阿尔兹海默症(AlzheimersDisease,AD)，俗语常说的“老年痴呆症”，在奥斯卡提名短片《勿忘我》中以动画形式展现出了阿尔兹海默症患者的世界，动画中的老人，逐渐失去自己的记忆，甚至忘记最爱的人，他的脑海中是一个逐渐消逝的世界，这一切残忍又绝望......
图1.《勿忘我》结尾片段
令人遗憾的是，阿尔兹海默症的发病机制复杂，至今仍未完全破译具体机制，目前主流观点是脑内细胞外β-淀粉样蛋白(Aβ)逐渐沉积和细胞内Tau蛋白聚集导致的神经元死亡和认知障碍。
■Aβ蛋白沉积
Aβ蛋白是淀粉样神经炎斑块的主要成分，由淀粉样前体蛋白(APP)代谢产生的，从APP变身Aβ蛋白有以下历程
APP是I型跨膜糖蛋白，APP在膜附近被α-分泌酶的细胞外蛋白酶裂解，切割释放出可溶性细胞外片段sAPPα；同时也被β-分泌酶1(BACE1)的天冬氨酰蛋白酶裂解，释放可溶性细胞外片段APPβ与膜结合片段(C99)。紧接着，C99在膜内被γ-分泌酶复合物切割，释放Aβ蛋白和细胞内肽(AICD)。
Aβ蛋白在神经元活动增强的环境下分泌释放到细胞间质液中，聚集形成寡聚体、原纤维，最终形成斑块(图2)。年6月7日，FDA批准阿杜卡努单抗(Aducanumab)作为早期阿尔兹海默症的治疗药物。作为近20年来首款用于阿尔兹海默症的批准药物，阿杜卡努单抗的主要作用机制是：作为一种高亲和靶向Aβ构象的单抗，与阿尔茨海默症(AD)患者脑中的淀粉样蛋白结合最终达到清除目的。
图2.Aβ蛋白沉积[1][2]
■Tau蛋白聚集驱动AD发展
Tau蛋白与认知障碍的进展密切相关。研究表明，随着年龄的增长，即使没有认知能力下降，Tau病理也会在内嗅皮层和内侧颞叶中积累，即所谓的原发性年龄相关Tau病变(PART)。Tau蛋白已经被证明在微管组装和神经元轴突的稳定以及微管运输的调节中具有重要作用，Tau敲除(KO)小鼠虽然没有表现严重的发育表型，但在细胞培养中会表现出明显神经元成熟延迟和突触可塑性受损。
在正常情况下，Tau蛋白通常以其天然单体形式存在，但是在阿尔兹海默症患者的大脑中，Tau蛋白聚集物以一种固定的方式沿着神经解剖连接线发生。错误折叠的Tau蛋白促进天然Tau单体的错误折叠，进一步导致新的病理Tau蛋白聚集物产生。
图3.Tau蛋白聚集[2][3]
Tau蛋白也受多种翻译后修饰的影响，包括磷酸化、乙酰化、糖化、O-GlcNAcylation等多种修饰。Tau在不同位点的磷酸化反映疾病的进程。在AD早期，神经原纤维缠结(NFTs)尚未形成，Tau的磷酸化位点主要发生在Ser和Ser等位点，随着疾病的进展，Ser和Thr位点的磷酸化将不断增强。Thr位点的磷酸化一般标志着有更多的成熟的p-Tau组装形成NFTs，推动疾病进入晚期阶段。乙酰化修饰也有着重要作用，最近发表于Cell的文章Reducingacetylatedtauisneuroprotectiveinbraininjury一文表明，创伤性脑损伤(TBI)是AD中的非遗传性、非衰老相关风险因素，在有TBI史的AD患者大脑中的乙酰化位点诱导tau乙酰化(ac-tau)。阿尔兹海默症的相关发病机制较为复杂，那么用于阿尔兹海默症研究的动物模型有哪些呢
■表现Aβ病变的小鼠模型
Aβ蛋白的注射：有很多研究者选择直接向小鼠和大鼠脑内注射毒性Aβ多肽来模拟阿尔茨海默病(图4)。这种使用注射的方法能够模拟在分子层面以及行为层面上的改变，例如：学习和记忆能力削弱。这种造模方式造模时间短，但个体差异较大，且注射的方法比较考验技巧。
图4.Aβ蛋白注射诱导疾病模型[5]
除了上述方法，还有基于人源性APP或PS1突变基因构建而成的小鼠模型。野生型小鼠与人的APP蛋白存在氨基酸位点差异,一般无法自发生成Aβ沉积。因此只有通过转入人源性APP基因才能表现出Aβ相关的病理改变。例如：PDAPP小鼠在PDGF-β启动子的调节下表达人类APPIndiana突变(APPVF)，使得APP表达量上调(小鼠内源性APP的10倍)。该模型小鼠在6~9月龄时开始出现Aβ斑块，在大脑中表现出年龄依赖性淀粉样蛋白沉积以及硫代黄素-S阳性斑块，包括具有致密核心的致密斑块，这些斑块与人类AD中所见的相似。
