ATP结合盒转运子7与阿尔茨海默病关系的研究进展

刘月华 娄季宇 白宏英 王景涛 王一凡 黄少轩郑州大学第二附属医院神经内科 郑州 450014

·综述与讲座·

ATP结合盒转运子7与阿尔茨海默病关系的研究进展

刘月华 娄季宇△白宏英 王景涛 王一凡 黄少轩
郑州大学第二附属医院神经内科 郑州 450014

最近随着全基因组关联研究（genome-wide association study，GWAS）在AD遗传研究方面的进展，发现了新的易患基因—三磷酸腺苷结合盒转运体7（ABCA7）。ABCA7基因多态性与AD的关系成了研究的热点。本文将ABCA7基因及其在AD发病中潜在的作用予以综述，为AD的临床研究提供方向。

ATP结合盒转运子7；阿尔茨海默病

阿尔茨海默病（alzheimer's disease，AD）是一种常见、复杂的中枢神经系统进行性变性疾病，占老年期痴呆的50％～75％［1］。AD以神经细胞丢失、神经细胞内的神经原纤维缠结（neurofibrillary tangles，NFT）和神经细胞外的老年斑（senile pplapue，SP）为特异性病理学改变。淀粉样前体蛋白（APP）水解生成的β淀粉样肽（Aβ）是SP的主要成分［2］。按发病年龄的早晚（65岁为界限），AD可分为早发性AD（early-onset AD，EOAD）和迟发性AD（late-onset AD，LOAD）［3］。在临床上以LOAD最为常见。至今，AD病因及发病机制尚不清楚。目前普遍认为，AD是一种由环境和遗传因素共同作用的多因素疾病，而AD的遗传风险高达60％～80％［4］。载脂蛋白Eε4（apolipoproteinEε4，ApoEε4）是目前与LOAD发生相关最重要的风险基因［5］。但ApoEε4并不能解释所有的LOAD的发生，因此ApoEε4不是构成LOAD的充分和必要条件［6］。近年来大量证据表明胆固醇的代谢异常可能在AD的发生发展、β-淀粉样蛋白的产生中起着重要作用［7］。APOE基因也与脑部胆固醇的代谢有着密切的关系［8］。这提示胆固醇代谢相关基因可能与AD的发病相关。最近全基因组关联研究（genome-wide association study，GWAS）在AD遗传研究方面的的进展，发现了新的易患基因—三磷酸腺苷结合盒转运体7（ABCA7）。ABCA7基因多态性与AD的关系成了研究的热点，尽管有不少研究报道了ABCA7基因多态性与AD的关系，但尚无一致结论。本文将ABCA7基因及其在AD发病中潜在的作用予以综述。

1 ABCA7基因及ABCA7

人类ABCA7基因位于19p13.3，总长度约24kb，包含46个外显子，编码三磷酸腺苷结合盒转运体（ATP binding cassette transporter，ABC）［9］。三磷酸腺苷结合盒转运体（ATP binding cassette transporter，ABC）是广泛分布于真核生物和原核生物中的一个蛋白超家族，大多数ABC蛋白整合于细胞膜或细胞器膜上，主要负责物质的跨膜转运，尤其在胆固醇的逆转中起重要作用［10］。ABCA7首次被识别是在人巨噬细胞中［11］。人的ABCA7蛋白是一个由2 146个氨基酸构成的分子质量为235kDa的转运体，是全分子转运蛋白，包含具有2个高度保守的细胞浆ATP结合盒（ATP-binding cassette，又称为核苷酸结合区nucleotide-binding domain，简称NBD）和2个跨膜结构域［9］。ABCA7主要表达于外周淋巴细胞、胸腺、脾脏、骨髓等。Langmann等［12］通过蛋白印迹及反转录-PCR分析证实ABCA7在人脑中也有较高表达。Kim等［13］在成年大鼠的原位杂交试验揭示ABCA7在脑组织中表达量高，尤其是在海马CA1区神经元。2006年kim研究发现，ABCA7mRNA在小胶质细胞中的表达是神经元中的10倍［14］。尽管不少研究报道，ABCA7在中枢神经系统中是高表达的，但其在AD中的作用机制不是很清楚。

奥地利Ullrich等［15］在小鼠体内实验中发现，高胆固醇血症可增加AB肽段（1～40）的产生和tau蛋白的磷酸化，并对胆碱能神经元的数量和功能以及学习记忆能力造成影响。最近，Woojins.Kim等［16］研究发现，在AD大鼠模型中敲除ABCA7基因，脑内海马区Aβ斑块沉淀增加了53％。hughes等［17］研究证明通过PET成像发现ABCA7rs3764650多态性与Aβ斑块显著相关。

