Aβ受体在阿尔茨海默病中的研究进展*

王 昊，李 博，李 哲 综述，劳可静 审校

(陕西省脑疾病防治重点实验室/西安医学院基础与转化医学研究所，陕西 西安 710021)

阿尔茨海默病(AD)是一种多发于65岁以上人群的神经退行性疾病，AD临床表现为进行性的记忆损伤、认知障碍、精神症状及日常生活能力的丧失[1]。2019年，国际AD协会估计全球有超过5 000万例患有痴呆症，到2050年将增加3倍，至1.52亿例。而AD占痴呆人群50%以上。目前，每年花费在痴呆治疗方面的费用估计为1万亿美元，到2030年这一数字将翻一番。AD不仅影响个人健康和其生活质量，更为家庭和社会带来了沉重的看护和经济负担，已经成为社会公共健康问题。

AD的病因和发病机制目前尚未明确，除衰老外，β淀粉样蛋白(Aβ)聚集、tau过度磷酸化、慢性炎症及神经元死亡都被认为是AD的主要病因之一[2]。而随着AD研究的深入，越来越多的证据表明Aβ在AD的发病中起到主导作用。因此，探索Aβ及其受体的功能对阐明AD的发病机制及药物研发有重要意义。

1 Aβ假说

Aβ学说认为，Aβ是AD病理发生发展的元凶。在AD患者脑内Aβ的表达明显上调并在大脑中大量沉积，进而引起氧化应激、细胞自噬和凋亡，轴突异常生长，诱发炎性反应、线粒体的损伤等多种病理性改变。Aβ是由其淀粉样前体蛋白(APP)水解产生的含有39～43个氨基酸的多肽。在正常生理情况下，APP由α-分泌酶和γ-分泌酶共同水解，这是人体内APP代谢的主要途径。由于α-分泌酶的作用位点在Aβ序列内所以不会产生Aβ片段，故称为非淀粉源途径。在淀粉源途径中，APP先经β-分泌酶水解产生β-N 端片段和β-C端片段，随后在γ-分泌酶水解下产生并释放Aβ40和Aβ42[3]。Aβ单体在聚集的过程中，会逐渐形成可溶性寡聚体(AβO)、纤维和淀粉样斑块等结构。AβO相较于Aβ斑块和单体具有更大毒性，对AD患者脑功能的影响更为严重[4]。

大量相关研究表明，Aβ在体内和体外都可以对神经细胞产生毒性作用，如tau过度磷酸化和氧化应激反应，以及突触障碍和神经元损伤等[2-3]。Aβ可通过影响关键脑区不同的神经递质系统的突触传递调节认知功能,由于Aβ产生与清除失衡导致大量的Aβ产生,从而抑制兴奋性神经递质释放的能力。Aβ也可以激活小胶质细胞和星型胶质细胞，活化的小胶质细胞和星型胶质细胞释放多种促炎性细胞因子,引起炎性反应,从而促进自由基生成及发生氧化应激反应,使神经细胞发生变性、坏死。Aβ寡聚物可以引起大量的钙离子内流,导致线粒体功能障碍,如线粒体钙超载、氧化应激和线粒体膜去极化等。细胞外Aβ沉积可通过多种途径导致氧自由基代谢紊乱，而氧自由基又会进一步促进Aβ的产生和聚集，从而导致组织发生不可逆性的损伤。

2 Aβ受体及其作用机制

Aβ引发神经元损伤的具体分子机制目前尚不完全清楚，最主要的原因可能是通过与细胞膜上的Aβ受体结合进而引起下游信号通路改变，直接损伤神经元或增加神经元的易感性。因此，这些Aβ受体成为AD病理发生、发展的关键，并可能成为AD药物开发的潜在重要靶点。近年来，已有多个膜受体被报道可与Aβ结合并引起其构象、表达及信号通路的改变。

2.1配对免疫球蛋白样受体B(PirB) PirB及其人类直系同源受体白细胞免疫球蛋白样受体亚家族B成员2(LilrB2)是非经典的主要组织相容性复合体Ⅰ类(MHC-Ⅰ)免疫受体，LilrB2在人脑中具有与PirB相似的特性和功能。PirB最初被认为仅在免疫系统中起作用[5]，现在也被发现存在于神经元生长锥中，并与突触可塑性相关[6]。Aβ42寡聚物能稳定地与PirB选择性结合。相对于野生型神经元，PirB敲除小鼠的Aβ42低聚物与培养的皮质神经元之间的结合减少了约50%。PirB可通过前2个胞外免疫球蛋白结构域D1、D2区与Aβ结合，与Aβ寡聚体亲和力(KD)可达37.3 nM[7]。LilrB2可直接作用于Aβ介导的突触毒性和cofilin或蛋白磷酸酶通路：Aβ与LilrB2结合后与蛋白磷酸酶结合，进而招募cofilin信号组分，促进cofilin去磷酸化。cofilin超活化，引起肌动蛋白解聚，PSD-95表达下调，最终导致细胞骨架和轴突形态异常[8]。

