阿尔茨海默病AlzheimerdiseaseAD的研究应用进展.doc

前言阿尔茨海默病(Alzheimer disease,AD)是老年人中最常用神经系统退行性疾病.由巴伐利亚神经病理学家阿尔茨海默(Alois Alzheimer) 于19一方面发现，并以其名字而命名，它是发生于老年人群一种原发性退行性脑病发生老年痴呆症病因，当前尚未完全清晰28。它是引起痴呆最常用一种类型，它是一种脑退行性疾患；患者智力、记忆、感觉、定向濉理和判断能力都产生不可逆性退化，严重危害人类健康，影响老年时期生活质量，对社会、经济导致巨大影响9 、19 、34。Alzheimer氏病（AD）是一种发生于老年人群原发性退行性脑病，其特性性病变为细胞内神经纤维缠绕（NFT）及细胞外老年斑（SP）。构成SP重要成分淀粉样多肽（A）为一由淀粉样前体蛋白（APP）剪切而来分子质量约为4ku多肽，其神经毒性也许由其氧化作用和在脂质双层中形成Ca2通道所致。AD普通起病隐匿，为特点性、进行性病程，无缓和，由发病至死亡平行病程约8，但也有些患者病程可持续或以上。AD临床症状分为两方面，即认知功能减退症状和非认知性精神症状29。认知功能障碍可参照痴呆某些。常伴有高档皮层功能受损，如失语、失认或失用和非认知性精神症状。认知功能障碍可参加痴呆某些。依照疾病发展和认知功能缺损严重限度，可分为轻度、中度和重度8。 最为明显神经系统体征是肌张力增高，肌体屈曲27。病程呈进行性，普通经历8左右，罕见自发缓和或自愈，最后发展为严重痴呆，常因褥疮、骨折、肺炎、营养不良等继发躯体疾病或衰竭而死亡。该病病理学变化重要有广泛神经元减少或丢失（特别在皮层及海马）、细胞内神经纤维缠绕（neurofibrillary tangles，NFT）、细胞外老年斑（senile plaque，SP）及嗜刚果红淀粉样脑血管病变（cerebral amyloid angiopathy，CAA）（重要累及软脑膜和皮层血管）此外，尚有下列病理特性：氧化应激增强、小胶质细胞增生、脑组织中胆固醇含量升高、血脑屏障损伤和某些蛋白(涉及apoE，cathepthinD 和SOD ) 免疫反映性提高。1984年淀粉样蛋白初次在AD病患者和个别唐氏综合征患者脑膜血管里被发现17 、41 、49。1985年淀粉样蛋白被以为是AD病患者脑组织内老年斑最重要构成成分。这一发现标志着阿尔茨海默病研究新纪元开始5。当前，随着社会人口预期寿命延长，该病越来越成为影响老年人精神健康重要问题之一。Alzheimer 氏病(Alzheimerps disease ，AD) 是发生于老年人群一种原发性退行性脑病，65 岁以上老年人口发病率约为5 %10 %. 患者思维及记忆功能一方面受累，而后浮现情感及行为异常6. 随着病情加重，患者寻常生活不能自理，直至病程后期卧床不起. 该病自然病程约为3 15 a (年) ，自1907 年Alois Alzheimer 初次描绘该病病例以来，有诸多研究者对其危险因素和发病机理进行了进一步探讨，但至今尚无确切阐明30. 该病病理学变化重要有广泛神经元减少或丢失(特别在皮层及海马) 、细胞内神经纤维缠绕(neurofibrillary tangles ，NFT) 、细胞外老年斑(senile plaque ，SP) 及嗜刚果红淀粉样脑血管病变(cerebral amyloid angiopathy ，CAA) (重要累及软脑膜和皮层血管) 26。当前，随着社会人口预期寿命延长，该病越来越成为影响老年人精神健康重要问题之一。近年来关于淀粉样前体蛋白( amyloidprecursor protein ，APP) 对AD 影响研究报道甚多。APP剪切产物,淀粉样多肽(2amyloid peptide ,A)，是构成AD SP重要成分。APP作为一种管家基因在人体各种组织中均有表达,但其功能当前尚不清晰。APP高表达及某些突变可以引起某些家族早发性AD,故此APP致病作用受到了充分注重16 、43。1 APP与AD关系阿尔茨海默病是病因未明原发性退行性脑变性疾病。多起病于老年前期或老年期，潜隐起病，缓慢进展，以智能损害为主10。