β淀粉样蛋白作为抗痴呆药物作用靶点研究进展

　　作者：陈建伟 作者单位：滨州医学院附属医院神经内科，山东 滨州 256603

　　【关键词】 阿尔茨海默病 β淀粉样蛋白 药物作用靶点

　　阿尔茨海默病(AD)目前国内外尚无理想的治疗方法，临床常规用药拟胆碱药或胆碱酯酶抑制药、抗氧化剂、自由基清除剂、雌激素替代治疗、抗炎制剂，神经营养药、神经生长因子等治疗。近年来多方面的研究证实β淀粉样蛋白(Aβ)所触发的级联反应在AD发病中起关键作用，并提出Aβ可作为抗痴呆、改善记忆减退的最主要药物作用靶点〔1〕。

　　1 Aβ级联学说与AD发病

　　生理情况下脑内神经元胞体分泌的β淀粉样前体蛋白(APP)由α、β和γ分泌酶对其裂解，α分泌酶在APP的Aβ结构域内进行水解，产物为对神经元具有保护作用的sAPP，而β、和γ分泌酶协同裂解则产生Aβ1～40和Aβ1～42，是构成老年斑的主要成分。多种研究表明Aβ1～42是致病核心〔2〕，刚被产生出来时呈可溶性寡聚体或纤丝状，不但具有很强的神经毒性，且容易聚集、凝集成斑块。Aβ1～42在凝集过程中可激活小胶质细胞和补体，释放细胞因子、自由基、NO和大量毒素，诱导炎症反应，影响微管的稳定性，促使微管相关蛋白Tau蛋白异常磷酸化，激活凋亡信号传导通路，导致神经元凋亡和坏死;并且老年斑内的Aβ1～42与炎症反应相互激发，放大凋亡信号，形成毒性网络加重神经元凋亡〔3〕。病理状态下APP的裂解主要为β和γ分泌酶的协同作用，此外还可直接被半胱天冬氨酸蛋白酶(caspase)裂解，产物为极具神经毒性的Aβ1～42和一个含有毒性片段Aβ1～20的APPdeltaC31〔4〕，这条途径即是诱导细胞凋亡的主要途径，也是AD病人神经元丢失的主要形式。caspase3是最主要的凋亡执行者，与AD相关的APP、Aβ、早老素(PS)等蛋白均为其底物，又为其介导凋亡的激活剂〔5，6〕。caspase3无论对那种蛋白进行裂解，其产物均为Aβ1～42和 APPdeltaC31，这两种毒性产物又可激活其他神经元的caspase8和caspase9酶原，再进一步激活caspase3，促使凋亡信号放大和Aβ1～42产生增多。

　　2 Aβ毒性作用

　　早期的体内、外实验均表明，刚产生的可溶性寡聚体和纤丝状Aβ具有很强的神经毒性〔7〕：一是其直接毒性对神经元的损伤：如诱导炎症反应、氧化应激、自由基损伤、脂质过氧化、钙稳态失调等;二是增强放大各种伤害性刺激对神经元的损伤，并诱导神经元对各种伤害性刺激的敏感性增强，如兴奋性毒、缺血缺氧、自由基损伤、氧化应激、炎症反应等;三是促使各种毒性反应和伤害性刺激连锁激发形成毒性网络，加快神经元的凋亡和坏死。

　　3 针对Aβ治疗AD的策略

　　3.1 调节APP正常代谢，减少毒性Aβ产生 目前认为，β、γ分泌酶抑制剂和caspase抑制剂是治疗AD较理想的药物〔8〕。β分泌酶又称β位点的半胱氨酸裂解酶(BACE1)，可对APP分子N端的第一个氨基酸进行裂解，是Aβ产生的限速酶〔9〕，因此可作为AD药物治疗开发的重要靶点。目前对抑制β分泌酶的研究中，以BACE1的基因缺失、基因敲除以及抗体位点封闭疗法和BACE1 siRNA干扰治疗颇受青睐〔10，11〕，经过大量体内外实验证明此类方法针对性强，副作用少，具有一定的可行性。γ分泌酶的活性有PS1大分子复合物催化，目前认为PS1可能就是γ分泌酶或者是γ分泌酶的主要部分〔12〕,它主要水解β分泌酶对APP裂解后的产物，即镶嵌于质脂双分子层内的Aβ C末端。由于γ分泌酶对底物的裂解特点是酶切位点多样性，底物多样性,与发育密切相关的底物Notch，ErbB4受体和E钙黏联蛋白被γ分泌酶裂解会引起严重的不良反应〔13，14〕，所以研究开发γ分泌酶抑制剂必须考虑底物的高度特异性和选择性。经研究证实caspase对APP的C末端裂解产生毒性片段Aβ1～42和 APPdeltaC31离不开Aβ毒性作用的诱导〔15〕。拮抗Aβ毒性可以减少对caspase酶原的激活，常用措施为抗氧化、清除自由基、抗炎治疗等。Aβ毒性有肽段的结构来决定，在所有Aβ肽段中，Aβ1～42和Aβ17～42极具毒性，Aβ1～40为低毒，Aβ1～16无毒〔16〕，所以用8肽段的Aβ1～8，Aβ9～16和Aβ16可以强效拮抗毒性片段Aβ1～42和Aβ17～42对caspase酶原的激活，目前这方面的实验正在推向临床。

