阿爾茨海默病血腦屏障研究進(jìn)展

趙昊譞　宋軍營(yíng)　宮洪濤　黃洪華　傅會(huì)娟

(河南中醫(yī)學(xué)院第一臨床醫(yī)學(xué)院，河南　鄭州　450000)

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阿爾茨海默病血腦屏障研究進(jìn)展

趙昊譞宋軍營(yíng)宮洪濤黃洪華傅會(huì)娟

(河南中醫(yī)學(xué)院第一臨床醫(yī)學(xué)院，河南鄭州450000)

阿爾茨海默??；血腦屏障；β-淀粉樣蛋白；內(nèi)皮細(xì)胞；緊密連接

阿爾茨海默病(AD)臨床表現(xiàn)以進(jìn)行性認(rèn)知障礙、人格及行為損害為主。AD主要的病理改變?yōu)棣?淀粉樣蛋白(Aβ)沉積形成老年斑(SP)，tau蛋白過度磷酸化，神經(jīng)元突觸功能異常及椎體細(xì)胞丟失。研究顯示90%以上的AD患者均存在血腦屏障(BBB)損傷〔1〕，Aβ?lián)p傷腦微血管內(nèi)皮細(xì)胞(BMEC)而引起B(yǎng)BB破壞可能是AD新的特征性病理改變〔2,3〕。

1　BBB結(jié)構(gòu)和功能

BBB主要由BMEC和周細(xì)胞構(gòu)成，并由星形膠質(zhì)細(xì)胞足突包繞于毛細(xì)血管外周，內(nèi)皮細(xì)胞間的緊密連接(TJ)是構(gòu)成BBB的重要部分。BBB在腦與血液之間形成一層緊密屏障，控制血液與腦組織之間的物質(zhì)交換，為維持中樞神經(jīng)微環(huán)境的穩(wěn)定提供可靠保障〔4〕。BMEC沒有窗孔結(jié)構(gòu)、沒有或有很少的吞飲小泡，缺少收縮蛋白，大分子物質(zhì)和非電解質(zhì)低分子物質(zhì)很難通過，是腦血管擁有相對(duì)穩(wěn)定通透性的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)〔5〕。其細(xì)胞內(nèi)外含有豐富的酶系統(tǒng)，轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)所需的受體，胞內(nèi)的三磷酸腺苷(ATP)酶活性明顯高于其他部位的血管內(nèi)皮細(xì)胞,且線粒體含量是其他部位血管內(nèi)皮細(xì)胞的5或6倍〔6〕，這些特殊的結(jié)構(gòu)為物質(zhì)的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)和實(shí)現(xiàn)屏障功能提供有力保障。

TJ是由跨膜蛋白、閉鎖小帶蛋白(ZO)-1及纖維骨架蛋白共同組成的具有調(diào)節(jié)作用的復(fù)雜的細(xì)胞系統(tǒng),是保證BBB滲透性及完整性的重要分子結(jié)構(gòu)〔7〕。閉合蛋白(Occludin)是第一個(gè)被完整分離出來的TJ膜蛋白，其他膜蛋白包括封閉蛋白(Claudin)和連接黏附分子(JAM)。大鼠在腦缺血發(fā)生2 h后，BBB通透性顯著增加，Occludin和Claudin-5在腦微血管上皮細(xì)胞上呈陽性表達(dá)，Occludin和Claudin-5的mRNA和蛋白均比正常對(duì)照組顯著降低〔8〕,由此可見TJ的功能狀態(tài)能夠影響B(tài)BB的通透性。星形膠質(zhì)細(xì)胞參與包裹神經(jīng)血管單元血管壁99%以上的面積，并與內(nèi)皮細(xì)胞相互作用，對(duì)維持BBB的功能具有重要作用〔4〕。85%的腦毛細(xì)血管周圍均有星形膠質(zhì)細(xì)胞樹突附著，同時(shí)星形細(xì)胞能分泌一種體液因子，促使BMEC之間的連接緊密，并減弱內(nèi)皮細(xì)胞的胞飲作用〔9〕。此外，星形膠質(zhì)細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞關(guān)系密切。一方面，星形膠質(zhì)細(xì)胞能夠表達(dá)內(nèi)皮細(xì)胞的轉(zhuǎn)運(yùn)分子，如葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白-1；另一方面內(nèi)皮細(xì)胞分泌因子如白血病抑制因子，可誘導(dǎo)星形膠質(zhì)細(xì)胞的分化〔10〕。