2.2抑制性受体(FcγRⅡB) FcγRⅡB主要在B细胞、巨噬细胞和嗜中性粒细胞中表达，可抑制B细胞受体介导的免疫反应，并在预防自身免疫中起关键作用[9]。近年来，有研究表明，FcγRⅡB及其家族成员也在神经系统中表达，并参与AD的病理过程。FcγRⅡB对Aβ42寡聚物具有高亲和力，KD达到为56.7 nM。FcγRⅡB结构中具有2个免疫球蛋白(Ig)结构域，其第2个Ig结构域与相对分子质量低的Aβ42相互作用[10]。通过对暴露于Aβ42的原代皮层神经元中表达的基因进行整体分析，结果表明Aβ42寡聚物可引起FcγRⅡB的表达被在皮层神经元中明显上调，并在AD患者的海马区中显著增加。在AD小鼠模型敲除FcγRⅡB可预防突触功能失调并保护的记忆损伤。Aβ42寡聚物与FcγRⅡB结合后产生凋亡信号，包括ER应激反应和caspase-12激活，以及p75NTR的下游途径，导致神经元丢失[11]。然而其具体通路尚不明确。近期有研究表明，FcγRⅡB还可通过其双亮氨酸基序介导Aβ内吞，导致Aβ在细胞质和线粒体中的积累，进而引起神经毒性。

2.3细胞型朊蛋白(PrPc) PrPc 是一种糖基磷脂酰肌醇锚定的膜蛋白，在于成年大脑和脊髓的神经元中表达，其正常生理功能目前尚不明确，异常折叠的PrPc是朊病毒病必需的致病因子。最新研究发现，PrPc还是Aβ42寡聚物的高亲和力受体，二者之间亲和力可达到nmol/L水平。体外结合实验表明，PrPc可通过其95～110位氨基酸残基与Aβ42寡聚物发生特异性结合，并引发下游神经毒性。代谢性谷氨酰胺受体mGluR5是PrPc和Aβ42寡聚物的主要共受体。mGluR5的胞外域与PrPc-Aβ42寡聚物复合体相结合后激活酪氨酸激酶Fyn，引起NMDA受体NR2B亚基磷酸化，最终导致神经元兴奋性毒性及树突不稳定增加[12]。

2.4Nogo-66受体1(NgR1) NgR1是3种主要的髓鞘相关抑制因子的共同受体，其信号通路在抑制轴突再生中发挥重要作用，而在AD病理过程中，NgR1参与调节了神经元凸起营养不良的过程[13]。APP/PS1转基因小鼠中敲除NgR1引起Aβ水平和Aβ斑块沉积增加，引起神经营养不良[14]。AD患者脑切片染色结果表明，NgR1在Aβ斑块附近富集，NGR1与Aβ寡聚体结合的亲和力为60 nM。进一步研究发现，Aβ的15～28位氨基酸残基可以与NgR1螺旋区的一个富亮氨酸凹面结合[15]。外周注射可溶性 NgR (310) ecto-Fc可以改善APP/PS1转基因AD小鼠的Aβ清除率，减少大脑中Aβ40和Aβ42浓度，Aβ斑块减少到未治疗组的50%。转基因小鼠的营养不良神经元数量和星形胶质细胞增生程度也有所降低。但重要的是，给药组的学习记忆能力开始有所改善，而对照组的表现则持续下降[16]。而最近研究表明，NgR1还可与APP上的BACE1酶切位点结合，通过增加BACE1水解作用降低APP水平。

2.5促红细胞生成素产生肝细胞受体B2(EphB2) EphB2属于Eph家族，表达于兴奋性突触，在发育过程中参与组织形成、血管的发生和轴突导向等。此外，在成熟的大脑中与突触功能和可塑性的调节密切相关[17]。EphB2胞外段结构分为7部分，其中包含1个配体结合域，1个富含半胱氨酸的重复序列，2个纤维蛋白连接结构域。Aβ寡聚体结合在EphB2胞外段的纤维蛋白重复序列结构域上，二者结合后触发EphB2在溶酶体中降解[18]。在原代神经元中，Aβ可引起 EphB2水平下降。而另一方面，AD患者的脑部检查显示EphB2在海马中的表达下降，同时伴随着海马区 NMDA 受体亚基的表达下降[19]。EphB2与Aβ结合后通过 Src激酶家族和 NMDA 受体亚基的磷酸化水平调节NMDA受体的在细胞膜上的表达。因此，EphB2水平下降引起NMDA功能受损进而引起LTP和记忆受损[18]。近年来，有研究表明，EphB2在海马星形胶质细胞中同样表达。但在星形胶质细胞中，Aβ可引起 EphB2水平上升，且降低EphB2水平有利于海马神经元的突触可塑性恢复。

