周陽 嚴麗榮 袁少飛 劉海濤 施海峰

摘要：阿爾茨海默?。ˋlzheimer disease，AD）是一種多病因神經(jīng)退行性疾病，以β一淀粉樣蛋白（Aβ）聚集沉積引起的老年斑（senile plaque，sP），聚集的磷酸化微管穩(wěn)定蛋白質(zhì)（tau）引起的細胞內(nèi)神經(jīng)原纖維纏結（neurofibrillarytangle，NFT）為主要病理特征?；钚匝酰≧OS）和活性氮（RNS）的增加引起的氧化應激和抗氧化防御酶功能喪失在AD形成中具有重要作用。綜述近年來這方面的研究進展，著重總結了AD中的生物大分子f脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和核酸）氧化以及Aβ和金屬離子（鐵、銅和鋅等）動態(tài)平衡紊亂誘導的氧化應激與AD的關系，同時介紹了AD中氧化應激相關的信號轉導，旨在對今后這方面的研究及預防和治療AD提供幫助。

關鍵詞：阿爾茨海默?。ˋD）；氧化應激；p-淀粉樣蛋白（Ap）；tau蛋白；信號轉導

中圖分類號：R749.16 文獻標識碼：A 文章編號：1007-7847（2015）03-0265-11

阿爾茨海默?。ˋlzheimer disease.AD）是一種多病因神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病。臨床上以記憶障礙、失語、失用、失認、視空間技能損害、執(zhí)行功能障礙以及人格和行為改變等全面性癡呆表現(xiàn)為特征。阿爾茨海默?。ˋD）的致病過程是一個多因素、多機制、漸進性的復雜過程，其發(fā)生與多種基因突變和遺傳相關，如淀粉前體蛋白（amyloid pre-cursor protein， APP），早老素蛋白 （PSEN1和PSEN2）和載脂蛋白E ε4（APOE ε4）。病理學上，阿爾茨海默?。ˋD）表現(xiàn)為來源于APP生成的β-淀粉樣蛋白（β-Amyloid，Aβ）聚集沉積引起的老年斑（senile plaque，SP），聚集的磷酸化微管穩(wěn)定蛋白質(zhì)（tau）引起的細胞內(nèi)神經(jīng)原纖維纏結fneurofibril-lary tangle，NFT）。

氧化應激（oxidative stress）是指體內(nèi)的自由基或其他產(chǎn)物超過機體抗氧化能力的一種病理狀態(tài)，由于體內(nèi)氧化還原的平衡失調(diào)，從而產(chǎn)生過多的活性氧（ROS）和活性氮（RNS），在金屬離子的作用下發(fā)生Fenton反應，形成羥基自由基f。OH）。小腦顆粒細胞、大腦皮質(zhì)神經(jīng)元和星形膠質(zhì)細胞等多種細胞在病理條件下，可以產(chǎn)生過量的一氧化氮（NO），NO與超氧陰離子反應生成活性更強的過氧亞硝基（ONOO-）及.OH，進而使得機體面臨著潛在損傷。

氧化應激反應的特征表現(xiàn)在ROS和RNS的產(chǎn)生和抗氧化防御的不平衡，強有力的證據(jù)表明ROS和RNS的增加引起的氧化應激和許多抗氧化防御酶功能喪失和阿爾茨海默?。ˋD）有著重要關系。Aβ和金屬離子動態(tài)平衡紊亂等因素誘導產(chǎn)生的氧化應激是阿爾茨海默?。ˋD）形成的關鍵因素。重點綜述了阿爾茨海默?。ˋD）中的生物大分子氧化；Aβ和金屬離子動態(tài)平衡紊亂誘導氧化應激與阿爾茨海默?。ˋD）的關系；同時介紹了阿爾茨海默?。ˋD）中氧化應激相關的信號轉導。旨在今后對阿爾茨海默?。ˋD）的研究及預防和治療有所幫助。

1 氧化應激與阿爾茨海默?。ˋD）

1.1生物大分子氧化與阿爾茨海默?。ˋD）

除了淀粉斑病理癥狀和腦部神經(jīng)原纖維纏結外，越來越多的證據(jù)表明AD患者中氧化還原狀態(tài)發(fā)生改變。阿爾茨海默?。ˋD）中氧化應激表現(xiàn)為氧化蛋白、晚期糖基化終產(chǎn)物、脂質(zhì)過氧化反應終產(chǎn)物、有毒物質(zhì)形成f過氧化物、醇、醛、游離羰基合物、酮類和膽甾烯酮）以及核和線粒體中的核酸氧化修飾[1]。

