β淀粉樣蛋白致線粒體功能障礙的研究現(xiàn)狀要點(diǎn)

1、 淀粉樣蛋白致線粒體功能障礙的研究現(xiàn)狀 阿爾茨海默病(AD)是癡呆中最常見(jiàn)的一種類型，發(fā)病率在 85 歲以前隨年齡增加 而增加，幾乎每 5 年增加 1 倍1，但病因至今尚未說(shuō)明，B 淀粉樣蛋白 (A B )在 AD 發(fā)病機(jī)制中起著關(guān)鍵的作用，越來(lái)越多的證據(jù)說(shuō)明線粒體是 AB 發(fā) 揮毒性作用的一個(gè)重要靶位 2，也有研究揭示了線粒體的功能紊亂與衰老及 神經(jīng)退行性疾病密切相關(guān) 3。 1 A B 在線粒體內(nèi)的積累 AB 是由淀粉樣蛋白前體(APP)在 B 分泌酶和 Y 分泌酶水解下而產(chǎn)生 的4，AP%由位于 21 號(hào)染色體長(zhǎng)臂中段 APPS 因編碼，當(dāng) APPS 因突變 致 APPS度表達(dá)時(shí)，A0 隨

2、之產(chǎn)生增多。Anandatheerthavarada 等5研究 發(fā)現(xiàn) APP 穿入線粒體膜而含 AB 的局部留在細(xì)胞質(zhì)中，這就說(shuō)明了 AB 不是在 線粒體內(nèi)產(chǎn)生；而線粒體膜特別是內(nèi)膜的通透性很低，提示 AB 進(jìn)入線粒體很可 能是被轉(zhuǎn)運(yùn)或者是膜結(jié)構(gòu)出現(xiàn)漏洞而進(jìn)入的。另有研究 6發(fā)現(xiàn)線粒體內(nèi)室基 質(zhì)內(nèi)有降解 A0 的蛋白酶，稱為前序列蛋白酶(Presequence Protease , PreP),它是一種金屬蛋白酶，屬于溶加壓素金屬蛋白酶家族。 Falkevall等 7通過(guò)抗 hPreP 抗體的原位免疫反響實(shí)驗(yàn)證實(shí)人類的前序列蛋白酶 (hPreP) 是線粒體內(nèi)僅有的去除 AB 的蛋白酶，這說(shuō)明正

3、常情況下線粒體很可能有消除 細(xì)胞內(nèi)AB 的作用，AB 被轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入線粒體去除那么是行使正常功能，而當(dāng) APP 過(guò)度表達(dá)致AB 產(chǎn)生過(guò)量，hPreP 不能及時(shí)去除時(shí)，大量 A0 進(jìn)入線粒體引起 線粒體內(nèi)環(huán)境的紊亂便對(duì)其造成損傷， A B 也由此進(jìn)入了在線粒體內(nèi)聚集的惡 性循環(huán)，從多方面損傷線粒體功能。 2 A B 致活性氧(reactive oxygen species,ROS) 增多 線粒體是體內(nèi)生成 ROS 勺主要場(chǎng)所，其過(guò)程是與 ATP 合成耦聯(lián)的，主要在 呼吸鏈的復(fù)合體I、田位置產(chǎn)生，正常情況下與氧化磷酸化過(guò)程一樣，是線粒 體固有的、必然的和同等重要的 8 ; 只有當(dāng)其生成過(guò)量時(shí)才產(chǎn)生破壞

4、作用， 如攻擊膜蛋白巰基 9，致使膜蛋白發(fā)生交聯(lián) ; 攻擊線粒體內(nèi)各種反響的酶 ; 損 傷 mtDNA?。Rhein等10對(duì) A0 損傷呼吸鏈的研究發(fā)現(xiàn)復(fù)合體I、II活性 沒(méi)有明顯變化，復(fù)合體IV活性明顯減小，而復(fù)合體田活性增大，并推測(cè)復(fù)合體 田活性增大是對(duì)復(fù)合體IV活性減小的代償，但這一點(diǎn)與 Caspersen等11報(bào) 道的復(fù)合體田活性減小相反，故有待后續(xù)研究。但復(fù)合體IV活性只要減小便可 使呼吸鏈的電子傳遞受阻，因而 ROS 勺產(chǎn)生增多8。Fukui等12研究認(rèn) 為 AB 在線粒體膜上阻斷核編碼的復(fù)合體IV亞基向線粒體內(nèi)的運(yùn)輸而致復(fù)合體 IV活性減低。研究 10 還發(fā)現(xiàn)AB與線粒體內(nèi)的一種

5、乙醇脫氫酶(Abeta binding alcohol dehydrogenase , ABAD 也有稱 A0 結(jié)合蛋白)結(jié)合，阻止了 NAD 的結(jié)合，進(jìn)一步影響呼吸鏈的電子傳遞造成活性氧增多，并認(rèn)為該位點(diǎn)可 以作為 治療 AD 的新靶點(diǎn)。 3 A B 致線粒體膜滲透轉(zhuǎn)換孔(mitochondria permeability transition pore,mPTP) 開(kāi)放 mPT 用線粒體膜滲透轉(zhuǎn)換功能的結(jié)構(gòu)根底13，AB 開(kāi)放了 mPTFM 而使 線粒體膜內(nèi)外滲透失衡引起功能障礙14。目前研究15認(rèn)為 mPTP 勺組成 主要由位于線粒體外膜的電壓依賴性陰離子通道 (voltage depe

