AD多數情況下為偶發性病癥，但也有極小部分是以常染色體顯性遺傳的家族性AD（Family AD；FAD）形式存在。從遺傳學研究角度鑒定FAD的致病基因——編碼Aβ前體蛋白（APP）的APP基因、APP切斷酶γ-secretase復合體的活性中心蛋白被PSEN1和PSEN2基因編碼的Presenilin1和2識別。在上述3種遺傳基因的基礎上，對FAD家族進行研究發現FAD變異存在以下病變結果：

①Aβ產生總量增加；
②高凝集性的Aβ42產生比率增加；
③Aβ自體凝集性增強。

由此提出了Aβ的凝集·積累是誘發AD癥的“淀粉樣蛋白假說”。作為APP基因上的保護性變異，A673T的變異會使Aβ產生減少，由此更強有力地支持了Aβ是AD發病機制的“淀粉樣蛋白假說”。

大腦中Aβ的濃度是通過對其產生和清除進行平衡調節，一旦平衡被破壞了，就會出現Aβ在腦內聚集的局面。本文通過Aβ的產生、清除和聚集三方面，靶向治療Aβ展開論述根治AD的方法。

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（如圖1）。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，但近年來，聚集性·毒性高的Aβ43也備受矚目。另外，除了γ-secretase的切斷抑制作用，對于其切斷活性調節的γ-secretase modulator（GSM）的開發和功能機制的研究也在進行中， Aβ37和Aβ38的短Aβ種類的產生機制也受關注。β-secretase的分子形態是以BACE1為活性中心，Aph-1、Pen-2、nicastrin的復合體；γ-secretase是以presenilin1或presenilin2為活性中心的，與Aph-1、Pen-2、nicastrin組成的復合體。

APP代謝過程中，除Aβ產生途徑外，還存在非Aβ產生途徑（如圖1）。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。

  圖1. Aβ產生途徑和非Aβ產生途徑

近年來有報道指出，Aβ產生量是隨神經活動的變化而變化的。在小鼠腦內可明顯觀察到，腦部位的神經活動量和Aβ產生量、Aβ積累量相關，小鼠進入睡眠狀態時，神經活動受到抑制，Aβ產生量也明顯減少。利用光遺傳學技術使神經活動長期處于連續亢奮的狀態，則發現Aβ積累量增加。雖然通過增強神經活動使Aβ產生的機制尚未明確，但隨著神經活動亢奮，內吞作用增強可能使得被運送至細胞表面的APP更容易被內吞作用以及被BACE1切斷。

通常情況下，可以通過迅速清除腦內產生的Aβ，來維持大腦內Aβ的一定濃度。但是在一部分的FAD患者中，FAD的變異結果使Aβ產生量增加，破壞腦內Aβ平衡，引發AD癥。另一方面，在偶發性AD患者群中發現，AD癥的突破點不在Aβ產生的增強，而是Aβ的清除。這個結果表明除了Aβ產生過程，Aβ清除過程的詳細分子機制研究也至關重要。報道指出，Aβ分解酶的分解、膠質細胞的吞噬作用、通過血腦屏障（BBB）的排出輸送等都可作為Aβ清除的主要機制。

代表性的Aβ分解酶有：金屬蛋白酶——Insulin degrading enzyme（IDE）和Neprilysin（NEP），絲氨酸蛋白酶——Kallikrein-related peptidase7（KLK7）等。從基因敲除小鼠案例中闡明了二者都能分解小鼠腦內的內源性Aβ，還可以減少AD患者腦內的Aβ量，降低其分解活性。另外，使用腺病毒相關載體表達NEP等也可以減少Aβ的積累，更表明了這些Aβ分解酶可能成為AD病癥治療的標靶。

腦內的小膠質細胞和星形膠質細胞等膠質細胞吞噬Aβ也被推斷出來。在小膠質細胞中，發現了與Aβ吞噬作用有關的scavebger receptor等受體。加之近年來從膠質細胞相關研究發現的可能與AD風險相關基因群（Genome wide association study；GWAS）中，發現小膠質細胞中含有多種高表達的遺傳基因，這些膠質細胞可能以某種形式影響著AD癥的發病。實際上，這些遺傳基因中，關于CD33和TREM2等對Aβ清除造成的影響已被報道。

