高级糖基化终末产物受体在阿尔茨海默病中的作用

王 菲 唐启令

(青岛大学附属烟台毓璜顶医院，山东 烟台 264000)

高级糖基化终末产物受体在阿尔茨海默病中的作用

王 菲 唐启令

(青岛大学附属烟台毓璜顶医院，山东 烟台 264000)

高级糖基化终末产物受体； 阿尔茨海默病；淀粉样肽

高级糖基化终末产物受体(RAGE)是免疫球蛋白超家族中的多配体受体之一，可以与多种配体相结合，包括高级糖基化终末产物(AGEs)、β-淀粉样肽(Aβ)，S100钙家族及高迁移率组蛋白(HMGB)1等。近年来研究发现，在一些炎症相关的疾病如阿尔茨海默病(AD)中，RAGE发挥着重要作用。本文对RAGE在AD中的作用及其临床研究进展作一综述。

1 RAGE

编码RAGE的基因位于6号染色体的主要组织相容性复合体基因家族(MHC)Ⅲ区〔1〕。RAGE由胞外区和膜区两部分组成〔2〕，主要有两种存在形式：细胞膜表面的全长型RAGE及可溶型RAGE(sRAGE)。全长型RAGE可以诱导细胞的持续性激活，参与受体介导的信号通路，引起炎症反应及细胞应激。sRAGE在胞外区可作为诱捕受体〔3～7〕，结合相应的配体，但并不产生信号转导。sRAGE由以下两种途径产生：一种是RAGE转录时的可变力剪切〔3〕，另一种是蛋白水解的胞外域脱落〔4～7〕。前者可以在人体血液中稳定存在，称为内生分泌型RAGE (esRAGE)，它能够结合RAGE的配体，拮抗配体与膜RAGE结合后相互作用所引起的炎症应答或神经毒性等，保护细胞免受配体所诱导的细胞损伤〔3〕。

RAGE在肺部大量表达，海马、前额皮质、小脑中部分表达。研究表明，老年人及AD患者脑中，RAGE表达增加〔8,9〕，在一些炎症相关的疾病中，如糖尿病、血管病、癌症中，RAGE 表达也上调〔10～14〕。RAGE作为一个重要的蛋白分子参与多种信号转导通路，包括p38-丝裂原活化蛋白激酶(MAPKs)和c-Jun氨基末端激酶(JNK)通路等。

2 RAGE在AD中的作用

2.1 RAGE对β-分泌酶(BACE)1的影响 BACE1是一种单跨膜天冬氨酸蛋白酶，主要表达在神经元和反应性胶质细胞中〔15〕，是产生Aβ的限速酶。Fukumoto等〔16〕研究证实，BACE1的活性随年龄的增加而增强，也就意味着伴随年龄增长，Aβ的产生也会逐渐增多。Da Costa Dias等〔17〕研究结果显示，Aβ与RAGE相互作用显著增加了Aβ所诱导的神经凋亡，产生神经毒性。多项研究表明，当发生AD时，BACE1在蛋白水平和mRNA水平均显著增加〔18～20〕，尤其在Aβ斑块周围神经元中，BACE1的水平升高更加明显〔21,22〕。

研究发现，RAGE与BACE1之间具有正相关性，而sRAGE水平的增加能降低BACE1的表达〔23〕。Cho等〔23〕将RAGE注射到Tg2576转基因AD小鼠脑内后，脑内Aβ含量升高，斑块沉积增加，同时BACE1表达增强。而给予sRAGE后，斑块数量明显减少，BACE1表达降低，同时活化T细胞核因子(NFAT)1的活化形式也下降，提示RAGE参与了BACE1的调节。此结果也在RAGE过表达的人骨髓神经母细胞瘤细胞株(SH-SY5Y)细胞中得到证实，在RAGE-SY5Y细胞中BACE1的表达在转录水平即被诱导，同时AGE诱导的内源性RAGE也上调了BACE1的基因表达。本研究也首次证实，RAGE诱导Aβ的产生是由于NFAT1的激活引起了钙离子(Ca2+)增加和BACE1的表达，这种作用可以被sRAGE所阻断。

