学习记忆障碍性疾病-2014.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,学 习 记 忆 障 碍 性 疾 病,许玉霞,医学神经生物学国家重点实验室,2,学习、记忆的概念,学习、记忆的分类,学习、记忆的神经机制,学习、记忆的分子机制,学习、记忆,3,行为学,:,学习,：是引起个体对特殊环境条件所产生的适应性行,为的全部过程,记忆,：是对过去经验的储存和回忆,神经生理学,:,学习,：是指人或动物通过神经系统接受外界环境信息,而影响自身行为的过程,记忆,：是指将获得的经验或信息在脑内编码、巩固、,储存和提取再现的神经活动过程,一、学习和记忆的概念,二、学习与记忆的基本过程,获得（,Acquisition/registration,）,感知外界事物或接受外界信息的阶段，通过感觉系统向脑内输入信号，即学习阶段,-,获得采样,巩固（,Consolidation,）,将,获得的信息在脑内编码储存和保持的阶段,-,巩固储存,再现（,Retrieval,）,将储存于脑内的信息提取出来使之再现于意识中的过程,，即,回忆过程,-,再现重放,(,一,),、关于脑功能与学习记忆的早期研究,(,二,),、巴甫洛夫条件反射理论和实验动物模型,(,三,),、,Hebb,的突触修饰理论是推动学习记忆研究,的强大动力,(,四)、学习与记忆的电生理指标-,LTP,LTD,(,五)、海兔等低等动物模型在学习记忆研究中的贡献,(六)、学习与记忆的神经化学研究,(七)、分子生物学等新兴学科的参与,学习与记忆研究的发展沿革,（一）记忆的,分类,陈述性记忆,declarative memory;explicit memory,对事实、事件、情景以及它们之间相互关系的记忆，能够用,语言,来描述，它进入,意识,系统。,非陈述性记忆,non-declarative memory;implicit memory,形成或读出,不,依赖于意识或认知过程，,没有,意识成分的参与，,无法,用语言来描述。,Squire,对记忆的分类,-,根据信息储存与再现的方式，分为陈述,与非陈述性记忆,6,三、学习和记忆的分类,（二）学习的分类,非联合型学习,联合型学习,陈述性记忆,（对事实和事件的回忆）,陈述性学习,程序性记忆,程序性学习,非陈述性记忆,9,非联合型学习,联合型学习,习惯化：,敏感化：,经典条件反射：条件反射形成之前，条件刺激,（铃声）不会引起反应，而见到,非条件刺激（肉），可以引起反,应。条件训练时，条件刺激和非,条件刺激要配对出现,操作式条件反射,事件与事件之间建立联系,刺激和反应之间没有明确联系,非伤害性的重复刺激引起习惯化的产生，对刺激反应逐渐减弱,强的伤害性刺激引起突触前易化，对所有后续刺激的反应放大,10,习惯化,敏感化,条件反射,11,四、用于研究学习记忆的动物模型,线虫,果蝇,海兔,小鼠,大鼠,雏鸡,猴,12,1,、海兔,Aplysia,的,缩鳃反射,-,防御性反射，躲避危害机体的刺激物。用于研究习惯化和敏感化。,2,、金鱼,防御条件反射,实验,3,、雏鸡一次性（味觉厌恶）,回避反应,实验,4,、各类,迷宫作业,：,T,形、,Y,形及,Morris,水迷宫实验,5,、灵长类动物的,记忆实验,：延缓反应作业；延缓交替作业,灯亮后，金鱼须穿梭到对侧，否则将遭到电击,五、记忆的神经基础,（一）记忆的神经回路,陈述性记忆需要边缘系统的参与,非陈述性记忆以基底神经节为主要环节,13,Papez,环路,：由帕帕兹（,1937,）提出,在边缘系统结构中，从海马经穹窿、乳头体、丘脑前核和扣带回，再回到海马的环路，对情绪产生具有重要作用。经典的,Papez,环路由下丘脑、丘脑前核、扣带回及海马等结构之间的联系组成,陈述性记忆回路的三个重要环节,1.,内侧颞叶（包括嗅皮层、杏仁复合体、海马结构）,2.,内侧丘脑（包括背内侧核和前部核团的巨细胞部）,3.,额叶腹内侧部（包括眶回、内侧前额叶和扣带回,）,大脑皮层,尾 核,苍 白球,运 动系统,丘脑,边 缘系统,伏隔核,VIP,GLu,GABA,GABA,DA,非陈述性记忆的神经回路,-,边缘系统及运动系统共同参与,信号刺激 皮层感觉,-,颞叶系统兴奋 激活尾核新纹状体系统 使新纹状体,-,颞叶前区回路协助锥体运动系统，进而引发已学会的运动反应。