背景介紹
淀粉樣肽β(Amyloid β,Aβ)是淀粉樣前體蛋白(APP)經β-和γ-分泌酶水解后產生的一種含有39-43個氨基酸的多肽。可由多種細胞產生,在血液、腦脊液和間質液中循環。大腦中出現β-淀粉樣蛋白斑塊,即細胞外的蛋白質沉積物,是阿爾茨海默癥的一項主要標志。這些斑塊是由單體 Aβ 自發聚集成可溶性 Aβ 低聚物形成的,后者聚集在一起會形成不溶性原纖維。它大部分與蛋白質分子結合,少數以游離狀態存在。
圖片來源于?雜志期刊【柳葉刀/神經】,僅供參考
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Aβ 的肽鏈由約 40~43 個氨基酸組成。在 N 末端和 C 末端分別發生幾種變異,老人斑積累的代表性物質 Aβ 包括由 40 個氨基酸組成且以 40 號 Val 殘基結束的 Aβ40 和由 42 個氨基酸組成以 42 號 Ala 殘基結束的 Aβ。由于 Aβ 1-42 多出的兩個氨基酸導致錯誤折疊并聚集的可能性更大,所以一般認為 Aβ 1-42 的有更強的神經毒性。在人腦脊液中,Aβ1-40的含量是Aβ1-42的10倍。且在老人斑形成早期就已經積累起來了。Aβ1-42毒性更強,更易聚集,形成Aβ沉淀的核心,引發神經毒性作用。
Aβ三聚體x射線晶體結構圖(圖源:Protein Data Bank)
產生過程
Aβ 是由其前體蛋白 APP 切斷出來的肽鏈片段。APP 是 I 型單向膜貫通性蛋白質,普遍存在于各個組織中。根據氨基酸剪接不同主要分為 695/751/770 三種氨基酸類型,但在大腦中發現較多的是 695 氨基酸的 APP695。在健康的人腦脊髓液中也可檢測出 Aβ,它并不是 AD 病患者腦中病變產生的產物,而是 APP 正常代謝過程中產生、分泌的分子。Aβ 是通過對 APP2 階段的剪切后產生的。首先,APP 的細胞外域被β-secretase切斷,細胞外域片段(sAPPβ)被分泌出來。然后γ-secretase切斷殘留在細胞膜的 APP 的 C 末端斷片(C99),并產生 Aβ 和 AICD。Aβ 的 C 末端變異是 γ-secretase 切斷時引起的,氨基酸切斷的部位不同,可以產生 Aβ37 到 Aβ49 等多種 Aβ。以前人們矚目于高產生量的 Aβ40,或聚集性毒性高的 Aβ42,APP 代謝過程中,除 Aβ 產生途徑外,還存在非 Aβ 產生途徑。非 Aβ 產生途徑也分為 2 個階段的剪切,第 2 階段的剪切酶同樣是 γ-secretase,但第 1 階段的剪切酶為α-secretase。α-secretase 是在 APP 上的 Aβ 內域 16 號 Lys 殘基和 17 號 Leu 殘基間切斷的,產生的約 3kDa 的片段(p3)是缺失 Aβ N 末端域 16 氨基酸的多肽片段。神經細胞中的ADAM10就是主要的 α-secretase。
Aβ在阿爾茨海默病中的具體作用機制
?Aβ的異常聚集?:在正常生理情況下,Aβ的產生和清除處于平衡狀態。然而,在AD患者中,這種平衡被打破,Aβ異常聚集形成淀粉樣斑塊,對神經元產生毒性作用?。
神經元損傷?:Aβ斑塊的形成會導致神經元死亡和神經退行性病變,進一步影響記憶和認知功能?。
炎癥反應?:Aβ斑塊的降解過程中會產生過氧化氫等毒性副產物,加劇神經元死亡和神經退行性病變?。
Aβ檢測在診斷中的應用
?腦脊液檢測?:通過檢測腦脊液中的Aβ1-42、Aβ1-40等指標,可以評估阿爾茨海默癥的病理學改變。Aβ1-42水平下降提示可能出現AD病理學改變,需結合臨床癥狀和其他檢測結果進行綜合判斷?。
?早期檢測?:Aβ1-42/Aβ1-40比值在診斷前14年即發生變化,這為早期診斷提供了重要依據?。
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