1.1.1 脂質(zhì)氧化

ROS與不飽和脂肪酸結合形成脂質(zhì)過氧化物（lipid peroxide，LPO），再通過非酶解作用產(chǎn)生強毒性的氧化應激標志物4-HNE （4-hydroxy-2，3-nonenal）。AD患者的NFT中存在大量4-HNE，4-HNE修飾后的Tau蛋白更傾向于形成神經(jīng)纖維纏結[2]。在NT2神經(jīng)元中，低濃度4-HNE（類似于AD患者腦組織中檢測到的濃度）誘導細胞內(nèi)Aβ增加2～6倍[3]。用H202處理胚胎成纖維細胞將導致4-HNE的產(chǎn)生，使γ一分泌酶的活性增加導致APP裂解，表明氧化應激調(diào)節(jié)分泌酶的活性，增加Aβ產(chǎn)生[4]。AD患者中，蛋白綁定的4-HNE和自由態(tài)的HNE、巴比妥（TBARS），血漿、尿液和腦脊液（CSF）的異前列烷（不飽和脂肪酸的氧化產(chǎn)物）比對照顯著性升高[5]。低密度脂蛋白受體相關蛋白1（low density lipoprotein receptor-related protein l，LRPl）是轉運Aβ進出血液和大腦（血一腦屏障）的重要受體。Owen等研究表明LRP1過氧化導致Aβ聚集在大腦中，引起阿爾茨海默?。ˋD）的發(fā)生，因為過氧化的LRP1不能夠結合并清除Aβ，與此一致的是4-HNE綁定到跨膜的LRP1上，AD患者海馬區(qū)比對照顯著性增加[6] 。

1.1.2蛋白質(zhì)氧化

阿爾茨海默病（AD）的蛋白質(zhì)氧化主要分為羰基化和硝化。ROS與相關生物分子如脂質(zhì)、核糖核酸發(fā)生反應，導致活性羰基衍生物和醛的生成，因而與蛋白質(zhì)反應形成蛋白綁定的羰基復合物。蛋白羰基化的測定被認為是鑒定蛋白質(zhì)氧化應激、衰老、生理的障礙和阿爾茨海默?。ˋD）非常好的方法。在PP670/671的早發(fā)性AD （early-onset familial Alzheimer disease，EOFAD，發(fā)病年齡<65）突變患者的額葉皮質(zhì)中蛋白質(zhì)羰基、二烯綴合物和脂質(zhì)過氧化物水平增加。此外，阿爾茨海默?。ˋD）和唐氏綜合征（Down syndrome）患者大腦中，羰基還原酶含量增加，表明由于蛋白質(zhì)羰基水平的增加引起的酶的誘導。相對于對照組，AD患者頂下小葉的肌酸同工酶、谷氨酰胺合成酶、泛素羧基末端水解酶L-l、二氫嘧啶相關蛋白2、α -烯醇化酶和熱休克同源71蛋白的羰基化增加[7]。

AD患者腦中，蛋白質(zhì)硝化顯著增加，與一氧化氮合酶（nitric oxide synthase，NOS）水平增加相一致，表明硝化在阿爾茨海默?。ˋD）中起作用[8]AD患者的海馬區(qū)和前腦皮層，磷酸丙糖異構酶（triose phosphate isomerase，TPI）硝化大量被發(fā)現(xiàn)，硝化的TPI綁定tau單體，誘導Lau聚集形成成對的螺旋絲（AD患者腦內(nèi)的細胞標志物）。研究表明氧化應激通過TPI的過氧亞硝基和硝基酪氨酸產(chǎn)生從而與Aβ淀粉樣肽誘導的毒性和tau病理聯(lián)系起來[9] 。tau蛋白含有5個酪氨酸殘基，Reyes等研究表明tau蛋白的第一個酪氨酸殘基（Tyr18）的硝化阻止或減緩星形膠質(zhì)細胞中的tau蛋白的絲狀物形成，表明酪氨酸殘基硝化發(fā)生在阿爾茨海默?。ˋD）的早期[10]。因此，阿爾茨海默?。ˋD）中的蛋白硝化反映了蛋白質(zhì)的潛在的翻譯后修飾。

1.1.3 核酸（DNA和RNA）氧化

DNA和RNA氧化通過8-羥基脫氧鳥苷（8-hydroxy-2'-deoxyguanosine，8-OHdG）和8-羥基鳥苷（8-hydroxyguanosine，8-OHG）標記物被顯示。這些標記物定位在Ap斑和NFT上。AD患者中DNA鏈斷裂增加，開始被認為是細胞凋亡的一部分，現(xiàn)在被廣泛認為是DNA鏈的氧化損傷，與神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)的核酸的自由羥基的增加是一致的。AD患者中，尿中氧化DNA損傷修復的產(chǎn)物水平比對照要顯著性升高[11]。通過氣相色譜/質(zhì)譜法HPLC法，檢測分泌到尿液和CSF的DNA損傷修復產(chǎn)物8-羥基脫氧鳥嘌呤f8-oxo -2' -de-oxyguanoslne，8-oxodG）和8-羥基鳥嘌呤（8-ox-oguanlne，8-oxoG）線粒體和核DNA中8-OHdG、8-OHG、5-羥基胞嘧啶、2，6-_氨基-4 -羥基-5一甲酰胺基嘧啶（2，6 -diamino一4 -hydroxy -5 -formami-dopyrimidine）和4，6-=氨基-5 -甲酰胺基嘧啶（4，6-diamino-5 -fo rmamidopyrimidine）核酸氧化標記物，AD患者顯著性高于對照組[12]。

