老年性痴呆肾虚痰瘀发病机制中细胞自噬研究进展

2017-01-17张连城崔远武张琳琳

中国老年学杂志 2017年10期

关键词：神经细胞肾虚瘀血

马妍闫晨张连城王凯崔远武张琳琳

(天津中医药大学，天津 300000)

老年性痴呆肾虚痰瘀发病机制中细胞自噬研究进展

马妍1闫晨2张连城1王凯崔远武1张琳琳1

(天津中医药大学，天津 300000)

自噬;老年性痴呆(AD);肾虚痰瘀证

老年性痴呆(AD)占痴呆的65%～75%〔1，2〕。大脑局部尤其是海马和皮层出现由β-淀粉样蛋白(Aβ)聚集形成的老年斑(SP)和由Tau蛋白异常磷酸化而形成的纤维缠结(NFT)及神经细胞的减少是AD的主要病理特征〔3，4〕。而Aβ生成增加与Aβ清除机制障碍导致的Aβ代谢失衡及Tau蛋白的清除障碍都是AD主要发病机制。研究〔4〕表明，在AD的发生发展中，Aβ和Tau蛋白的生成与代谢、神经元的存活与凋亡及行为记忆功能的恢复等与自噬密切相关。中医认为肾虚髓亏，脑失充养是AD形成的基本病理基础，而瘀血和痰浊阻脑也是其发病的重要病理环节〔5〕。机体脏腑失调后，如肾气亏虚，人体的阴阳平衡被打破，易生痰浊、瘀血等实邪。人体可以通过“精化气”来维持机体的生命活动，通过自我清除痰浊、瘀血来维持机体内环境的阴阳平衡，而自噬现象正与这些过程相类似〔6〕，且一些研究正试图证实补肾祛瘀化痰中药对AD的自噬现象可产生影响〔7，8〕。本文通过细胞的自噬现象，在中医阴阳、精气理论的指导下，运用取象比类思维，从现代生物学角度探讨AD肾虚痰瘀发病机制。

1 自噬特点及其相关分子机制

自噬，即自体吞噬，具有高度保守性。自噬是真核细胞所特有一种细胞的自我保护机制，对于神经细胞内衰老细胞器与错误折叠蛋白的清除起重要作用，在神经细胞面临营养缺乏等应激条件时，其可以防止神经细胞死亡。但是当自噬达到损伤阈值时，则可使神经细胞走向死亡。

目前认为自噬可分为3种类型：巨自噬、微自噬和分子伴侣介导的自噬〔9〕。其中巨自噬与AD的发病机制最为相关。自噬相关基因(Atg)12途径、Atg8途径这两个泛素样结合系统及Atg9相关的前自噬体膜形成系统在自噬体的形成中发挥重要作用。并且Atg12-Atg5-Atg16形成的复合体，与Atg8和磷脂酰乙醇胺(PE)形成的复合体相互作用亦与自噬体的形成相关〔10～12〕。依赖哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)途径的自噬中，下调mTOR则可促进自噬过程。在不依赖mTOR途径的自噬过程中，Beclin1和Bcl-2共同参与调控。其中Beclin1的含量常用来衡量细胞的自噬水平。同源微管相关蛋白轻链(LC)3是酵母Atg8 的哺乳动物同源体，已成为哺乳动物细胞的一种典型的自噬体标志物。LC3Ⅰ和LC3Ⅱ是LC3的两种类型，而LC3Ⅱ通常被用作哺乳动物细胞中自噬体膜的标记蛋白。

2 自噬在AD发病中的作用

在AD的发生发展中，自噬与Aβ和Tau蛋白的生成与代谢、神经元的存活与凋亡及行为记忆功能的恢复等密切相关。Aβ是淀粉样前体蛋白(APP)的剪切产物，病理状态下，β-分泌酶和γ-分泌酶可将APP裂解产生Aβ38～43。Aβ40和Aβ42是Aβ主要两种形式，Aβ42更易形成寡聚体〔13，14〕且具有毒性，是形成SP的主要成分。在AD患者和APP/PS1转基因小鼠脑内和脑脊液中，Aβ42/Aβ40的比值明显升高，并且AD的发病率和严重程度与脑脊液和脑组织中的Aβ40呈反比〔15〕。自噬可能在决定Aβ42/Aβ40比例及Aβ是否形成寡聚体方面占有特殊地位。在AD患者脑中自噬有关重要基因Beclin1减少〔16〕，而自噬相关标志Atg5，Atg12和LC3都与AD的病理特征斑块和NFT有关〔17〕。当Beclin1减少时，Aβ出现明显的沉积，而促进自噬后可逆转这一现象。Aβ清除障碍可能通过激活Beclin1自噬正调控通路，增强对脑内沉积的Aβ清除能力，减轻Aβ毒性导致的神经元损伤。

