齊玉晶， 石勝良

隨著人口老齡化的發(fā)展，癡呆的患病率明顯升高，已成為繼心臟病、腫瘤、卒中致老年人死亡的第4位主要病因。阿爾茨海默病(Alzheimer’s Disease，AD)作為最主要的癡呆類型之一，逐漸成為重大的社會(huì)問題和經(jīng)濟(jì)問題。

AD是遺傳因素和環(huán)境因素共同作用的結(jié)果，已經(jīng)確定的與早發(fā)性AD相關(guān)的基因有淀粉樣蛋白前體基因、早老素-1及早老素-2基因。盡管有多種基因與晚發(fā)性AD發(fā)病有關(guān)，但目前唯一確定的與散發(fā)性、遲發(fā)性AD關(guān)系最密切僅是載脂蛋白 Eε4(apolipoprotein E，ApoEε4)基因。近年來的研究對(duì)此不斷的證實(shí)并揭示了它在AD發(fā)病、診斷及治療中的作用。本篇就ApoE在AD中的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 ApoE的結(jié)構(gòu)與功能

ApoE基因位于19號(hào)染色體長臂13區(qū)2帶上，長約3.7kb，存在 3 個(gè)等位基因，即 ε2、ε3、ε4，正常人以 ε3 為主，其編碼的3種蛋白E2、E3、E4之間的差別在于第112位和第115位密碼子上的堿基對(duì)的差異，在E4分子中112位胱氨酸被精氨酸取代，而E2分子中158位精氨酸被胱氨酸取代。ApoE主要在肝臟中合成，此外，腦、骨骼、腎上腺等也可少量合成。中樞神經(jīng)系統(tǒng)中ApoE主要由星型膠質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生和分泌，但小膠質(zhì)及神經(jīng)元在特定的環(huán)境下也參與［1］。ApoE是血漿中主要的載脂蛋白之一，并且是神經(jīng)系統(tǒng)中最重要的膽固醇載體蛋白，參與膽固醇和磷脂的動(dòng)員和再分布，另外與神經(jīng)元的損傷及修復(fù)、變性后鞘磷脂的代謝、微管蛋白的穩(wěn)定等也密切相關(guān)。

2 ApoEε4是AD發(fā)病的肯定危險(xiǎn)因素

Strittmatter于1993年首次發(fā)現(xiàn)晚發(fā)AD家族史的人，攜帶一個(gè)ε4等位基因，發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)增加2～3倍，若攜帶2個(gè)ε4基因，發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)增加8倍以上，此后ApoEε4基因被公認(rèn)為散發(fā)性AD和晚發(fā)性家族性AD發(fā)病的肯定危險(xiǎn)因素［2］。國內(nèi)外多數(shù)研究報(bào)道散發(fā)性AD ε4基因頻率較對(duì)照組顯著增高［3，4］，并使發(fā)病年齡提前［3］。最近 Sando 等報(bào)道攜帶ApoEε4 基因者 AD 患病率明顯高于 ε3/ε3 純合子;ε4/ε4、ε2/ε4 和 ε3/ε4 基因型發(fā)生 AD 的風(fēng)險(xiǎn)分別是攜帶 ε3/ε3 的12.9 倍、3.2倍和 4.2倍;同時(shí)發(fā)現(xiàn)攜帶一個(gè) ε4 等位基因發(fā)病年齡較 ε3/ε3 基因型發(fā)病年齡提前提前 3.1 歲(ε3/ε3 發(fā)病年齡為 78.4 歲)，攜帶 2 個(gè) ε4 者將會(huì)提前 5.5 歲［3］。另外，不少研究證實(shí)ApoEε4基因亦是早發(fā)性FAD的危險(xiǎn)因子，我國也有類似報(bào)道早發(fā)性FAD患者ε4頻率為16.7%，與對(duì)照組6.4%相比具有明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)意義［5］。