顯著性的RNA氧化在阿爾茨海默?。ˋD）的早期被發(fā)現(xiàn)。AD患者的額葉皮質(zhì)高比例mRNA（30%～70%）被氧化[13] 。在EOFAD的大腦海馬區(qū)，額葉和枕葉皮層的細胞質(zhì)中8-OHG升高，這與Aβ超載有關[14]。核糖體RNA氧化在阿爾茨海默?。ˋD）患者的上中間腦回和下頂葉中發(fā)現(xiàn)。更重要的是，RNA氧化已經(jīng)和阿爾茨海默?。ˋD）聯(lián)系起來。氧化應激誘導RNA損傷，導致尚不致命的細胞損傷，從而改變蛋白質(zhì)翻譯和破壞細胞代謝引起神經(jīng)退行性病變[15] 。

1.2 Aβ、氧化應激與阿爾茨海默?。ˋD）1.2.1 Aβ誘導氧化應激

Aβ來源于APP，被p-蛋白酶（N-末端）和y-蛋白酶（C-末端）兩種不同形式的酶切，產(chǎn)生Aβ40和/或Aβ42。一旦Aβ產(chǎn)生，單個淀粉樣肽（特別是Aβ42）聚集形成二聚體、三聚物、低聚物、原纖維和大的不溶纖維。在正常情況下將產(chǎn)生高比例的Ap40而不是Aβ42。在非正常壞境中，如含有人類APP突變的轉基因小鼠，Aβ42產(chǎn)生的比例增加，隨后一系列的阿爾茨海默?。ˋD）癥狀包括淀粉蛋白斑、營養(yǎng)不良和突觸功能異常出現(xiàn)。殘基越長，疏水Ap42越是毒性大，因為Aβ42比Aβ40更傾向于寡聚化和原纖維形成。Aβ42寡聚物通過融入膜和/或綁定到其表面，增加雙層的滲透性和導電性，在融合處形成a-螺旋催化ROS產(chǎn)生，引發(fā)脂質(zhì)過氧化和間接蛋白質(zhì)氧化[16j。

AD轉基因小鼠表明Aβ的蛋氨酸-35（Met-35）殘基對于Aβ誘導的氧化應激是至關重要的[l7]。根據(jù)α，-螺旋的“i+4”的規(guī)則（肽鏈骨架中第i個羰基上的氧原子和第i+4個亞胺基上的氫原子之間形成氫鍵），來源于異亮氨酸-31（11e-31）的孤對氧電子在Met-35 -S原子的范德華距離內(nèi)。氧孤對吸電子效應重新分布硫電子密度，使蛋氨酸Met-3 5～S原子更容易受到單電子氧化，有利于產(chǎn)生硫烷基自由基陽離子。少量Aβ42的硫烷基被一系列位于疏水膜間隙的雙分子層間連鎖反應放大。存在烯丙基的氫原子下，Met-35誘導的自由基鏈反應可連續(xù)產(chǎn)生脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物，如HNE和氧化修飾的膜蛋白。該連鎖反應不可避免地重新產(chǎn)生還原形式的Met-35，再次進行單電子氧化[18]因此Aβ42是氧化還原主要因素。當Met-35被正異亮氨酸（Nle）或半胱氨酸（Cys）替代后，細胞暴露于Aβ42后神經(jīng)毒性、蛋白質(zhì)氧化和脂質(zhì)過氧化降低[19]。轉基因小鼠Aβ的Met35被替換成亮氨酸（Leu），不僅僅氧化應激反應降低，蛋白質(zhì)組學研究表明，能量和代謝線粒體相關通路的蛋白水平也降低[20] 。

Aβ的氧化應激對腦組織造成損傷。通過誘導Aβ產(chǎn)生氧自由基，腦細胞膜系統(tǒng)的蛋白和脂質(zhì)受到氧化、增加活性氧。研究表明Aβ的淀粉樣聚集使線粒體氧化還原活性降低，導致了活性氧的堆積。后續(xù)研究發(fā)現(xiàn)，Aβ可以和腦內(nèi)氧化氫酶相互作用，損傷其清除H202的能力，使神經(jīng)細胞的氧化應激和細胞凋亡加快[21]?？偟恼f來，Aβ是阿爾茨海默?。ˋD）腦神經(jīng)元和氧化應激損傷之間的“橋梁分子”。轉基因動物的自由基與Aβ的體內(nèi)研究表明，Aβ的沉積誘導自由基的產(chǎn)生，自由基增多反過來促進APP裂解生成Ap，使Aβ的沉積增加，二者之間具有相互促進的效應，導致神經(jīng)細胞受損和功能紊亂的惡性循環(huán)。

1.2.2 阿爾茨海默病（AD）中氧化應激出現(xiàn)早于其他生物標記

相對于正常人，AD患者中神經(jīng)元中脂質(zhì)過氧化、硝化、活性羰基和核酸氧化等氧化損傷增加。上述的氧化標記物在AD患者的脆弱的神經(jīng)元中是非常明顯的，在其他疾病中并不明顯。這表明氧化應激反應比其他的標記物出現(xiàn)要早。

