阿爾茨海默病有救了？北華大學劉暢團隊揭示工程化HspB5-ACD抑制Aβ聚集的新策略

阿爾茨海默?。ㄋ追Q“老年癡呆”）的一個關鍵特征，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“垃圾團塊”，會破壞神經元之間的溝通，引發炎癥、氧化損傷，最終導致記憶和認知功能衰退。

基于此，北華大學藥學院劉暢研究團隊在《Biomedicine & Pharmacotherapy》雜志發表了“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結構域蛋白抑制β-淀粉樣蛋白聚集的生物學效應及機制。

本研究制備了TAT與AHspB5的重組融合蛋白。體外實驗表明，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。細胞實驗顯示，該融合蛋白可預防β-淀粉樣蛋白1-42誘導的神經元細胞氧化應激損傷、細胞凋亡和炎癥反應，其作用機制與小膠質細胞活化和線粒體依賴性凋亡通路有關。動物實驗表明，該融合蛋白可改善APP/PS1小鼠的記憶和認知功能障礙，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β-淀粉樣蛋白1-42病理性聚集的干預機制和生物學效應，為AD的治療提供新途徑，并為該融合蛋白的未來開發和應用奠定基礎。

圖一 T-AHspB5可有效穿透血腦屏障

作者首先利用腦毛細血管內皮細胞單層通透性系統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。

結果顯示，腦毛細血管內皮細胞在明膠包被的Transwell小室中培養七天后，跨內皮電阻值達到二百歐姆·平方厘米且實驗前后電阻值無變化，表明體外血腦屏障模型構建成功。將T-AHspB5與異硫氰酸熒光素連接后加入供體池，以評估T-AHspB5對腦毛細血管內皮細胞單層的通透性。受體池中異硫氰酸熒光素濃度隨時間逐漸增加。作者還分別對腦毛細血管內皮細胞和PC12細胞進行了穿透實驗，結果顯示T-AHspB5也具有穿透細胞膜的能力，這表明T-AHspB5能夠有效穿透體外血腦屏障模型。

此外還對C57BL/6小鼠進行了體內血腦屏障穿透研究。結果顯示，尾靜脈注射熒光標記的T-AHspB5后，小鼠腦內熒光強度隨劑量增加而逐漸增強。藥物分布實驗也表明，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。根據上述結果，T-AHspB5能夠有效穿越血腦屏障。

圖二 T-AHspB5可減輕神經元的氧化應激損傷和細胞凋亡

研究人員發現，β-淀粉樣蛋白（Aβ1-42）會顯著損傷神經元，導致細胞活力下降、膜破裂、氧化應激加劇并激活線粒體相關的凋亡通路。

而加入一種可穿透細胞的工程化小熱休克蛋白：T-AHspB5后，情況明顯改善：細胞活力回升，乳酸脫氫酶釋放減少，說明細胞損傷減輕；活性氧（ROS）和丙二醛（MDA）水平下降，同時超氧化物歧化酶（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，表明T-AHspB5有效緩解了氧化應激；線粒體膜電位得以維持，細胞凋亡率降低；凋亡相關蛋白表達也向“抗死亡”方向轉變：Bcl-2/Bax比值升高，活化的Caspase-3減少。

簡言之：T-AHspB5通過抑制Aβ聚集，減輕氧化損傷，保護線粒體功能，從而有效阻止神經元死亡。

圖三 T-AHspB5可改善APP/PS1小鼠的認知缺陷

研究人員通過新物體識別和Morris水迷宮實驗（VisuTrack，上海欣軟）評估小鼠的認知功能。

結果顯示，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時表現明顯變差，說明其學習和記憶能力受損。而經T-AHspB5治療后，這些小鼠對新物體的興趣、空間記憶和導航能力均顯著改善。

簡言之：T-AHspB5能有效緩解APP/PS1小鼠的認知障礙，提升學習與記憶能力。

圖四 T-AHspB5可減輕神經元的氧化應激損傷和細胞凋亡

在阿爾茨海默病模型（APP/PS1）小鼠中，研究發現海馬區存在大量Aβ斑塊沉積，伴隨小膠質細胞過度活化（Iba1升高）、促炎因子（TNF-α、IL-1β）釋放增加以及神經元顯著凋亡。而給予T-AHspB5治療后：Aβ斑塊沉積明顯減少；神經炎癥顯著緩解（Iba1和炎癥因子水平下降）；海馬神經元凋亡率降低且線粒體凋亡通路關鍵蛋白（Bax/Bcl-2比值下降、C-Caspase 3減少）的改變與體外實驗一致。

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

總結

本研究成功構建了可穿透血腦屏障的融合蛋白T-AHspB5，證實其能抑制Aβ1-42聚集，減輕氧化應激、神經炎癥和神經元凋亡，改善APP/PS1小鼠認知功能，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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