　　3.2 防止Aβ形成低聚体或者增强Aβ从大脑中清除 Aβ1～42从产生到凝集的过程中，在不同的阶段有不同的致病作用〔17〕，刚产生的可溶性寡聚体毒性最强，所以防止其形成低聚体或者增强它从大脑中清除是最根本的方法。自2000年开始Aβ肽的主动和被动免疫治疗在转基因鼠AD模型中得到证实和应用，同时Aβ疫苗促进类AD鼠模型的认知功能也被得到认可。2004年以后用Aβ1～42全长肽免疫老化灵长类动物可以加速Aβ斑块从脑中清除〔18〕，此类方法也可有效治疗记忆缺失的小鼠，但是Ⅱa期临床实验报道，Aβ1～42全长肽免疫治疗引起少数病人发生亚急性脑膜脑炎，原因是Aβ1～42全长肽为自身免疫原。经反复实验发现在AD发病早期进行此类免疫治疗，炎症反应可避免;用重组人Aβ1～42单克隆抗体被动免疫治疗可收到更好的效果。目前针对性的Aβ疫苗开发成为防治AD的研究热点，有一种长期服用安全有效的非病毒Aβ DNA 疫苗正在推广上市〔19〕。

　　3.3 AD的抗炎治疗 Aβ1～42聚集到中期阶段必然诱发炎症反应，到后期形成老年斑时伴有大量激活的小胶质细胞、炎性因子以及毒性产物〔20〕，这些物质与Aβ相互激发形成恶性毒性网络加速了老年斑的形成，所以抗炎治疗是必须措施。临床尸检证实AD病人脑内存在炎症反应，应用非甾体抗炎药物如消炎痛、阿司匹林、布洛芬等能延缓AD发病，可能的机制是抑制COX、抑制小胶质细胞、星形细胞及其产生的炎症介质，降低NO产生，对抗谷氨酸盐的毒性，从而保护神经元;布洛芬可增强配体活性核受体激动子γ(PPARγ)对BACE1 mRNA表达的抑制作用，从而调节APP代谢，减少Aβ产生〔21〕;消炎痛可通过抑制核因子NFkappaB的活性而减少炎症介质释放、降低Aβ1～42的水平和神经毒性、抑制caspase对APP裂解来减轻细胞凋亡〔22〕。此外某些非甾体类抗炎药可选择性的影响γ分泌酶对APP的裂解，降低Aβ1～42的产生而不影响γ分泌酶的其他底物Notch，ErbB4和SREBPs〔23〕，但突出的问题是长期使用带来难以克服的副作用。近年来正致力于开发专一性强、副作用小的抗炎制剂，如新型抗炎药tenidap在荷兰和西班牙已被批准上市;选择性的增强PPARγ活性和抑制NFkappaB活性的非甾体类抗炎药已被作为AD的药物开发靶点。国内大量报道天然中草药提取物中的某些成分，如生物碱、多糖、黄酮、酚类等具有较好的抗炎、抗病毒、调节免疫的作用，且疗效可靠，副作用少。

