阿爾茨海默病遺傳及信號(hào)通路研究進(jìn)展

周 陽,王嘯晨 綜述 嚴(yán)麗榮, 韓邦興 審校

阿爾茨海默病(Alzheimer disease, AD)病理學(xué)表現(xiàn)為神經(jīng)元丟失、突觸功能障礙、來源于淀粉前體蛋白(amyloid precursor protein，APP)生成的β淀粉樣蛋白(amyloid-beta peptide，Aβ)聚集沉積引起的老年斑(senile plaque，SP)和聚集的磷酸化微管穩(wěn)定蛋白質(zhì)(tau)引起的細(xì)胞內(nèi)神經(jīng)原纖維纏結(jié)(neurofibrillary tangle，NFT)[1]。依照發(fā)病年齡分為兩種亞型：早發(fā)性AD(early-onset familial AD，EOAD，發(fā)病年齡<65)和遲發(fā)性AD(late-onset familial AD，LOAD，發(fā)病年齡>65)。APP和兩個(gè)早老素蛋白(presenilin，PSEN)、PSEN1、PSEN2是EOAD的3個(gè)基因。載脂蛋白E(apolipoprotein E，APOE)為L(zhǎng)OAD的主要危險(xiǎn)因子。LOAD由多基因和環(huán)境相互作用引起，全基因組關(guān)聯(lián)分析(GWAS)聯(lián)合多人群的研究為發(fā)現(xiàn)LOAD風(fēng)險(xiǎn)位點(diǎn)提供新途徑，最近30多個(gè)風(fēng)險(xiǎn)位點(diǎn)被鑒定。

1 EOAD基因

1.1 APPAPP是Aβ的前體。Aβ來源于APP，被β-分泌酶復(fù)合物(β-site APP cleaving enzyme 1，BACE1，也稱作β-secretas1e)和γ-分泌酶復(fù)合物酶切。BACE1酶切APP，產(chǎn)生膜綁定C99和分泌型的sAPPβ片段，C99進(jìn)一步被γ-蛋白酶酶切產(chǎn)生淀粉蛋白胞內(nèi)區(qū)域(AICD)和Aβ[2]。正常情況下產(chǎn)生Aβ40；非正常Aβ42增加，Aβ42對(duì)神經(jīng)元毒性更大。γ-分泌酶使APP氨基酸中蘇氨酸48(T48)為初始切口，剪切則生成Aβ42；如果初始切口在亮氨酸49(L49)，則生成Aβ40。APPTM突變導(dǎo)致T48氨基酸發(fā)生變化，使γ-分泌酶傾向剪切產(chǎn)生Aβ42[3]。瞬時(shí)受體電位6(transient receptor potential canonical 6，TRPC6)能特異性調(diào)控γ-分泌酶復(fù)合物對(duì)APP的切割，減少Aβ產(chǎn)生，不影響γ-分泌酶復(fù)合物對(duì)Notch的剪切[4]。

1.2 PSEN(PSEN1和PSEN2)PSEN是天冬氨酰蛋白酶復(fù)合物的組成部分，是γ-分泌酶復(fù)合物催化核心，負(fù)責(zé)γ-分泌酶酶切APP。PSEN主要功能包括：① 影響APP代謝過程。PSEN調(diào)節(jié)APP蛋白水解，使Aβ蛋白釋放。② 影響細(xì)胞凋亡。PSEN調(diào)控Notch和Wnt信號(hào)通路。Notch受體加工與APP酶切相似，Notch受體被γ-分泌酶酶切產(chǎn)生Notch胞內(nèi)域(Notch intracellular domain，NICD)，NICD與轉(zhuǎn)錄因子作用，進(jìn)入細(xì)胞核，調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄。