AD早期病理变化中，亦包含Tau蛋白过度磷酸化〔18〕，AD脑中NFT的主要成分是过度磷酸化Tau蛋白的异构体。自噬溶酶体系统功能障碍将导致Tau蛋白形成低聚物和不能溶解的聚集物〔19〕。Caccamo等〔20〕发现通过雷帕霉素药物性可以通过增加自噬改善Aβ和Tau引起的病理过程。因此自噬介导的Tau降解在细胞内Tau代谢平衡中起到重要作用〔21〕。

自噬是一把双刃剑，其具有保护作用，但也可能是一种致病因素。自噬溶酶体途径障碍可能导致毒性Aβ的产生增多，导致神经元的损伤和细胞外SP的形成。自噬可能在AD发展的早期发挥保护作用，而在晚期可引起细胞变性和死亡〔21,22〕。对PS1/APP转基因小鼠的研究显示，脑组织在Aβ沉积之前即可观察到自噬体的异常增生、聚集，进展至晚期神经突萎缩阶段则更加明显，而这种现象唯有Aβ沉积性疾病表现突出〔22〕。

3 肾虚痰瘀发病机制与神经元自噬关系

老年性痴呆属中医“呆病”、“健忘”、“善忘”等范畴。《灵枢经》有云：“髓海不足，脑转耳鸣，胫酸眩冒，目无所见，懈怠安卧”。清朝汪昂在《医方集解·补养之剂》中亦云：“人之精与志皆藏于肾，肾精不足则志气衰，不能上通于心，故迷惑善忘也”。可见肾精亏虚，髓海不足，脑失充养是其发病的基础。而脏腑功能失调，痰瘀内生则是其发病的重要病理因素。如清代唐容川在《血证论》中曰：“血在上，则浊蔽而不明矣。”因此痴呆病理性质为本虚标实，五脏虚衰，气血亏损，髓海空虚，清阳不升，脑窍失养，以肾之精气亏损为本;瘀血、痰浊内阻，浊阴不降，上蒙清窍为病之标〔23〕。

自噬对Aβ和Tau蛋白的生成代谢的作用，类似于人体调节阴阳平衡的过程。生理状态下，自噬可以通过降解细胞内的“废物”(可看作阴)，用来产生新的能量物质(可看作阳)供机体利用，保持细胞的正常状态。阴阳动态平衡、动态发展，维持人体阴阳平和的状态〔24〕。随着年龄增长，肾精逐渐亏虚，身体功能整体下降，所以在AD早期自噬增强，以清除Aβ和Tau蛋白减轻其病理损伤，维持机体的相对平衡状态。AD晚期，自噬功能亦发生紊乱，不能很好地维持Aβ和Tau蛋白在机体的正常生成与代谢平衡状态，导致其沉积，最终引起神经元损伤，出现记忆力下降等临床症状。中医认为精微滞留蓄积而为浊，糖浊、脂浊、蛋白浊等都属于此类〔25〕，细胞中衰老的细胞器、错误合成或折叠错误的蛋白质，都属于中医的内生痰浊、瘀血之邪〔6〕。因而Aβ和Tau蛋白沉积，部分接近于痰浊、瘀血等病理因素在体内产生和致病的过程。

4 自噬可能是AD肾虚痰瘀发病机制的微观机制之一

自噬可清除体内废物，并将其转化为机体所需要的物质，这一过程与中医精气转化有类似之处。而这些废物留滞体内，又可形成痰浊、瘀血等病理因素。因此，自噬的发生与中医的气虚、痰浊、瘀血等密切相关。AD的中医发病机制为肾气亏虚，痰浊瘀血上扰清窍，其发生发展的过程与自噬过程密切相关。自噬水平与人体维持自身阴阳平衡水平密切相关，肾气亏虚则机体功能下降，早期尚可促进自噬水平以清除体内病理物质以自和，但随着病情发展，自噬水平下降，不能很好地清除Aβ和Tau蛋白等，造成其堆积，产生痰浊、瘀血，最终形成了肾虚痰瘀的病理机制。并且相关研究〔8〕证实补肾化痰祛瘀中药也确实对自噬产生了影响，从而达到治疗AD的效果。如远志提取物可以抑制mTOR和p70s6k的活化，诱导自噬作用增强，促进细胞清除过多的Aβ，减少Aβ 的分泌。因此自噬可能为AD肾虚痰瘀的微观机制提供新的思路。

1 Brookmeyer R,Evans,DA,Hebert L，etal.Nationales timates of the prevalence of Alzheimer′s disease in the United States〔J〕.Alzheimers Dement,2011；7:61-73.