,14,（二）学习记忆与突触可塑性,突触可塑性：,指突触在一定条件下调整功能、改变形态及增减数目,的能力，包括传递效能和形态结构的变化。是构成,记忆和学习的重要神经化学基础,1.LTP,（,long-term potention,）,-,突触传递效应的长时程易化,特定的频率和强度刺激，可诱导继后的单个测试刺激引起突触传递效应的增强，表现为电位,振幅增大,和,潜伏期缩短,，可持续较长时间。,2.LTD,（,long-term depression,）,-,突触传递效应的长时程抑制,突触可塑性的电生理现象：,15,海马结构,1,、海马突触可塑性,1973年，,Bliss,和,Lomo,首先在兔海马齿状回的颗粒细胞记录细胞外场电位，观察群体,EPSP,、群体峰电位,PS,的幅值及斜率、潜伏期、持续时间,16,海马通路,-,三突触联系的环路,1,，内嗅皮层表层细胞经穿通纤维投射至齿状回颗粒细胞层,2,，齿状回颗粒细胞层经苔状纤维投射至,CA3,区锥体细胞层,3,，,CA3,区锥体细胞层经,Schaffer,侧枝投射至,CA1,区锥体细胞层,Schaffer,侧,支纤维通路,通电流,记录,前穿质纤维通路,齿状回,苔状纤维通路,17,海 马 部 位 的,LTP,CA1,区锥体细胞层,齿状回颗粒细胞层,CA3,区锥体细胞层,内嗅皮层,长时程增强（,LTP,）的机制,：,机制：,1,）,NMDA,受体激活,2,）钙离子进入突触后膜，激活蛋,白激酶：,CaMKII,、,PKC,维持：,1,）突触前,2,）突触后,18,2,、,小脑皮层的长时程抑制（,LTD,）,小脑,LTD,主要与小脑的运动性学习过程有关，起纠正错误的作用,平行纤维,(,blue,),浦肯野细胞主要输入来自小脑颗粒细胞的平行纤维。爬行纤维通过调节平行纤维向浦肯野细胞输入的强度，而修正误差信号,颗粒细胞,爬行纤维,(,red,),苔状纤维,(,green,),浦肯野细胞,(black),19,小脑的长时程抑制,刺激平行纤维,刺激爬行纤维,记录浦肯野细胞对刺激平行纤维的反应,配对刺激爬行和平行纤维前后的时间,同时重复刺激平行纤维和爬行纤维，平行纤维与浦肯野细胞突触连接的,LTD,20,短时记忆与长时记忆是记忆过程的不同阶段,具有不同的神经机制,短时记忆的形成,-,对已经存在的前体蛋白进行修饰使突,触的传递效能发生改变,-,神经可塑性,长时记忆的形成,-,新,基因的表达,和,蛋白质的合成,引起突触,结构或数目的改变，从而使突触的传递,效能发生长时程的改变。,六、记忆的分子机制,21,Kandel,海兔,Aplysia,缩腮模式,2000,年，埃里克,坎德尔,(Eric R Kandel),因在人类脑神经细胞间信号的相互传递方面获得的重要发现，获得,诺贝尔医学及生理学奖,。,成功揭示习惯化和敏感化这一简单的学习形式的突触机制，首次从细胞和分子水平阐明学习和记忆的神经机制,22,虹管,腮,喷水,缩腮,海兔的缩腮反射：,将水流喷射到海兔虹管的肉质区域，鳃会收缩,23,找到了负责虹管的感觉神经元和负责缩腮的运动神经元,感觉神经元感受来自虹管皮肤的刺激，并直接与运动神经元形成突触，产生缩腮反射,皮肤感觉神经末梢,感觉与运动神经元之间的突触,肌肉的反应减弱,24,习惯化：,刺激,突触前神经元,突触后神经元,刺激数目,1,）感觉细胞水平,2,）突触水平,确定习惯化是发生在,突触水平,，导致突触前神经递质释放降低,3,）运动细胞水平,25,海 兔 细 胞 水 平 的 习 惯 化,突触效能减弱的机制,习惯化的机制,突触前感觉神经元末梢递质释放量减少,递质释放减少的可能机制,可动员的突触囊泡数目减少,突触前膜,N,型,Ca,2+,通道失活,26,对海,兔头部的敏感化刺激间接激活中间神经元,L29,，,L29,与感觉神经元末梢形成轴,-,轴突触,。,敏感刺激,L29,神经元释放神经递质，导致感觉神经元释放更多的神经递质。