APP轉基因小鼠（Tg2576 APP突變體）表明氧化應激產(chǎn)物比Aβ聚集出現(xiàn)早圈。3xTg-AD轉基因小鼠（具有斑塊、纏纏繞和認知障礙等人類相似的AD癥狀）中，具有抗氧化能力還原性谷胱甘肽和維生素E減少，脂質(zhì)過氧化的程度增加?？寡趸烙到y(tǒng)缺陷，引起氧化性損傷，導致阿爾茨海默型癡呆（Alzheimer type dementia，ATD）和阿爾茨海默?。ˋD）類似嚴重病理的的形成[23]。在Aβ斑和神經(jīng)節(jié)纏繞出現(xiàn)之前的Aβ寡聚化階段這些變化非常顯著，這些表明氧化應激反應發(fā)生要早于阿爾茨海默病（AD）形成。同樣在PSEN敲除的小鼠也表明氧化應激反應的增加是一個早期事件[24]。二維電泳表明，在AD模型小鼠中（APP23）蛋白質(zhì)的氧化早于淀粉樣表型出現(xiàn)[25]。此外，氧化活性修飾物的積累，如Down綜合征患者的神經(jīng)元細胞質(zhì)的8-OHG和硝基酪氨酸在時間上早于Aβ聚集出現(xiàn)。值得注意的是，這些氧化應激標志物出現(xiàn)比Aβ聚集要早10年左右。

阿爾茨海默病（AD）中，氧化應激是非常明顯的。因此，過去10年中阿爾茨海默?。ˋD）病因機理已經(jīng)從Aβ級聯(lián)假說轉移。Aβ及它的老年斑（AD的病理標志之一）無疑是阿爾茨海默?。ˋD）典型特征，然而現(xiàn)在被認為是次要的。甚至有證據(jù)表明，脆弱的AD神經(jīng)元中的Aβ的分泌和沉積實際上是細胞的補償性措施，努力保護自己免受氧化應激傷害[26] 。例如，在阿爾茨海默病（AD）中Aβ不僅僅作為氧化應激標志物出現(xiàn)，而且在CSF和血漿中有抗氧化能力，保護脂蛋白免受氧化[27] 。Aβ基于從細胞質(zhì)螯合的金屬離子濃度決定其作用，低濃度時，Aβ是抗氧化劑；高濃度時，是促氧化劑[28] 。Zhu等提出了“二次打擊”（two-hit）假說，即早期的、累積的神經(jīng)元氧化損傷引發(fā)代償性反應，使細胞可以在過度氧化環(huán)境中生存。這種“氧化穩(wěn)定狀態(tài)”開始為了保護細胞，最終反而使細胞容易受到額外的損害，如Aβ聚集、NFT形成和細胞周期失常[29] 。

1.3金屬元素、氧化應激與阿爾茨海默?。ˋD）

金屬元素包括鐵、鋅、銅、鎂和錳等，在生物體中發(fā)揮重要的作用，參與蛋白質(zhì)結構，并與其他有機基團結合參加酶、激素和維生素大分子的合成。然而，如果金屬元素不能以適當方式與蛋白或其他配體結合，就會通過Fenton反應等途徑催化形成具有代謝毒性的ROS，攻擊生物分子，誘導細胞損傷。

1.3.1鐵代謝

鐵離子極易被氧化或者被還原，因此被用作多種酶的輔基參與各種催化反應。鐵離子通過催化Fenton化學反應產(chǎn)生ROS，傷害生物大分子，誘導細胞損傷。小腦中氧化還原活性鐵的神經(jīng)膠質(zhì)的積累在臨床前AD患者是非常顯著的，鐵穩(wěn)態(tài)紊亂是導致阿爾茨海默?。ˋD）-個前兆[301。鐵調(diào)節(jié)蛋白2（iron regulatory protein 2，IRP2）的失衡表明鐵穩(wěn)態(tài)在阿爾茨海默?。ˋD）早期就已經(jīng)被破壞。同樣，Zhu等研究表明AD患者的雙側海馬、頂葉皮質(zhì)、額葉白質(zhì)、腦殼、丘腦、紅核、黑質(zhì)和齒狀核中的鐵濃度的顯著性高于對照組。尤其AD患者的早期階段的PC中的鐵濃度和認知功能障礙嚴重程度呈顯著性正相關[31]。

