阿爾茨海默病與Wntβ-catenin信號途徑

1、 阿爾茨海默病與Wnt /-catenin 信號途徑學(xué)習(xí)（learning）指我們獲得新知識或新技能的過程。記憶（memory）指將這種知識或新技能編碼、儲存及隨后讀出的過程。海參(aplysia)有簡單的神經(jīng)系統(tǒng)（20000個神經(jīng)細(xì)胞）和一個腮回縮反射用于研究學(xué)習(xí)記憶Eric Kandel 2000年諾貝爾生理/醫(yī)學(xué)獎美國哥倫比亞大學(xué)爐架噴水管 溫和刺激 噴水管 鰓和噴水管收縮 (縮鰓反射)短期記憶：幾分鐘幾小時弱刺激 cAMP PK 特定的離子通道蛋白磷酸化 Ca2+ 進(jìn)入 神經(jīng)遞質(zhì)釋放短期記憶長期記憶：幾個星期 強(qiáng)刺激 cAMP PK 不同蛋白磷酸化 產(chǎn)生新蛋白質(zhì) 突觸結(jié)構(gòu)功能改變(形狀

2、增大，突觸功能持久增強(qiáng)) 神經(jīng)遞質(zhì)釋放 長期記憶如果新蛋白質(zhì)合成被阻止長期記憶將消失，短期記憶不受影響。老化(ageing)：老化是一種生理過程，指的是增齡變化。衰老(senility) ：衰老是一種病理改變，是指過早、過快出現(xiàn)老化改變。衰老是生命發(fā)展的后一階段，主要指有機(jī)體性成熟后所發(fā)生的與時間有關(guān)的各種改變。在此階段中形態(tài)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)衰退現(xiàn)象，伴隨著功能的下降，有機(jī)體對環(huán)境的應(yīng)激能力也相應(yīng)減弱 。 腦老化：是人體增齡過程中，神經(jīng)元緩慢發(fā)生的退行性改變(神經(jīng)原群體缺失和包涵體的形成)，表現(xiàn)為腦體積減少，神經(jīng)功能減退，不能有效維持機(jī)體的內(nèi)環(huán)境恒定和對外環(huán)境的適應(yīng)能力降低。神經(jīng)系統(tǒng)老化表現(xiàn)：（一）腦

3、的大體改變 腦組織出現(xiàn)腦回縮小、腦溝變寬，以額、顳、頂葉為最明顯。由于腦體積減少，含液體的腔隙增加，使腦體積和顱腔容量的比例逐漸下降。腦膜松弛，側(cè)腔室擴(kuò)大，特別在半卵圓中心，可出現(xiàn)腦室角變鈍，第3、4腦室和大腦導(dǎo)水管也可擴(kuò)大。（二）細(xì)胞水平的改變 神經(jīng)元在生后停止分裂，即數(shù)目不再增加。現(xiàn)在認(rèn)為很多神經(jīng)元變小、萎縮的增齡變化是腦體積減少的主要原因。大多數(shù)腦干顱神經(jīng)如耳蝸、滑車、外展和面神經(jīng)核的神經(jīng)元數(shù)不隨增齡而改變，但在兒茶酚胺能的神經(jīng)核團(tuán)中，在藍(lán)斑復(fù)合體、黑質(zhì)和迷走背核的神經(jīng)數(shù)目隨年齡而減少，但背縫核的無改變。 在下丘腦、乳頭體無神經(jīng)元丟失，視上核和室旁核的細(xì)胞密度無改變，而含加壓素的視交叉核

4、和性二形性的神經(jīng)原隨年齡而減少。但它們含血管活性腸肽的細(xì)胞數(shù)沒有改變。（三）分子水平改變 神經(jīng)元在分子水平上的增齡改變，主要表現(xiàn)在兩個方面：老年斑（senile plague, SP) （細(xì)胞外）神經(jīng)元纖維纏結(jié)（Neurofibrillary tangle, NFT)的形成（細(xì)胞內(nèi)）它們可在青壯年時出現(xiàn)，且逐漸增加，百歲老人的發(fā)生率可達(dá)100%。 阿爾茨海默病(Alzheimer,s disease, AD)阿爾茨海默病(AD) 是病因未明的原發(fā)性退行性腦變性疾病。多起病于老年前期或老年期，潛隱起病，緩慢進(jìn)展，以智能損害為主。病理改變主要為皮層彌漫性腦萎縮，神經(jīng)元大量減少，并可見老年斑、神經(jīng)元