2 LOAD基因

GWAS使在全基因組范圍內(nèi)尋找易感基因成為可能，許多LOAD易感基因被鑒定。這些易感基因跟免疫、內(nèi)吞、膽固醇代謝、APP代謝、Aβ加工、金屬離子、細(xì)胞周期、氧化應(yīng)激、Ca2+失調(diào)、線粒體能量代謝障礙、突觸功能障礙、中間神經(jīng)元功能障礙和網(wǎng)絡(luò)異常等有關(guān)(表1)。

2.1 免疫相關(guān)LOAD基因

2.1.1補(bǔ)體受體1基因(complement receptor 1，CR1) CR1位于1號(hào)染色體1q32區(qū)域。CR1含C4b和C3b補(bǔ)體綁定位點(diǎn)，參與蛋白質(zhì)免疫復(fù)合物清除。CR1參與清除Aβ，在神經(jīng)炎癥中CR1也起作用。CR1高表達(dá)和免疫復(fù)合物高清除率有關(guān)，血漿Aβ42清除依賴于C3b綁定到CR1上。CR1通過原纖維Aβ誘導(dǎo)的C3補(bǔ)體級(jí)聯(lián)反應(yīng)和AD有聯(lián)系。

表1 與LOAD 相關(guān)的基因

2.1.2CD33抗原(CD33 antigen，CD33) CD33位于19號(hào)染色體19q13.3區(qū)域。CD33通過自身網(wǎng)格蛋白依賴的內(nèi)吞作用引起免疫細(xì)胞-細(xì)胞之間作用。CD33在免疫細(xì)胞中高表達(dá)，具有調(diào)節(jié)免疫、清除小膠質(zhì)細(xì)胞功能。CD33通過突觸傳遞和干預(yù)炎癥，激發(fā)IL-6、單核細(xì)胞腫瘤壞死因子α(TNF-α)的釋放，抑制Aβ清除，導(dǎo)致Aβ堆積在患者大腦中。

2.1.3EPH-A型受體1(ephrin type-A receptor 1，EPHA1) EPHA1位于7號(hào)染色體7q34區(qū)域。EPHA1屬于酪氨酸激酶受體的ephrins亞家族，通過細(xì)胞間黏附作用，配體ephrins-A與EPHA1結(jié)合，使酪氨酸磷酸化，激活酪氨酸激酶，介導(dǎo)信號(hào)傳遞。EPHA1跟細(xì)胞膜過程、突觸障礙、免疫系統(tǒng)相關(guān)，這些與AD相關(guān)。

2.1.4原鈣黏蛋白(protocadherin 11 X-linked，PCDH11X) PCDH11X位于X號(hào)染色體Xq21.3區(qū)域，編碼細(xì)胞外結(jié)構(gòu)域(7個(gè)鈣黏蛋白重復(fù))和(RRVTF)保守基序細(xì)胞質(zhì)結(jié)構(gòu)域蛋白。該基序參與PCDH11X與胞漿磷酸酶、PP1α和突觸可塑性。細(xì)胞質(zhì)區(qū)域含一個(gè)富含絲氨酸β-連環(huán)蛋白(β-catenin)結(jié)合序列，該序列參與新神經(jīng)元形成的分子信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。通過參與β-catenin、PP1α氧化和改變突觸，PCDH11X和AD相關(guān)。

2.1.54次跨膜蛋白A基因簇(membrane-spanning 4-domains, subfamily A，MS4A) 該家族包括MS4A4A、MS4A4E和MS4A6E，3個(gè)基因都位于11號(hào)染色體11q12.2區(qū)域。MS4A編碼含有4次跨膜區(qū)的蛋白，結(jié)構(gòu)上類似CD20。CD20具有調(diào)節(jié)Ca2+內(nèi)流，激活B-細(xì)胞抗原受體。過表達(dá)MS4A家族基因可以提高T細(xì)胞活化和促進(jìn)T細(xì)胞在血腦屏障的轉(zhuǎn)運(yùn)，活化的T細(xì)胞與小膠質(zhì)細(xì)胞相互作用使小膠質(zhì)細(xì)胞激活，導(dǎo)致促炎癥因子的釋放和神經(jīng)元的損傷；MS4A家族成員MS4A4B可以調(diào)控T細(xì)胞凋亡，過表達(dá)MS4A4B可降低T細(xì)胞凋亡，導(dǎo)致免疫系統(tǒng)功能障礙[5]。