鐵代謝紊亂引起的ROS損傷和阿爾茨海默?。ˋD）有重要關系。金屬元素和Aβ作用產(chǎn)生的活性氧，使Aβ產(chǎn)生神經(jīng)毒性損傷大腦，導致阿爾茨海默?。ˋD）產(chǎn)生。Ap親水性N-末端的3個組氨酸殘基（His -6、13和14）和1個酪氨酸殘基（Try-10）都具有綁定鐵的能力。綁定到這些位點的的鐵通過Fenton反應產(chǎn)生H：0：，誘導Aβ聚集[32]。組氨酸殘基的修飾可以減少Fe3+，誘導Aβ聚合[33]。老年斑通過激活的小膠質(zhì)細胞或星形膠質(zhì)細胞（導致細胞因子白介素IL-1、IL-6和IL-8合成和釋放），間接有助于ROS的產(chǎn)生和鐵從鐵蛋白（fer-rtin）的釋放，引起大量的ROS從激活的巨噬細胞中釋放，ferrtin的釋放導致體內(nèi)脂質(zhì)氧化。Ham等研究表明AD患者Aβ40和Aβ42可以使血紅素加氧酶-1（HO-1） mRNA和蛋白增加，從而促進線粒體鐵沉積，引起線粒體損傷，誘導神經(jīng)細胞凋亡，引起阿爾茨海默?。ˋD）[34]。Honda等研究表明AD患者中，核糖體RNA（rRNA）提供了一個氧化還原活性鐵的結合位點作為氧化還原反應中心，導致rRNA被氧化，這可能是引起阿爾茨海默?。ˋD）的一個因素[35]。

在過表達Aβ的SH-SY5Y細胞中，細胞內(nèi)的鐵、鈣的水平和活性氧、一氧化氮比對照顯著性的上升，導致SOD和抗氧化能力下降。細胞內(nèi)鐵穩(wěn)態(tài)的破壞f鐵含量增加），導致Aβ與鐵結合，結合鐵的Ap能夠引起ROS的產(chǎn)生和Aβ積聚[36]。該模型中鐵含量和氧化應激比正常細胞顯著增加，正常細胞系中只有高濃度鐵才會導致?lián)p傷。去除Aβ的N端的鐵結合位點（His和Tyr殘基），將減少鐵的聚集[37]。此外，研究表明APP mRNA 5'端非翻譯區(qū)包含一鐵反應元件，這證明鐵可能參加與APP的翻譯過程[38]。

研究表明鐵傳遞蛋白（transferrin，TF）、鐵轉運蛋白（ferroporcin，F(xiàn)pn）和APOE 84和阿爾茨海默病（ AD）具有顯著性聯(lián)系。AD患者血清鐵濃度較低，可能是細胞中鐵的分泌功能受損造成的，因為Fpn在哺乳動物細胞中是唯一已知的負責鐵的輸出的蛋白[39] 。亞鐵氧化酶（ferroxidase）與細胞表面Fpn協(xié)同作用介導鐵的跨膜轉運，其活性的丟失引起Fe2+聚集，導致神經(jīng)退行性疾病[40]。APP具有亞鐵氧化酶活性，該活性被2ri2+特異性抑制。正常人中自由態(tài)的Zn2+被配體（如金屬硫蛋白）螯合，阿爾茨海默?。ˋD）中2ri2+不能被螯合，亞鐵氧化酶活性被抑制，從而導致神經(jīng)元的鐵蓄積[41]。Lei等研究表明在阿爾茨海默?。ˋD）和帕金森（PD）中，tau蛋白的缺乏會造成鐵的聚集和黑質(zhì)神經(jīng)元損失，且tau蛋白缺乏通過損害APP介導的鐵輸出從而誘導阿爾茨海默?。ˋD）和帕金森（PD ）[42]。

1.3.2銅代謝

AD患者血液中的不能綁定到銅藍蛋白（ceruloplasmin，CER）的游離態(tài)的銅離子濃度比正常人顯著性升高[43] 。AD患者中apoceruloplamin（“缺陷”銅藍蛋白，失去綁定銅的能力）比正常人顯著性提高[44] 。飲水中增加極微量（0.12 mg/L）的銅，將顯著性增加腦中Aβ蛋白斑。

銅與所知的參與阿爾茨海默?。ˋD）病理反應的分子都結合，APP和Aβ蛋白都具有銅結合域。APP有兩個銅結合域，一個在N-末端，另一個在Aβ的序列中。X射線吸收光譜法（X-ray ab-sorpLion spectroscopy，XAS）表明Aβ一Cu2+復合物是一個扭曲六配位體，含3個組氨酸（His-6、His-13和His-14）和1個羰基氧（Glu-ll或Asp-l殘基），在1個近似于赤道平面上分布，平面的中軸配位體含有一個水分子和其他的羰基氧（Glu一ll或Asp-l），極可能該N-末端的Asp-l羰基側鏈通過軸向水分子穩(wěn)定Cu2+結合位點和Glu-ll和3個組氨酸直接配位Cu2+與氫鍵[45]。C u2+結合到Aβ原纖維的組氨酸上產(chǎn)生類似酶活性催化反應中心[46]，可以降低過氧化氫，形成羥基自由基和羰基化合物，從而具有氧化還原活性[47]。