輕度認(rèn)知障礙(mild cognitive impairment，MCI)被認(rèn)為是介于正常和癡呆的臨界狀態(tài)，每年有約3% ～5%的MCI轉(zhuǎn)化為 AD，ApoEε4 與 MCI的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)［6］。ApoE4能夠增加MCI的患病風(fēng)險(xiǎn)，促進(jìn)MCI轉(zhuǎn)換為AD。Wang等報(bào)道臺(tái)灣地區(qū)MCI攜帶ε4者每年有15.9%向AD轉(zhuǎn)換，不攜帶ε4者為9.0%，兩者具有明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異;甚至正常老年人攜帶 ε4者每年2.2%轉(zhuǎn)換為 AD，不攜帶 ε4者為0.7%［7］，說明ApoEε4在 AD臨床癥狀之前已發(fā)揮重要的作用。

AD的病理學(xué)證據(jù)表明，ApoE可能參與AD發(fā)病。研究表明神經(jīng)炎性斑(neuritic plaques，NPs)、神經(jīng)纖維纏結(jié)(neurofibrillary tangles，NFTs)、腦淀粉樣血管病(cerebral amyloid angiopathy，CAA)均有ApoE的存在，而且ApoE與上述多種病理改變嚴(yán)重程度密切相關(guān)［8］。E2、E3、E4由于結(jié)構(gòu)的不同，在AD中發(fā)揮著不同的作用，E4能夠加快AD的進(jìn)展，是AD明確的危險(xiǎn)因素，而E2能夠延緩AD的發(fā)生，被認(rèn)為是AD的保護(hù)因素［9］。目前ApoE參與AD發(fā)病的機(jī)制尚無定論，主要有以下幾種觀點(diǎn):

2.1 ApoE參與Aβ的代謝而促進(jìn)NPs的形成

NPs是由β-淀粉樣蛋白(β-amyloid protein，Aβ)沉積形成的。Aβ是NPs的起始物質(zhì)和主要結(jié)構(gòu)成分，人體內(nèi)Aβ是由β-淀粉樣蛋白前體(Amyloid Protein Precursor，APP)通過蛋白水解產(chǎn)生，含39～43個(gè)氨基酸，正常情況下Aβ的產(chǎn)生和降解保持平衡，當(dāng)平衡打破則會(huì)導(dǎo)致Aβ的沉積。Aβ的過量產(chǎn)生是淀粉樣瀑布假說的核心［10］，是AD病理的重要誘發(fā)因素之一［11］。Aβ過量產(chǎn)生后，能夠大量沉積，形成SPs，激活氧化應(yīng)激和大量的炎癥反應(yīng)，導(dǎo)致神經(jīng)細(xì)胞毒性及神經(jīng)元喪失。ApoE與Aβ的作用機(jī)制復(fù)雜，主要表現(xiàn)以下3個(gè)方面。首先，ApoE能夠促進(jìn)Aβ的沉積。研究表明，ApoE在腦脊液中和Aβ具有高親和性，不同的異構(gòu)體與Aβ結(jié)合的特征不同，ApoE4與Aβ結(jié)合比ApoE3快而強(qiáng)烈，形成能夠抵抗水解及變性因素作用的穩(wěn)定復(fù)合物，導(dǎo)致Aβ大量沉積。影像學(xué)PIB-PET顯示，AD早期攜帶ε4基因者Aβ沉積較不攜帶ε4基因者明顯提高［12］。其次，ApoE影響 Aβ的降解。ApoE4與細(xì)胞內(nèi)Aβ的聚集密切相關(guān)［13］，推測(cè) ApoE4導(dǎo)致AD患者細(xì)胞內(nèi)的Aβ代謝紊亂，包括Aβ的降解與過度聚集。Aβ的降解是通過ApoE與Aβ結(jié)合成復(fù)合物后與星形細(xì)胞表面的LDLR(low density lipoprotein receptors)結(jié)合轉(zhuǎn)運(yùn)到溶酶體，在溶酶體的酸性作用下進(jìn)行的，ApoE可以看作是Aβ的分子伴侶;正常情況下，ApoE-Aβ復(fù)合物通過血腦屏障(BBB)進(jìn)行清除，ApoE3-Aβ和ApoE2-Aβ通過BBB的速度遠(yuǎn)快于ApoE4-Aβ復(fù)合物，因此ε4患者Aβ降解能力明顯減弱［14］。最后，ApoE影響Aβ沉積的數(shù)量，此機(jī)制已在動(dòng)物模型中得到證實(shí)。在攜帶不同人類ApoE基因的PDAPP轉(zhuǎn)基因小鼠腦內(nèi)，ApoEε4基因小鼠腦內(nèi)Aβ沉積的數(shù)量遠(yuǎn)高于其他基因型，并且發(fā)現(xiàn)90%以上的ApoE均與Aβ結(jié)合，而ApoEε2小鼠，只有25%的ApoE與Aβ結(jié)合［15］。上述進(jìn)一步驗(yàn)證了ApoEε2基因是AD的保護(hù)因素。