研究表明，RAGE配体数量的增加能上调RAGE的表达，同时BACE1的表达也增强。如在人的脑微血管内皮细胞和脐静脉内皮细胞(ECV)304中，AGEs和肿瘤坏死因子(TNF)-α通过核转录因子(NF)-κB和刺激蛋白(Sp)1激活RAGE基因的表达，使得AGE-RAGE相互作用增强，引发细胞损伤〔24〕。已有报道证实，BACE1启动子中包含NF-κB结合位点〔22〕。这一典型的转录因子可由AGEs-RAGE相互作用而激活〔25〕。Bourne等〔22〕报道，BACE1基因的表达表现出细胞型或细胞条件特异性调节。如在神经元细胞或尚未激活的胶质细胞中，NF-κB是一个抑制子；而在激活的胶质细胞中和Aβ富集环境下的神经元细胞中，NF-κB则成为一个激活子而发挥作用。BACE1和RAGE均受NF-κB的转录控制〔26〕。Cuevas等〔27〕将Aβ25～35注入SD大鼠海马的CA1区，24 h后发现RAGE表达增加，同时在海马细胞中，RAGE下游通路组分增加，如NF-κB、TNF-α表达均增强。最新的一项研究证实〔28〕，AGEs-RAGE复合物通过激活NF-κB路径上调了BACE1的表达。

2.2 神经元和胶质细胞中RAGE表达变化 在AD发病早期，小胶质细胞的集聚有助于脑内Aβ清除，Jones等〔29〕发现，在星形胶质细胞中，Aβ诱导了其吞噬功能，将Aβ与星形胶质细胞共孵育后，Aβ的结合受体CD36和CD47表达增加而RAGE表达减少。阻断这些受体，星形胶质细胞的吞噬能力也会相应降低。但伴随AD的发生发展，由于Aβ持续性产生，小胶质细胞对Aβ的清除能力减弱，导致脑内Aβ的积聚〔30〕。

Sasaki等〔31〕研究发现，在AD病理脑区，星形胶质细胞和神经元上的RAGE免疫反应性均增强。在AD脑内海马CA1和CA3区的星形胶质细胞和神经元中发现，esRAGE却有不同的变化。神经元中的esRAGE免疫反应性降低，而在星形胶质细胞中却增强〔32〕。RAGE-Aβ相互作用激活p38-MAPK路径，而抑制p38的激活能减少Aβ所引起的长时程增强效应〔33〕。胶质细胞与Aβ共孵育能使RAGE的免疫反应性增强，mRNA表达增强。同时，阻断RAGE后能减少Aβ所诱导的小胶质细胞中巨噬细胞刺激集落因子(M-CSF)的产生，证实M-CSF和Aβ均能增加小胶质细胞中RAGE mRNA表达〔8〕。

AD中Aβ较为丰富的区域内，神经元上的RAGE表达显著增强〔34〕。研究Aβ转基因小鼠和RAGE缺陷突变体(DN-RAGE)小鼠发现，小胶质细胞中的RAGE是一个必要的信号通路受体。而在内嗅皮质区，毫微摩尔级的Aβ就能特异性的激活神经元的RAGE引起突触功能紊乱〔33〕。另外，小胶质细胞中RAGE的激活增加了炎症因子的产生〔8〕，如白细胞介素(IL)-β、TNF-α。目前也已证实，AD中Aβ所引起的神经功能紊乱关键在于小胶质细胞，相关研究表明，在紊乱的神经炎症过程中，RAGE过表达，同时促炎介导物含量增加，Aβ积聚，学习记忆能力损害及神经毒性。小胶质细胞中的RAGE增强了IL-β和TNF-α产生，增加了小胶质细胞和星形胶质细胞的渗透性，而诱导小胶质细胞上DN-RAGE的表达,可以降低Aβ所引起的损伤。这些研究提示，小胶质细胞中RAGE通路参与炎症应答，损伤神经元功能，直接影响Aβ积聚。所以，阻断小胶质细胞上RAGE对Aβ所引起的神经损伤有保护作用〔35〕。但也有一些不相一致的研究，Donahue等〔36〕采用免疫荧光定位和免疫组化分析结果发现，AD病人脑组织切片海马神经元中RAGE的表达显著降低。