2.1.6骨髓細(xì)胞觸發(fā)受體2(triggering receptor expressed on myeloid cells 2，TREM2) TREM2位于6號(hào)染色體6p21.1區(qū)域，編碼跨膜糖蛋白，與酪氨酸激酶綁定蛋白(TYRO protein tyrosine kinase binding protein，TYROBP)結(jié)合形成復(fù)合物[6]。TREM2參與小膠質(zhì)細(xì)胞吞噬Aβ，在大腦中起抗炎作用，TREM2活性降低使炎癥反應(yīng)增強(qiáng)導(dǎo)致大腦損傷[7]。DNAX活化蛋白12(DNAX-activating protein of 12 ku，DAP12)穩(wěn)定TREM2的C-端片段(TREM2-CTF)，DAP12的D50A突變導(dǎo)致其不能穩(wěn)定TREM2-CTF，沉默TREM2或DAP12會(huì)加劇小膠質(zhì)細(xì)胞中脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)引起的炎癥反應(yīng)[8]。APOE被鑒定為新型TREM2配體，APOE高親和力綁定TREM2，該綁定通過原發(fā)性小膠質(zhì)細(xì)胞依賴性的TREM2增加細(xì)胞吞噬。rs75932628-T中APOE綁定TREM2數(shù)量減少，引起腦內(nèi)清除Aβ作用下降及腦脊液中總tau增加，導(dǎo)致AD[9]。

2.2 膽固醇代謝相關(guān)LOAD基因

2.2.1載脂蛋白E(apolipoprotein E，APOE) APOE位于19號(hào)染色體19q13.2區(qū)域，是LOAD的重要危險(xiǎn)因子，編碼與脂質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)有關(guān)的蛋白。APOE有3個(gè)亞型(ε2、ε3和ε4)，區(qū)別在于一級(jí)結(jié)構(gòu)112和158位點(diǎn)氨基酸不同。這些差異影響APOE蛋白結(jié)構(gòu)及其與血脂、受體和Aβ綁定。APOE參與膽固醇運(yùn)輸?shù)缴窠?jīng)元，晶狀體形成、突觸發(fā)育、軸突導(dǎo)向和長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)。腦中APOE基因毒性機(jī)制包括特異性亞型毒性、APOEε4介導(dǎo)的Aβ聚集和tau過度磷酸化。CSF誘導(dǎo)Aβ聚集延遲和APOEε4相關(guān)，CSF依賴APOEε4阻礙Aβ42聚集，表明不是APOEε4蛋白本身而是HDL在腦脊液為延遲因子[10]。

2.2.2簇集蛋白或叢生蛋白(clusterin，CLU) CLU位于8號(hào)染色體8p21-p12區(qū)域，鑒定為載脂蛋白J(apolipoprotein J，APOJ)。CLU通過血腦屏障，主要功能為Aβ清除、脂質(zhì)運(yùn)輸、炎癥反應(yīng)和細(xì)胞凋亡。CLU成為自APOEε4被鑒定以來第一個(gè)確定的LOAD易感基因。APOE將Aβ從腦轉(zhuǎn)移到血漿，CLU可能與APOE共同參與Aβ在腦和血漿之間的轉(zhuǎn)運(yùn)[11]。