,5-HT,27,海 兔 细 胞 水 平 的 敏 感 化,海兔长时敏感化伴随有突触结构的变化,敏感化的机制,感觉神经元突触前活化区数目、范围和囊泡数目增加,介导敏感化的中间神经元释放的递质为：,5-,羟色胺（,5-HT,）,感觉神经元突触前的曲张体数目增加，轴突的树状突,起增加,28,学习记忆的分子基础,cAMP,习惯化和敏感化过程中,cAMP,的作用是关键性的,cAMP,信号通路在,LTP,的蛋白合成依赖性时相中起关键性作用,蛋白激酶,CaMKII,的持续活化对,LTP,的诱导及维持起重要作用,PKA,在长时敏化中起重要作用,CREB,:,cAMP,应答元件结合蛋白，调控基因的转录,影响长时记忆,29,CREB-P,DNA-,易化,CRE,相关基因的转录,突触发生结构改变,形成新的稳定突触连接,cAMP,与,PKA,调节亚基上,cAMP,位点结合，释放,PKA,催化亚基,cAMP,水平升高,PKA,CREB-CBP(CREB binding protein),例：,cAMP如何介导蛋白合成的长时记忆的形成？,入核,30,A,lzheimers,D,isease,（,AD,阿尔茨海默病）,高锟 光纤之父,里根 美国总统,撒切尔夫人 前英国首相,32,痴呆（,dementia),痴呆,是用来描述疾病引起脑损伤后的一组临床症状,主要表,现为持续性的认知功能障碍，精神行为异常（抑郁、焦,虑不安、幻觉、妄想和失眠），当上述功能障碍导致患,者日常生活、工作及社交能力严重损害时称之为痴呆。,痴呆是由于,大脑器质性病变,造成的进行性智能衰退,老年痴呆,:,是指发生在中老年人群中的痴呆性疾病,常见的包括：,阿尔茨海默病,(Alzheimer disease,AD),血管性痴呆（Vascular Dementia,VD,）,33,痴呆是由于大脑病变引起的进行性智能衰退,Alzheimer disease,Vascular Dementia,Others,Creutzfeldt-Jakob,Lewy body,Kuru,Parkinson,，,PD,Huntington,HD,Wilson,Binswanger,抑郁症,心衰,肾衰,低血糖、高血糖,甲状腺功能异常,结核,脑肿瘤,酗酒,电解质紊乱,34,35,痴呆的病因,变 性 疾 病,非 变 性 疾 病,阿尔茨海默病,路易体痴呆,Pick,病,额颞叶痴呆等,血管性痴呆,感染性痴呆：,(,AIDS,；,朊蛋白病）,中毒性脑病,代谢性障碍,(,血糖，甲状腺等,),1906,年德国神经病理学家阿尔茨海默,(Alois,Alzheimer),首次报告了一例具有进行性痴呆表现,的,51,岁女性患者，,1910,年这种病被命名为阿尔茨,海默病。,进行性记忆和语言能力丧失和识别能力障碍，,患者病情逐渐恶化，,4,年半后死亡,病解发现脑萎缩、老年斑和神经原纤维改变,阿尔茨海默病（,Alzheimers disease,）,是一种以,脑组织选择性损害,和以,神经原纤维缠结,和,老年斑,为脑内病理特征的痴呆性疾病,。,36,AD,的发病率和病理,二,.,AD,的分子病理学,三,.,早老素与,AD,四,.,ApoE,与,AD,五影响,AD,病理进展的其他因素,六,.AD,的治疗,37,内 容,按有无家族发病：,SAD:Sporadic AD,散发性,AD,FAD:Familial AD,；,1%,；常染色体显性遗传,按发病年龄：,早发型,AD:,Early-onset Alzheimer disease 65,岁,迟发型,AD:Late-onset Alzheimer disease 65,岁,AD,的分类,:,38,AD,与年龄有相关性,39,据国际老年痴呆协会统计数据：,全球,每,7,秒钟,就有一个人被确诊为老年痴呆，,每,4,个人,中就有一个中国人。,目前，我国,60,岁以上老年人群患病率达,5,，,80岁以上人群患病率高达,20,。我国现有,600,多万老年痴呆患者，且每年有,30,万新发病例,老年性痴呆,女性的发病率,是男性的,1.5-3.0,倍,（一）,脑形态学改变,肉眼,:,可见脑组织明显萎缩、重量减轻、,脑回变薄、脑沟变宽、变深、脑室扩大。