5、纖維纏結(jié)、顆粒性空泡小體等病變. 我國65歲及以上老人占總?cè)丝诘谋壤龔?990年的 5. 57%增至2000年的6. 96%, 現(xiàn)已達(dá)8 811 萬。我國目前老年期癡呆的患病人數(shù)約占全世界老年期癡呆患者的1 /4。但這些患者的就診率非常低。病程20年，早期9年，中度5年，惡化6年。死亡率占第四（心臟病，腫瘤，中風(fēng)）智力、記憶、感覺、定向判斷能力不可逆退化，進(jìn)行性遠(yuǎn)近記憶力障礙，情緒改變，行為異常，意識模糊。死于肺炎，尿路感染等。在9月21日世界阿爾茨海默病日(世界老年癡呆日) 。 AD的病理性結(jié)構(gòu)改變：細(xì)胞內(nèi)神經(jīng)原纖維纏結(jié)(NFT) : NFT沉積在 海馬、新皮質(zhì)的錐體細(xì)胞等；細(xì)胞外老年斑（S

6、P） : 彌散性老年斑 A蛋白聚集，海馬、額葉皮質(zhì)；1.老年斑（SP） SP主要由淀粉樣肽（- amyloid, A）沉積而成。A由3943個氨基酸組成，它來自相對分子質(zhì)量大的前體蛋白（- Amyloid precursor protein, APP)。APP由695個氨基酸組成（APP695），包括有神經(jīng)保護(hù)作用的NTF(N- C-terminal fragment)和有神經(jīng)細(xì)胞毒的CTF兩部分（C-terminal fragment）。NTF即sAPP(可溶性APP)，具有促進(jìn)神經(jīng)軸突生長、突觸形成的功能。 A的沉積與年齡成正比。-site APP cleaving EAPP（- amyl

7、oid precursor protein）高爾基體N-O-鍵處糖基化、硫化、磷酸化細(xì)胞膜跨膜蛋白，腦、肺、腎、肌、脾等-淀粉樣前體蛋白APP的功能：1.蛋白酶抑制劑；2.促進(jìn)細(xì)胞生長、繁殖；3.促進(jìn)細(xì)胞與細(xì)胞、細(xì)胞與基質(zhì)間的粘著；4.細(xì)胞表面的受體，與肝素 和某些金屬離子結(jié)合。A (amyloid -peptide,-淀粉樣肽)的生成： APP(695AA) 某些蛋白酶降解(、分泌酶) A (3942AA)APP由兩條通路切割: -分泌酶介導(dǎo);生成非病理肽,發(fā)生在磷脂豐富區(qū) ,-分泌酶介導(dǎo);生成A,發(fā)生在鞘磷脂/膽固醇豐富區(qū)(Non-pathogenic peptide)微纖維形成AAA紅色

8、的為老年斑，綠色為小神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞 microglia）具有重要生理功能 APP分子內(nèi)信號即是A，A是APP正確轉(zhuǎn)運所必需的肽段，具有重要生理功能： a.神經(jīng)營養(yǎng)作用：正常生理濃度時，促進(jìn)神經(jīng)突起生長，神經(jīng)營養(yǎng)； b.膽堿神經(jīng)原的調(diào)節(jié)物質(zhì); c. APP經(jīng)軸突運輸?shù)男盘?抑制膽堿能神經(jīng)元攝取膽堿和抑制膽堿乙酰轉(zhuǎn)移酶ChAT（膽堿乙酰輔酶A乙酰膽堿+輔酶A ）活性，使乙酰膽堿合成減少 A是膽堿能神經(jīng)元的神經(jīng)調(diào)節(jié)物，可對膽堿能性神經(jīng)元造成損害，使突觸丟失和神經(jīng)原功能低下，神經(jīng)元皺縮變小，甚至死亡。許多神經(jīng)元體積變小是腦老化的重要特征。也是App軸漿轉(zhuǎn)運的信號。樹突萎縮，軸突回縮變厚，胞體樹突間出現(xiàn)空

9、泡樣包含體2.神經(jīng)毒性作用： 高于營養(yǎng)濃度 晚期神經(jīng)元A毒性作用機(jī)制： 抑制神經(jīng)元對葡萄糖的攝取， 增加谷氨酸的釋放， 胞內(nèi)鈣穩(wěn)態(tài)破壞、胞內(nèi)Ca2超載， 影響M1受體后信息轉(zhuǎn)導(dǎo)， 細(xì)胞活性氧產(chǎn)生， 對各種傷害性刺激反應(yīng)增強(qiáng)，神經(jīng)細(xì)胞的退行性變性可能是新的細(xì)胞死亡形式neurodegenerasis）；如同神經(jīng)細(xì)胞凋亡。A的間接毒性可經(jīng)某些離子中介： A Ca 2 Tau蛋白磷酸化 PHF(成對螺旋纖絲)生成A與AD AD(血管損傷和癡呆) A聚集 與其他蛋白結(jié)合并激活許多蛋白質(zhì) 刺激自由基產(chǎn)生 或連接死亡通路 或刺激細(xì)胞正常功能所需要的因素,如蛋白酶體 癡呆2.神經(jīng)元纖維纏結(jié)（neurifib