Aβ單體中，沒有特定結構，聚集、積累后Aβ形成了豐富的β片段構造的淀粉樣蛋白纖維。Aβ42的聚集性比Aβ40高，是腦內老人斑形成時先積蓄的一種Aβ。Aβ40比Aβ42結構更容易發生改變，雖然原因暫時不明，但已有報道指出31-34號、38-41號氨基酸殘基上組成β發夾結構可穩定C末端結構，使其更易形成β片段結構。在Aβ分子內，淀粉樣蛋白纖維與25-29號氨基酸組成轉角結構形成β片段結構，通過分子間相互作用形成β交叉片段。組成分子內轉角結構的氨基酸域附近是增強Aβ聚集性效果的基因變異集中的熱點部位，可從結構側面推測出這些變異可促進Aβ的結構變化和纖維加速形成。

Aβ形成淀粉樣蛋白纖維的過程，可以建立體外實驗的核形成過程和伸長過程的模型。核形成過程就是Aβ單體發生結構變化并發生核纖維伸長形成聚合（seed）的過程，是一個緩慢進行的淀粉樣蛋白形成過程。Aβ42的這個成核過程比Aβ40要早。持續伸長過程是以形成的seed為起點，Aβ通過結構變化依次結合使纖維快速伸長的過程。在體外，單獨孵育Aβ40聚集進展緩慢，預先添加纖維化的Aβ可以加速聚集速度。同樣在體內，將AD患者腦來源或帶有Aβ積累的AD模型小鼠來源的腦裂解液注入不帶Aβ積蓄的小鼠腦中，注入的Aβ作為seed在腦中促進Aβ的積累。由此證明了seed形成在Aβ積累中的重要性。上述的AD患者腦來源的Aβ淀粉樣蛋白結構分析中，淀粉樣蛋白結構并非相同的，病變過程不同的患者可能產生不同的淀粉樣蛋白構造，由此也可證明形成seed結構的重要性。

初期提到的《淀粉樣蛋白假說》提出Aβ積累形成老人斑，是AD癥發病的原因。但是，老人斑和認知功能衰退之間并無明確的相關性、比起淀粉樣蛋白纖維oligomer等Aβ聚集中間體具有強毒性被明確后，現在已將《特別是聚集中間體發揮著強毒性》作為《淀粉樣蛋白假設》的一部分修改形式。Aβ聚集中間體與使淀粉樣蛋白纖維構造不溶的Aβ不同，是可溶的低分子量Aβ重組體。有報告指出可溶性中間體在體外試驗中有paranuclei、protofibrils、Aβ-derived diffusible ligands（ADDL）等Aβ聚集中間體。在體內，除了dimer和trimer等low-n oligomer外，還檢測到用12-mer組成的56kDa的Aβ。這些Aβ凝集中間體的共同性是帶有強烈的突觸功能障礙和細胞毒性，其形成機制和性質很耐人尋味。

以《淀粉樣蛋白假說》為立足點，人們提出各種以Aβ為治療標靶的AD根本治療法。主要是①抑制Aβ產生、②促進Aβ清除、③抑制Aβ聚集為目的研究，雖然經過基礎實驗水平探索、檢測了一些候補化合物，但以下記載的兩個觀點是專門進行臨床實驗的。

第一是以抑制Aβ產生的各個secretase活性抑制法。但是γ-secretase除了含有APP外還有各種切斷底物，特別是切斷Notch會造成很大副作用。因此不能使用γ-secretase抑制劑，而是尋求開發以調節切斷活性為目的的，可特異性減少Aβ42產生的γ-secretase modulator（GSM）。另外，作為β-secretase的BACE1、BACE1敲除小鼠沒有出現presenilin敲除小鼠的異常表現型，β-secretase切斷限制Aβ產生過程，因此BACE1抑制劑有望成為AD治療的有效藥物。

第二是促進Aβ清除。這個觀點在臨床實驗中有抗Aβ抗體被動免疫法和Aβ疫苗主動免疫法。1999年，Schenk等人提出了在APP轉基因小鼠體內免疫Aβ聚集，可以減少腦內Aβ積累的報告。之后還提出注射抗Aβ抗體，可也達到同樣效果，通過抗Aβ抗體也可以促進Aβ清除。盡管清除機制尚未完全明確，但是可認為活化了小膠質細胞活對Aβ的吞噬作用，促進Aβ向末梢延伸。對極少量抗體轉移至腦內和抗體表位引起的效果差異，仍需要詳細的機制說明。