,Normal AD,40,AD,特征性病理变化,:,在显微镜下可见到大量,老年斑,(senile plaque,SP),和,神经原纤维缠结,(,Neurofibrillary tangle,NFT,），体视学方法可发现一些部位有大量的,神经元减少,(neuronal loss),41,AD-transgenic mice,SP,NFT,老年斑,是一种脑内,细胞外,的病理改变,(-amyloid),神经原纤维缠结,:,是,神经元内,的病理变化,(Tau),刚果红 硫代黄素,S,染色,42,（二）,SP,和,NFT,病理改变,43,Braak and Braak 1991,A,-Stage A,A,-Stage B,A,-Stage C,Neuropathological staging of AD I,43,NFT-Stages I-II(Entorhinal stages),NFT-Stages III-IV,(Limbic stages),NFT-Stages V-VI(Neocortical stages),Braak and Braak 1991,Neurofibrillary tangles=NFT,Neuropathological staging of AD II,44,45,Meynert,基底核、内嗅区皮质、海马,CA1,区，杏仁核等神经元的丧失。,轻度,AD,：内嗅区皮质的第,II,层已有,50%,的神经元丧失。,严重的,AD,：,病人，内嗅区皮质第,II,层细,胞的丧失可达,90%,。,(,三,),神经细胞的缺失与突触改变,体视学观察,：一些脑区的神经元总数减少,Basal Nucleus of Meynert,45,Entorhinal cortex,Stratum pyramidale of CA1,Temporal cortex,Frontal cortex,46,Granulovacuolar bodies,（粒状空泡小体）,形态：小的空泡,组成：,tubulin and neurofilament proteins,Hirano bodies,（平野小体）,组成：,actin,actinin and vinculin,（四）其它病理结构,47,AD,的发病率和病理,二,.,AD,的分子病理学,三,.,早老素与,AD,四,.,ApoE,与,AD,五,.,影响阿尔茨海默病病理进展的其他因素,六,.AD,诊断的研究,七,.AD,治疗,48,二,.AD,的分子病理学,-,淀粉样蛋白和老年斑,Tau,和神经原纤维缠结及其病理机制,49,-,淀粉样蛋白,老年斑的主要成分是淀粉样物质。它由一种被称为,-,淀粉样蛋白,(,-amyloid protein,A,),的多肽构成，该多肽长度为,39-43,个氨基酸残基不等，呈疏水性。,50,一,),-,淀粉样蛋白,1.,A,形成,2.A,聚集,3.A,降解途径,4.,脑内,A,增加的,原因,5.A,的神经毒性,6.A,毒性作用的机制,51,APP,位于,21,号染色体，,AD,脑内,APP,表达增加,1.,A,形成,A,来源于其前体蛋白,(,-amyloid precursor protein,，,APP,),52,酶剪切,APP,代谢,53,产生,A,途径,:,-,分泌酶（,-secretase),和,-,分泌酶,(-secretase),将,APP,从,A,序列的两侧切开，产生的,A,分泌到细胞外。