10、rillary tangles,NFT） Alzheimer病(AD)是成人癡呆癥中最常見的一種。神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)的神經(jīng)元纖維纏結(jié)(NFT)是其特征性腦損傷之一 是神經(jīng)退行型疾病的細(xì)胞內(nèi)標(biāo)志. 神經(jīng)元纖維纏結(jié)主要成分是成對螺旋纖絲（Paired helical filament，PHF）。 Tau神經(jīng)細(xì)胞的主要微管相關(guān)蛋白 (microtubule associaed protein，MAP） 泛素PHF(1)Tau蛋白 一種分布在中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)的低分子量含磷糖蛋白； Alzheimers型老年癡呆患者腦中存在大量異常修飾Tau蛋白，其對AD病理過程發(fā)生有重要作用，腦脊液中的某些磷酸化tau（p-t

11、au）蛋白水平可用于Alzheimers病與其他癡呆的鑒別診斷。到目前為止，p-tau蛋白是最佳的Alzheimers病的檢測標(biāo)志。 由細(xì)胞骨架功能障礙改變骨架結(jié)構(gòu),造成受影響的基因產(chǎn)物堆積而引起的疾病-細(xì)胞骨架病.正常tau蛋白可分兩種:低分子量tau蛋白(LMW-tau)： 在中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)(45006 000) 高分子量tau蛋(HMW -tau)： 在周圍神經(jīng)系統(tǒng)中(9000), 這兩種tau蛋白均由定位在17號染色體長臂上的 基因編碼而成. 由于轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物mRNA在轉(zhuǎn)錄后剪切修飾過程中的差異, 可形成6種異構(gòu)體. 最小的異構(gòu)體包含352個氨基酸, 最大的異構(gòu)體有 441個氨基酸6種異構(gòu)

12、體 Tau蛋白在神經(jīng)原元胞體內(nèi)合成，經(jīng)修飾后即磷酸化后進(jìn)入軸突，與微管蛋白組裝成有功能的微管。 Tau蛋白功能： 誘導(dǎo)與促進(jìn)微管蛋白聚合成微管； 與新聚合的微管束縛在一起, 防止解聚, 維持其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。 參與維持細(xì)胞形態(tài)、信息傳遞、細(xì)胞分裂及運動等重要生物學(xué)過程。是軸突生長發(fā)育和神經(jīng)原極性形成的不可缺少的因素。 PHF以右手螺旋盤旋而成的雙螺旋絲結(jié)構(gòu) 直徑22-24nm,每80nm處有一狹窄區(qū),直徑 10nm. PHF在電鏡下是單個螺旋絲 PHF在電鏡下是纏結(jié)形式存在成對螺旋纖絲（ Paired Helical Filament, PHF)AD tau 有三個級分:1.胞漿非異常修飾tau

13、(C-tau);2.異常修飾易溶性tau(AD-tau);對calpain（鈣蛋白酶） 抗性增加3.異常修飾并聚集PHF的tau(PHF tau). PHF在電鏡下是單個螺旋絲 PHF在電鏡下是纏結(jié)形式存在,蛋白被泛素化修飾 當(dāng)tau蛋白發(fā)生高度磷酸化、異常糖基化、異常糖化以及泛素蛋白化時,形成NFT。 tau蛋白失去對微管的穩(wěn)定作用, 導(dǎo)致神經(jīng)纖維退化, 從而引起神經(jīng)功能失調(diào)。正常Tau蛋白形成NFT與下面幾個原因密切有關(guān)：過度磷酸化：糖化和糖基化截斷作用 -突觸核蛋白NFT形成過程過度磷酸化： 正常tau蛋白每分子含2個磷酸基，而PHF-tau蛋白異常磷酸化位 21個。正常tau蛋白 2-

14、3Mol磷酸/M tau，AD-tau 5-9Mol磷酸/M tau 保持tau蛋白磷酸化的正常范圍是需要蛋白磷酸激酶和蛋白磷酸酯酶二組酶活性保持相對穩(wěn)定。研究表明，磷酸酯酶活性降低可能與tau蛋白過度磷酸化有關(guān)。 微管結(jié)構(gòu)破壞,正常軸突轉(zhuǎn)運受損引起突觸丟失,神經(jīng)元功能受損,發(fā)生神經(jīng)退行型病變. tau蛋白磷酸化： AD發(fā)生時可能有幾種蛋白激酶參與Tau蛋白的異常過度磷酸化 ：體外可使tau磷酸化的有： 1.PKA : 可參與tau的過度磷酸化、PHF和NFT的形成 ； 2. CaMK可催化tau蛋白262位絲氨酸發(fā)生磷酸化，但只抑制其促微管組裝活性的40%; 3. GSK3 （糖原合酶激酶）