　　3.4 调整体内胆固醇平衡 经检测发现老年斑内含有大量的血清淀粉样P蛋白、APOE4、α1抗糜蛋白、胆固醇和其他类脂，体外研究证实Aβ1～42与此类蛋白、胆固醇和类脂混合便很快凝集〔24〕。高脂或高胆固醇饲料能使APP转基因鼠的血浆和中枢神经的Aβ水平升高，而富含多不饱和脂肪酸(PUFA)的饲料能够降低老化AD大鼠脑内Aβ1～42水平〔25〕。PUFA中的二十二碳六烯酸(DHA)可通过减少APPC末端产物而调节APP代谢，通过抑制小胶质细胞的激活、抗炎、抗氧化来保护神经元〔26 〕。所以日常生活习惯中多摄入富含PUFA的食物，减少胆固醇和脂质摄入，对减少或延迟AD发病多有帮助。酰基辅酶A胆固醇酰基转移酶(ACAT)是胆固醇合成的限速酶，Puglielli〔27〕等通过遗传学、生物化学及代谢手段研究显示ACAT通过严格控制游离胆固醇和胆固醇脂间的动态平衡而调节Aβ的产生。临床常用的ACAT抑制剂他汀类药物(statins)可剂量依赖性降低胆固醇脂和Aβ1～42水平，还具有很好的抗炎、抗氧化作用，很可能被纳入一线防治AD药物。

　　3.5 金属离子螯合剂的治疗 研究表明Aβ1～42分子的聚集依赖于Al3+、Fe3+等金属离子参与，而Cu2+和Zn2+与Aβ1～42螯合后却有助于后者的溶解清除〔28〕。从大量的生化反应中也观察到Al3+、Cu2+、Zn2+和Fe2+等参与氧化呼吸链电子传递过程,这些离子分布失调会产生大量自由基、超氧化物等，这意味着用离子螯合剂可调整脑内离子平衡，对AD的治疗有潜力。目前微粒子金属离子螯合剂的研制正走向临床〔29〕，这种微粒子易渗透血脑屏障，可清除自由基和超氧化物，有效地减轻氧化损伤、减少Aβ在脑中的聚积等优点，不过这方面的药物研究需等待进一步开发。

　　以上几个方面综述了针对从Aβ产生到凝集成老年斑的各个环节的病理改变所实行的根本性防治措施。因为AD发病是复杂的病变过程，必须各个方面的措施有机的结合起来。而对Aβ的直接毒性所采取的措施也不能忽视，如：抗氧化、加强自由基的清除;调节内分泌平衡和兴奋性神经递质的适度释放;纠正钙稳态失调;改善胆碱能神经元功能;适量补充神经生长因子和营养因子类药物。除此之外，良好的生活习惯和精神心理健康在预防AD发病中起着无足轻重的作用。但目前的展望还是寄予延缓、逆转病理过程的病因治疗，如基因治疗、神经干细胞治疗、神经移植等高尖端的医疗技术研究势必成为开发趋势。

　　【参考文献】

　　1 Rudolph E.Twenty years of the Alzheimer′s disease amyloid hypothesis：a genetic perspective〔J〕.Cell，2005;120(2)：54555.

　　2 Cole GM，Frautschy SA.Alzheimer′s amyloid story finds its star〔J〕.Trends Mol Med，2006;12(9)：3956.

　　3 Standridge JB.Vicious cycles within the neuropathophysiologic mechanisms of Alzheimer′s disease〔J〕.Curr Alzheimer Res，2006;3(2)：95108.

　　4 Lu DC，Soriano S，Bredesen DE,et al.Caspase cleavage of the amyloid precursor protein modulates amyloid betaprotein toxicity〔J〕. Neurochemistry，2003;87(3)：73341.

　　5 van de Craen M，de Jonghe C，van de Brande I,et al.Identification of caspases that cleave presenilin1 and presenilin2，five presenilin1 (PS1) mutations do not alter the sensitivity of PS1 to caspases〔J〕. FEBS Lett，1999;445(1)：14954.

　　6 Samuel MA，Morrey JD，Diamond MS.Caspase 3dependent cell death of neurons contributes to the pathogenesis of West Nile virus encephalitis〔J〕.Virol，2007;81(6)：261423.

　　7 Lacor PN，Buniel MC，Furlow PW,et al.Abeta oligomerinduced aberrations in synapse composition，shape，and density provide a molecular basis for loss of connectivity in Alzheimer′s disease〔J〕.Neuroscience，2007;27：796807.

　　8 Zimmermann M，Gardoni F，Di Luca M.Molecular rationale for the pharmacological treatment of Alzheimer′s disease〔J〕.Drugs Aging，2005;22(Suppl1)：2737.

　　9 Vassar R.Betasecretase，APP and Abeta in Alzheimer′s disease〔J〕. Subcell Biochem，2005;38：79103.

　　10 Ohno M，Chang L，Tseng W,et al.Temporal memory deficits in Alzheimer′s mouse models：rescue by genetic deletion of BACE1〔J〕. Neuroscience，2006;23(1)：25160.