周細(xì)胞包埋在基膜中，圍繞在BMEC的外面，為腦微血管提供結(jié)構(gòu)支持，同時(shí)周細(xì)胞能促進(jìn)TJ蛋白的表達(dá)〔11〕，參與TJ的形成過程。此外，周細(xì)胞在維持BBB結(jié)構(gòu)和功能完整性等方面也有重要作用〔12〕。在腦卒中缺血缺氧的條件下，周細(xì)胞從平時(shí)所在微血管的位置發(fā)生遷移，并直接或間接地影響B(tài)BB的通透性〔13〕。而BBB通透性增加，會(huì)使一些促進(jìn)AD病理改變的神經(jīng)毒性物質(zhì)，如促炎細(xì)胞因子和脂質(zhì)進(jìn)入中樞神經(jīng)系統(tǒng)〔14，15〕。BMEC與ADBBB上BMEC，既是物質(zhì)出入大腦的通道，又是大腦與外界溝通的信號(hào)通道，有屏障、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)運(yùn)輸、受體介導(dǎo)、淋巴細(xì)胞侵入和滲透壓調(diào)節(jié)等功能〔16，17〕。Aβ在腦內(nèi)沉積形成SP是AD的主要病理改變，BBB在清除腦內(nèi)可溶性的Aβ肽過程中起重要作用〔18〕。內(nèi)皮細(xì)胞上的多種蛋白都參與Aβ的代謝過程。

P-糖蛋白是一種轉(zhuǎn)出蛋白，由高度多態(tài)性的ATP結(jié)合盒轉(zhuǎn)運(yùn)體(ABC)B1基因編碼而來。van Assema等〔19〕利用(R)-〔11C〕維拉帕米示蹤劑及正電子發(fā)射斷層掃描(PET)技術(shù)對(duì)32例正常人及17例AD患者體內(nèi)的P-糖蛋白進(jìn)行量化分析。結(jié)果表明，在AD患者體內(nèi)，C1236T，G2677T/A和C3435T單核苷酸多態(tài)性可能與在BBB上P-糖蛋白的功能變化有關(guān)。因此，遺傳變異在ABCB1 可能有助于Aβ在大腦沉積〔19〕。

晚期糖基化終末產(chǎn)物受體(RAGE)是BBB上參與Aβ轉(zhuǎn)運(yùn)的重要載體，它不僅能介導(dǎo)Aβ的神經(jīng)毒性，又能通過正反饋調(diào)節(jié)機(jī)制上調(diào)自身表達(dá)，加速Aβ入腦沉積，導(dǎo)致AD的病理改變〔20〕。最新的研究〔21〕發(fā)現(xiàn)，RAGE上第三和第八β鏈能夠與Aβ肽結(jié)合，從而使Aβ從血液循環(huán)向腦內(nèi)運(yùn)輸。靶向定位誘變這兩條肽鏈的氨基酸序列，能終止RAGE與Aβ的相互作用，而利用第三β鏈或RAGE的單克隆抗體靶向作用于RAGE-Aβ能抑制小鼠模型的Aβ跨BBB運(yùn)輸。低密度脂蛋白受體相關(guān)蛋白(LRP)-1參與Aβ由腦到循環(huán)的轉(zhuǎn)運(yùn)清除過程〔22〕。谷氨酸是一種大腦的興奮性神經(jīng)遞質(zhì)，能介導(dǎo)神經(jīng)元損傷，可能是AD的一種病理過程。鈉依賴的興奮性氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(EAAT)1、EAAT2和EAAT3在BBB的近腔側(cè)的表達(dá)能清除谷氨酸，從而對(duì)谷氨酸介導(dǎo)的神經(jīng)元損傷起到一定保護(hù)作用。因此，這些受體可能代表對(duì)抗谷氨酸興奮毒性的新的治療靶點(diǎn)〔23，24〕。葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(GLUT)-1是葡萄糖跨越BBB，為大腦提供基本能量支持的主要載體。AD存在著葡萄糖攝取及代謝損害，而一項(xiàng)利用PET技術(shù)及18F-2-氟-2-脫氧-D-葡萄糖(18F-FDG)的研究發(fā)現(xiàn)，葡萄糖在跨BBB轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)攝取減少。葡萄糖攝取的減少早于臨床癥狀和腦萎縮，可被作為AD的早期生物標(biāo)記物〔25〕。