病理变化重要为皮层弥漫性脑萎缩，神经元大量减少，并可见老年斑、神经元纤维缠结、颗粒性空泡小体等病变，胆碱乙酰化酶及乙酰胆碱含量明显减少31。起病在65岁此前者（老年前期），多有同病家族史，病变发展较快，颞叶及顶叶病变较明显，常有失语和失明。先天愚型者本病发病率较高。 本病约占所有痴呆病人55%，当前已成为发达国家重要保健和社会问题之一。国内亦将该病列为“九五”重点攻关研究疾病之一3 、23 、42。流行病学资料显示，65岁以上人群中痴呆患病率为4%6%，并随年龄增长而增高，80岁以上老人患病率为20%左右。某些病人有明显阳性家族史，称家族性阿尔茨海默病，推测也许为常染色体显性遗传，起病常较早43。1.1 APP基因与早发性家族性AD（FAD）APP蛋白是-淀粉样物质（A）前体蛋白，是一种广泛存在于全身诸多组织细胞膜上跨膜糖蛋白，A位于APP疏水某些，在细胞膜内部，APP通过降解生成A，A具备很强自聚性，形成后来如不能及进清除，则不久形成很难溶解沉淀。当前，已确认APP基因位于第21号染色体长臂上。APP基因缺陷与早发性FAD关于联证据是：（1）Down综合征患者成年后无一例外地浮现AD病理变化，则Down综合征也是21号染色体异常引起。（2）发现约1/4家族性AD病人有APP基因突变。（3）APP基因突变动物模型，体现出与人AD类似病理和临床特性，如大脑内局限性A沉积、行为障碍及痴呆症状浮现早晚与年龄有关等5。推测其中发病机理，这些突变使APP基因第717位密码子变化，其所编码Val被le、Gly或Phe所代替，APP蛋白在细胞膜内Val被更具备疏水性氨基酸所代替，削弱了APP和膜和结合，致其异常分解为A而发生沉淀，也也许是APP基因突变破坏了它合成调节机制，产生高浓度APP，再降解为A32。此外，近来研究发现，PS-1基因多态性与SAD关于，在PS-1第8外显子3端存在等位基因1（16位核苷酸是A）和等位基因2（该核苷酸是C）。有研究表白，PS-1内含子1/1基因也许是SAD发病另一种独立危险因素9。但也有人对此引提出异议，吴晓东等14以为中华人民共和国人群中AD与PS-1基因类型并无关联，提出PS-1基因与AD关联也许具备人群或种族差.1.2 APP剪切产物A及其在AD 中作用近年来关于淀粉样前体蛋白（amyloid precursor protein，APP）对AD影响研究报道甚多APP剪切产物，淀粉样多肽（-amyloidpeptide，A），是构成ADSP重要成分4APP作为一种管家基因在人体各种组织中均有表达，但其功能当前尚不清晰APP高表达及某些突变可以引起某些家族早发性AD，故此APP致病作用受到了充分注重构成SP 及CAA 重要成分是由APP 剪切而来分子质量约为4 ku 多肽，因其呈片层构造(2pleated sheet )，故文献中将其称为A、A或A4. A 由3942/ 43 个氨基酸残基构成，体外人工合成A 可以自发汇集成为呈淀粉样构造纤维. 免疫组织化学实验证明,在SP (及NFT) 中尚存在有其她蛋白质成分，如1 抗糜蛋白酶(12antichymot rypsin ) 、载脂蛋白( apolipoprotein ,Apo) E、载脂蛋白J (ApoJ ) 等. 这些蛋白质成分可以增进A 汇集过程，故被称之为陪伴蛋白(chaperone protein) 3。虽然当前对于A 汇集物在AD 中作用尚未获得一致意见，有些实验的确观测到其对神经元细胞具备直接或间接毒性作用. 这种毒性作用也许由：a1 氧化作用所致. 此氧化作用也许由高档糖基化终产物受体( receptor for advanced glycationend product s ，RAGE) 所介导. b1A 可以在脂质双层中形成独特Ca2 + 通道. 这种通道可以影响或消除膜两侧离子梯度进而影响神经元功能. c1A 尚可以诱导培养神经元细胞发生凋亡. 组织学检测也发现AD 脑组织具备细胞凋亡某些形态学特性，如染色质固缩、核碎裂等. 并且，上述凋亡现象与bcl22 基因表达异常有关.然而Yamatsuji 等却发现高达50 mol/ L A(140 或42) 并不能引起COS2N K1 细胞发生凋亡，而由于APP 发生London 突变(APP695 :V6422I/ F/ G) 所致功能异常则也许是引起凋亡因素. 