15、 4. MAPK（絲裂原激活蛋白激酶）？ 5. CDK5（cyclindependent kinase 5）？成對螺旋纖絲異常磷酸化的tau蛋白不易被CANP (鈣離子激活中性蛋白酶)水解,去磷酸化降低tau蛋白對CANP的抵抗性。 糖化和糖基化糖化(Glycation) 是指蛋白質(zhì)分子自身的-NH3與細(xì)胞內(nèi)糖類物質(zhì)的醛基，經(jīng)氧化形成Shiff堿，再經(jīng)分子內(nèi)重排而形成不溶性的交聯(lián)物。 糖基化(Glycosylation)指在特定的糖基轉(zhuǎn)移酶作用下，糖基通過共價鍵與蛋白質(zhì)形成糖蛋白。 研究證明，AD發(fā)生時tau蛋白與糖化和糖基化有關(guān)的修飾。截斷作用(truncation) 指tau蛋白N端或C端

16、被酶切除而使分子變短的過程。截斷后 的tau蛋白易于形成二聚體，失去與微管蛋白結(jié)合的能力。 在實驗性小腦顆粒細(xì)胞的凋亡過程中出現(xiàn)了17103的可溶性、脫磷酸的片段，造成微管破裂、細(xì)胞凋亡，這個過程中主要由calpain(鈣蛋白酶)和caspase-3依賴的蛋白裂解引起和6869103的PHF tau相對增加所觸發(fā)。所以tau蛋白截斷是細(xì)胞凋亡和PHF形成過程中的重要環(huán)節(jié)之一。 -突觸核蛋白( -synuclein，SNCA)： 1993年，Ueda等在人類阿爾茨海默病(AD)淀粉樣斑塊中的非AD蛋白成分中分離得到一種新的蛋白質(zhì)，并命名為非-淀粉樣蛋白組分， 一種豐富 細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì),在突觸尤其豐

17、富,可能作為分子伴侶,調(diào)節(jié)PKC,PLD等, 聚集對神經(jīng)元有毒性， 已在SP中發(fā)現(xiàn)，它由140個氨基酸組成，其中6195的35個氨基酸肽段可與 A結(jié)合，促進(jìn)A沉積。這種肽段在SP中的含量可達(dá)A的10%。NFT形成過程 NFT的主要成分是成對螺旋纖絲（PHF）。PHF的主要亞單位是過度磷酸化的Tau蛋白。過度磷酸化是形成PHF的最起始的步驟。過度磷酸化的Tau蛋白喪失與微管蛋白組裝為微管的能力。雖然這種Tau蛋白脫磷酸后仍可恢復(fù)結(jié)合微管蛋白功能，但卻易于聚合成PHF。 在過度磷酸化的基礎(chǔ)上，Tau蛋白發(fā)生糖基化和糖基化修飾，從而形成對酶解有抵抗的交聯(lián)物。Tau蛋白截斷也可能與過度磷酸化關(guān)系不大。

18、神經(jīng)元由于微管破壞，功能丟失，導(dǎo)致神經(jīng)原死亡。而NFT仍殘留在形成的部位，成為永久性的標(biāo)記。神經(jīng)原纖維纏結(jié)Neurifibrillary tangles(NFT) NFT（神經(jīng)元纖維纏結(jié)）癡呆 腦老化的可能機(jī)制（一）代謝紊亂 1.氧化應(yīng)激-第一要素： 誘導(dǎo)神經(jīng)元死亡而致:自由基氧化導(dǎo)致DNA突變、脂質(zhì)氧化等。分裂細(xì)胞不斷地更新器官有助于降低氧化反應(yīng)的影響，而神經(jīng)元不能分裂，氧化產(chǎn)物不斷積累。 2.蛋白質(zhì)聚集第二要素： 蛋白質(zhì)糖化和各種原因引起的大分子物質(zhì)的交聯(lián)蛋白聚集物的穩(wěn)定積累對神經(jīng)元的進(jìn)行性刺激,引起穩(wěn)定的進(jìn)行性的損傷和細(xì)胞死亡。 A、Tau蛋白聚集導(dǎo)致與其他蛋白結(jié)合并激活許多蛋白質(zhì),進(jìn)而