這些以Aβ為目標的治療藥正在臨床實驗的困境之中，而造成這個局面的原因之一是治療開始的時間太晚。前面所提到的老人斑是在認知功能障礙顯現的10~15年前就開始積蓄，對表現出認知功能障礙且已演變為AD病癥的患者，單純以Aβ為目標的治療策略不一定能改善AD癥狀。因此可在Aβ積累開始的未發病期或早期的臨床前階段進行預防性干預，開展預防性醫療。為了使治療策略有效執行，必須開發Aβ積累的早期診斷方法，如開發簡便的Aβ淀粉樣蛋白圖像診斷法和生物標記法等。

從多年來對AD相關基礎研究結果看，將Aβ作為AD發病原因的“淀粉樣蛋白假設”和以Aβ為靶標的治療策略有一定的合理性。但尚不能作為AD根本治療方法，需要進一步對影響AD癥的Aβ做詳細的分子機制及臨床應用研究。

[1]　Glenner, G. G. et al. : Biochem. Biophys. Res. Commun., 120, 885-890 （1984）
[2]　Masters, C. L. et al. : Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 82, 4245-4249 （1985）.
[3]　Iwatsubo, T. et al. : Neuron, 13, 45-53 （1994）.
[4]　Saido, T. C. et al. : Neuron, 14, 457-466 （1995）.
[5]　Selkoe, D. J. and Hardy, J. : EMBO Mol. Med., 8, 595-608 （2016）.
[6]　Jonsson, T.et al. : Nature, 488, 96-99 （2012）.
[7]　Ponte, P. et al. : Nature, 331, 525-527 （1988）.
[8]　Tanzi, R. E. et al. : Nature, 331, 528-530 （1988）.
[9]　Kitaguchi, N. et al. : Nature, 331, 530-532 （1988）.
[10]　Haass, C. et al. : Nature, 359, 322-325 （1992）.
[11]　Seubert, P. et al. : Nature, 359, 325-327 （1992）.
[12]　Qi-Takahara, Y. et al. : J. Neurosci., 25, 436-445 （2005）.
[13]　Saito, T. et al. : Nat. Neurosci., 14, 1023-1032 （2011）.
[14]　Kang, J. E. et al. : Science, 326, 1005-1007 （2009）.
[15]　Bero, A. W. et al. : Nat. Neurosci., 14, 750-756 （2011）.
[16]　Yamamoto, K. et al. : Cell Rep., 11, 859-865 （2015）.
[17]　Mawuenyega, K. G. et al. : Science, 330, 1774 （2010）.
[18]　Iwata, N. et al. : Nat. Med., 6, 143-150 （2000）.
[19]　Qiu, W. Q. et al. : J. Biol. Chem., 273, 32730-32738 （1998）.
[20]　Kidana, K. et al. : unpublished
[21]　Iwata, N. et al. : Sci. Rep., 3, 1472 （2013）.
[22]　Lambert, J. C. et al. : Nat. Genet., 45, 1452-1458 （2013）.
[23]　Griciuc, A. et al. : Neuron, 78, 631-643 （2013）.
[24]　Wang, Y. et al. : Cell, 160, 1061-1071 （2015）.
[25]　Petkova, A. T. et al. : Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 99, 16742-16747 （2002）.
[26]　Lu, J. X. et al. : Cell, 154, 1257-1268 （2013）.
[27]　Sgourakis, N. G. et al. : J. Mol. Biol., 368, 1448-1457 （2007）.
[28]　Come, J. H. et al. : Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 90, 5959-5963 （1993）.
[29]　Jarrett, J. T. et al. : Biochemistry, 32, 4693-4697 （1993）.
[30]　Meyer-Luehmann, M. et al. : Science, 313, 1781-1784 （2006）.
[31]　Walsh, D. M. et al. : J. Biol. Chem., 272, 22364-22372 （1997）.
[32]　Bitan, G. et al. : Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 100, 330-335 （2003）.
[33]　Lambert, M. P. et al. : Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 95, 6448-6453 （1998）.
[34]　Shankar, G. M. et al. : Nat. Med., 14, 837-842 （2008）.
[35]　Lesne, S. et al. : Nature, 440, 352-357 （2006）.
[36]　Schenk, D. et al. : Nature, 400, 173-177 （1999）.
[37]　Bard, F. et al. : Nat. Med., 6, 916-919 （2000）.
[38]　Sperling, R. et al. : Neuron, 84, 608-622 （2014）.
[39]　Reiman, E. M. et al. : Nat. Rev. Neurol., 12, 56-61 （2016）

更多產品詳情可登錄西寶商城查詢！