故而Yamatsuji及Ikezu 等以为异常APP2G0 信号传递作用也许是致发AD 因素，而由A 汇集形成淀粉样斑块则但是作为附属产物，仅为AD 体现之一而已. 后一组研究者随后研究进一步证明突变APP695 (V6422I/ F/ G) 可以通过与G0 (V6422F) 羧基端耦联而对cAMP 反映元件(cAMP response element ，CRE) 具备负性调控作用.在形成SP A 中，含4243 个氨基酸残基者比含40 个氨基酸残基A 更易形成淀粉样纤维，因而某些APP 突变体(如London 突变体)由于可以释放出更多较长A，而导致其携带个体发生早发性家族性AD ( EOAD) . 这些较长A 片段也许一方面汇集而后在其基本上较短A片段进一步沉积而形成SP. 因而，此外某些APP突变体则也许是通过增长含40 个氨基酸残基A生成量而致发EOAD.除了上述APP自身基因外，某些基因突变也可影响其剪切过程及A 生成. 早衰蛋白(或早衰素，presenilin ，PS) 1 及PS2 均为跨膜蛋白,其基因分别定位于14q2413 及1 号染色体上，构造高度同源(67 %)25。同APP 同样,PS 在人体各种组织也有广泛表达,但其功能亦尚未拟定2. 在已知EOAD家族中,70 %以上病例具有PS1及PS2 突变.当前已检出PS1及PS2 误义突变分别有40 余种和2 种之多。虽然PS ( PS1)这些突变发生在遍及PS各区域中,但当前为止尚未发现其对PS 自身剪切具备广泛影响.由于PS 突变,其携带者A42 生成量增长,从而导致其携带者在较早年龄(4050 岁)即发生AD,这在转染细胞及转基因鼠中也均已得到证明. 究其因素，也许在于：PS 在APP 对的折叠和细胞中分拣( sorting) 、定位中起着重要作用，其构造或功能缺陷影响了APP 转运和酶切加工，从而导致A42 生成增长；或者,PS 作为一种也许离子通道(Ca2 + ) 其突变导致通道开放异常，从而导致细胞功能异常,甚至凋亡10。 1.3 APP分子构造、生物特性与AD关系阿尔茨海默病(Alzheimers disease，AD)患者脑内最明显病理特性是脑实质细胞外存在淀粉样蛋白斑块，即神经炎斑(neuritic plaques)。1984年，Glenner和Wong发现其重要成分是一种由3943个氨基酸构成,具备折叠构型肽,称之为-淀粉样肽( amyloid peptide,A) 33。1987年,Kang等发现,A来源于一种膜整合糖蛋白水解,并将这种蛋白称为-淀粉样肽前体蛋白(amyloid precursor protein,APP或APP)。APP发现,引起了众多实验室注意并对其进行了广泛研究,发现它不但与AD发病关系密切,并且还具备特殊构造及重要生物活性1 。1.3.1 APP基因转录与表达APP基因定位于人第21号染色体长臂近侧区(21q21.2)。已经发现10种APP基因转录物,它们系由三个不同外显子(7、8、15)经可变剪接所产生。 这三种外显子所编码功能域均存在于APP细胞外某些。通过外显子7和8可变剪接可生成六种不同mRNA转录物,相应编码产物为APP365、APP563、APP695、APP714、APP751和APP770。其中，APP365和APP563不含A序列。外显子15编码18个氨基酸。缺少外显子15APP转录物一方面在外周组织白细胞及脑内免疫活性细胞发现,因而称之为白细胞源性APP(Leukocyte-derived APP,LAPP)。1994年,Sandbrink等报道,LAPP四种也许编码产物LAPP677、LAPP696、LAPP733及LAPP752都是存在。 APP表达非常广泛,可存在于几乎所有神经元和非神经元组织。但是,各种转录物表达方式显示一定细胞和组织特异性。如具有Kunitz型蛋白酶抑制剂(Kunitz Protease Inhibitor,KPI)序列APP751和APP770重要表达于非神经元组织,而不含KPI序列 APP695则重要表达于神经元。此外,在脑发育、成熟过程中及某些AD病人,APPmRNAs剪接形式也可发生变化24。