2.6p75神经营养因子受体(p75NTR) p75NTR是神经营养蛋白TNF家族低亲和力受体，主要表达于基底前脑胆碱能神经元及颅内血管壁的神经纤维上[20]。YAAR等[21]发现，p75NTR通过其胞外域三聚体与Aβ42寡聚体结合，亲和力达到23 nmol/L。Aβ42寡聚体与p75NTR的相互作用会导致神经元的神经突触完整性下降。Aβ与p75NTR结合通过其胞内段激活p38和JNK，随后引起核因子-κB(NF-κB)易位和p53激活，最终产生神经毒性[22]。其他一些研究表明，p75NTR和Aβ之间的相互作用导致caspase-8和caspase-3的活化，活性氧中间体的产生及诱导氧化应激。且Aβ对神经元损害的炎症机制可以协同作用，已发现由Aβ激活的小胶质细胞产生的TNF-α和IL-1β可以增强p75NTR信号介导的Aβ的神经毒性作用。近年来，p75NTR经TACE酶剪切生成的胞外段P75ECD逐渐成为研究热点。P75ECD可以促进轴突生长，拮抗中枢神经系统髓鞘相关抑制因子。在AD病理过程中p75NTR分子介导Aβ细胞毒性作用，而p75ECD 则为保护作用。重组p75ECD蛋白可以改善Aβ寡聚化和纤维聚集，在AD小鼠海马注射重组的 p75ECD 能够减少注射部位Aβ斑块沉积，并改善小鼠认知记忆能力[23]。

2.7低密度脂蛋白受体相关蛋白1(LRP1) LRP1是一种Ⅰ型跨膜糖蛋白，存在于受体介导的细胞内吞过程中的细胞质膜上。LRP1在大脑中表达于血管内皮细胞、小胶质细胞与星形胶质细胞中[24]。LTP1是介导的Aβ通过血脑屏障的清除的主要受体。Aβ40可与LRP1的配体结合区 Ⅱ和IV区段以高亲和力(KD=0.6～1.2 nmol/L)直接结合，高于Aβ42及其寡聚体[3]。AD患者血脑屏障中LRP1水平下调会导致Aβ转运降低，外周清除减少，从而导致Aβ过度积累，引发神经毒性[25]。除介导Aβ透过血脑屏障的清除外，LRP1还可通过多种方式参与多种方式参与Aβ的代谢过程。LRP1促进Aβ通过胞吞的方式进入胞浆，再经溶酶体途径降解[26]。另一方面，LRP1可与APP竞争性结合BACE1和γ-分泌酶从而减少Aβ生成[27]。

2.8晚期糖基化终末产物受体(RAGE) RAGE表达于神经元、胶质细胞和脑微血管内皮细胞等多种细胞膜上，可与多种细胞信号分子结合[28]。Aβ在AD患者脑中与血管系统的结合增加及Aβ与内皮细胞的高亲和力结合表明存在Aβ的内皮受体，DU等首先发现RAGE是与Aβ相结合的内皮细胞受体。RAGE胞外段包含1个V型区域和2个C型区域。有研究表明，V型区域是与Aβ结合的位点，二者亲和力可达50 nM。RAGE是介导Aβ跨血脑屏障转运的重要受体，患者大脑中RAGE表达水平明显升高。RAGE可通过内吞和跨膜作用介导血浆中Aβ寡聚体进入中枢[29]。此外，RAGE在小胶质细胞中可激活细胞内信号通路诱导炎症因子的表达。在AD转基因小鼠中过表达RAGE会导致星形胶质细胞增多症和小胶质细胞增生，NF-κB核易位增加，海马的乙酰胆碱酯酶活性降低和突触素染色减少[30]。

3 结语与展望

一直以来，寻找能与细胞外Aβ相结合并将其神经毒性信号传导到细胞内的细胞表面受体是AD研究的重要内容。在细胞膜上存在有多种与Aβ结合并介导一系列下游信号通路的受体，这些受体统称为Aβ受体。Aβ受体介导的病理作用包括引起突触可塑性下降、神经元丢失、炎性反应及氧化应激或参与Aβ的转运过程。Aβ受体介导的下游通路机制异常复杂,且各机制之间相互联系、互相影响。

通过总结AD病理机制研究及药物研发进展，现有抗AD药物研发的困境在于：AD发病时已在病程晚期，此时Aβ已达到较高水平并介导了多个病理学变化。而目前基于Aβ学说的治疗策略大部分针对的是Aβ代谢异常，旨在减少Aβ的形成和聚集，并没有针对其产生毒性的下游通路，因而难以改变神经元损伤的事实。从Aβ受体的角度出发，在疾病早期抑制Aβ寡聚体毒性或改善Aβ转运情况，从而改善患者认知障碍，可能成为AD治疗的新策略。