,不产生,A,途径,:,-,分泌酶,(-secretase),将,APP,从,A,序列的中间切开，形成约,100kD,的长的,N-,端片断，分泌到细胞外，称为分泌性,APP,-secretase,APP,-secretase,-APPs,C99,A,AICD,671,711/713,-,分泌酶途径,Lumen or,extracellular,Cytoplasm,TM,产生,A,途径,54,-secretase,-APPs,P3,-secretase,C83,AICD,APP,687,-,分泌酶途径,Lumen or,extracellular,Cytoplasm,TM,不产生,A,途径,55,PKC,-secretase,分泌酶不是单一的蛋白酶，而是一类膜结合蛋白,一类属于解聚素和金属蛋白酶,(a disintegrin and metalloproteinase,，,ADAM),家族成员的蛋白质,(ADAM10,，,ADAM17,，和,ADAM9),，被认为具有,分泌酶的生物学功能,.,PKC,、,PKA,和,MAPK,活性的上调可促进,酶切的作用,56,-secretase,：,beta-site APP-cleaving enzyme-BACE,A,形成的先决条件,分泌酶,位于,11,号染色体，是,A,生成的限速酶,57,BACE1,：神经元表达,BACE2,：胶质细胞表达,-secretase,分泌酶复合体组成,:PS(Presenilin),异二聚体、单过性跨膜蛋白,Nicastrin(NCSTN),和另外两个整膜蛋白,APH1,、,PEN2,。,Presenilin,是,-secretase,的主要组成成分,58,-,and,-,secretases:profound changes in AD,BBRC 299(2002)373376,59,纤维状,A,2.,A,聚集,A,在水溶液中以螺旋、随机螺旋和,片层结构三种形式存在,片层结构：是形成,A,聚合物必需的中间状态。,片层结构形成：具有温度、时间和浓度依赖性,60,A:,电镜,B,：原子力显微镜,3.A,降解途径,Neprilysin,：,中性内肽酶,Insulin-degrading enzyme(IDE),：胰岛素,降解酶,Plasmin,：,纤维蛋白溶酶,胶质细胞,内吞,向外周转运,T,hiorphan,：中性内肽酶抑制剂,61,4.,脑内,A,增加的,原因,?,1),-secretase?,2),-secretase?,3),-secretase?,4)APP,表达增加,?,5)APP,突变,?,6,)A fibrillisation?,7)A degradation?,62,5.A,的神经毒性,A,的神经毒性与其聚集状态有关,：,A,1-40,、,A,1-42/43,聚集后有细胞毒性作用；而,A,1-42/43,的聚集毒性更强,A,诱导神经元凋亡,破坏神经通路,突触功能,3.Tau,蛋白磷酸化,4.,破坏细胞内钙平衡,5.,加重兴奋性氨基酸和自由基的毒性,6.,活化胶质细胞,细胞表面,?,进入细胞,?,在神经元内形成,?,63,-amyloid fibrils,induce tau phosphorylation and loss of microtubule binding.,Neuron.1995,14(4):879-88.,64,1.A,可诱导,tau,磷酸化,2.Tau,介导,A,诱导的神经退行性变,5.A,的神经毒性,-1,PHF-1,和,AT8,：磷酸化,tau,Tau-1,：非磷酸化,tau,Cerebral,A,Induces Aberrant Axonal Sprouting and Ectopic Terminal Formation in AD Transgenic Mice,The Journal of Neuroscience,1999,19(19),A,-Neurite dystrophy,神经纤维异常膨大、畏缩、扭曲；出芽,65,5.A,的神经毒性,-2,神经元内堆积,A,与学习记忆障碍关联,Neuron,Vol.45,675688,2005,66,5.A,的神经毒性,A,glia reaction,inflammation,67,5.A,的神经毒性,-3,6.A,毒性作用的机制,2,受体中介假说,3,小胶质细胞中介假说,4,神经细胞轴浆转运障碍假说,5,内质网相关蛋白,-A,复合物毒性假说,6,钙离子通道假说,1,A,纤丝聚合假说,7,氧化应激假说,68,二,.AD,的分子病理学,Tau,和神经原纤维缠结及其病理机制,-,淀粉样蛋白和老年斑,69,二）,Tau,蛋白与神经原纤维缠结,Tau gene,Tau mRNA,Tau,蛋白基因位于,17号染色体,由,17,个外显子和,16,个内含子组成，成人脑中有,5-6,种异构体,70,生理功能：,1.,诱导并促进微管蛋白聚合成微管,2.,防止微管解聚，维持其结构稳定性,3.,参与细胞内信使系统,Tau,蛋白是一种微管关联蛋白,微管蛋白,Tau,蛋白,71,神经原纤维缠结的形成,72,PHF,：双螺旋细丝,AD,脑中分离到的变性神经原纤维,根据,理化特性,可分为两种形式,:,1.,可溶于强的变性剂，能被蛋白酶水解。