19、刺激自由基產(chǎn)生或連接死亡通路或刺激細(xì)胞正常功能所需要的因素,如蛋白酶體。 3.DNA和RNA改變。線粒體DNA不穩(wěn)定，點突變比正常人高，導(dǎo)致海馬區(qū)出現(xiàn)凋亡。A可結(jié)合神經(jīng)元上的許多蛋白質(zhì)，有些蛋白質(zhì)與細(xì)胞死亡級聯(lián)反應(yīng)連接，如p75NGFR、RAGE受體、型清除受體等。A與 p75NGFR的結(jié)合刺激JNK介導(dǎo)的細(xì)胞應(yīng)激反應(yīng)和Caspase9介導(dǎo)的凋亡反應(yīng)。RAGE受體( 高級糖化終末產(chǎn)物受體)清除已被非酶催化的糖基化反應(yīng)的蛋白質(zhì)（非酶催化的糖基化反應(yīng)發(fā)生在自由基和蛋白質(zhì)間的共價反應(yīng)）。尤其小膠質(zhì)細(xì)胞攝取A作用比神經(jīng)元更強(qiáng)。 高級糖化終末產(chǎn)物受體-清除已被非酶催化的糖基化反應(yīng)的蛋白質(zhì)NMDA rec

20、eptor：N甲基D天冬氨酸受體2O2+ 2H+ SODH2O2 + O2 H2O + O2 過氧化氫酶SOD：超氧化物歧化酶 (superoxide dismutase)消除自由基： 谷胱甘肽過氧化物酶 H2O2(ROOH) H2O(ROH+H2O) 2G SH G S S G NADP+ NADPH+H+ 谷胱甘肽還原酶 含硒的谷胱甘肽過氧化物酶 谷胱甘肽過氧化物酶(glutathione peroxidase)谷胱甘肽還原酶(glutathione reductase)（二）代謝產(chǎn)物清除障礙1.少量NFT與泛素結(jié)合：AD病人PHFTau增加幾百倍，泛素亦增加，但它們成為NET 的成分，N

21、FT對酶降解抵抗不能清除。2. 2巨球蛋白（ 2 M）：可與A結(jié)合而不形成沉淀或纖絲。 2 M與受體結(jié)合后，可將與 2 M結(jié)合的A內(nèi)化而降解。3.神經(jīng)存活因子活性降低：神經(jīng)營養(yǎng)因子、神經(jīng)生長因子等活性降低。Neuronal Wnt /-catenin 信號途徑 與AD的發(fā)生 1982年在小鼠乳腺癌發(fā)現(xiàn)了Wnt基因，由于此基因激活小鼠乳腺癌相關(guān)基因的插入（insertion），最初命名為Intl癌基因。后發(fā)現(xiàn)該基因在小鼠的正常胚胎的發(fā)育中起重要作用，相當(dāng)果蠅的無翅(Wingless）基因，其編碼的蛋白在細(xì)胞間傳遞生長和發(fā)育信息，可控制胚胎軸向的正常發(fā)育。將Wingless與Intl結(jié)合稱為Wnt

22、基因。人的Wnt基因位于12q13。 Neuronal Wnt /-catenin (-鏈蛋白) 信號途徑Wnt 信號途徑 在細(xì)胞黏附,細(xì)胞分化等方面起重要作用,參與胚胎發(fā)育,細(xì)胞生長調(diào)節(jié)等過程. 1. Wnt 信號與器官發(fā)生：參與海馬回、中腦、大腦的發(fā)育、生長錐的重建、肢體起始、頂端外胚層建立等； 2. Wnt 信號與細(xì)胞特化和干細(xì)胞：皮膚干細(xì)胞、腸細(xì)胞、脂肪細(xì)胞、造血細(xì)胞的分化； 3. Wnt 信號與腫瘤發(fā)生：乳腺癌、結(jié)腸癌、黑色素瘤、原發(fā)肝癌等。Wnt有四個分支:1.典型Wnt/ -catenin 信號通路;2.平面細(xì)胞極性通路；2+通路：激活PLC、PKC；4.調(diào)節(jié)紡錘體方向和非對稱細(xì)

23、胞分裂的胞內(nèi)通路Wnt/-catenin 信號途徑的主要成分： 1.Wnt被稱為形態(tài)發(fā)生素（morphogen）,細(xì)胞外因子是胚胎發(fā)育過程中調(diào)節(jié)細(xì)胞生長、移動和分化的旁分泌性糖蛋白， Wnts通路的許多組分在腫瘤形成中也起作用.2.跨膜受體Frizzled，F(xiàn)zd：卷曲蛋白，為7次跨膜蛋白，結(jié)構(gòu)類似于G蛋白偶聯(lián)型受體 3.輔助受體-LRP5/6 （低密度脂蛋白受體相關(guān)蛋白-5和-6，） 4.蓬亂蛋白（Dishevelled，Dsh/Dvl），Dsh能切斷-catenin的降解途徑5.軸蛋白（Axin）：是一種支架蛋白，具有多個與其它蛋白作用的位點，能將APC、GSK-3、-catenin、CK