2.3 RAGE在血脑屏障(BBB)上的表达改变 正常衰老过程中，RAGE的表达也会发生改变。Silverberg等〔37〕研究发现，在大鼠3～12月龄时，BBB的RAGE表达下调，而在12～34月龄时，RAGE的表达明显上调。

大量研究结果显示，当发生AD时，脑微血管上RAGE的表达显著增强〔21,36〕。BBB上基顶侧到基底侧Aβ40的胞转具有时间依赖性和温度依赖性，这种胞转作用可被RAGE抗体所阻断，提示RAGE参与AD的病理过程〔38〕。在动物研究跨BBB的转运过程中，RAGE介导Aβ的转运与血浆中离子Aβ浓度有关，删除RAGE基因后，能显著减少外周循环的Aβ转运入脑，从而能保护中枢神经系统中的Aβ水平〔21〕。Deane等〔21〕采用tg2576转基因AD模型小鼠证实，注射Aβ到血液后RAGE介导Aβ转运至脑。给予RAGE抗体后，可以拮抗RAGE的胞转作用，原因是该抗体结合微血管细胞表面的RAGE，阻断内皮细胞RAGE与Aβ的结合。同样，给予sRAGE也能发挥类似RAGE抗体的作用。连续给予6个月的sRAGE能显著减少脑内Aβ的沉积，且可以在小鼠循环血液中检测到Aβ与sRAGE的结合物。另外，有两项研究也证实，AD患者与正常者〔39〕或者早期认知能力下降者〔40〕相比，血液循环中的sRAGE水平明显较低。提示sRAGE与AD之间或许有某种相关性。循环中的sRAGE，不仅可以阻止外周中的Aβ入脑，而且还可以减少由于Aβ在细胞膜表面聚合而引起的膜变化。血中sRAGE对AD也有潜在的益处，如可以降低外周中RAGE的配体水平，减缓血管炎症过程；增加循环中的sRAGE水平，可以使更多的外周Aβ被清除，减少Aβ透过BBB进入脑内；外周Aβ的减少，也可以促进脑内Aβ跨BBB移除，从而减少脑内Aβ的沉积、炎症反应等。sRAGE水平的下降也与许多疾病相关，如冠状动脉疾病、原发性高血压及Ⅱ型糖尿病的蛋白尿等。

3 靶向于RAGE的治疗药物

RAGE作为抗AD治疗中的一个重要靶点，目前有两种潜在的策略：一是基于sRAGE的治疗方案，另一种则是RAGE抑制剂。目前已有多家研究机构致力于研发RAGE的抑制剂。一项关于Medifron DBT的研究〔41〕证实，该RAGE抑制剂显著降低脑内毒性Aβ浓度，提高认知能力。Deane等〔42〕合成一种高亲和力的RAGE特异性抑制剂FPS-ZM1，在RAGE过表达的CHO细胞和APPSW/0小鼠中证实，FPS-ZM1能阻断Aβ结合到RAGE的V区，抑制Aβ40和Aβ42所诱导的细胞损伤。且FPS-ZM1对小鼠并不产生毒性，易透过BBB。在老年APPSW/0小鼠中，FPS-ZM1抑制RAGE介导的循环中Aβ转运入脑，从而减少脑内Aβ的含量。在脑内，FPS-ZM1特异性的结合RAGE，抑制NF-κB的活性和BACE1的分泌，减少Aβ的产生，抑制胶质细胞激活及神经炎症应答。在老年APPSW/0小鼠中，阻断BBB上的RAGE及其在脑内的活化，能显著降低脑内Aβ40和Aβ42的水平，改善认知能力。以上数据表明，FPS-ZM1是一个潜在的RAGE阻断剂。但FPS-ZM1只是在临床前研究，尚需进一步的关于人体内的相关研究。

目前，仅一项RAGE抑制剂完成了Ⅱ期临床研究。该RAGE抑制剂为PF-04494700用于治疗轻中度的AD〔43〕。该研究采用随机双盲安慰剂对照试验。低剂量组给予负荷剂量30 mg/d，连用6 d，再给予10 mg/d的维持剂量。高剂量组给予负荷剂量60 mg/d，连用6 d，再给予20 mg/d的维持剂量。对照组给予安慰剂，实验周期为10 w。研究结果显示，本药物在轻中度AD患者中具有较好的安全性和耐受性，但是根据一些关键因子标记和实验室检测，结果没有出现差异，也没有剂量依赖性。在系统性淀粉样病变的小鼠模型中研究，PF-04494700能减少Aβ的积聚，IL-6的表达及M-CSF。在Swedish和London双突变的AD转基因小鼠中，给予90 d口服PF-04494700，能显著减少一些炎症标记物〔如：TNF-α、转化生长因子(TGF)-β 及IL-1〕及中枢神经系统中的Aβ沉积。

综上，RAGE在AD的发病过程中发挥着重要作用，如若能降低脑微血管内皮细胞上RAGE的表达或增加循环中sRAGE的水平，或许能改善AD，对疾病产生有益的作用，但目前尚未有关于此方面有效的药物上市应用。还存在一系列的问题需要阐明，如为什么AD时sRAGE会降低？当外周循环中sRAGE改变时，对RAGE其他的配体带来什么影响？尚需进一步阐明RAGE、sRAGE及AD之间的关系等。

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〔2015-12-17修回〕

(编辑 王一涵)

唐启令(1972-)，女，硕士，副主任中药师，主要从事中药合理应用及安全性研究。

王 菲(1987-)，女，硕士，药师，主要从事药物动力学、药物相互作用及临床药学研究。

R741.02

A

1005-9202(2017)05-1290-04；

10.3969/j.issn.1005-9202.2017.05.115