2.2.3分揀蛋白相關(guān)受體1(sortilin-related receptor 1，SORL1) SORL1位于11號(hào)染色體11q23.2-q24.2區(qū)域。SORL1編碼I型跨膜嵌合蛋白，屬于LRP家族，與空泡分選蛋白10家族(vacuolar protein sorting 10 protein，Vps10p)同源性很高。SORL1在LRP結(jié)構(gòu)域包含低密度脂蛋白受體A類區(qū)域、β螺旋和纖連蛋白-3區(qū)域。SORL1通過其低密度脂蛋白受體A類區(qū)域的互補(bǔ)型重復(fù)與APP作用，使APP不能通過分泌酶剪切途徑來抑制Aβ形成[12]。Glu270Lys和Thr947Met突變體在加勒比西班牙裔LOAD患者被報(bào)道，所有突變都增加Aβ40和Aβ42的分泌[13]。SORL1可能是一個(gè)敏感因子而不是一個(gè)決定性基因。

2.2.4ATP結(jié)合盒轉(zhuǎn)運(yùn)A7(ATP binding cassette 7，ABCA7) ABCA7位于19號(hào)染色體19p13.3區(qū)域。在巨噬細(xì)胞中ABCA7 mRNA和蛋白質(zhì)表達(dá)均受脂質(zhì)濃度調(diào)控(LDL誘導(dǎo)、HDL抑制)。體外ABCA7抑制Aβ分泌和刺激膽固醇外流。ABCA7表達(dá)受固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白(sterol regulatory element binding protein，SREBP)調(diào)控，表明ABCA7參與吞噬作用。ABCA7敲除的APP轉(zhuǎn)基因小鼠吞噬細(xì)胞使Aβ聚集成二聚體或三聚體，表明ABCA7的敲除減弱吞噬細(xì)胞清除Aβ能力。ABCA7也參與調(diào)控APP的加工進(jìn)程[14]。

2.3 內(nèi)吞相關(guān)LOAD基因

2.3.1α2巨球蛋白(alpha2 macroglobulin，A2M) A2M位于12號(hào)染色體12p13.3-p12.3區(qū)域。A2M編碼一種蛋白酶抑制劑，介導(dǎo)Aβ的降解和清除。A2M基因突變?cè)黾覣β沉積，增加AD風(fēng)險(xiǎn)。A2M通過以下途徑和AD相關(guān)：A2M和Aβ相互作用阻止Aβ纖維生成；A2M和Aβ復(fù)合物促進(jìn)A2M綁定的Aβ清除與降解；A2M和Aβ復(fù)合物引起其受體LRP介導(dǎo)的內(nèi)吞作用，運(yùn)輸Aβ到溶酶體從而降解Aβ。

2.3.2磷脂酰肌醇結(jié)合網(wǎng)格蛋白裝配蛋白(phosphatidylinositol binding clathrin assembly protein，PICALM) PICALM位于11號(hào)染色體11q14區(qū)域。PICALM參與囊泡相關(guān)膜蛋白2(vesicle associated membrane protein 2，VAMP2)的運(yùn)輸，在內(nèi)吞、記憶形成和突觸融合起重要作用。PICALM調(diào)控Aβ綁定LRP-1及運(yùn)輸Aβ到RAB11和Rab5，引起Aβ內(nèi)皮細(xì)胞跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)和清除[15]。PICALM缺陷小鼠沒有明顯的神經(jīng)系統(tǒng)表型，但鐵代謝異常，表明PICALM涉及APP加工。過表達(dá)PICALM的轉(zhuǎn)基因小鼠Aβ沉淀增加，表明PICALM調(diào)節(jié)APP內(nèi)化及隨后Aβ產(chǎn)生，導(dǎo)致大腦Aβ增加。