2　周細(xì)胞與AD

周細(xì)胞是BBB的重要組成部分，對(duì)維持BBB的結(jié)構(gòu)和功能的完整性有重要作用，其缺失會(huì)造成BBB的破壞〔26〕，進(jìn)而加重AD的惡化。周細(xì)胞缺失小鼠模型在神經(jīng)元出現(xiàn)損傷之前就已經(jīng)存在BBB的慢性損傷。研究表明，AD患者皮質(zhì)及海馬區(qū)域的周細(xì)胞數(shù)量及其覆蓋區(qū)域較正常對(duì)照組均有所降低〔27〕。另有研究〔28〕發(fā)現(xiàn)，在Aβ前體蛋白過量表達(dá)的小鼠體內(nèi)，周細(xì)胞缺失能夠引起Aβ40及Aβ42水平升高，并能促進(jìn)血管淀粉樣變和大腦β淀粉樣變。一方面，周細(xì)胞缺失，在疾病進(jìn)程的早期減少的可溶性Aβ的沉積和大腦內(nèi)的Aβ沉積，這種不斷增加的Aβ又誘導(dǎo)了周細(xì)胞的缺失。另一方面，周細(xì)胞缺失，打破了腦血管的完整性，并導(dǎo)致微血管減少，加重血管損傷。

3　TJ與AD

TJ上的ZO-1對(duì)維持TJ穩(wěn)定性和BBB滲透性有重要作用〔29〕。Aβ1～42能夠誘導(dǎo)細(xì)胞膜的滲透性增加，下調(diào)ZO-1的表達(dá)，并增加內(nèi)皮細(xì)胞鈣和基質(zhì)金屬蛋白酶(MMPs)的分泌〔30〕。MMPs是蛋白酶類中最重要的一類,是一組同源的以無活性酶原形式分泌的鋅依賴性中性蛋白酶,其中MMP-2能降解腦微血管細(xì)胞外基質(zhì)，包括血管基底膜的膠原，層黏連蛋白和纖維連接蛋白等，導(dǎo)致腦微血管滲透性增高，BBB完整性破壞〔31〕。郭曉紅等〔32〕發(fā)現(xiàn)AD患者血清MMP-2，MMP-9水平高于正常對(duì)照組，且隨病情嚴(yán)重程度不同而變化，重度患者血清中兩種酶的水平高于輕度患者。

中和抗體抗RAGE和鈣調(diào)磷酸酶(CaN)抑制劑和MMP抑制劑對(duì)Aβ1～42引起的ZO-1變化有抑制作用，提示Aβ-RAGE相互作用通過鈣離子(Ca2+)-CaN途徑改變TJ蛋白。利用Aβ誘導(dǎo)治療RAGE表達(dá)和Aβ-RAGE相互作用觸發(fā)細(xì)胞內(nèi)的信號(hào)級(jí)聯(lián)反應(yīng)破壞TJ，從而破壞BBB的完整性。Aβ-RAGE-CaN-MMP級(jí)聯(lián)反應(yīng)是引起B(yǎng)BB破壞重要機(jī)制，同時(shí)也是AD的病理機(jī)制〔20〕。BBB除參與AD病理相關(guān)物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)與代謝過程中外，其自身在受到某些條件刺激后能產(chǎn)生相關(guān)因子介導(dǎo)AD的病理過程。如腦缺血可以刺激BBB出現(xiàn)炎性因子如腫瘤壞死因子-α、白細(xì)胞介素-1等，這些炎性因子可以導(dǎo)致白細(xì)胞通過內(nèi)皮細(xì)胞和BBB游走，引起TJ的分子缺失及促使血管吸附蛋白的再分布，從而引起B(yǎng)BB的損傷，通透性增加，使Aβ進(jìn)入腦內(nèi)增加，進(jìn)而引起或加重AD的病理改變〔33〕。

綜上，基于BBB的研究為探求AD的病理機(jī)制提供了新的方向。大量的體外藥理實(shí)驗(yàn)為AD的臨床治療尋找新的有效的切入點(diǎn)提供了理論支持，進(jìn)而也能夠?yàn)榫S持BBB的結(jié)構(gòu)、功能的完整性，保證腦內(nèi)正常的生理活動(dòng)提供新的有效的臨床治療途徑。利用先進(jìn)的影像學(xué)技術(shù)所進(jìn)行的研究為探索AD發(fā)病機(jī)制，AD的診斷提供更為方便可靠的檢驗(yàn)途徑，也為AD的早期診斷與干預(yù)提供理論支持。

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〔2015-05-13修回〕

(編輯馮超/王一涵)

10.3969/j.issn.1005-9202.2016.14.115

趙昊譞(1989-)，男，在讀碩士，主要從事中醫(yī)藥防治腦血管病的研究。

R741

A

1005-9202(2016)14-3595-03；