,2.,在强的变性剂中也极难溶解，其核心部,分不被蛋白水解酶降解,电镜下：,NFT,由双股螺旋纤维,(paired helical filament,PHF),组成，,它们是成束密集排列的纤维结构。,神 经 纤 维 缠 结,（一）,Tau,蛋白异常磷酸化机制及细胞毒性作用,（二）,Tau,蛋白异常糖基化机制及其细胞毒性,（三）,Tau,蛋白基因异常及构象改变,Tau,蛋白的异常修饰,74,磷酸化,-,去磷酸化的失平衡导致的,tau,蛋白磷酸化，与,tau,蛋白功能异常和聚集有关,（一）,T,au,蛋白异常磷酸化机制,AT100,is specific for phosphorylated tau in AD.,75,1,蛋白激酶在,AD,样,tau,蛋白异常磷酸化中的作用,根据蛋白激酶催化底物磷酸化反应的序列特点，丝氨酰,/,苏氨酰蛋白激酶分为两大类：,（,1,）脯氨酸指导的蛋白激酶（,proline-directed protein kinase,，,PDPK,）,a.extracellular signal related protein kinase,，,ERKs,b.cyclin-dependent kinase-2,，,cdk-2,c.cyclin-dependent kinase-5,，,cdk-5,d.,GSK-3,（,2,）非脯氨酸指导的蛋白激酶（,non-PDPK,）,a.cAMP-dependent protein kinase,，,PKA,b.protein kinase C,，,PKC,c.calcium/calmodulin-dependent protein kinase II,，,CaM KII,）、,d.,酪蛋白激酶（,casein kinase,）,CK-1,-2,76,2,磷酸酯酶在,tau,蛋白异常磷酸化,中作用,AD,中，,PHF/NFT,的空间位阻效应不利于蛋白磷酸酶对,tau,的去磷,酸化作用,五类蛋白磷酸酯酶（,protein phosphatases,，,PP,）,:,PP-1,、,PP-2A,、,PP-2B,、,PP-2C,和,PP-5,77,PP1,PP2A,PP2B,Cdk5,GSK3,PP5,PKA,Tau,蛋白磷酸化导致微管系统失稳,Tau,蛋白过度磷酸化与,Tau,聚集有关,3.,磷酸化,Tau,蛋白本生具有神经毒性作用,（二）,Tau,蛋白磷酸化的病理意义,78,（一）,Tau,蛋白异常磷酸化机制及其对细胞的毒性作用,（二）,Tau,蛋白异常糖基化机制及其细胞毒性,（三）,Tau,蛋白基因异常及构象改变,79,（四）,Tau,蛋白其他修饰：糖化；异常泛素化；,异常截断作用；异常硝基化；,多胺化,（二）,T,au,蛋白异常糖基化机制及其细胞毒性,1.,糖基化（,glycosylation,）,指在糖基转移酶的作用下，将糖基以共价键形式连接到蛋白质分子形成糖蛋白（,glycoprotein,）的过程。,AD,中,tau,蛋白被异常糖基化修饰以,N-,糖苷键,为主。,2,异常糖基化的细胞毒性,tau,蛋白的糖基化可引起分子间的广 泛交联（,cross-linking,），并 产生细胞毒性,。,3,异常糖基化与磷酸化的关系,tau,蛋白的异常磷酸化可促进其异常糖基化，,tau,的,糖基化可促进其磷酸化。,80,Tau,基因突变,（三）,T,au,蛋白基因异常及构象改变,基因编码区突变,-,可影响,tau,蛋白与微管结合功能并使其更容易聚积，使患者脑中出现典型的,AD,样,PHF/NFT,病理改变。