ApoE促進(jìn)tau蛋白過度磷酸化 tau蛋白是細(xì)胞內(nèi)的微管相關(guān)蛋白，在正常細(xì)胞內(nèi)形成細(xì)胞骨架，參與神經(jīng)軸突內(nèi)微管的結(jié)合、微管結(jié)構(gòu)的維持及功能穩(wěn)定的作用。過度磷酸化的tau蛋白，由于不能結(jié)合微管致細(xì)胞結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定而容易聚集，形成雙螺旋結(jié)構(gòu)，成為NFTs的主要組成部分。tau蛋白過度磷酸化及NFTs的形成與多種因素相關(guān)。最近研究表明，NFTs形成受ApoE的影響，ApoE可以通過與受體LDLR結(jié)合，抑制tau蛋白激酶和tau蛋白過度磷酸化，從而減少NFTs的形成［16］，ApoE 2 對(duì)此作用甚大，ApoE 3 次之，而ApoE 4的作用最弱，故攜帶ε4者NFTs形成明顯增多;另外，tau蛋白磷酸化與脂質(zhì)代謝相關(guān)，細(xì)胞內(nèi)膽固醇升高能夠促進(jìn)tau蛋白過度磷酸化，ApoE通過與低密度脂蛋白受體相關(guān)蛋白-1(LRP1)結(jié)合參與神經(jīng)元攝取膽固醇，促進(jìn)tau磷酸化［17］。

2.2 ApoEε4是腦淀粉樣血管病的危險(xiǎn)因素

CAA是Aβ在軟腦膜及腦皮質(zhì)血管內(nèi)沉積后形成，可以加劇神經(jīng)細(xì)胞變性壞死及炎癥，而導(dǎo)致腦微出血，55% ～59%癡呆患者腦內(nèi)可見腦出血［18］，這對(duì)AD的發(fā)生發(fā)展具有重要的促進(jìn)作用。CAA是AD最常見的病理表現(xiàn)之一，Attems等回顧性分析113例尸檢報(bào)告76%的AD患者腦內(nèi)存在CAA，且以枕部皮質(zhì)為甚［19］。CAA是遺傳性血管性疾病，與多種基因相關(guān)，其中ApoEε4是CAA的危險(xiǎn)因素之一［20］，但具體機(jī)制尚不明確。研究發(fā)現(xiàn)攜帶ApoEε4的CAA患者腦內(nèi)微出血的風(fēng)險(xiǎn)大大增加，常引起炎癥反應(yīng)、毛細(xì)血管閉塞、腦脊液代謝障礙，進(jìn)而導(dǎo)致腦灌注不足，進(jìn)一步加重AD的進(jìn)展，且攜帶ApoEε4數(shù)量與CAA的嚴(yán)重程度呈正相關(guān);盡管ApoEε2是AD的保護(hù)性因素，當(dāng)CAA存在時(shí)，其亦會(huì)增加腦出血的風(fēng)險(xiǎn)［21］。Caselli等研究發(fā)現(xiàn)60歲以上正常老年人中，攜帶ApoE4者血管淀粉樣病變較不攜帶者明顯，提示ApoE4對(duì)CAA具有重要促進(jìn)作用［22］。

2.3 ApoE與乙酰膽堿代謝

中樞膽堿能遞質(zhì)與認(rèn)知功能具有緊密聯(lián)系，癡呆患者與認(rèn)知相關(guān)重要腦區(qū)有不同程度的膽堿能纖維密度降低、膽堿能神經(jīng)元丟失及膽堿酯酶和乙酰膽堿含量減低等改變。在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中，ApoE對(duì)膽堿系統(tǒng)尤為重要，與其它以氨基酸為基礎(chǔ)的神經(jīng)遞質(zhì)相比，膽堿能系統(tǒng)必須高度依賴脂類來維持神經(jīng)元內(nèi)膽堿活性。攜帶ε4等位基因的AD患者中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)膽堿系統(tǒng)出現(xiàn)明顯紊亂。

