增加。

（通訊作者：趙慧新）

[1]Glenner G.G.,Wong C.W. Alzheimer’s disease: initial report of the purification and characterization of a novel cerebrovascular amyloid protein. Biochem.Biophys.Res.Commun. 1984;120:885-890.

[2]Masters C.L.,Simms G.,Weinman N.A.,Multhaup G.,McDonald B.L., Beyreuther K.Amyloid plaque core protein in Alzheimer disease and Down syndrome.Proc.Natl.Acad.Sci. USA.1985;82:4245-4249.

[3]Shen C.,Chen Y.,Liu H.,Zhang K., Zhang T.,Lin A.,Jing N.Hydrogen peroxide promotes Abeta production through JNK-dependent activation of gamma-secretase.J.Biol.Chem. 2008;283:17721-17730.