,在非编码区突变,-,引起外显子,10,异常剪切，使患者脑内,3R-tau,和,4R-tau,组成比率改变。,4R-tau,比,3R-tau,更易被脑内的蛋白激酶磷酸化并聚积成细丝，,4R-tau/3R-tau,比率增高可引起神经变性。,81,82,总结：,Tau,蛋白异常学说,蛋白激酶,/,磷酸酯酶,生物学活性,微管破坏,轴突运输障碍,神经细胞退化,痴呆,PHF,异常泛素化,结合正常,tau,与正常,HMW-MAP,Tau,聚积,NFT,Tau,硝基化，多胺化,Tau,基因突变,其他蛋白质异常磷酸化,Tau,异常磷酸化,Tau,异常糖基化,Tau,异常糖化,一,.,AD,的发病率和病理,二,.,AD,的分子病理学,AD,的分子遗传学,：,APP,、,早老素与,ApoE,四,.,影响阿尔茨海默病病理进展的其他因素,五,.AD,诊断的研究,六,.AD,治疗,83,三,.,阿尔茨海默病的分子遗传学,AD,病因很复杂，目前肯定的因素只有两个，即,增龄,与,遗传,。,部分,AD,的发病呈家族性，属,常染色体显性,遗传，已知的,FAD,病例绝大多数都与此相关。,目前至少已知,4,个遗传学位点：,84,淀粉样前体蛋白（,amyloid precursor protein,，,APP,）基因：,21,号染色体,早老素,1,（,presenilin 1,，,PS1,）基因：,14,号染色体,早老素,2,（,presenilin 2,，,PS2,）基因：,1,号染色体,载脂蛋白,E,（,ApoE,）基因：,19,号染色体,前三者与早发,FAD,有关，后者与晚发,FAD及,SAD,有关。,一）,APP,基因：,定位于,21,号,染色体上，,1991,年,Goate,等发现,APP,的点突变,。,APP,基因突变的可能致病机理：,1.,减少了“非,-A-,产生通路”的酶切，使,位,酶切更为容易，,A,的,产生相应增加。,2.,破坏了翻译调节机制，使,APP,翻译过量，进而,A,产生过量,3.,通过细胞内的,C-terminal,参与凋亡,85,involved in cell cycle regulation,The presumptive adaptor,G protein,APP,蛋白结构,生理配体,?,APP,氨基端剪切片段？,N-terminal,：C-terminal:,86,二）,早老素,(presenilin PS),的基因突变,PS,包括,PS-1,和,PS-2,，,PS,是,-,分泌酶的活性中心,PS,突变的病理机制,：,1,、增加,A42/A40,比例，即具有高毒性作用的,A42,产生增多,2,、,PS,通过影响转运过程而促进,APP,的代谢。,3.PS,对,Tau,异常磷酸化的影响,4.PS,突变参与细胞凋亡机制,87,三）载脂蛋白,E(apolipoprotein E,，,ApoE)4,等位基因,ApoE,有,3,种亚型（,ApoE2,、,ApoE3,和,ApoE4,），,参与迟发型家族性,AD,，,是,AD,发生的危险因子,。,ApoE,可积聚于老年斑和神经原纤维缠结内。,88,四,.,影响,AD,病理进展的其他因素,一,),炎症反应,二,),金属,三,),细胞周期,失调 四,),胆固醇和酯类代谢,五,),吸烟 六,),激素,七,),脑创伤,八,),氧化代谢性应激、线粒体、自由基与钙离子,九,),精神卫生因素,十,),饮食习惯,十一,),脑老化,多因素会聚导致阿尔茨海默病,89,二）金属与,AD,不利：,有益：,2,、,Cu,2+,/Fe,3+,+,A,+O2 H,2,O,2,1,、,Cu,2+,f,A,1,、,Zn,2+,(,中性）,Cu,2+,（偏酸性）,A,沉积,4,、,Zn,2+,为,BACE(,金属蛋白酶）所需,2,、,Zn,2+,为,A,降解酶所需,3,、,Zn,2+,/Cu,2+,ApoE,-2M+,A,90,精神病学研究人员发现：约束的生活方式（,lifestyle,）可导致认知能力下降,-,废用性假说,社会学研究人员发现：社会网络是否丰富与认知能力水平有关联。