24、1結(jié)合在一起。因此屬于Wnt途徑的正調(diào)控因子（conductin）。6. APC：是一種抑癌基因，其突變引起良性腫瘤結(jié)腸腺瘤樣息肉（adenomatous polyposis coli），APC蛋白的作用是增強(qiáng)降解復(fù)合體與-catenin的親和力。7. GSK-3(糖原合酶激酶，glycogen synthase kinase-3) 是一種蛋白激酶，在沒有Wnt信號時，GSK-3能將磷酸基團(tuán)加到-catenin氨基端的絲氨酸/ 蘇氨酸殘基上，磷酸化的-catenin再結(jié)合到-TRCP蛋白上，受泛素的共價修飾，被蛋白酶體(proteasome）降解。 8.-catenin (-鏈蛋白）是一種多功

25、能的蛋白質(zhì)，在細(xì)胞連接處將鈣粘蛋白與細(xì)胞骨架連接起來，參與形成粘合帶，穩(wěn)定細(xì)胞黏附功能；而游離的-catenin可進(jìn)入細(xì)胞核，調(diào)節(jié)基因表達(dá). 9. TCF- T細(xì)胞因子10.LEF(lymophoid enhancer factor)-淋巴細(xì)胞增強(qiáng)因子11. CK1：酪蛋白激酶（casein kinase 1），能將-catenin的Ser45磷酸化，隨后GSK-3將-catenin的Thr41、Ser37、Ser33磷酸化 胞膜中-cat大部分與胞膜上鈣黏蛋白（cadherin）的胞內(nèi)段及胞內(nèi)的-cat結(jié)合，使之附著于細(xì)胞骨架蛋白肌動蛋白（actin）上，介導(dǎo)同型胞間黏附。 Catenin細(xì)

26、胞質(zhì)膜: 介導(dǎo)鈣粘著蛋白與微絲骨架連接-同型胞間 黏附；細(xì)胞質(zhì): 已可溶性分子自由存在核內(nèi): 與TCF (T細(xì)胞因子),LEF(淋巴細(xì)胞增強(qiáng)因子) 等 轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合三種-catenin-Catenin-Catenin-Catenin胞膜中-cat大部分與胞膜上鈣黏蛋白（cadherin）的胞內(nèi)段及胞內(nèi)的-cat結(jié)合，使之附著于細(xì)胞骨架蛋白肌動蛋白（actin）上，介導(dǎo)同型胞間黏附。-cat磷酸化增加與泛素結(jié)合降解，胞質(zhì)內(nèi)含量減少-cat是Wnt通路的關(guān)鍵成分。 1. 正常無Wnt信號時，胞膜中-cat大部分與胞膜上鈣黏蛋白（cadherin）的胞內(nèi)段及胞內(nèi)的-cat結(jié)合，使之附著于細(xì)胞骨架蛋白

27、肌動蛋白（actin）上，介導(dǎo)同型胞間黏附； 2.少部分與胞質(zhì)內(nèi)APC蛋白、GSK-3、軸蛋白（axin）等結(jié)合成多蛋白復(fù)合體，參與Wnt信號通路調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖。Fzd受體活化Dsh/Dvl蛋白 GSK-3活性 -catenin磷酸化Wnt 信號存在胞質(zhì)-catenin含量升高-catenin積累進(jìn)入核內(nèi)與TCF,LEF等轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合靶基因表達(dá)細(xì)胞增殖 細(xì)胞凋亡Wnt信號減弱GSK-3 活性胞質(zhì)-catenin磷酸化Tau蛋白磷酸化泛素化降解胞質(zhì)-catenin含量A 阻斷Wnt-靶基因表達(dá)神經(jīng)元死亡 Wnt信號正常， GSK-3 活性降低： 胞質(zhì)-catenin含量升高 ，促進(jìn)增殖 Tau蛋白