異常的膽固醇代謝也是阿爾茨海默?。ˋD）的發(fā)病一個促進因素。Aβ與膽固醇和銅結合后，氧化成對神經(jīng)元有極強毒性的7-羥基膽固醇，神經(jīng)原纖維和Aβ蛋白斑是催化氧化還原的主要產(chǎn)所。銅與APP和Aβ結合及它們與LRP1的相互作用，解釋了銅對LRP1選擇性作用。LRP1與大腦組織中的Aβ蛋白結合，將它們清除出大腦[48J。研究表明，銅通過氧化作用干擾LRP1功能，進而抑制了Aβ淀粉樣蛋白從血腦屏障清除，銅的累積效應損害大腦中用于清除Aβ蛋白的系統(tǒng)，導致AD患者的大腦中Aβ積累并形成斑塊的關鍵因素[49]。

然而有研究表明銅離子對阿爾茨海默?。ˋD）的確有著潛在的保護作用。二價的銅離子可以阻止β折疊中Aβ42蛋白的沉積。銅離子對盧一折疊結構中已經(jīng)形成的Aβ42淀粉樣蛋白纖維有清除作用[50]，與此相似，C112+對Ap40也有清除作用[51]，這些表明C u2+可以阻止腦部淀粉斑塊的形成和累積。銅離子復合物在阿爾茨海默?。ˋD）淀粉樣斑塊蛋白的形成、沉積和代謝過程中的作用引起了很多爭論，需要深入研究。

1.3.3鋅代謝 在Aβ蛋白沉淀斑中存在過量鋅離子，尤其是神經(jīng)炎斑塊Aβ核型和失營養(yǎng)的神經(jīng)元突起的大量聚集，說明鋅離子與Aβ沉淀和阿爾茨海默病（AD）的形成有關[52] 。在AD患者的海馬和杏仁核這些易損傷部位，鋅離子大量聚集。研究表明鋅離子在Aβ沉淀中的聚集有可能來自于神經(jīng)傳遞過程中神經(jīng)元釋放的鋅離子或重攝取異常分布的鋅[53] 。

正常調(diào)節(jié)下，鋅離子能夠調(diào)節(jié)α-分泌酶活性，促使APP產(chǎn)生具有神經(jīng)營養(yǎng)作用的分泌型的APP（sAPPce）。研究結果表明鋅離子具有保護PC12細胞免受Aβ40損傷的作用，并且這種保護作用發(fā)生在Aβ?lián)p傷作用之前，在Aβ?lián)p傷后補充鋅作用不明顯剛。鋅離子能激活基質(zhì)蛋白酶、胰島素降解酶和活腦啡肽酶，降解Aβ。健康人CSF中鋅離子濃度與Aβ負相關[55]。然而體內(nèi)鋅濃度超載時，β和γ分泌酶占據(jù)主導作用，水解APP產(chǎn)生Aβ，Aβ聚集導致阿爾茨海默病（AD）形成口5J。在AD患者中，Ap42與銅、鋅和鐵的異常相互作用誘導肽聚集和氧化。銅和鋅過量可能導致大腦皮層Aβ聚集沉淀，可溶性Aβ的降解通常隨著生理狀態(tài)下的銅和鋅濃度提升而加快[55] 。研究表明，Aβ的N末端區(qū)域的H6、H13和H14與2ri2+配位。Zr12+_Aβ-16液態(tài)核磁共振表明Zn2+綁定到H6、H13和H14和Ell上[56] 。腦中的Zn2+池，特別是突觸中的2n2+的大幅度的改變可能是阿爾茨海默?。ˋD）神經(jīng)元功能障礙的潛在因素[57] 。鋅離子除了誘導Aβ的生成外，還能誘導Taα蛋白過度磷酸化[58]。

膳食鋅高水平可能導致認知功能障礙和提高Aβ聚集。體內(nèi)和體外，高濃度的鋅通過調(diào)節(jié)mRNA的5-UTR促進APP和APP裂解酶的表達從而增加Aβ的生成[59]。最近Miller構建了一系列的含有Zn2+的Aβ42低聚物，發(fā)現(xiàn)和Aβ低聚物配位的分子內(nèi)和分子間的鋅減少低聚物的溶解，因此促進Zn2+-Aβ聚集[60] 。

鎂、錳及其他金屬元素與阿爾茨海默?。ˋD）也有關系，不具體闡述。

2 阿爾茨海默?。ˋD）中氧化應激相關的信號轉導

絲裂原活化蛋白激酶（mitogen -activatedprolein kinases，MAPKs）是細胞內(nèi)的一類絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶。MAPKs信號轉導通路將細胞外刺激信號轉導至細胞及其核內(nèi)，在細胞生物學反應（如細胞增殖、分化、轉化及凋亡等）的過程中具有至關重要的作用。哺乳動物中有3個最重要的MAPKs信號通路，ERK （extracellular signal-regu-lated kinase）、JNK/SAPK（ c-Jun N-terminal kinase/stress activated protein kinase）和p38MAPK通路。SAPK及其下游物是主要的二分反應（bipartite re-sponse）分子，依賴于細胞和環(huán)境條件及和其他信號通路相互作用，導致神經(jīng)退行性疾病或神經(jīng)保護作用。