2 Bianchetti A,Trabucch M.Clinicalaspects of Alzheimer′s disease〔J〕.Aging,2001；13:221-30.

3 Mattson MP.Pathways towards and away from Alzheimer′s disease〔J〕.Nature,2004；430:631-9.

4 Hardy J,Selkoe DJ.The amyloid hypothesis of Alzheimer′s disease:progress and problems on the road to therapeutics〔J〕.Science,2002;297:353-6.

5 张伯礼,王晓辉.祖国医学对老年性痴呆的认识和治疗策略〔J〕.中华老年多器官疾病杂志,2007；6(1):9-11.

6 刘杰民,纪云西,蒋历，等.细胞自噬是探索中医药微观机制的新思路〔J〕.时珍国医国药,2013；24(2):425-6.

7 俞裕天,刘焕兰,廖茜繤，等.琼玉膏防治阿尔茨海默病〔J〕.吉林中医药,2014；34(9):931-4.

8 赵欢.远志提取物清除β淀粉样蛋白的途径及其信号通路的研究〔D〕.合肥:安徽医科大学,2014.

9 Mizushima N,Levine B,Cuervo AM,etal.Autophagy fights disease through cellular self-digestion〔J〕.Nature,2008；451:1069-75.

10 Nixon RA.Autophagy in neurodegenerative disease:friend,foe orturncoat〔J〕?Trends Neurosci,2006；29:528-35.

11 Martinez-Vicente M,Sovak G,Cuervo AM，etal.Protein degradation and aging〔J〕.Exp Gerontol,2005；40:622-33.

12 Marino G,Lopez-Otin C.Autophagy:molecularmechanisms,physiological functions and relevance in human pathology〔J〕.Cell Mol Life Sci,2004；61:1439-54.

13 Gouras GK,Tsai J,Naslund J,etal.Intraneuronal Abeta42 accumulation in human brain〔J〕.Am J Pathol,2000；156:15-20.

14 Takahashi RH,Milner TA,Li F,etal.Intraneuronal Alzheimer abeta42 accumulates in multivesicular bodies and is associated with synaptic pathology〔J〕.Am J Pathol,2002；161(5):1869-79.

15 Kumar-Singh S,Theuns J,van Broeck B,etal.Mean age-of-onset of familial Alzheimer disease caused by presenilin mutations correlates with both increased Abeta42 and decreased Abeta40〔J〕.Hum Mutat,2006;27:686-95.

16 Pickford F,Masliah E,Britschgi M,etal.The autophagy-related protein beclin 1 shows reduced expression in early Alzheimer disease and regulates amyloid beta accumulation inmice〔J〕.Clin Invest,2008；118:2190-9.

17 Ma JF,Huang Y,Chen SD，etal.Immunohisto-chemical evidence for macroautophagy in neurones andendothelial cells in Alzheimer′s disease〔J〕.Neuropathol Appl Neurobiol,2010；36:312-9.

18 Ohnson GV，Hartigna JA.Tau protein in normal and Alzheimer′s disease brain:an update[J].J Alhzeimers Dis Rev,1999;1(4-5):329-51.

19 Hamano T，Gendron TF，Causevic E,etal.Autophagic-ly-sosomal perturbation enhances tau aggregation in transfectants with induced wild-type tau expression〔J〕.Eur J Neurosci,2008；27:1119-30.

20 Caccamo A，Majumder S，Richardson A,etal.Molecularinterplay between mTOR，Aβ and tau:effects on cognitive impairments〔J〕.J Biol Chem，2010；285:13107-20.

21 Gong CX,Liu F,Grundke-Iqbal IK.Posttranslational modifications of tau protein in Alzheimer′s disease〔J〕.Neural Transm,2005;112:813-38.

22 Goedert M，Spillantini MG.A century of Alzheimer′s disease〔J〕.Science，2006；314:777-81.

23 杜武勋,柴山周乃,魏聪聪.张伯礼治疗轻度认知功能障碍和老年痴呆的经验〔J〕.辽宁中医杂志,2012；39(7):1225-7.

24 韦云,刘剑刚,李浩，等.从中医阴阳理论探讨神经细胞自噬现象对阿尔茨海默病的影响〔J〕.中医杂志,2013；54(13):1085-7.

25 季春林,郭蕾,佟志,等.气虚浊留与浊病〔J〕.中国医药指南,2009；7(18):38.

〔2015-12-19修回〕

(编辑苑云杰/杜娟)

国家自然科学基金青年项目(No.81102577)

崔远武(1979-)，男，医学博士，副主任医师，主要从事中西医结合脑病和老年病研究。

马妍(1986-)，女，博士在读，主要从事中药防治心脑血管疾病研究。

R259

1005-9202(2017)10-2570-03；