β淀粉样蛋白致线粒体功能障碍的研究现状

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1、β淀粉样蛋白致线粒体功能障碍的研究现状作者：张荣超付于于建春韩景献【关键词】β淀粉样蛋白;线粒体;阿尔茨海默病　阿尔茨海默病(AD)是痴呆中最常见的一种类型，发病率在85岁以前随年龄增加而增加，几乎每5年增加1倍〔1〕，但病因至今尚未阐明，β淀粉样蛋白(Aβ)在AD发病机制中起着关键的作用，越来越多的证据表明线粒体是Aβ发挥毒性作用的一个重要靶位〔2〕，也有研究揭示了线粒体的功能紊乱与衰老及神经退行性疾病密切相关〔3〕。　　1Aβ在线粒体内的积累　　Aβ是由淀粉样蛋白前体(APP)在β分泌酶和γ分泌酶水解下而产生的〔4〕，APP是由位于21号染色体长臂中段APP基因

2、编码，当APP基因突变致APP过度表达时，Aβ随之产生增多。Anandatheerthavarada等〔5〕研究发现APP穿入线粒体膜而含Aβ的部分留在细胞质中，这就表明了Aβ不是在线粒体内产生;而线粒体膜特别是内膜的通透性很低，提示Aβ进入线粒体很可能是被转运或者是膜结构出现漏洞而进入的。另有研究〔6〕发现线粒体内室基质内有降解Aβ的蛋白酶，称为前序列蛋白酶(Presequence11Protease，PreP)，它是一种金属蛋白酶，属于溶加压素金属蛋白酶家族。Falkevall等〔7〕通过抗hPreP抗体的原位免疫反应实验证实人类的前序列蛋白酶(hPreP)是线粒体

3、内仅有的清除Aβ的蛋白酶，这表明正常情况下线粒体很可能有清除细胞内Aβ的作用，Aβ被转运进入线粒体清除则是行使正常功能，而当APP过度表达致Aβ产生过量，hPreP不能及时清除时，大量Aβ进入线粒体引起线粒体内环境的紊乱便对其造成损伤，Aβ也由此进入了在线粒体内聚集的恶性循环，从多方面损伤线粒体功能。　　2Aβ致活性氧(reactiveoxygenspecies,ROS)增多　　线粒体是体内生成ROS的主要场所，其过程是与ATP合成耦联的，主要在呼吸链的复合体Ⅰ、Ⅲ位置产生，正常情况下与氧化磷酸化过程一样，是线粒体固有的、必然的和同等重要的〔8〕;只有当其生成过量时才产

4、生破坏作用，如攻击膜蛋白巯基〔9〕，致使膜蛋白发生交联;攻击线粒体内各种反应的酶;损伤mtDNA等。Rhein等〔10〕对Aβ损伤呼吸链的研究发现复合体Ⅰ、Ⅱ活性没有明显变化，复合体Ⅳ活性明显减小，而复合体Ⅲ活性增大，并推测复合体Ⅲ活性增大是对复合体Ⅳ活性减小的代偿，但这一点与Caspersen等〔11〕报道的复合体Ⅲ活性减小相反，故有待后续研究。但复合体Ⅳ活性只要减小便可使呼吸链的电子传递受阻，因而ROS的产生增多〔8〕。Fukui等〔12〕研究认为Aβ在线粒体膜上阻断核编码的复合体Ⅳ亚基向线粒体内的运输而致复合体Ⅳ活性减低。研究〔10〕还发现Aβ11与线粒体内的一种

5、乙醇脱氢酶(Abetabindingalcoholdehydrogenase，ABAD，也有称Aβ结合蛋白)结合，阻止了NAD+的结合，进一步影响呼吸链的电子传递造成活性氧增多，并认为该位点可以作为治疗AD的新靶点。　　3Aβ致线粒体膜渗透转换孔(mitochondriapermeabilitytransitionpore,mPTP)开放　　mPTP是线粒体膜渗透转换功能的结构基础〔13〕，Aβ开放了mPTP从而使线粒体膜内外渗透失衡引起功能障碍〔14〕。目前研究〔15〕认为mPTP的组成主要由位于线粒体外膜的电压依赖性阴离子通道(voltagedependenta

6、nionchannel,VDAC)、位于内膜的腺嘌呤核苷酸转位酶(adeninenucleotidetranslocator,ANT)和位于线粒体基质的亲环素D(cyclophilinD,CypD)。VDAC控制着代谢物在线粒体外膜的出入以及细胞凋亡因子的释放〔17〕，其分为VDAC1，VDAC2，VDAC3三个亚型，研究〔18〕表明VDAC1缺陷与AD的发病相关，损伤的原因还是倾向于Aβ致ROS增多而引起。CypD也是近些年研究的热点，其在AD发病机制的证据也较多〔19，21〕，CypD与Aβ结合以及CypD与Ca2+结合均可使mPTP开放。SinghP等〔2

7、0〕通过蛋白与蛋白相互作用的模拟研究发现Aβ与ANT的相互作用要强于Aβ与CypD的相互作用，并且Aβ作用于ANT后既可以通过开放mPTP来损伤线粒体，还能单独影响ATP的转运，进而引起线粒体功能障碍。11　　4Aβ干扰钙稳态　　钙离子对细胞来说有着重要作用，不仅是作为第二信使参与信号传导，还参与许多酶活性的调节以及膜通道的开放。研究表明AD患者神经元及线粒体内存在钙超载，从而引起功能的障碍，这其中Aβ起了关键作用〔21〕。Aβ通过增加的ROS攻击膜蛋白，可使mPTP对Ca2+的敏感性增高，Ca2+浓度没有明显变化时也可使mPTP开放从而