β淀粉样多肽细胞毒性作用的研究进展

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1、β淀粉样多肽细胞毒性作用的研究进展【关键词】β淀粉样多肽;阿尔茨海默病;炎症;细胞凋亡阿尔茨海默病(AD)是一种中枢神经系统原发性、退变性疾病，是老年性痴呆中最常见的类型，临床表现为进行性痴呆，记忆、理解、判断等认知功能障碍，严重影响着老年人的生存质量。AD无论是家族性的，还是散发性的，目前为止对其发病机制尚不清楚。　　1β淀粉样多肽的生物学作用　　AD病理学特征是：与学习、记忆相关的大脑皮层中出现老年斑(SP)、神经纤维缠结及神经元的缺失。β淀粉样蛋白(Aβ)积聚形成的丝状沉淀是SP的重要组成成分〔1，2〕，在AD的发病中起着相当重要的作用。　　1.1Aβ的生成和代

2、谢Aβ是由β前体蛋白(APP)通过蛋白酶解途径裂解成长度为39～43个氨基酸的片段，APP基因位于第21号染色体上。APP是一个110～135kD的跨膜蛋白,其细胞外侧N末端很长，细胞内C末端则很短,两个N糖基化位点位于细胞膜外。APP至少有3种蛋白酶解途径〔3，4〕:①α分泌途径。在α分泌酶的作用下,水解Aβ的lys16leu17位肽键,生成的两个片段均不沉积,称为非淀粉样肽源性途径或结构性分泌,这是APP加工的主要途径;②β15分泌途径。指在β分泌酶的作用下，APP的第671和672残基间的肽键断裂,它产生Aβ的N端;③γ分泌途径。γ分泌酶切割Aβ39～44之

3、间的肽键,生成完整的Aβ。在某些病理条件下,如APP基因突变，APP主要经β和γ分泌途径,产生过多的Aβ,导致AD发病。Aβ由39～43个氨基酸残基组成,分子量在4kD左右。Aβ的2/3左右的序列位于APP的N末端,1/3左右的序列位于APP的跨膜结构域。Aβ在N端被修饰,改变其表面电荷增强了疏水性,形成丝状沉淀，促进Aβ聚集和神经毒性的产生。此外，家族遗传性AD与3个不同的基因突变相关〔5，6〕：APP基因、早老素(presenilin，PS)基因1及PS基因2，细胞培养结果显示上述基因突变蛋白产物加速丝状Aβ的生成。　　1.2Aβ的生物学特性Aβ在正常老年人脑组织

4、中也存在,是机体细胞如神经细胞和胶质细胞正常代谢的产物,Savory等〔7，8〕研究表明可溶性Aβ单体是一种天然的抗氧化剂，可以保护脑细胞，抑制氧化应激;Aβ在水溶液中以α螺旋、随机螺旋和β片层结构三种形式混合存在。其中β片层结构可促进Aβ单体聚集，形成淀粉斑块;β片层结构形成抑制物可以抑制Aβ的聚集并分解Aβ聚合物，从而阻止Aβ对培养神经元的毒性作用。β片层结构的生成数量具有温度、时间和浓度依赖性，温度升高、放置时间延长和Aβ浓度增加均可以促进β片层结构形成。在环境溶液的pH值为4～7时，β片层结构最易生成。另外，溶液中的β螺旋在一定条件下也可以形成β片层结构。某些

5、金属离子，如Zn2+，可以加速Aβ聚集和沉积。当APP15基因发生突变或环境因素、代谢因素作用，引起Aβ表达增加，在杏仁核、海马及新皮质等部位的浓度增高，作用时间延长，以及局部体液异常，从而导致β片层结构生成，促进Aβ聚集，沉积在这些区域。　　2Aβ的毒性作用　　2.1Aβ与氧化应激及一氧化氮在AD的形成的过程中,氧化应激起着非常重要的作用。在脑内,自由基的产生和消除的速率维持着一种动态平衡,当Aβ堆积时,这种平衡被打破。Aβ可以看作是氧化应激与AD脑细胞死亡之间的偶联分子。Aβ通过多种途径诱导氧化应激。Stadelmann等〔9〕研究报道Aβ损伤了线粒体氧化还原活性

6、，增加了活性氧(ROS)的堆积。抗氧化剂可以抑制Aβ介导的氧化应激反应〔10〕。Aβ本身可作为氧自由基供体，产生ROS，这些产物可破坏细胞膜，促使脂质过氧化，损伤膜蛋白。Aβ还可通过与特异的受体结合激活小胶质细胞释放炎症因子，同时诱发小胶质细胞产生自由基，加剧氧化应激。Vodovotz和Hashimoto等〔11，12〕研究表明一氧化氮合酶(NOS)合成的一氧化氮(NO)参与AD的发病过程。丝状的Aβ沉淀与AD患者脑内神经元的缺失关系密切，病理学和生物化学研究证明丝状的Aβ诱导产生的NOS具有神经毒性。在AD患者脑内的神经元纤维缠结中含有诱导型NOS。NOS抑制剂可以

7、阻止家族性ADPS1基因的突变〔11，13〕。从而推测，ROS与NO可能是Aβ诱导神经元细胞死亡的重要介导物质。但是ROS和(或)NO的靶分子尚未明确。15　　2.2Aβ与ASK1JNK信号转导系统及内质网应激ASK1JNK信号转导系统是一个重要的凋亡信号转导途径。Kadowaki等〔14〕研究发现等以丝裂原活化蛋白激酶激酶激酶途径(mammalianmitogenactivatedproteinkinasekinasekinase，MAPKKK)为特征的细胞凋亡信号转导激酶1(ASK1)途径包含IRE1TRAF2ASK1级联反应最终激活了内