2.3.3組織蛋白酶D(cathepsin D，CTSD) CTSD位于11號(hào)染色體11p15.5區(qū)域，編碼天冬氨酸溶酶體蛋白水解酶，體外表現(xiàn)類似γ-和β分泌酶活性。通過自噬或內(nèi)吞介導(dǎo)的蛋白質(zhì)水解CTSD調(diào)控神經(jīng)細(xì)胞穩(wěn)態(tài)。Aβ、亨廷頓蛋白(huntingtin)和α-突觸核蛋白都是CTSD底物。CTSD的活性與膽固醇和糖胺多糖代謝有關(guān)，從而和神經(jīng)細(xì)胞可塑性有關(guān)[16]。CTSD通過剪切APP，參與Aβ清除，抑制其積聚、纖維化和Aβ的生成，緩解AD病情。AβPP/PSEN1小鼠小腦的THP-1細(xì)胞中CTSD的下調(diào)顯著降低Aβ清除能力，過表達(dá)CTSD可以恢復(fù)Aβ清除能力[17]。

2.3.4橋聯(lián)整合蛋白(bridging integrator 1，BIN1) BIN1位于2號(hào)染色體2q14.3區(qū)域，參與受體介導(dǎo)的突觸小泡內(nèi)吞作用。BIN1調(diào)節(jié)tau蛋白影響AD，敲除果蠅AMPH(BIN1同源基因)將抑制tau蛋介導(dǎo)神經(jīng)毒性。BIN1也參與轉(zhuǎn)運(yùn)、內(nèi)吞、炎癥反應(yīng)、大腦免疫、細(xì)胞凋亡和瞬時(shí)鈣電位。大腦中SORL1、HLA-DRB5-DRB1、ABCA7、BIN1和SLC24A4的甲基化與病理AD相關(guān)，SORL1和ABCA7轉(zhuǎn)錄與tau蛋白纏繞密度有關(guān)，BIN1轉(zhuǎn)錄和Aβ負(fù)相關(guān)[18]。BIN1敲除將損害內(nèi)涵體運(yùn)輸，降低BACE1溶酶體降解，增加BACE1水平導(dǎo)致Aβ增加[19]。

2.3.5動(dòng)力綁定蛋白(dynamin-binding protein，DNMBP) DNMBP位于10號(hào)染色體10q24區(qū)域。DNMBP具有GTPase活性，調(diào)控運(yùn)輸動(dòng)力蛋白到肌動(dòng)調(diào)節(jié)蛋白上，聚集在突觸中。大鼠腦中突觸囊泡群周邊DNMBP密度非常高，DNMBP與突觸豐富蛋白質(zhì)共定位，突觸囊泡群是網(wǎng)格蛋白介導(dǎo)的內(nèi)吞和突觸前肌動(dòng)蛋白集中區(qū)域。

2.3.6CD2關(guān)聯(lián)蛋白(CD2 associated protein，CD2AP) CD2AP位于6號(hào)染色體6q12.3區(qū)域。CD2AP參與受體介導(dǎo)的內(nèi)吞及負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架，內(nèi)吞可改變脂質(zhì)的內(nèi)穩(wěn)態(tài)及APP加工處理，這解釋了CD2AP多態(tài)位點(diǎn)rs9349407或與之連鎖的位點(diǎn)可導(dǎo)致LOAD患病風(fēng)險(xiǎn)。CD2AP基因敲除小鼠溶酶體功能受損，表明CD2AP調(diào)控囊泡運(yùn)輸?shù)饺苊阁w。PS1APP小鼠大腦中敲除CD2AP導(dǎo)致Aβ42/Aβ40比例降低，然而單拷貝的CD2AP的表達(dá)并不影響Aβ沉淀和聚集，表明CD2AP影響Aβ水平和Aβ42/Aβ40比例，對(duì)Aβ代謝影響微弱[20]。

2.4 其他功能LOAD基因

2.4.1結(jié)合生長(zhǎng)因子受體蛋白2相關(guān)結(jié)合蛋白2(GRB2-associated binding protein 2，GAB2) GAB2位于11號(hào)染色體11q14區(qū)域。在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中，GAB2抑制GSK-3(glycogen synthase kinase-3)激活和減少tau磷酸化，降低NFTs形成。GAB2抑制tau蛋白過度磷酸化，阻止AD發(fā)生，相反在神經(jīng)組織中GAB2抑制后，tau蛋白聚集增加。