28、磷酸化減少， A 生成減少Wnt信號減弱 ，GSK-3 活性升高 胞質(zhì)-catenin含量下降，促進(jìn)凋亡 Tau蛋白磷酸化增強(qiáng)，A 生成增加，抑制AD發(fā)生促進(jìn)AD發(fā)生Neuronal Wnt /-catenin信號途徑 及對抗A 毒性的神經(jīng)保護(hù)因素 AD時，Wnt信號減弱, GSK-3 活性增加,導(dǎo)致神經(jīng)退行性病變,神經(jīng)元死亡. 1. Li+ GSK-3 的抑制劑 作為神經(jīng)保護(hù)劑通過Wnt /-catenin信號途徑 對抗Tau蛋白的磷酸化,抑制胞質(zhì)-catenin磷酸化，防止過渡降解及抗凋亡,穩(wěn)定微管系統(tǒng)。 鋰鹽激活Wnt信號,可能用于AD的長期治療. 正常時-catenin主要存在于胞質(zhì),

29、核里少;A 增加后,胞質(zhì)的-catenin明顯減少; 加入Li+ 和AchE(膽堿酯酶)后,胞漿-catenin明顯增加， -catenin進(jìn)入核激活Wnt信號通路,抗凋亡.cA+AchEA+AchE +Li-CatFig. 4 A 、A-AchE和Li影響胞質(zhì) catenin含量B.Immunoblot of -catenin-Fig. 4. Amyloid and amyloidAChE complexes destabilized cytosolic -catenin. Seven-day-old cultured rat hippocampal neurons (95% pure ne

30、urons) weretreated with amyloid or amyloidAChE complexes (5 M) in the absence or presence of 100 M lithium chloride. (A) -catenin immunofluoresence ofuntreated neurons (top panel) or neurons treated with amyloidAChE complexes in the absence (middle panel) or presence of lithium (bottom panel). (B)Im

31、munoblot of -catenin in nuclear and cytosolic fractions. The neurons were treated with amyloid or amyloidAChE complexes in the absence or presence of lithium and both cytosolic and nuclear -catenin were analyzed by Western blot. The signal was quantified by densitometry and the values were expressed

32、 with respect to untreated cells.2. PPARs(過氧化物酶體增殖激活受體-類固醇受體) 是調(diào)節(jié)脂肪分化的重要調(diào)節(jié)物,其通過Wnt/-Catenin 途徑發(fā)揮保護(hù)作用. TGZ（Troglitazone）-PPARs的激活劑對凋亡刺激有調(diào)節(jié)作用,有神經(jīng)保護(hù)作用. TGZ可使胞漿的-catenin增加,減少A引起的神經(jīng)毒性，促進(jìn)神經(jīng)末梢分化。使胞漿-cat增加，使神經(jīng)元存活能力加強(qiáng)。TGZ為PPARs的激活劑；GW9662 PPARs的抑制劑Fig. 6. PPARs的激活劑-TGZ增加胞質(zhì)-cat ，保護(hù)細(xì)胞對抗A Confocalimmunofluorese

33、nce analysis ,Western blot and the MTT reduction assay, TGZ可使海馬神經(jīng)元軸突直徑增加，促進(jìn)神經(jīng)末梢分化。使胞質(zhì)-cat增加，存活能力加強(qiáng)。GW9662使存活能力下降。微管相關(guān)蛋白Fig. 6. Troglitazone increases cytosolic -catenin and neuroprotects against A-induced toxicity. Primary hippocampal neurons were teated with the antidiabeticthiazolidinedione drug,

34、troglitazone (TGZ) and analyzed for -catenin protein levels and cell viability against A-induced toxicity. (A) Confocalimmunofluoresence analysis of -catenin and MAP1B protein in 1 M TGZ treated neurons for 24 h. Note increased cytoplasmic -catenin levels and axonal caliber engrossment (arrow). (B)

35、TGZ activates Wnt/-catenin signaling and attenuates A-dependent neurotoxicity. Hippocampal neurons were incubated with 5 M A fibrils in the presence or absence of TGZ (10 M) or GW9662 (10 M). After 2 or 24 h, cytoplasmatic -catenin levels and cell viability were determined by Western blot and the MT

36、T reduction assay, respectively. Values represent the meanFS.E.M. in relation to control cells.3.乙酰膽堿受體激活劑:通過激活Wnt/-Catenin 途徑,起神經(jīng)保護(hù)作用。AF267B (乙酰膽堿受體激活劑) GSK3 -Cat 促進(jìn)細(xì)胞增殖PNZ-乙酰膽堿受體拮抗劑-GSK3 -CatAchE(acetylcholinesterase)促進(jìn)A 形成（AchE在SP中與A 形成A AchE 復(fù)合物毒性大于 (A)。 膽堿酯酶(AchE)的抑制劑（tacrine）-抑制乙酰膽堿的分解，用于AD的治療

