阿爾茨海默病有救了？北華大學(xué)劉暢團(tuán)隊(duì)揭示工程化HspB5-ACD抑制Aβ聚集的新策略

阿爾茨海默病（俗稱“老年癡呆”）的一個(gè)關(guān)鍵特征，是大腦中堆積了大量由β-淀粉樣蛋白（Aβ）形成的“有毒斑塊”。這些斑塊就像大腦里的“垃圾團(tuán)塊”，會(huì)破壞神經(jīng)元之間的溝通，引發(fā)炎癥、氧化損傷，最終導(dǎo)致記憶和認(rèn)知功能衰退。

基于此，北華大學(xué)藥學(xué)院劉暢研究團(tuán)隊(duì)在《Biomedicine & Pharmacotherapy》雜志發(fā)表了“Biological effects and mechanism of β-amyloid aggregation inhibition by penetrable recombinant human HspB5-ACD structural domain protein”揭示了可穿透重組人HspB5-ACD結(jié)構(gòu)域蛋白抑制β-淀粉樣蛋白聚集的生物學(xué)效應(yīng)及機(jī)制。

本研究制備了TAT與AHspB5的重組融合蛋白。體外實(shí)驗(yàn)表明，該融合蛋白可抑制β-淀粉樣蛋白1-42原纖維的形成并具有穿透血腦屏障的能力。細(xì)胞實(shí)驗(yàn)顯示，該融合蛋白可預(yù)防β-淀粉樣蛋白1-42誘導(dǎo)的神經(jīng)元細(xì)胞氧化應(yīng)激損傷、細(xì)胞凋亡和炎癥反應(yīng)，其作用機(jī)制與小膠質(zhì)細(xì)胞活化和線粒體依賴性凋亡通路有關(guān)。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，該融合蛋白可改善APP/PS1小鼠的記憶和認(rèn)知功能障礙，并抑制阿爾茨海默病的病理改變。綜上所述，該研究揭示該融合蛋白對(duì)β-淀粉樣蛋白1-42病理性聚集的干預(yù)機(jī)制和生物學(xué)效應(yīng)，為AD的治療提供新途徑，并為該融合蛋白的未來開發(fā)和應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

圖一 T-AHspB5可有效穿透血腦屏障

作者首先利用腦毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞單層通透性系統(tǒng)建立了體外血腦屏障模型，以研究T-AHspB5的體外血腦屏障穿透能力。

結(jié)果顯示，腦毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞在明膠包被的Transwell小室中培養(yǎng)七天后，跨內(nèi)皮電阻值達(dá)到二百歐姆·平方厘米且實(shí)驗(yàn)前后電阻值無變化，表明體外血腦屏障模型構(gòu)建成功。將T-AHspB5與異硫氰酸熒光素連接后加入供體池，以評(píng)估T-AHspB5對(duì)腦毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞單層的通透性。受體池中異硫氰酸熒光素濃度隨時(shí)間逐漸增加。作者還分別對(duì)腦毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞和PC12細(xì)胞進(jìn)行了穿透實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示T-AHspB5也具有穿透細(xì)胞膜的能力，這表明T-AHspB5能夠有效穿透體外血腦屏障模型。

此外還對(duì)C57BL/6小鼠進(jìn)行了體內(nèi)血腦屏障穿透研究。結(jié)果顯示，尾靜脈注射熒光標(biāo)記的T-AHspB5后，小鼠腦內(nèi)熒光強(qiáng)度隨劑量增加而逐漸增強(qiáng)。藥物分布實(shí)驗(yàn)也表明，雖然T-AHspB5主要聚集在小鼠肝臟，但仍有一部分分布到腦組織中。根據(jù)上述結(jié)果，T-AHspB5能夠有效穿越血腦屏障。

圖二 T-AHspB5可減輕神經(jīng)元的氧化應(yīng)激損傷和細(xì)胞凋亡

研究人員發(fā)現(xiàn)，β-淀粉樣蛋白（Aβ1-42）會(huì)顯著損傷神經(jīng)元，導(dǎo)致細(xì)胞活力下降、膜破裂、氧化應(yīng)激加劇并激活線粒體相關(guān)的凋亡通路。

而加入一種可穿透細(xì)胞的工程化小熱休克蛋白：T-AHspB5后，情況明顯改善：細(xì)胞活力回升，乳酸脫氫酶釋放減少，說明細(xì)胞損傷減輕；活性氧（ROS）和丙二醛（MDA）水平下降，同時(shí)超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）和谷胱甘肽過氧化物酶（GPx）等抗氧化酶活性恢復(fù)，表明T-AHspB5有效緩解了氧化應(yīng)激；線粒體膜電位得以維持，細(xì)胞凋亡率降低；凋亡相關(guān)蛋白表達(dá)也向“抗死亡”方向轉(zhuǎn)變：Bcl-2/Bax比值升高，活化的Caspase-3減少。

簡(jiǎn)言之：T-AHspB5通過抑制Aβ聚集，減輕氧化損傷，保護(hù)線粒體功能，從而有效阻止神經(jīng)元死亡。

圖三 T-AHspB5可改善APP/PS1小鼠的認(rèn)知缺陷

研究人員通過新物體識(shí)別和Morris水迷宮實(shí)驗(yàn)（VisuTrack，上海欣軟）評(píng)估小鼠的認(rèn)知功能。

結(jié)果顯示，阿爾茨海默病模型（APP/PS1）小鼠在探索新物體和尋找隱藏平臺(tái)時(shí)表現(xiàn)明顯變差，說明其學(xué)習(xí)和記憶能力受損。而經(jīng)T-AHspB5治療后，這些小鼠對(duì)新物體的興趣、空間記憶和導(dǎo)航能力均顯著改善。

簡(jiǎn)言之：T-AHspB5能有效緩解APP/PS1小鼠的認(rèn)知障礙，提升學(xué)習(xí)與記憶能力。

圖四 T-AHspB5可減輕神經(jīng)元的氧化應(yīng)激損傷和細(xì)胞凋亡

在阿爾茨海默病模型（APP/PS1）小鼠中，研究發(fā)現(xiàn)海馬區(qū)存在大量Aβ斑塊沉積，伴隨小膠質(zhì)細(xì)胞過度活化（Iba1升高）、促炎因子（TNF-α、IL-1β）釋放增加以及神經(jīng)元顯著凋亡。而給予T-AHspB5治療后：Aβ斑塊沉積明顯減少；神經(jīng)炎癥顯著緩解（Iba1和炎癥因子水平下降）；海馬神經(jīng)元凋亡率降低且線粒體凋亡通路關(guān)鍵蛋白（Bax/Bcl-2比值下降、C-Caspase 3減少）的改變與體外實(shí)驗(yàn)一致。

總之：T-AHspB5通過抑制Aβ聚集，減輕神經(jīng)炎癥和神經(jīng)元死亡，從而改善阿爾茨海默病的核心病理特征。

總結(jié)

本研究成功構(gòu)建了可穿透血腦屏障的融合蛋白T-AHspB5，證實(shí)其能抑制Aβ1-42聚集，減輕氧化應(yīng)激、神經(jīng)炎癥和神經(jīng)元凋亡，改善APP/PS1小鼠認(rèn)知功能，為阿爾茨海默病治療提供了新策略和潛在藥物候選。

文章來源：

https://doi.org/10.1016/j.biopha.2024.116661

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