1.3.2 APP构造翻译修饰后APP,是具备单一跨膜构造膜整合糖蛋白,从细胞外N端开始依次是：1.3.2.1 信号肽(Signal Peptide,SP)序列 由17个氨基酸残基构成,在APP转运进入内质网时发挥作用,具备A序列APP同系物都具备这种构造序列。1.3.2.2 富含半胱氨酸(Cys)区域由具有12个Cys170个氨基酸残基构成。该区域具有一种肝素结合区域(HBD-1)及一种锌离子(Zn2+)结合区域。1.3.2.3 酸性氨基酸区域具有100个氨基酸残基,重要是酸性氨基酸谷氨酸(Glu)和天冬氨酸(Asp)。此外,尚具有一种多聚苏氨酸片段及一种O-糖基化位点。1.3.2.4 KPI区域及OX-2区域第289氨基酸残基处可变剪接,在APP分子中插入该区域。KPI区域由外显子7编码,具有56个氨基酸残基,与Kunitz型蛋白酶抑制剂(KPI)有同源性。OX-2区域由外显子8编码,具有19个氨基酸残基，与胸腺细胞OX-2抗原有同源性。 1.3.2.5 第二个肝素结合区域(HBD-2)及N-糖基化区域该区域具有APP分子第二个肝素结合区域(HBD-2),并在第542及571氨基酸残基处分别存在一种N-糖基化位点。有人以为,在HBD-2内还存在一种神经营养区域及一种金属蛋白酶抑制区域。1.3.2.6 外显子15编码区域该区域位于A序列之前，缺少外显子15APP同系物即LAPP,不含此构造。1.3.2.7 A区域由外显子16和17邻接某些编码,含42个氨基酸残基。从N端开始,128氨基酸残基存在于细胞膜外,剩余14个氨基酸残基结合于细胞膜上。 1.3.2.8 单一跨膜区域 含24个氨基酸残基,重要是某些疏水性氨基酸。1.3.2.9 胞质内区域APP同系物均具有一种较短胞质内区域(cytoplasmic domain,CD),实验表白,CD内存在磷酸化位点、Go结合基序及网格蛋白(clathrin)结合基序。1.3.3 APP及其重要衍生物生物活性1.3.3.1 增进生长或神经营养活性全长APP及其分泌性N端衍生物(APPs)能增进神经突生长或保护神经元免受兴奋性毒性损害。如Wallace等报道,高浓度人类APP751能诱导PC12细胞神经突生长,低浓度APP751能增强神经生长因子(NGF)神经营养活性34。用品有APP神经营养区段人工合成肽给啮齿类动物长期脑内灌注,能增长突触密度和记忆功能。1.3.3.2 调节细胞粘附Klier等(1991)实验表白,APPs可以和某些细胞外基质结合而增进神经元附着。Schubert等(1989)和Chen等(1991)实验也提示,在培养神经元,APPs能调节细胞和细胞或细胞和细胞外基质之间粘附。Qiu等报道（1995），全长APP分子也能增进神经元粘附11 。1.3.3.3 丝氨酸蛋白酶抑制作用Sinha等(1990)和Oltersdorf等(1989)发现,具有KPI基序APPs在体外可以抑制胰蛋白酶、糜蛋白酶及其他某些丝氨酸蛋白酶活性。近来有证据提示,APPs在体内也具备丝氨酸蛋白酶抑制活性35。1.3.3.4 细胞表面受体样作用由于全长APP具备单一跨膜构造,很早就有人推测它也是一种细胞表面受体。特别是其较长细胞外肽链及较短胞质内区域,酷似细胞因子受体构造。并且越来越多研究发现,在AD病人神经炎斑周边或中心往往存在有许多细胞因子参加免疫反映12 。因而有一定理由以为,全长APP分子也许是一种细胞因子（或其类似物）受体。可是，迄今尚未发现与膜表面APP特异性结合配体。2 -淀粉样蛋白学说形成机制随着对AD 研究进一步，关于疾病发生A假说得到了进一步发展，越来越多证据显示A也许是AD 发生原发性病理因子11 、24 、47。 A假说以为，AD 是一种由于基因缺陷直接或间接变化淀粉样前蛋白(APP)表达或蛋白酶解过程从而影响A汇集稳定性病理综合征，A产生和清除之间平衡逐渐变化，汇集态A累积引起连串复杂反映，涉及突触/ 突起变化，Tau 蛋白磷酸化，递质丢失，神经胶质增生和炎症反映等，最后浮现神经元功能失调，死亡，斑块形成，神经原纤维缠积等病理现象23。2.1A来源分子克隆研究证明，A来自一分子量更大-淀粉样前体蛋白（APP），APP正常水解代谢仅产生少量A。