37、。AF267B (乙酰膽堿受體激活劑) GSK3 -Cat 促進(jìn)增殖 PNZ-乙酰膽堿受體拮抗劑-GSK3 -Cat 促進(jìn)凋亡Fig. 7.乙酰膽堿受體激活劑-AF267B 抑制GSK-3活性，增加胞質(zhì)-Cat immunoprecipitates Western blot and the MTT reduction assay, AF267B- 乙酰膽堿受體激活劑PNZ-乙酰膽堿受體拮抗劑MTTWestern blotFig. 7. The GSK-3 activity increase associated to A-neurotoxicity and Wnt/h-catenin sign

38、aling inhibition is prevented by M1 mAChR activation in hippocampal neurons. (A) Cells were co-treated with 5 M Awith or without 10 M AF267B in the presence or absence of 10 nM PNZ. GSK-3h activity was measured in GSK-3h immunoprecipitates by scintillation counting and expressed as percentage in rel

39、ation to the control activity of untreated neurons. (*pb0.001; *pb0.005 Student t-test). (B) Hippocampal neurons were incubated with 5 M A fibrils, in the presence or absence of 10 M AF267B and 10 nM PNZ. After 2 or 24 h, cytoplasmatic h-catenin levels and cell viability were determined by Western b

40、lot and the MTT reduction assay, respectively. Values represent the mean FS.E.M. in relation to control cells. 泛素- 蛋白酶體系統(tǒng) 與NFT 泛素- 蛋白酶體系統(tǒng)（Ubiquitin-proteasome system,UPS）與NFT： 可高度選擇性的降解蛋白質(zhì)，清除細(xì)胞內(nèi)異常聚集和錯誤折疊的蛋白質(zhì)。其與神經(jīng)退性性疾病的發(fā)病有關(guān)。 1.蛋白酶體與tau的降解作用： Tau是蛋白酶體的底物。26S蛋白酶體通過泛素依賴型方式降解tau。細(xì)胞內(nèi)正常tau以非折疊結(jié)構(gòu)存在，可被蛋白酶體降解

41、。2.蛋白酶體功能異常和NFT： AD患者的蛋白酶體功能異常，是導(dǎo)致PHF形成NFT的原因。AD中蛋白酶體功能下降的原因： a.泛素突變體抑制蛋白酶體的活性； b.氧化應(yīng)激引起蛋白酶體異常修飾；氧化應(yīng)激引起蛋白質(zhì)共價交聯(lián)，導(dǎo)致蛋白酶體不能清除異常蛋白質(zhì)。 NFT由異常磷酸化的tau組成，異常磷酸化的tau在AD中聚集成PHF，進(jìn)而形成NFT。 蛋白酶體功能下降導(dǎo)致異常蛋白質(zhì)清除障礙，是形成NFT的原因。c. AD的tau蛋白質(zhì)異常修飾增多，加重蛋白酶體的降解負(fù)擔(dān)，導(dǎo)致蛋白酶體不能有效地清除細(xì)胞內(nèi)的異常蛋白質(zhì)。 tau蛋白質(zhì)異常修飾增多發(fā)揮重要作用。泛素(ubiquitin)76個氨基酸組成的多

42、肽(8.5kD) 普遍存在于真核生物而得名 一級結(jié)構(gòu)高度保守包括三種酶參與的3步反應(yīng)，并需消耗ATP。蛋白酶體(proteasome) 對泛素化蛋白質(zhì)的降解Ubiquitination processE1：泛素激活酶E2：泛素結(jié)合酶E3：泛素蛋白連接酶(辨認(rèn)指定蛋白)UBCO-O+HS-E1ATPAMP+PPiUBCOS E1HS-E2HS-E1UBCOS E2UBCOS E1UB：泛素Pr：被降解蛋白質(zhì)PrHS-E2UBCOS E2UBCNH OE3PrE1-激活泛素分子；激活的泛素被轉(zhuǎn)移至E2的巰基上；E2將泛素固定在需要降解的蛋白質(zhì)上E3具有辨認(rèn)蛋白質(zhì)的功能，將活化的泛素轉(zhuǎn)給要降解的蛋白質(zhì)的氨基形成異肽鍵。泛素化的蛋白質(zhì)在蛋白酶體降解。泛素介導(dǎo)的蛋白質(zhì)降解過程： 早老素 與AD 早老素(presenilin, PS)有關(guān)，其突變和早老性癡呆遺傳類型有關(guān) 。PS是細(xì)胞細(xì)胞連接粘合連接成分8次跨膜蛋白, PS-1 PS-2的異常表達(dá)加劇細(xì)胞骨架造成的分泌缺陷，促進(jìn)形成APP堆積，為AD的標(biāo)志。PS分為PS-1和PS-