2 ABCA7究竟是如何影响

β-淀粉样蛋白产生的具体机制目前仍不清楚，结合最近几年文献报道，可能的作用机制：ABCA7的表达可调节β-淀粉样蛋白的产生。

2.1 ABCA7能够降低膜胆固醇负荷 最近研究发现人ABCA7转染的HEK293细胞细胞内基础胆固醇（在没有载脂蛋白受体存在的情况下）的流出量增加1.7～2倍，且载脂蛋白存在时，细胞内胆固醇的流出量增加2～4倍［18］。因此可推断ABCA7能改变质膜胆固醇的含量及分布。目前大家基本认可“脂筏假说”。脂筏是细胞膜上富含胆固醇和神经鞘酯的的特定液态微区，研究表明脂筏在β-淀粉样蛋白的形成过程中会募集与之相关的蛋白与分泌酶（β-分泌酶和γ-分泌酶），而且脂筏还参与Aβ的定位。在正常生理状态下细胞质膜含有的胆固醇量很少，而细胞基本是由a-分泌酶裂解成无神经毒性的淀粉样蛋白片段，然而一旦质膜胆固醇含量和分布有变化，APP的裂解途径就可能会通过β-分泌酶和γ-分泌酶裂解成有神经毒性的肽段（Aβ40或Aβ42）［19］。可知，不管胆固醇的含量还是分布变化，Aβ的产生都将可能受影响。

2.2 ABCA7可调节APP的进程及抑制毒性Aβ斑块的形成 研究显示，在ABCA7转染的中国大鼠APP细胞中，成熟的APP占总的APP的比例增高了10％［18］。Jehle等［20］发现，ABCA7在人工培养的过表达APP细胞中，能调节APP的进程和抑制Aβ的聚集。研究还发现其在细胞调亡方面发挥重要作用，可能机制是在C1q作用下，通过和低密度脂蛋白受体相关蛋白1共同作用导致ERK的最大和持续磷酸化，介导调亡细胞的被吞噬作用。有研究证明，在AD病人大脑尸检中发现ABCA7rs3764650多态性与老年斑的负载直接相关［21］。大量的研究表明，骨髓源性小胶质细胞在脑Aβ的清除中起重要作用。而在ABCA7敲除的模型中，吞噬细胞使Aβ聚集成二聚体或是三聚体。说明ABCA7基因的敲除减弱了吞噬细胞清除Aβ的能力［22］。

3 ABCA7常见位点变异与AD的关系

Hollingworth等［23］的一项关于欧洲人群的AD GWAS的分阶段研究中，在第一阶段来自4个AD GWAS数据库（6 688病人，13 685对照）的荟萃分析中发现三磷酸腺苷结合盒转运子A7基因（ABCA7，rs3764650，OR=1.23）与AD的发生相关，该位点与AD发生的关系在第二、第三阶段中也得到证实。2013年Reitz等［24］在关于1989-2011年收集5 896例60岁以上的非裔美国人研究，结果验证了ABCA7为LOAD的易患基因，并发现了新的SNP位点rs115550680（ABCA7，（OR=1.78）。最近研究发现，除了rs3764650，rs115550680外，还存在2个位点多态性，包括rs3752246（P=5.00E07，欧洲）［25］，rs4147929（P=1.10E15，欧洲）［28］。有关于Hapmap研究［27］，通过连锁不平衡检验显示：rs115550680、rs3752246、rs4147929与rs3764650存在连锁不平衡。Karch等［28］研究显示，ABCA7rs3764650最小基因C与AD发病年龄和疾病的进程有关，ABCA7表达水平与痴呆的严重程度相关，并且ABCA7表达越高认知的缺失程度越严重。上海交通大学关于中国北方汉族与散发性阿尔茨海默病的研究，结果显示ABCA7（（rs3764650）与AD发生风险相关，且年龄和ApoE4携带者增加了ABCA7对AD发生风险的影响，但最小基因G与AD发生差异无统计学意义［29］。但在台湾关于中国汉族人群的研究认为，ABCA7的rs3764650位点G基因是AD的保护因素（OR=0.52，P=0.003）［30］。最近韩国的一项研究证明，ABCA7rs3764650与具体的认知下降领域有关［31］。也有研究证实，ABCA7rs3764650与APOEε4在语言学习及记忆、工作记忆、瞬时记忆三个认知方面有显著的相互作用关系［32］。而国内关于ABCA7rs3764650与具体认知领域的相关性研究报道较少。尽管关于ABCA7与AD的相关性研究较多，但ABCA7与AD关系的研究结果不尽相同。其出现的差异原因可能与种族、地域及病人的基本情况的不同有关，有必要在不同的地区进行重复研究，从而提供可靠地证据。

综上所述，ABCA7作为一种膜整合蛋白能够调节中枢神经系统中膜胆固醇的含量与分布，这些都是维持细胞内胆固醇的稳态所必要的，而胆固醇又可调节Aβ的形成。ABCA7亦可调节APP的进程及抑制毒性Aβ斑块的形成。因此ABCA7的发现对AD发病机制的探索、药物及其他干预治疗的研究具有重要意义。由于种族，地域的差异，ABCA7与AD发生之间的关系有必要在不同种族和地区进行研究。

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（收稿2014-12-25）

R741.02

A

1673-5110（2015）13-0123-02

△通讯作者：娄季宇，教授，博士生导师，E-mail：hnsysjjbzz＠126.com