■表现Tau病变的转基因小鼠模型
JNPL3小鼠是最早利用PL突变构建的Tau转基因小鼠模型，该模型小鼠可在小脑、海马体，以及脊髓等处过表达人源性TauPL蛋白，并且使得神经原纤维缠结以年龄和基因剂量依赖性方式发展。除PL突变之外，PS也是常见的Tau转基因小鼠模型。例如，在6月21日在Neuron上发表的Overexpressinglow-densitylipoproteinreceptorreducestau-associatedneurodegenerationinrelationtoapoE-linkedmechanisms中，作者团队证明了LDLROX降低apoE表达，并减少PS小鼠的Tau病理和神经变性。
作者团队将LDLR转基因小鼠与PS小鼠杂交，产生PS/LDLR杂交小鼠。研究结果表明，在PS小鼠中，PS小鼠的海马和梨状/内嗅皮层表现出严重的脑萎缩(图5A)，突触蛋白染色结果显示PS小鼠的海马CA3区的透明层突触丢失明显(图5B)。而PS/LDLR小鼠相对P小鼠，上述症状都有缓解，并且原本由一到四型逐加重的并且将p-tau染色也被LDLROX转变至早期模式(图5C,5D)。
图5.PS小鼠中的LDLROX减轻神经变性[6]
A:苏丹黑染色；B:突触蛋白染色；C:AT8染色的四种不同的p-tau模式；D.PS和PS/LDLR小鼠p-tau染色模式分布式
■同时表现Aβ和Tau病变的转基因小鼠模型
除了上述转基因模型，目前公认的可较为全面模拟AD病理改变的模型是3xTg小鼠，该模型小鼠同时携带APPKN/ML、TauPL以及PS1ML三种FAD突变。例如近期在Cell上发表的题为Chaperone-mediatedautophagypreventscollapseoftheneuronalmetastableproteome文章，证明了CMA激活对AD样病变的改善作用。作者团队使用了AD(Tg)三转基因小鼠模型，同时从小鼠第八个月起，开始给CMA激动剂CA77.1(简称CA)(图6A)。Tg小鼠表现出类似焦虑和抑郁的行为，并且记忆明显下降。
免疫荧光的结果表明3xTg小鼠的海马背侧早期p-Ttau蛋白水平，未成熟淀粉样斑块(MOAB2)、成熟淀粉样沉积(6E10)、β样折叠蛋白以及pThrtau都发生了显著的上调(图6B)。结果还显示海马背侧的小胶质细胞(Iba染色)和星形胶质细胞数量明显增多，胶质细胞与淀粉样斑块样沉积物的共定位染色明显(图6C)。而CA给药组会明显改善上述状况。总之，这些结果证明了CA对AD相关病理具有有益的影响。
图6.3xTg小鼠的海马背侧染色[7]
A:3xTg模型示意;B:AD疾病相关指标染色;C:胶质细胞染色
总结：
在这篇文章中，小M给大家介绍了目前关于阿尔兹海默症发病机制的主流观点Aβ作为斑块或非纤溶、寡聚物形式，最后形成致密的蛋白斑块(“老年斑”)；tau蛋白错误折叠和组装，不断扩散，最后导致神经并扩散到整个皮质，导致神经系统衰竭、神经退行性变和认知能力下降。
关于阿尔兹海默症的研究，研究者们从未停止探索的脚步，小M相信，总有一天，守得云开见月明。
BACE1抑制剂
Lanabecestat血脑屏障的BACE1抑制剂，可用于阿尔兹海默症的研究。
AZDfreebase具有口服活性的、可透过大脑屏障的BACE1抑制剂，可用于阿尔兹海默症的研究。
Umibecestat(CNP)BACE-1抑制剂，可用于阿尔兹海默症的研究。
γ-secretase抑制剂
Avagacestatγ-secretase抑制剂，抑制Aβ42和Aβ40的产生，用于阿尔兹海默症的研究。
Semagacestatγ-secretase抑制剂，抑制Aβ42,Aβ38和Aβ40形成，可用于阿尔兹海默症的研究。