JNKJSAPK激活早于Aβ沉淀，表明JNK/SAPK通路獨立于鄭發(fā)生[61]。阿爾茨海默?。ˋD）早期，JNK/SAPK核定位在大部分易感神經(jīng)元中，這和氧化標記物8-OHG很相似，表明在阿爾茨海默?。ˋD）中氧化應激可能激活JNK/SAPK通路。SAPK可以被Aβ激活，Aβ在阿爾茨海默?。ˋD）病變和氧化中起著重要作用。在不同的神經(jīng)元細胞中，Aβ誘導后JNK活性增加2—3倍，引起細胞的死亡[62]。Tg2576小鼠中，脂質(zhì)過氧化反應，氧化應激的標志物都早于Aβ出現(xiàn)[22]，因此認為氧化應激激活JNK/SAPK，隨后Aβ升高進一步激活JNK/SAPK。實際上，JNK/SAPK的激活增加p-分泌酶（β-site APP cleaving enzyme l，BACEl），反過來又導致Aβ的升高[63]。Tamagno等研究表明氧化應激可以誘導y-分泌酶和BACE1，y-分泌酶和BACE1剪切APP產(chǎn)生Aβ[64]。Aβ和H2O2一樣誘導NF-KB蛋白，引起半胱天冬酶級聯(lián)反應，最終激活Caspase-3.導致細胞的凋亡反應。醋氨酚通過減少NF-KB的激活保護神經(jīng)元，減弱Aβ的PC12細胞培養(yǎng)物所誘導的氧化應激，說明氧化應激是神經(jīng)退行性疾病中引起神經(jīng)元凋亡的主要原因。蘆?。?Rutin）通過降低IL-8、誘導型一氧化氮合酶（iducible NOS.iNOS）和NF-KB的蛋白表達阻止海馬區(qū)的ATD形成[65] 。

激活的JNK/SAPK核定位進一步表明，氧化應激信號也可能影響基因的表達。JNK/SAPK通路的激活可以調(diào)控誘導一些抗氧化酶，如HO-1、超氧化物歧化酶-1（SOD-1）、谷胱甘肽（GSH）和熱休克蛋白（HSP），這些抗氧化酶在阿爾茨海默?。ˋD）也被誘導[66] 。ROS也可作為信號分子，通過耦合到炎癥基因表達、抗氧化或者細胞周期的調(diào)控，從而刺激白激酶級聯(lián)反應[67] 。Selvatici等研究表明NaN3和H202處理后，神經(jīng)元出現(xiàn)類似于阿爾茨海默?。ˋD）的癥狀，同時tau和糖原合酶激3p （GSK3p）磷酸化增加，BACE1和p35/25蛋白表達量也增加[68] 。

功能性補償相關的線粒體基因表達增加在阿爾茨海默病（AD）和Tg2576AbPP轉基因小鼠已被描述。相對于正常人群，阿爾茨海默?。ˋD）申基因表達的顯著性差異已經(jīng)被觀察，許多差異性表達的基因都被c-Jun調(diào)控，這表明適應性代償主要通過JNK/c-Jun通路。隨著阿爾茨海默?。ˋD）病情的發(fā)展，激活的JNK/SAPK從細胞核到細胞中被再分配[61]，表明在阿爾茨海默?。ˋD）的晚期，JNK/SAPK在tau蛋白的磷酸化起著發(fā)揮作用。在長期慢性氧化應激條件下，細胞的抗氧化防御可能會不堪重負。神經(jīng)退行性疾病，通過JNK/SAPK激活的結構自適應（如tau蛋白磷酸化）和NFT的形成可能提供一種抗氧化劑的功能[69]。阿爾茨海默病（AD）中氧化應激相關的信號轉導見圖1。3 阿爾茨海默?。ˋD）的治療與展望 ROS和RNS在細胞內(nèi)的生成和積累是有害的，并加劇疾病進展。神經(jīng)退化性疾病的致病因素大都涉及到氧化應激。在阿爾茨海默?。ˋD）的研究中，探討和分析氧化應激在阿爾茨海默病（AD）發(fā)病機制中的潛在原因是至關重要的。因此，對一些防止和/或減緩ROS和RNS介導的損傷的策略進行了研究。