2.4.2尿纖溶酶原激活物(plasminogen activator urinary，PLAU) PLAU位于10號(hào)染色體10q22.2區(qū)域，編碼尿激酶型纖溶酶原激活劑(urokinase-type plasminogen activator，uPA)，將無活性的纖溶酶原轉(zhuǎn)化為有水解酶活性的纖溶酶，纖溶酶涉及APP加工和Aβ清除。AD患者大腦皮質(zhì)和海馬纖溶酶水平降低表明纖溶酶的下調(diào)可能是導(dǎo)致AD患者大腦中Aβ沉積的原因。PLAU過表達(dá)可提高血纖溶酶含量，防止Aβ對(duì)大腦的神經(jīng)毒性，表明PLAU可能是AD的候選風(fēng)險(xiǎn)因子。

2.4.3非受體型酪氨酸蛋白激酶1(tyrosine kinase, non-receptor 1，TNK1) TNK1位于17號(hào)染色體17p13.1區(qū)域。TNK1調(diào)控細(xì)胞增殖、生存和發(fā)育，在Ras-Raf1-MAPK通信號(hào)通路中起負(fù)調(diào)控功能。TNK1促進(jìn)TNF-α誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡。因此TNK1可能調(diào)控TNF-α通路和神經(jīng)細(xì)胞死亡。

2.4.4鈣平衡調(diào)節(jié)蛋白1(calcium homeostasis modulator 1，CALHM1) CALHM1位于10號(hào)染色體10q24.33區(qū)域。CALHM1表達(dá)和活化誘導(dǎo)Ca2+內(nèi)流，引起細(xì)胞外Ca2+濃度降低，胞內(nèi)Ca2+濃度升高。線粒體上也存在Ca2+通道，突變的CALHM1引起線粒體Ca2+超載。P86L多態(tài)位點(diǎn)損害細(xì)胞膜及核膜Ca2+通透性，增加胞質(zhì)和核Ca2+濃度，激活caspases 3和7途徑抑制ERK/CREB通路，增加Aβ脆弱性[21]。CALHM1敲除小鼠大腦中胰島素降解酶(insulin degrading enzym，IDE)活性降低，大腦和神經(jīng)元中Aβ濃度增加[22]。缺乏CALHM1的小鼠無法釋放ATP給大腦傳遞味覺信息，CALHM1最初認(rèn)為負(fù)責(zé)控制細(xì)胞內(nèi)Ca2+水平，現(xiàn)在很可能在大腦等區(qū)域參與ATP介導(dǎo)的細(xì)胞間通訊[23]。

2.4.5線粒體外膜轉(zhuǎn)移酶40(the outer mitochondria membrane 40 homolog，TOMM40) TOMM40位于19號(hào)染色體19q13區(qū)域，距離APOE約15 kb，對(duì)于蛋白質(zhì)進(jìn)入線粒體起重要作用，其可變長(zhǎng)度多態(tài)性可預(yù)測(cè)LOAD發(fā)病年齡。TOMM40的異常使核編碼蛋白質(zhì)運(yùn)輸?shù)骄€粒體受阻，引起線粒體功能障礙，導(dǎo)致產(chǎn)生大量氧自由基，影響腦功能。

此外，GWAS發(fā)現(xiàn)INPP5D、PTK2B、MEF2C、FERMT2、SLC24H4-RIN3、NME8、CUGBP -CELF1、CASS4、ZCWPW1、HLA-DRB5-DBR1和PLD3也與LOAD有關(guān)[24]。