已证明，APP基因位于21号染色体长臂上，编码一种含695770氨基酸残基APP蛋白，其经水解产生A分子，在脑内重要以A140和A142形式存在，某些APP以跨膜蛋白形式存在，APP基因至少有19个外显子，其中16、17外显子编码A分子50。如果某因素增进APP异常水解，有助于细胞表面和分泌酶加工途径，就会促使A生成异常增长。2.2A在AD中作用机制2.2.1A受体近年来，A受体作用机制研究获得了一系列进展。当前已发现如下三种A受体：RAGE受体：是一种一方面发现能与A特异性结合受体，即自发糖基化修饰产物蛋白（RAGE）。它是细胞表面分子蛋白超家族成员之一，在分子构造上与神经元细胞粘附分子最相近，表达于体内各种细胞表面，涉及血管内皮细胞、单核吞噬细胞、平滑肌细胞、神经元和小胶质细胞等，在AD患者脑内RAGE皮层运动神经上表达明显增多，且区域更加广泛。特别是A沉淀部位神经元和具有神经纤维缠结神经元。SR受体（即清除剂受体）是一种与A特异性结合膜受体。该受体存在于活化吞噬细胞和小胶质细胞表面，通过SR受体介导作用，小胶质细胞与SR配体发生结合并消除细胞外沉积A。在AD患者脑内A大量释放、沉积和纤维化导致产生大量纤维化A（fA）。在A沉积区小胶质细胞与fA结合，并发生持续性活化小胶质细胞产生神经毒性物质、反映性氧产物（ROS）、细胞因子等。从而，导致使邻近区域内神经元及其轴突等产生损害。SEC受体：即丝氨酸蛋白酶抑制剂复合物受体（SEC-R），为另一种A特异性受体。研究表白，SEC受体具有一种配体结合亚单位，可特异地与A分子中2535区结合。SEC-R分布于人体肝细胞、神经元、小胶质细胞表面，可介导细胞内吞作用。SEC-R在AD患者发病机制作用尚有待于进一步研究。2.2.2A与S100互相作用A和S100及A前体蛋白之间互相作用在AD形成中具备重要意义。S100重要由脑内活化胶质细胞分泌，是S100蛋白家族中最具活性成分，也是星形胶质细胞激活标志之一。研究表白，AD脑内S100含量明显升高，且与病理损伤限度密切有关。多数学者以为A间接毒性是通过炎症反映，由小胶质细胞、星形胶质细胞及它们分泌细胞因子介导产生，而S100升高正是炎症反映直接成果。初期弥散沉积A刺激小胶质细胞活化并产生IL-1，IL-1激活星形胶质细胞产生大量S10036。后者通过两种途径参加AD病理损伤：反映性星形胶质细胞增殖，并产生大量远超过生理阈值S100，导致轴突过量地、无意义地生长，演变为构造不完整变性轴突，环绕A内核形成神经炎性斑块。S100通过升高细胞内钙离子，诱导Tau蛋白磷酸化和神经元凋亡或坏死，而神经元死亡又可引起小胶质细胞活化和IL-1分泌，形成一种正反馈环路。在体外实验中，A呈剂量依赖性上调星形胶质细胞内S100mRNA水平。近年研究表白，S100尚能刺激神经元过度表达-APP，增长A来源，参加神经斑核心形成13 。2.2.3神经节苷脂（GM1）与A互相作用GM1是细胞膜重要构成某些，位于脂双层外层，在中枢神经系统含量最为丰富。GM1与APP分子特异性结合，影响APP移动和内吞，并也许引起构象变化，不但抑制APP代谢和干扰其生物活性，也给APP分泌酶提供更多底物，引起细胞A释放增多22。GM1还能与细胞分泌A1-42和A1-40特异性结合，尤与A1-42亲和性更强。GM1与A互相作用，除也许间接抑制了细胞A水解酶对A释放后降解之外，亦减少A溶解度，有助于A细胞外聚积和沉淀。 总之，A在AD中作用机制涉及到复杂分子机制，重要涉及增进自由基形成，破坏细胞内Ca2稳态，减少K通道功能，增强致炎细胞因子引起炎症反映。各种因素互相影响给研究带来了相称大难度。3 APP加工与代谢过程APP功能当前尚未完全明了，也许具备增进细胞粘附、维护突触膜稳定性等功能APP重要通过两种途径进行加工修饰：一为分泌途径，由某些假定分泌酶催化；另一为胞内体-溶酶体途径在形成SPA中，较长者比短者更易汇集，因而某些APP突变由于可以释放出更多较长A或者使较短A生成量增长而致发家族性AD某些也许在APP代谢中起着重要作用因素，如早衰蛋白突变，也可通过增长A生成量而致发AD脑内A来源于其前体物质淀粉样前体蛋白( amyloid precursor protein，APP) 。APP是一种跨膜蛋白质,在体内各种组织广泛存在，而在脑组织表达最高。