Begacestatγ-secretase选择性抑制剂(IC50:Aβ40=15nM)，可用于阿尔兹海默症的研究。
β-Amyloid蛋白相关产品
β-Amyloid(1-42),humanTFA由42个氨基酸组成的肽，是构成老年斑和神经纤维缠结的主要成分，在阿尔兹海默症的发病机制中起关键作用。
β-Amyloid(25-35)β-淀粉样蛋白的活性片段，可诱导阿尔兹海默症相关的神经毒性。
β-Amyloid(1-42),ratTFA是由42个氨基酸组成的肽，有神经毒性作用，可用于阿尔兹海默症的相关研究。
β-Amyloid(42-1),human是β-Amyloid(1-42)的无活性形式；可用作阴性对照。
其他产品
MDR-β-Amyloid聚集，可用于阿尔兹海默症的研究。
Clioquinol防止Aβ沉积，可恢复细胞中铜和锌离子的稳态，可用于阿尔兹海默症的研究。
(-)-EpigallocatechinGallate(EGCG)通过抑制APP蛋白水解减少Aβ蛋白的形成。
MCE的所有产品仅用作科学研究或药证申报，我们不为任何个人用途提供产品和服务
缩写AD:AlzheimersdiseaseAPP:AmyloidprecusorproteinNFTs:NeurofibrillarytanglesCMA:Chaperone-mediatedautophagyFAD:FamilialAlzheimersdisease
参考文献1.FrancescoPanza,MadiaLozupone,GiancarloLogroscino,BrunoPImbimbo,etal.Acriticalappraisalofamyloid-β-targetingtherapiesforAlzheimerdisease.NatRevNeurol.Feb;15(2):73-.JustinMLong,DavidMHoltzman,etal.AlzheimerDisease:AnUpdateonPathobiologyandTreatmentStrategies.Cell.Oct3;(2):-.3.MarcAurelBusche,BradleyTHyman,etal.Synergybetweenamyloid-βandtauinAlzheimersdisease.NatNeurosci.0Oct;23(10):-.4.Jwa-JinKim,MinhoMoon,etal.VitaminD-bindingprotein-loadedPLGAnanoparticlessuppressAlzheimersdisease-relatedpathologyin5XFADmice.Nanomedicine.Apr;17:-.5.Min-KyooShin,EdwinVázquez-Rosa,YeojungKoh,FeixiongCheng,JamesDReynolds,AndrewAPieper,etal.ReducingacetylatedtauisneuroprotectiveinbraininjuryCell.May13;(10):-.e23.6.DGames,DAdams,RAlessandrini,RBarbour,PBerthelette,CBlackwell,TCarr,JClemens,TDonaldson,FGillespie,etal.Alzheimer-typeneuropathologyintransgenicmiceoverexpressingVFbeta-amyloidprecursorprotein.Nature.5Feb9;():-7.7.MathieuBourdenx,EvripidisGavathiotis,AnaMariaCuervom,etal.Chaperone-mediatedautophagypreventscollapseoftheneuronalmetastableproteome.Cell.May13;(10):-.e25