3 AD的信號(hào)通路

除了淀粉蛋白假說外，免疫炎癥、APP代謝(酶切和運(yùn)輸)、Aβ加工(產(chǎn)生、聚集和清除)、突觸功能障礙、內(nèi)吞、氧化應(yīng)激、血管假說、膽固醇代謝、細(xì)胞周期、Ca2+失調(diào)、線粒體能量代謝等與AD相關(guān)。最近Palop提出中間神經(jīng)元功能障礙和網(wǎng)絡(luò)異常學(xué)說[25]。胰島素信號(hào)通路受損、糖代謝失控、氧化應(yīng)激、蛋白加工異常和炎癥途徑刺激在AD和2型糖尿病(T2DM)是共同特征，因此Rani et al[26]認(rèn)為AD是一種特異性腦糖尿病狀態(tài)。

APP合成后被BACE1酶切生成分泌型的sAPPβ片段和C99。PSEN酶切C99產(chǎn)生Aβ和AICD。APP回收再循環(huán)通路中，APP和SORL1結(jié)合，APP-SORL1復(fù)合物被VPS35、VPS26和VPS29組成的回收復(fù)合物運(yùn)輸?shù)絻?nèi)涵體-高爾基體。PICALM參與APP內(nèi)吞途徑、突觸融合和觸小泡膜檢索，在APP回收中起作用。一旦Aβ產(chǎn)生，單個(gè)Aβ聚集形成二聚體、三聚物、低聚物、原纖維和大的不溶纖維，隨后淀粉蛋白斑、營(yíng)養(yǎng)不良和突觸功能異常等AD癥狀出現(xiàn)。

Aβ激活小膠質(zhì)和星形膠質(zhì)細(xì)胞，包括補(bǔ)充系統(tǒng)和氧化應(yīng)激。CR1有C3b和C4b補(bǔ)體綁定位點(diǎn)，在神經(jīng)炎癥起重要作用。CLU與APOE共同參與Aβ在腦和血漿之間的轉(zhuǎn)運(yùn)，CLU也參與脂質(zhì)運(yùn)輸、細(xì)胞凋亡和炎癥反應(yīng)。A2M在細(xì)胞質(zhì)中和APOE作用形成復(fù)合物；A2M及其受體LRP1都涉及到腦部Aβ的清除。在神經(jīng)膜膽固醇新陳代謝中，CLU、APOE、ABCA7和SOR1起著重要作用。高濃度的膽固醇可以增加APP淀粉化過程，導(dǎo)致膜損傷；此外損傷的膽固醇代謝導(dǎo)致突觸功能異常。GAB2抑制GSK3相關(guān)的tau蛋白磷酸化和促進(jìn)神經(jīng)/神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞增殖，GAB2在阻止NFTs形成和神經(jīng)元丟失中起重要作用。

Ca2+穩(wěn)態(tài)及信號(hào)通路中相關(guān)因子與AD密切相關(guān)。CALHM1多態(tài)位點(diǎn)損害細(xì)胞膜及核膜Ca2+通透性，增加細(xì)胞質(zhì)和核內(nèi)的Ca2+。胞內(nèi)Ca2+上升，通過鈣蛋白酶(calpain)引起tau過度磷酸化，形成NFTs。CALHM1的激活引起IDE分泌加速，促進(jìn)Aβ清除，降低細(xì)胞外的Aβ。線粒體上也存在Ca2+通道，過多的Ca2+被線粒體吸收，導(dǎo)致氧化應(yīng)激反應(yīng)及細(xì)胞凋亡。PSENs作為內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中Ca2+通道，PSENs突變?cè)黾觾?nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)Ca2+的釋放，引起胞質(zhì)中Ca2+聚集，通過細(xì)胞膜Ca2+通道內(nèi)流的或者內(nèi)質(zhì)網(wǎng)釋放的Ca2+可以增加Aβ的產(chǎn)生。此外，細(xì)胞中Ca2+增加通過激活ERK信號(hào)通路導(dǎo)致細(xì)胞核轉(zhuǎn)錄區(qū)域增殖細(xì)胞周期凋亡。