在生理条件下，多数APP由-分泌酶裂解成可溶性APP肽,APP肽再进一步被-分泌酶裂解产生P3，很少某些APP在胞质溶酶体经-分泌酶和-分泌酶作用裂解为A14 。普通从APP代谢为A肽过程分两步：一方面，-分泌酶在AN-末端裂解APP，产生可溶分泌性APP 衍生物APPs-和贯穿膜成分C-末端片段。C-末端片段进一步由-分泌酶裂解为A。A有40个氨基酸和42个氨基酸两种形式(A40和A42 ) ，其中A42容易引起汇集，具备强细胞毒性。在某些病理条件下，APP重要经-分泌酶和-分泌酶顺序剪切产生过多A，导致AD病。这两种酶事实上都是天冬氨酸蛋白酶，其抱负活性条件是偏酸性环境。-分泌酶在淀粉样蛋白产生中起非常重要作用决定了产生A42在其中所占比例；当前以为，此酶至少由presenilin、nicastrin、APH-1和Pen-2四种跨膜蛋白构成，其中Presenilin即早老蛋白，是-分泌酶催化亚基，其成熟形式存在于酸性内吞体和质膜上。现已发现编码早老蛋白-1 ( PS1) 基因上一百各种突变都能引起家族性老年痴呆，其致病机制很也许是由于突变体变化-分泌酶活性，增长A42产生比例37。图1APP加工过程成不可溶淀粉蛋白纤维所构成APP 重要通过两种途径进行加工修饰：一为分泌途径，另一为胞内体酶溶酶酶体途径. APP 初级翻译产物经硫酸化、磷酸化及糖基化等加工修饰后成为成熟APP 分子. 分泌方式剪切发生在相称于A 1617 位氨基酸残基之间，由假定分泌酶( secretase) 催化裂解成为由膜外某些构成分泌片段(APPs) 和仍与膜相连分子质量为10 ku 羧基端片段(P10) . 因两片段均不含完整A ，故该方式不会导致SP 形成. 此外一种不同于分泌酶分泌酶则可在毗邻A 氨基端位置切断APP ，生成一截短APPs 和一包括A 分子质量约为11 ku 羧基端片段( P11) ,后者又可被 分泌酶在A 羧基端降解释放出A15 . 某些引起EOAD APP 突变，如London 突变，Swedish 突变等，因其发生在邻近A 处分泌酶作用位点上，致使生成A 片段延长或生成量增长而引起EOAD. 如在分泌酶作用位点处引入双突变可使APP 分泌下降. 以该突变APP 基因制备转基因鼠在皮质、海马等区浮现神经细胞坏死等病变，实验动物浮现随转移APP 基因表达增高而加重各种精神症状. 在正常培养细胞培养液及无智力障碍者脑脊液中均有A 存在不但变化了即往以为A 只来自APP 异常剪切概念，并且也支持上述，分泌酶剪切活性存在. 这些“正常”A 氨基端及羧基端氨基酸构成均有明显异质性，这或许是不同分泌酶作用序列特异性不同或者是一类酶作用成果. 近年来对上述各种(类) 分泌酶进行了众多研究并获得某些成果，如分泌酶序列特异性较高，仅作用于锚定于质膜上底物;分泌酶序列特异性则较低等等16 . 以上发现或允许以阐明为什么A 羧基端更具异质性. 此外，也发现了某些具备上述活性酶，如明胶酶(geltinase) A 就具备分泌酶活性. 但当前为止这些分泌酶细胞定位及作用方式尚不清晰.由于细胞表面标记APP可被细胞摄取，并且在胞内体2溶酶体中有完整APP 及P10 等更大羧基端片段存在，因而有理由以为APP 及其与膜相连羧基端剪切产物可被内化摄取并进一步降解. 由于亮抑酶肽等溶酶体酶抑制剂可以使包括A 一系列羧基端片段生成量增长，故此这一系列羧基端片段也许是在溶酶体中剪切形成. 这些羧基端片段也许被溶酶体中其她酶，如组织蛋白酶( cathepsin) S 等，进一步降解而释放出A38. 由于删除胞质内段APP 分子仍可产生APPs 及A ，某些APP 分子也也许直接由反式Golgi 网定向于胞内体2溶酶体而进行加工剪切. 布雷菲得菌素( brefeldin) A 可完全抑制A 产生也表白APP 在Golgi 体中转送为产生A 所必须.但究其何种机制调节APP 分子分拣和细胞内定位并进而影响A 生成当前未见报道.关于影响或调节A 生成机制当前知之甚少，跨膜信号传递可以影响APP 不同剪切方式.如蛋白激酶A ( PKA) 、蛋白激酶C ( PKC)激活时可以使APPs 释放增长，A 生成减少.