ACE抑制剂卡托普利阻止阿尔茨海默病动物模型中神经变性的发展

李 彦 宋禹霏 张新昕 赵慧新

1河北大学医学院 河北省保定市 071000 2河北大学附属医院 河北省保定市 071000

ACE抑制剂卡托普利阻止阿尔茨海默病动物模型中神经变性的发展

李 彦1宋禹霏1张新昕1赵慧新2

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细胞产生的活性氧（ROS）的增加是阿尔茨海默病（AD）患者脑中的重要病理生理特征。实验证据表明抑制脑ROS有益于减慢由淀粉样蛋白-β（Abeta）聚集引发的神经变性过程。血管紧张素II AT1受体是脑ROS的重要来源，并且AD患者的脑血管紧张素转化酶（ACE）水平增加，这种现象可以解释过度的血管紧张素依赖性AT1诱导的ROS产生。因此，科学家们将年龄Tg2576的小鼠作为AD的转基因动物模型并分析了ACE抑制剂对上述动物的神经变性的迹象的影响。全基因组微阵列基因表达谱和生物化学分析表明中枢活性ACE抑制剂卡托普利使过度活跃的AD小鼠的海马ACE正常化。与此同时，通过六个月的卡托普利治疗，神经变性的体征的发展得以延迟。由卡托普利触发的神经保护谱伴随着淀粉样前体蛋白（APP）的淀粉样蛋白形成加工的减少，以及海马ROS的减少，已知其通过增加β-分泌酶和γ-分泌酶的活化来增强Aβ产生。总而言之，科学家们的数据表明ACE抑制剂与广泛使用的心血管药物可以干扰Abeta依赖神经变性的证据。

阿尔茨海默病；淀粉样蛋白前体蛋白；卡托普利；神经变性；Tg2576小鼠模型

AD患者脑中活性氧（ROS）的增加是Aβ诱导毒性的直接后果，这由淀粉样蛋白前体蛋白（APP）通过连续的β-分泌酶和γ-分泌酶切割的淀粉样蛋白形成加工触发[1]。增加的氧化应激促进氧化损伤蛋白质、脂质、DNA和RNA，所有这些似乎有助于神经元功能障碍最终在神经元损伤和认知损伤[2]。虽然Aβ有助于AD脑中ROS的产生，但增加的氧化应激可触发ROS依赖性增强的APP切割、Aβ寡聚化和记忆丧失的恶性循环[3]。从这些数据，对线粒体和细胞质中生成ROS增多的治疗策略的出现是AD治疗中的一种意义重大的方法[4]。

通过刺激AT1受体，血管紧张素II是细胞ROS产生的主要影响因素[5]。血管紧张素II依赖性ROS的生成在神经元和脑中亦有活性，并且在中枢神经系统中的血管紧张素II依赖性作用中起重要作用。除了AT1受体，血管紧张素II也激活AT2受体，这可以发挥神经保护作用。然而，神经保护性AT2受体的激活似乎在AD患者的脑中受到AD相关的AT2蛋白聚集的损害，导致功能障碍的AT2蛋白寡聚体，这可以增强神经变性[6]。

使用Tg2576小鼠作为AD模型测定ACE抑制对Aβ斑块负荷的影响。使用或不用中枢活性卡托普利治疗6个月的18月龄Tg2576小鼠的脑切片上，通过免疫组织学用来探测Aβ特异性抗体，在海马中检测Aβ斑块负荷。代表每组的平均Aβ斑块负荷的脑切片显示，与未治疗的年龄匹配的Tg2576对照相比，卡托普利治疗的Tg2576小鼠具有基本上更小的海马Aβ斑块面积。抗体染色区域的定量评估显示与年龄匹配的对照相比，卡托普利治疗的Tg2576小鼠海马中Aβ斑块负荷减少58.4%±15.6%。作为比较，12月龄Tg2576小鼠几乎没有Aβ斑块，在开始卡托普利治疗的年龄。这些研究结果表明ACE抑制卡托普利可以减慢在Tg2576小鼠大脑内的Aβ斑块的老化依赖性积累。

科学家还在18个月龄的卡托普利治疗和年龄匹配的未治疗的Tg2576小鼠之间搜索有显著差异的探针组。严格数据过滤鉴定了454个探针组，与未处理的Tg2576小鼠相比，在卡托普利处理的信号强度显着更高（≥2倍的差异；p≤0.01），而104个探针组的信号强度低于卡托普利处理的小鼠-2倍差异；p≤0.01）（与年龄匹配的18月龄Tg2576对照组相比）。因此，全基因组芯片基因表达谱分析表明卡托普利治疗6个月已导致海马基因表达的重大修改。

接下来，科学家们又分析了卡托普利是否能够修饰AD小鼠中的疾病相关基因表达。为了确定参与AD病理学的基因，实验集中于在Aβ斑块积累期间减少的探针集，因为那些基因可以反映AD相关的神经元变性和伴随的神经元过程的丧失。为了鉴定在Aβ斑块积累期间下调的那些基因，科学家将18月龄Tg2576小鼠的基因表达谱与高Aβ斑块负荷与具有低Aβ斑块负荷的12月龄Tg2576小鼠的基因表达谱进行比较。维恩图显示，在18个月大的Tg2576小鼠的海马中的Aβ斑块积聚伴随着相对于12个月大的Tg2576小鼠的175个探针集的下调，因为那些探针组在12个月中具有显着更高的信号强度。维恩图还说明，在ACEI治疗的18月龄Tg2576小鼠中，超过53%的那些海马基因（即93个探针组）朝向12个月大的小鼠的预处理水平显着增加。该观察表明，卡托普利可以保持大量基因的表达水平，其在AD小鼠的Aβ斑块积累期间下调。[7]

GO分析确定了38个由卡托普利保留的AD相关探针组，已经在神经元再生和认知中建立了功能。热图显示鉴定的探针组的信号强度，以说明卡托普利的神经元基因表达的保存。

与captopril促进神经元再生的迹象的功能相一致，卡托普利治疗也导致海马Rab6b水平的增加，而Rab6b在未治疗的Tg2576小鼠中随着年龄增加而减少。总而言之，我们的数据强烈暗示卡托普利治疗延迟神经元基因表达的AD相关的下降并且触发神经元再生的迹象。

对ACE活性的测量显示卡托普利处理的小鼠具有比年龄匹配的未处理的Tg2576小鼠显著低下的海马ACE活性。使用ACE特异性抗体的免疫印迹分析证实了基因表达数据，并且显示海马ACE蛋白水平在卡托普利的作用下正常化。与ACE抑制一致，与未处理的18个月龄的AD小鼠相比，卡托普利处理伴随着显着降低的海马血管紧张素II水平。总之，卡托普利治疗预防了AD小鼠的海马ACE蛋白和ACE活性中Aβ相关的增加。

（通讯作者：赵慧新）

[1]Glenner G.G.,Wong C.W. Alzheimer’s disease: initial report of the purification and characterization of a novel cerebrovascular amyloid protein. Biochem.Biophys.Res.Commun. 1984;120:885-890.

[2]Masters C.L.,Simms G.,Weinman N.A.,Multhaup G.,McDonald B.L., Beyreuther K.Amyloid plaque core protein in Alzheimer disease and Down syndrome.Proc.Natl.Acad.Sci. USA.1985;82:4245-4249.

[3]Shen C.,Chen Y.,Liu H.,Zhang K., Zhang T.,Lin A.,Jing N.Hydrogen peroxide promotes Abeta production through JNK-dependent activation of gamma-secretase.J.Biol.Chem. 2008;283:17721-17730.