医学进展
2013年12月号
医学进展

铜离子改变脑中淀粉样蛋白的动态平衡

    由于β淀粉样蛋白在大脑中积聚形成淀粉样蛋白斑块,从而导致神经元细胞死亡,使得患者表现出破坏性记忆丧失及其他精神异常等临床症状。目前这一点已经公认为是阿尔茨海默症的发病机制。目前较为清楚的是低剂量的铜可能导致大脑中淀粉样蛋白的积累,但直至目前该机理仍未得到较好的解释。在之前的相关研究中已经明确的是,铜可以改变淀粉样蛋白的产生和消除。当动物淀粉样蛋白前体蛋白(Aβprecursor protein,APP)高表达之后,铜离子浓度的稳态发生变化。为了找出其中的原因,来自美国罗彻斯特(Rochester)大学医学中心的研究人员开展了一系列研究,阐明在正常以及阿尔茨海默症模型小鼠中铜导致的淀粉样蛋白的累积及其背后的机理。

    研究发现,在老年小鼠中,低浓度的铜可与血脑屏障上的淀粉样蛋白转运蛋白——低密度脂蛋白相关蛋白1(lipoprotein receptor-related protein 1,LRP1)相互作用,抑制该蛋白与淀粉样蛋白的结合,使淀粉样蛋白无法通过该受体从脑中清除。这一现象随后被动物的整体研究所证实,在试验条件下,通过饮水给予铜离子并不改变小鼠脑中淀粉样蛋白的合成与降解。在人脑内皮细胞中给予正常检测范围的铜离子即可导致LRP1特异的活性下调,其原因是铜可导致该蛋白发生活性氮性酪氨酸化,随后LRP-1即可被降解。研究随后发现了铜导致LRP-1活性下调可能部分来源于铜-细胞阳离子蛋白-LRP-1的相互作用。在过表达APP蛋白的小鼠模型中,研究显示,铜不仅可以分布在脑血管中,而且可以分布在脑实质中,这种分布上的变化导致淀粉样蛋白合成增加并同时引起神经炎。

    该研究显示,铜对淀粉样蛋白的效应可能来源于其在脑细胞或脑实质中的累积。该研究为预防及治疗老年大脑中淀粉样蛋白所造成的神经毒性提供了思路。(作者:李秋实)

参考文献:《Proceedings of the National Academy of Sciences》2013;110:14771-14776

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