但由于APP 自身并无磷酸化状态变化( PKC) ,该过程也许是通过激活另一种蛋白(也许是分泌酶) 而发挥作用. 上述跨膜信号可由神经递质、生长因子及细胞因子与相应受体结合后介导. 如乙酰胆碱及52羟色胺( serotonin) 在与相应受体(分别为muscarinic receptors M1 and M3 及52HT2a and 52HT2c20 ) 结合后即体现出上述效应. 但该方面详细机制尚有待于进一步阐明。 总之，随着对APP 生理功能理解及代谢加工机制研究，APP 及A 在AD 中作用将日渐明了，从而也许找到某些治疗和防止办法以阻断或减缓AD 进程39。 4 APP 及其功能如前所述A 是由其前体蛋白APP 剪切生成，APP 为一跨膜糖蛋白，构造类似于细胞表面受体。APP 基因定位于21q2112 ，与遗传学连锁分析定位EOAD 基因位点相重叠. APP 基因至少由18 个外显子构成，其转录产物剪接方式不同可以生成若干种APP 亚型. 其中最重要三种为APP695 ，APP751 ，APP770 (数字表达氨基酸残基数目) . 以上三种亚型中均包括了A 多肽某些.三者差别在于后两者分别包括了Kanitz 蛋白酶抑制物序列( Kanitz protease inhibitor ，KPI ,exon7) 和KPI 及MRC ox22 抗原序列(exon 8)。APP 作为一种管家基因(housekeeping gene) 在各种组织中均有所表达，但不同组织APP亚型有所不同，如脑组织中重要为APP695 ，并且有实验证明在AD患者脑组织中有APP亚型分布失调现象40。综合当前资料，APP 也许具备增进细胞粘附、维护突触膜稳定性、抑制丝氨酸蛋白酶活性及参加中枢神经系统免疫反映等功能. APP 也许以位于氨基端96110 位氨基酸残基肝素结合区与细胞外基质中硫酸类肝素蛋白多糖( hepran sul2phate proteoglycans)，层粘连蛋白(laminin ，LN)及胶原等相结合而具备参入细胞粘附功能. 在培养细胞中APPs ( soluble APP) 具备保护神经元免受A 毒性和增进细胞存活、生长以及刺激神经元轴突长成作用. 严重脑外伤可致APP 表达增长，提示APP 也许在脑组织损伤后修复中发挥一定作用. 但是令人费解是脑外伤同步又是AD 危险因素之一，因而APP 表达增高在神经组织修复中意义有待于进一步研究. 存在于血小板颗粒中APP 在血小板被激活时可以释放出APPs ，后者与否参入组织修复当前亦尚属未知.此外，APPs 中包括丝氨酸蛋白酶抑制物( KPI)(或Nexin 蛋白酶) 序列具备抑制血小板凝血因子a 及激肽释放酶( Kallikrein) 活性作用,APPs 由此也许参入凝血进程调节. APP(APPs) 另一重要功能是其可以调节神经元细胞内Ca2 + 浓度，从而影响神经元对谷氨酸( GLU)应答过程. GLU 是一种对发育过程中突触发生及成人学习记忆过程起重要作用兴奋性神经递质41. AD 患者初期浮现思维及记忆功能障碍与否与APP未能有效抑制A 形成Ca2 + 通道作用有关当前尚无阐明。5 -淀粉样蛋白及其毒性阿尔茨海默氏病(ad)特性性病 理变化是脑内浮现老年斑(sp)和神经纤维缠结(nft)，并伴有突触和神经元缺失。sp核 心成分重要是-淀粉样蛋白（-ap)。-ap在脑内沉积范畴与神经损伤、认知受损及记忆缺失限度有关。近年来，-ap产生机制及神经毒性等始终是本病研究热点问题，并获得了一定进展，这无疑对揭示ad发病机制，摸索ad有效防治办法等具备重要意义。5.1-ap形成5.1.1-ap分子特性及来源 -ap是一种具有3943个氨基酸疏水肽，分子量4.0kd，三维构造呈型折叠，它具备很强自聚性，很容易形成很难溶沉淀。其中a42（43）相对于a40更易形成纤维，并初期选取性沉积于ad脑中。-ap来源于一种更大分子-淀粉样前体蛋白（-app），-app是一种跨膜糖蛋白，包括一长细胞外n-端和一短细胞内c-端，广泛分布于体内各组织，尤以脑、肾、心肌及脾脏中含量较高。-ap正处在-app跨膜部位，胞外有28个氨基酸，跨膜区有15个氨基酸。-app在体内裂解存在两种途径：非淀粉源途径和淀粉源途径。