▎药明康德内容团队编辑
阿尔茨海默病(AD)是最常见的神经退行性疾病之一,也是大家熟知的老年痴呆症中最常见的形式之一,中国目前约有1000万AD患者,AD也成为总死亡原因的第五位。随着病程的加重,AD患者不仅面临着记忆问题,还会出现行为和精神的异常。但目前AD的发病机制仍不清楚,也缺乏有效的治疗措施。
AD的主要病理特征是大脑中β-淀粉样蛋白(Aβ)和Tau蛋白的异常沉积,它们沉积形成的斑块导致了神经元死亡及一系列病理。而
脑部最关键的载脂蛋白ApoE介导Aβ和Tau的传播,是AD发展的关键基因。
人群中有3种常见的ApoE亚型(ApoE2、ApoE3和ApoE4),其中
ApoE3
是最常见的基因型,而
ApoE4
的携带者患AD的风险显著增高。越来越多的研究表明,ApoE和AD的风险与不同亚型的
ApoE
传播Aβ或tau的能力有关。
2019年,
一项研究
发现了一种特殊的
ApoE3
突变。在一个遗传性早发AD的家族中,由于携带
PSEN1
基因突变,家族成员大多在年仅40岁左右就确诊痴呆。
但一位携带了两个
APOE3 R136S
(也称
APOE3ch
)突变基因的女性,直到70多岁才有轻微认知障碍,将认知衰退延缓了30年。
进一步的研究表明,尽管该女性大脑中Aβ沉积较高,但Tau和其他神经变性改变却不明显。
此后,众多团队试图揭开让人逃过早老基因“诅咒”的保护性突变背后的机制。例如2023年的
一项《细胞》研究
就指出,
小胶质细胞可能是APOE3 R136S发挥保护作用的关键
:在APOE3 R136S小鼠的脑中,聚集在淀粉样斑块周围的小胶质细胞“开足马力”,高效地吞噬和降解了tau蛋白。
深圳理工大学生命健康学院教授、中国科学院深圳先进院研究员叶克强团队也在此前的研究中发现,
ApoE3 R136S
突变与Tau蛋白的结合能力远高于正常ApoE3蛋白,此外ApoE3 R136S与Tau的结合能够抑制天冬酰胺内肽酶(AEP)对Tau的剪切以及Tau的聚集。
近期,在一项发表于《神经元》(
Neuron
)期刊的研究中,叶克强团队深入探索了ApoE3 R136S保护作用的分子机制。研究指出,
ApoE3 R136S与Tau蛋白的强力结合导致细胞不能有效摄取具有传播毒性的Tau蛋白,从而阻断Tau的传播,延缓AD进程。
在这项研究中,研究团队首先将实验扩展至了原代神经元。对于两组分别表达野生ApoE3与ApoE3 R136S蛋白的神经元,研究团队使用了Aβ预形成原纤维(PFF)或Tau PFF,结果表明与野生对照组相比,ApoE3 R136S同时抑制了神经元对Aβ PFF和tau PFF的摄取。
而使用AD病理进程的主要参与者——小胶质细胞替代原代神经元开展类似的实验时,情况有所不同:
ApoE3 R136S促进了小胶质细胞对Aβ的摄取,但却抑制了小胶质细胞对Tau的摄取。
小胶质细胞被激活后向病变处迁移,通过分泌炎症因子来协调神经炎症。因此,接下来的研究进一步探索了Aβ或Tau聚集体存在时,ApoE3 R136S对炎症因子的影响。C/EBPβ是一种Aβ或炎性细胞因子激活的转录因子,可以调控AEP的转录并介导AD的病理。研究显示,
ApoE3 R136S极大地抑制了C/EBPβ/AEP信号传导,并抑制了由Aβ或Tau聚集体引发、来自小胶质细胞的促炎因子,从而抑制炎症反应。
最后,作者使用AD小鼠模型和Tau病理小鼠模型验证了ApoE3 R136S的作用机制。结果,
ApoE3 R136S显著抑制了小鼠脑部的C/EBPβ/AEP信号通路,减弱Tau蛋白病理,避免了Tau病理小鼠的神经丢失,显著改善了小鼠的认知功能。
叶克强团队表示,这一研究揭示了ApoE3 R136S通过更强的结合Tau蛋白,抑制AEP对Tau的剪切及Tau的聚集,同时降低小胶质细胞对Tau的摄取和传播,从而缓解AD的发展。这一发现为未来进一步开发治疗AD的新方法提供了重要的理论支持。
深圳理工大学叶克强教授和美国埃默里大学Seong Su Kang教授为该论文的共同通讯作者,武汉大学人民医院副主任医师陈贵勤、中科院先进院助理研究员王蒙蒙为论文的共同第一作者。研究工作得到了多方的支持和合作。
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