3 ApoEε4與AD治療

AD是慢性變性性疾病，目前尚缺乏有效的治療手段，因此迫切需要進(jìn)一步的研究來阻止該病的進(jìn)展。研究者運(yùn)用新型ApoE類似物(擬ApoE肽)注射到APP轉(zhuǎn)基因果蠅體內(nèi)，通過抑制ApoE4的作用，可以阻止神經(jīng)元變性壞死，同時(shí)可以改善癡呆果蠅的認(rèn)知功能［23］。由于擬ApoE肽分子量相對(duì)較小，能夠通過血腦屏障，因此可以作為外源性藥物治療AD，且其在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中具有抗炎及神經(jīng)保護(hù)用，為治療早發(fā)性老年癡呆提供了臨床依據(jù)。

ApoE4與Aβ的結(jié)合破壞了ApoE降解Aβ的能力，因此發(fā)現(xiàn)ApoE的結(jié)合位點(diǎn)，阻止其與Aβ的結(jié)合，可以緩解AD的進(jìn)展［24］。Sadowski等研究的 Aβ12-28P與 Aβ 競(jìng)爭結(jié)合ApoE，此位點(diǎn)已在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中得到驗(yàn)證，有望通過阻斷ApoE4與Aβ的結(jié)合達(dá)到治療 AD［20］。另有研究發(fā)現(xiàn)攜帶ApoE4的轉(zhuǎn)基因大鼠腦內(nèi)Aβ40∶42比例增高，導(dǎo)致CAA的發(fā)生［25］，因此通過降低Aβ40:42的比值、調(diào)整 Aβ的代謝可以作為治療AD的方法之一。最新發(fā)現(xiàn)通過補(bǔ)充人體內(nèi)的多不飽和脂肪酸(PUFA)不但可以降低氧化應(yīng)激，而且也可以減少異常Aβ的產(chǎn)生，達(dá)到阻止Aβ的沉積的目的［26］;PUFA是神經(jīng)元細(xì)胞膜重要脂質(zhì)，可以降低細(xì)胞膜表面膽固醇的含量，提高其流動(dòng)性，這對(duì)于突觸的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性具有重要的作用;攜帶ApoE4上述作用會(huì)大大減弱，可能與兩者的脂質(zhì)代謝相關(guān)。

膽堿能神經(jīng)元對(duì)脂質(zhì)運(yùn)輸和代謝具有很強(qiáng)的依賴性，其中包括后者提供原料合成乙酰膽堿，而ApoE在腦內(nèi)的脂質(zhì)代謝方面起重要作用，通過補(bǔ)充體內(nèi)膽堿能物質(zhì)治療AD已經(jīng)取得很大的成效。其中他克林、多奈哌齊等的廣泛應(yīng)用為延緩AD的病程起到很重要的作用。

4 展望

ApoEε4是散發(fā)性AD確定的第一個(gè)遺傳性易感因子，這一發(fā)現(xiàn)無疑為AD研究開辟了一個(gè)新的領(lǐng)域。ApoE在AD的發(fā)生中起到重要的作用，幾乎參與到AD的所有病理改變中，但其對(duì)Aβ、tau蛋白的影響還有待進(jìn)一步探討，有必要開展多學(xué)科、多層次綜合研究，繼續(xù)深入研究。由于目前尚無條件開展大規(guī)模的活體研究，因此尋找一個(gè)公認(rèn)的AD全面復(fù)制動(dòng)物模型，促進(jìn)AD病因?qū)W、病理學(xué)和治療學(xué)的全面發(fā)展。ApoE在AD治療的研究中取得一定的突破，但目前仍停留在緩解疾病進(jìn)展階段，如何有效的阻止疾病的發(fā)展是日后研究的方向。因此ApoE與AD的關(guān)系需要進(jìn)一步研究，為尋找新的、多方位的預(yù)防措施和治療途徑提供新的思路。

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