非淀粉源途径是指在分泌酶作用下在-ap第16位氨基酸残基处发生裂解，因而产生不完整-ap分子：淀粉源途径则是先在分泌酶作用下，于-ap氨基端裂解，产生包括完整-ap序列-app c-端片段，再在-分泌酶作用下，于-app近羧基端裂解产生完整-ap分子17 。5.1.2影响-ap生成及沉淀因素 -app基因通过转录、剪接、翻译、修饰、裂解等过程产生-ap，在这个过程中有许多 因素参加并影响着-ap沉积，在ad发病中起一定作用。5.1.2.1-app基因突变 -app基因定位于21号染色体长臂，由19个外显子构成。app基因转录后经不同剪接方式可得到编码695770个氨基酸多肽mrna。研究证明down综合征同a1zheimer病关系密切。down综合征患者如能生存至40岁以上，脑内可浮现类似于ad病理变化，而down综合征基因位点也是位于21号染色体上，因而-app基因突变至少在某些ad患者中起重要作用。通过对家族性ad世界性协作研究发现，某些ad家系存在-app基因突变，重要有-app770第717位氨基酸发生取代(涉及 val717ile，val717gly，va1717phe)，以及较少见swedish家系中lys670met671asp670leu671。将 swedish -app突变基因转染培养人肾293细胞以及将该种基因转染人成纤维母细胞瘤细胞(mb)均可导致培养基中-ap生成量明显增高。此外，不同-app mrna比率与老年斑密度关于，-app751 mrna-app695 mrna比率增长，相应脑区斑块密度就增大。应用特性性探针发现海马和新皮质区这种比率是增长，这与ad患者该脑区老年斑密度较大相吻合。这表白不同-appmrna比率变化也许影响了-app代谢途径和方向，导致-ap产生发生变化。5.1.2.2其他因素作用 ad分子遗传学研究表白，定位于14号染色体上早老素-l(ps-1)基因与大多数早发性家族性ad（fad）发病关于，少某些fad是由定位于 l号染色体上早老素-2(ps-2)基因突变所致。ps-1基因突 变可以变化-app解决过程导致更多-ap42（43）生成，其中最有效突变系第9外显子缺失(9)突变。而 ps-l基因缺陷则可通过抑制-app分泌酶裂解而减少-ap形成。ps-2与ps-1类似。神经病理学研究也发现脑内a-42(43)明显沉积fad患者带有ps-l或ps-2基因突变18 。 载脂蛋白e(apoe)与散发及晚发ad关于，apoe能同-ap结合促使后者形成单丝纤维而沉积，其中apoe4较 apoe3有更强结合力而显示出异构体特异性。apoe4纯合子患者脑内-ap沉积数量要远远多于apoe3纯合子个体。体内外实验均表白，apoe特别是apoe4与-ap纤维构造形成关于，在sp形成过程中起重要作用。 2-巨球蛋白(2m)是在炎症刺激时细胞释放一种蛋白酶抑制剂，可以同-ap强烈地特异地结合成2m-ap复合物，制止-ap聚合成纤维构造而沉积于脑内。而其基因突变可导致编码与蛋白酶结合特定分子区域核苷酸序列缺失，该区域参加-ap清除与降解，因而，突变后可引起淀粉斑清除减慢而逐渐积累于脑内。 在中枢神经系统中apoe和2m受体为低密度脂蛋白受体有关蛋白(lrp)。apoe-ap及2m-ap复合物可与lrp结合，通过细胞吞噬作用而被清除。-app还可直接与lrp结合，被细胞摄入而降解。因而，lrp在-ap清除过程中也起到了重要作用。 最新研究发现，胆固醇代谢与-ap产生也有密切关系。simons等人减少培养海马神经元细胞内70胆固醇发现-ap产生完全被抑制，而在培养基中重新加入一定量胆固醇，又恢复-ap形成。她们以为去除胆固醇可干扰-app-分泌酶裂解并间接干扰-分泌酶裂解途径，但不影响-分泌酶裂解，因而影响-app淀粉源途径而不影响其非淀粉源途径。以上阐明胆固醇、-ap和ad发病之间有一定联系。 此外，1-抗糜蛋白酶、头部外伤等因素都可通过变化-app表达及解决而使-app生成增多42。 5.2-ap神经毒性 5.2.1-ap毒性作用 -ap是构成ad特性性病理变化sp核心重要物质。以往大量体内外研究均证明-ap，特别是聚合成纤维形式-ap对神经元有毒性作用，体当前破坏细胞膜完整性，扰乱细胞内环境稳定，诱