氧化應(yīng)激在AD通路中也起重要作用。AD中過氧化氫酶酶活減弱，導(dǎo)致H2O2積累，在金屬離子存在的情況下發(fā)生Fenton反應(yīng)，形成羥基自由基(·OH)?！H導(dǎo)致脂質(zhì)、核酸和蛋白質(zhì)氧化，進(jìn)一步誘導(dǎo)Cu-ZnSOD、HO-1、tau蛋白磷酸化、γ-分泌酶和BACE-1。γ-分泌酶和BACE-1酶切APP產(chǎn)生Aβ，損傷細(xì)胞。TOMM40的異常阻礙核編碼蛋白質(zhì)向線粒體轉(zhuǎn)運(yùn)，引起線粒體功能障礙，生成大量ROS，影響腦組織正常功能。

圖1 涉及AD發(fā)病機(jī)制的信號(hào)通路

APP、PSEN1/2、APOE、TREM2、PICALM、CLU、CD2AP、EPHA1、PLD3、SORL1和自噬相關(guān)，APP是自噬底物；Aβ?lián)p壞自噬和溶酶體降解；PSEN1/2調(diào)節(jié)自噬溶酶體酸化；APOE4增強(qiáng)Aβ介導(dǎo)的溶酶體膜不穩(wěn)定和通透性；TREM2回收受BECN1調(diào)控，BECN1是酵母ATG6的同系物；PICALM通過自噬調(diào)節(jié)APP-CTF和tau蛋白的降解；CLU促進(jìn)LC3脂化，誘導(dǎo)自噬體的形成；CD2AP調(diào)節(jié)囊泡運(yùn)輸?shù)饺苊阁w；EPHA1參與自噬的誘導(dǎo)；PLD3在自噬中作用不是很清楚，不過PLD1可以誘導(dǎo)自噬；SORL1運(yùn)輸Aβ到溶酶體降解[27]。AD信號(hào)通路見圖1。

4 展望

AD是全球性的重大健康問題，目前的治療手段依然對(duì)其束手無策。2018年1月，輝瑞公司發(fā)表聲明，宣布結(jié)束目前進(jìn)行中的神經(jīng)學(xué)類疾病研究，主要集中在AD及PD的潛伏期、Ⅰ、Ⅱ期的早期臨床試驗(yàn)。過去大部分AD模型基于Aβ毒性設(shè)計(jì)，且AD大多數(shù)研究都集中于Aβ。很多抗Aβ免疫治療均以失敗告終，很多科學(xué)家對(duì)此提出質(zhì)疑：Aβ是否是AD的致病物質(zhì)。不少專家認(rèn)為，Aβ是疾病的結(jié)果，并不是致病原因。最近Murray et al[28]發(fā)現(xiàn)tau蛋白(而不是Aβ)能預(yù)測(cè)認(rèn)知功能下降、病程及神經(jīng)退化的發(fā)病年齡，tau蛋白的異常積累是AD患者認(rèn)知衰退和記憶喪失真正源頭。Brier et al[29]也表明，相比于Aβ，tau蛋白沉積才是在發(fā)病初期造成記憶衰退、癡呆等癥狀的重要“元兇”。

2017年10月《自然評(píng)論：藥物發(fā)現(xiàn)》發(fā)表論文，分析截至2016年失敗的AD藥物研發(fā)情況。發(fā)現(xiàn)失敗的項(xiàng)目主要集中在Aβ通路、Tau蛋白、神經(jīng)免疫和神經(jīng)傳遞幾個(gè)方向，而胞飲、自噬等機(jī)制幾乎沒有臨床在研項(xiàng)目?！禢ature》最近發(fā)文就如何戰(zhàn)勝AD，提出需要強(qiáng)調(diào)三點(diǎn)：基礎(chǔ)研究投入更多科研經(jīng)費(fèi)；研發(fā)更好的診斷方法和治療藥物；獲得一次真正意義上的成功堅(jiān)定前進(jìn)動(dòng)力和信念[30]。