　　11 Kao SC，Krichevsky AM，Kosik KS,et al.BACE1 suppression by RNA interference in primary cortical neurons〔J〕.Biol Chem，2004;279(3)：19429.

　　12 Hussain I，Hawkins J，Harrison D,et al.Oral administration of a potent and selective nonpeptidic BACE1 inhibitor decreases betacleavage of amyloid precursor protein and amyloidbeta production in vivo〔J〕. Neurochemistry，2007;100(3)：8029.

　　13 Harrison T，Churcher I，Beher D.GammaSecretase as a target for drug intervention in Alzheimer′s disease〔J〕.Curr Opin Drug Discov Devel，2004;7(5)：70919.

　　14 Evin G，Sernee MF，Masters CL.Inhibition of gammasecretase as a therapeutic intervention for Alzheimer′s disease：prospects，limitations and strategies〔J〕.CNS Drugs，2006;20(6)：35172.

　　15 Lu DC，Soriano S，Bredesen DE,et al.Caspase cleavage of the amyloid precursor protein modulates amyloid betaprotein toxicity〔J〕. Neurochem，2003;87(3)：73341.

　　16 Awasthi A，Matsunaga Y，Yamada T.Amyloidbeta causes apoptosis of neuronal cells via caspase cascade，which can be prevented by amyloidbetaderived short peptides〔J〕.Exp Neurol，2005;196(2)：2829.

　　17 Hoozemans JJ，Chafekar SM，Baas F,et al.Always around，never the same：pathways of amyloid beta induced neurodegeneration throughout the pathogenic cascade of Alzheimer′s disease〔J〕.Curr Med Chem，2006;13(22)：2599605.

　　18 Maier M，Seabrook TJ，Lazo ND,et al.Short amyloidbeta (Abeta) immunogens reduce cerebral Abeta load and learning deficits in an Alzheimer′s disease mouse model in the absence of an Abetaspecific cellular immune response〔J〕.Neuroscience，2006;26(18)：471728.

　　19 Okura Y，Miyakoshi A，Kohyama K,et al.Nonviral Abeta DNA vaccine therapy against Alzheimer′s disease：longterm effects and safety〔J〕. Proc Natl Acad Sci USA，2006;103(25)：961924.

　　20 Cacquevel M，Lebeurrier N，Cheenne S,et al.Cytokines in neuroinflammation and Alzheimer′s disease〔J〕.Current Drug Targets，2004;5(6)：52934.

　　21 Sastre M，Dewachter I，Rossner S,et al.Nonsteroidal antiinflammatory drugs repress betasecretase gene promoteractivity by the activation of PPAR gamma〔J〕.Proc Natl Acad Sci USA，2006;103：4438.

　　22 Valerio A，Boroni F，Benarese M,et al.NFkappaB pathway：a target for preventing betaamyloid (Abeta)induced and neuronal damage Abeta42 production〔J〕.Eur J Neurosci，2006;23(7)：171120.

　　23 Czirr E，Weggen S.Gammasecretase modulation with Abeta42lowering nonsteroidal antiinflammatory drugs and derived compounds〔J〕. Neurodegener Dis，2006;3(45)：298304.

　　24 Harris JR.In vitro fibrillogenesis of the amyloid beta 142 peptide：cholesterol potentiation and aspirin inhibition〔J〕.Micron，2002;33(78)：60926.

　　25 Refolo LM，Malester B，LaFrancois J,et al.Hypercholesterolemia accelerates the Alzheimer′s amyloid pathology in a transgenic mouse model〔J〕.Neurobiol Dis，2000;7(4)：32131.

　　26 Oksman M，Iivonen H，Hogyes E,et al.Impact of different saturated fatty acid，polyunsaturated fatty acid and cholesterol containing diets on betaamyloid accumulation in APP/PS1 transgenic mice〔J〕.Neurobiol Dis，2006;23(3)：56372.

　　27 Puglielli L，Ellis BC，Ingano LA,et al.Role of acylcoenzyme a：cholesterol acyltransferase activity in the processing of the amyloid precursor protein〔J〕.Neuroscience，2004;24(1)：936.

　　28 House E，Collingwood J，Khan A,et al.Aluminium，iron，zinc and copper influence the in vitro formation of amyloid fibrils of Abeta42 in a manner which may have consequences for metal chelation therapy in Alzheimer′s disease〔J〕.Alzheimers Dis，2004;6(3)：291301.

　　29 Liu G，Garret MR，Men P,et al.Nanoparticle and other metal chelation therapeutics in Alzheimer disease〔J〕.Biochim Biophys Acta，2005;1741(3)：24652.