,与社会隔离可加速老年人的认知能力的下降，而丰富,环境可缓解,AD,的发生。,九,),精神卫生因素,Environmental Enrichment,Reduces,A,Levels and Amyloid Deposition in Transgenic Mice.Cell 120:701,2005,NEP,、,IDE:皆为,A,降解酶,91,A,-IM,十）饮食习惯,金属离子,脂质含量,植物雌激素：对抗,A,的神经毒性，神经保护,能量,维生素：补充,-,胡萝卜素、维生素,E,、,C,，可改善老年,人认知,92,AD,治疗策略,1.AD,的一般护理、经济、法律,2.,西医药治疗,胆碱酯酶抑制剂疗法,抗炎,:,消炎痛,NSAIDs(Nonsteroidal anti-inflammatory drugs),Statins:,降低胆固醇,针对,A,：,和,分泌酶抑制剂；主动免疫和被动免疫,针对,tau,蛋白磷酸化：,GSK-3,和,CDK5,的抑制剂,其他：神经保护因子,:,NGF,；抗氧化物和自由基清除剂,:补充,Vit C,、,VitE,；性激素：雌激素,3.,中医药治疗 针刺,五,.AD,治疗,93,乙酰胆碱与,AD,AD,的胆碱能缺乏学说,：,胆碱能神经元的进行性退变：,脑内隔区、,Meynert,基底核等部位的胆碱能,神经元明显减少,中枢乙酰胆碱含量下降：,胆碱乙酰转移酶（,ChAT,）活性降低,乙酰胆碱酯酶（,AChE,）活性上升,94,Ach,降低的程度与痴呆的严重性呈,正相关,AChE,抑制剂,是目前临床上应用最广泛、研究最多的一,类药物,治疗角度,：乙酰胆碱前体,胆碱酯酶抑制剂,选择性乙酰胆碱受体激动剂,1996,年：多奈哌齐,(donepezil,，又称为安理申,),2000,年：利斯的明,(rivastigmine),2002,年：加兰他敏,(galantamine),1993,年：他克林 第一个被批准作为治疗,AD,的药物,治疗策略：提高,Ach,的浓度,95,2.,谷氨酸受体拮抗剂,谷氨酸是脑内主要兴奋性神经递质，在生理情况下，其在涉及学习和记忆等各种形式的脑功能活动和突触可塑性方面起重要作用。病理情况下，谷氨酸受体被异常激活而产生兴奋性毒性。,美金刚,(memantine),是一种非竞争性,NMDA,受体拮抗剂，可适度结合,NMDA,受体降低谷氨酸所引起的兴奋性毒性，也可保留正常学习和记忆所需要的,NMDA,受体活性。,目前美金刚已被,FDA,批准用于治疗轻中度,AD,。,96,3.,抗炎,长期使用,NSAIDs(Nonsteroidal anti-inflammatory drug),的人群中，,AD,发病率和认知障碍的危险性明显降低，,如布洛芬、奈普生和消炎痛,NSAIDs lower A and change presenilin 1 conformation.,Nat.Med,.2004,NSAIDs,repress,-secretase gene promoter activity by the activation of PPARg.,PNAS.,2006,97,4.Statins,他丁类降胆固醇药,服他丁类药物（抑制胆固醇合成的限速酶）的人群,AD,发病率降低,70%,机制：,抑制了,、,分泌酶的作用,活化,分泌酶,从而减少,A,的生成,脑内胆固醇过高可沉积于海马内,促使,APP,降解为,A,造成神经元变性,98,5.,针对,A,Stopping its production,Increasing its breakdown,Counteracting its toxic effects,99,BACE1,被认为是最有希望的,AD,药物治疗靶点,A,免疫治疗,抑制,A,聚集,清除,老年,斑,100,被动免疫有效,不仅清除老年斑，还清除神经元内,A,改善,Tau,病理,注射抗,A,抗体,101,AD,的发病率和病理,二,.AD,的分子病理,三,.,早老素与,AD,四,.ApoE,与,AD,五,.,影响,AD,病理进展的其他因素,六,.AD,的治疗,102,小 结,103,谢谢！,