6、ndent anion channel,VDAC)、位于內(nèi)膜的腺喋吟核甘酸轉(zhuǎn)位酶 (adenine nucleotide translocator,ANT) 和位于線粒體基質(zhì)的親環(huán)素 D(cyclophilin D,CypD) 。 VDAC 控制著代謝物在線粒體外膜的出入以及細(xì)胞凋亡因子的釋放 17，其分為 VDAC 1， VDAC 2， VDAC 3 三個(gè)亞型，研究 18說(shuō)明 VDAC 1 缺陷與 AD 的發(fā)病相關(guān)，損傷的原因還是傾向于 AB 致 ROS 曾多而引起。CypD 也是近些 年研究的熱點(diǎn)，其在 AD 發(fā)病機(jī)制的證據(jù)也較多19, 21，CypD 與 A0 結(jié)合 以及 CypD與 C

7、a2+吉合均可使 mPTPF 放。Singh P 等20通過(guò)蛋白與蛋白相 互作用的模擬研究發(fā)現(xiàn) AB 與 ANT 的相互作用要強(qiáng)于 AB 與 CypD 的相互作用， 并且 AB 作用于 ANT后既可以通過(guò)開(kāi)放 mPT 陳損傷線粒體，還能單獨(dú)影響 ATP 的轉(zhuǎn)運(yùn)，進(jìn)而引起線粒體功能障礙。 4A B 干擾鈣穩(wěn)態(tài) 鈣離子對(duì)細(xì)胞來(lái)說(shuō)有著重要作用，不僅是作為第二信使參與信號(hào)傳導(dǎo)，還 參與許多酶活性的調(diào)節(jié)以及膜通道的開(kāi)放。研究說(shuō)明 AD 患者神經(jīng)元及線粒體內(nèi) 存在鈣超載，從而引起功能的障礙，這其中 A B 起了關(guān)鍵作用21。AB 通 過(guò)增加的 ROSfc 擊膜蛋白，可使 mPTP 寸 Ca2+勺敏感性增高

8、，Ca2+ft 度沒(méi)有明 顯變化時(shí)也可使 mPTPFF 放從而引起更多的 Ca2 毓入線粒體，形成惡性循環(huán)致 Ca2+g 載損傷，嚴(yán)重時(shí)還可見(jiàn)線粒體鈣化22。Sanz Blasco等23研 究發(fā)現(xiàn) AB 寡聚體是引起 Ca2+g載的主要元兇，而纖維狀的 AB 那么無(wú)此作用； 并且還發(fā)現(xiàn)非番體類抗炎藥(NSAIDs)可以抑制此過(guò)程，這可能會(huì)給 AD 治療帶來(lái) 另一種思路。 5 AB 損傷線粒體內(nèi)反響的關(guān)鍵酶 教育教學(xué)論文發(fā)表 眾所周知線粒體是產(chǎn)生 ATP 的主要場(chǎng)所，生化反響復(fù)雜，多處位置存在限 速的關(guān)鍵酶，而聚集的 AB 那么可抑制其中的多個(gè)酶，從而使 ATP 的生成減少。 Casley等24

9、XA Ap 孵育的大鼠腦線粒體研究發(fā)現(xiàn)丙酮酸脫氫酶、 a 酮戊 二酸脫氫酶、細(xì)胞色素 C 氧化酶的活性均下降。Bubber 等25通過(guò)對(duì)尸檢確 定的AD 患者腦三竣酸循環(huán)酶活性的測(cè)定發(fā)現(xiàn)異檸檬酸脫氫酶活性也降低。丙酮 酸脫氫酶是有氧氧化第二階段丙酮酸氧化脫竣的關(guān)鍵酶， a 酮戊二酸脫氫酶 和異檸檬酸脫氫酶是有氧氧化第三階段三竣酸循環(huán)的關(guān)鍵酶，細(xì)胞色素 C 氧化 酶即組成呼吸鏈的復(fù)合體 IV,可見(jiàn)任何一個(gè)被抑制均會(huì)影響 ATP 生成量。細(xì)胞 色素 C 氧化酶的特殊位置， 將電子從細(xì)胞色素 C傳遞給氧， 又是線粒體內(nèi)膜的 標(biāo)志酶，在 AD 中其活性下降是被肯定的10, 11，但具體 AB 是如何影

10、響 的，推測(cè)可能是通過(guò)使 ROS 勺增多而引起白氧化損傷26，也可能是 AB 與 它直接作用而致結(jié)構(gòu)變化。而 Casley等24對(duì)其反響的表觀 Km 值測(cè)定發(fā)現(xiàn) 結(jié)果增大，可以推測(cè) AB 本身就是該酶的抑制劑，而不僅僅通過(guò)其他間接途徑 損傷。 6A B 影響線粒體動(dòng)力學(xué) 線粒體在細(xì)胞內(nèi)不是靜止的，活細(xì)胞的實(shí)時(shí)顯微攝影圖像顯示，其不僅可 以移動(dòng)，還具有可塑性，可以融合或再分裂27。Wan舒28通過(guò)共焦電 子顯微鏡對(duì)過(guò)度表達(dá) APP 的神經(jīng)元的線粒體研究，發(fā)現(xiàn)線粒體碎片增多并且在 細(xì)胞內(nèi)的分布異常，最終致線粒體和神經(jīng)元的功能障礙 ; 而這些改變可以通過(guò)用 B 分泌酶抑制劑減少 AB 的產(chǎn)生來(lái)消除，并進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn) AB 可能是與線 粒體分裂蛋白和融合蛋白發(fā)生作用而致分裂融合失平衡引起這些變化。因而 A0 也可以不通過(guò) RO 野途徑而直接損傷線粒體。教育教學(xué)論文發(fā)表 7 小結(jié) AD 的病因復(fù)雜，AB 致線粒體功能障礙的研究是其一