抗氧化劑幫助捕獲并中和自由基，保護神經(jīng)元免受Aβ誘導的神經(jīng)毒性作用。輔酶Ql0（coenzyme Ql0，CoQl0）體內(nèi)體外都具有抗氧化和神經(jīng)保護作用。Idebenone（人工合成的CoQl0類似物），臨床實驗表明具有抑制脂質(zhì)過氧化能力，AD患者使用后可以改善記憶和認知功能。La-trepirdine，第一個被使用為非選擇性的抗組胺劑，在神經(jīng)退行性疾病中可以阻止ROS介導的損傷。Steele等研究表明該化合物能顯著和持續(xù)改善認知行為，通過增強細胞自噬過程即“自食”過程，以此來抑制大腦神經(jīng)退行性疾病[70] 。Acetyl-L-carni-tine （ALCAR）和R-α-lipoicacid （LA）也是抗氧化劑。在運動過程和促進脂肪的利用過程中，L-肉堿和乙酰輔酶A在線粒體內(nèi)被轉化成ALCAR。LA在有氧代謝（pyruvate dehydrogenase complex，PDHC）中作為一個輔助因子。ALCAR與LA組合使用可以降低由于衰老引起的ROS介導的損傷和線粒體功能障礙，改進認識和運動功能。AL-CAR和LA的神經(jīng)保護機制，主要是恢復線粒體抗氧化酶水平和增加核因子紅細胞相關因子2（nuclear factor erythroid-related factor 2，Nrf2）轉運，從而上調(diào)抗氧化基因的轉錄水平[71，72] 。Szeto-Schiller peptides（SS-31），一種新型線粒體靶向性小分子多肽，該多肽選擇性地定位于線粒體內(nèi)膜具有抗氧化作用，對阿爾茨海默?。ˋD）有保護作用。在體外，SS-31能夠清除H202，抑制氧化亞油酸和低密度脂蛋白，減少線粒體腫脹[73]。尼古丁可以降低Aβ毒性并對阿爾茨海默?。ˋD）有保護作用，趙保路等研究表明該保護作用主要通過調(diào)節(jié)金屬離子的代謝平衡來達到[74]。多種具有抗氧化特性的天然化合物，如香料、綠茶、白藜蘆醇和維生素等，已經(jīng)被評價作為阿爾茨海默?。ˋD）的治療劑[75]。

金屬離子螯合劑臨床上可以緩解阿爾茨海默病（AD）癥狀，延緩疾病進程。金屬離子螯合劑是一類通過螯合金屬離子形成穩(wěn)定的水溶性絡合物的有機或無機化合物。鋅螯合劑，如氯碘羥喹（clioquinol，CQ），又稱為PBT1，羥基喹啉家庭成員，被認為是2r12+和Cu2+和Fe3+有效的螯合劑。PBT1和第二代金屬離子螯合劑PBT2在轉基因AD小鼠和AD患者中有著非常好的效果，主要通過抑制金屬離子誘導的的活性氧自由基形成和Aβ聚集[76，77]。PBT2也可增加基質(zhì)金屬蛋白酶（如腦啡肽酶、胰島素降解酶和組織型纖溶酶原激）活性，增加清除Aβ能力[78]。PBT2與Zn2+和Cu2+結合，這些Cu12+和Zn2+化合物可以被細胞吸收，觸發(fā)激活磷酸肌醇-3-激酶（PI3K），隨后磷酸化下游目標分子Akt和GSK3β，MAPKs也被激活，導致基質(zhì)金屬蛋白酶上調(diào)和基質(zhì)Aβ的降解[76]。去鐵酮（deferiprone）是一種鐵的螯合劑。Jaya等研究表明兔子在給予deferiprone后，血漿中的鐵含量減少，大腦中的Aβ蛋白和tau蛋白的磷酸化水平也恢復到正常水平，但deferiprone對ROS水平?jīng)]有影響[79]，這表明降低血漿中的鐵的含量可能保護AD患者的腦。

另一個重要抗氧化防御系統(tǒng)是低相對分子質(zhì)量還原型谷胱甘肽（GSH）。氧化應激可能通過細胞內(nèi)GSH下降介導的神經(jīng)元死亡，由于GSH在AD患者腦中含量減少，因此普遍認為恢復GSH水平有助于治療阿爾茨海默病（AD）。最近Zampagni等設計了一種新的S一?；鵊SH衍生物，添加該衍生物的細胞將激發(fā)脂質(zhì)過氧化作用和線粒體功能功能障礙顯著性降低，該衍生物可以保護膽堿能神經(jīng)免于Aβ誘導的損傷和降少神經(jīng)膠質(zhì)反應[80]。NADPH氧化酶（NADPH oxidase enzyme，NOX）是細胞內(nèi)一組具有氧化活性的蛋白，主要生物學功能是產(chǎn)生ROS。之前研究表明在AD患者中NOX系統(tǒng)發(fā)生改變。在老年輕度認知功能損害（mildcognitive impairment，MCI）大腦中，NOX活性比對照顯著性增加。與此吻合的是，Park等在轉基因AD小鼠中發(fā)現(xiàn)NOX2的缺失雖然不能影響Aβ和淀粉樣蛋白斑塊水平，卻可以降低氧化應激，改善腦血管功能和記憶缺失[81]。夾竹桃麻素（ apocynin），一種NOX抑制劑，通過抑制NOX聚集而影響NOX介導的過氧化物的形成。這表明，NOX抑制劑在神經(jīng)退行性疾病治療中有潛在效果[82]。

總之，氧化應激、Aβ和金屬離子不平衡或代謝紊亂與阿爾茨海默病（AD）的有著密切的關系。這表明鰲合金屬離子、清除自由基、清除氧、抑制氧化酶活性的物質(zhì)可以用來緩解Aβ毒性誘導的細胞損傷.今后在這方面進行深入的研究是非常必要的，對闡述阿爾茨海默癥（AD）發(fā)病機理、尋找預防策略及治療都有著重要意義。