全 文 :第27卷 第2期
2015年2月
生命科学
Chinese Bulletin of Life Sciences
Vol. 27, No. 2
Feb., 2015
文章编号:1004-0374(2015)02-0182-09
DOI: 10.13376/j.cbls/2015026
收稿日期:2014-07-16; 修回日期:2014-08-15
基金项目:国家自然科学基金面上项目(3147158);北
京市教委面上项目(SQKM201411417003)
*通信作者:E-mail: zhaofeng@buu.edu.cn
阿尔茨海默病理条件下突触系统病变的研究进展
郑博闻1,黄汉昌1,2,路书彦1,姜招峰1,2*
(1 北京联合大学生物活性物质与功能食品北京市重点实验室,北京 100191;2 北京联合大学应用文理学院,北京 100191)
摘 要:阿尔茨海默病 (Alzheimer’s disease, AD)是一种起病隐匿的进行性发展的神经系统退行性疾病,主
要病理特征表现为淀粉样蛋白沉积形成的老年斑、tau蛋白过度磷酸化导致的神经纤维缠结以及神经元丢失
和突触损伤。其中,淀粉样蛋白沉积和 tau蛋白过度磷酸化均可导致突触和神经棘缺失,严重影响神经递
质系统功能,最终造成大脑学习记忆和认知能力损伤。从突触损伤角度出发,总结 AD病理条件下,突触
和神经递质及其受体的变化,为后期开展生物活性物质对 AD病理中神经细胞信号通路的研究提供思路和
理论基础。
关键词:阿尔茨海默病;突触损伤;神经递质系统
中图分类号:Q422;R749.16 文献标志码:A
Changes in synaptic system under the pathology of Alzheimer’s disease
ZHENG Bo-Wen1, HUANG Han-Chang1,2, LU Shu-Yan1, JIANG Zhao-Feng1,2*
(1 Beijing Key Laboratory of Bioactive Substances and Functional Food, Beijing Union University, Beijing 100191,
China; 2 College of Art and Science, Beijing Union University, Beijing 100191, China)
Abstract: Alzheimer’s disease is a common central nervous system degenerative disease which is characterized by
accumulation of β-amyloid in senile plagues, hyperphosphorylated tau in neurofibrillary tangles and synaptic loss.
Hyperphosphorylated tau and β-amyloid accumulation not only lead to synaptic loss but cause dysfunction of
neurotransmitter system. From the perspective of synaptic damage, this review summarized the changes on synaptic
junction, neurotransmitter, and its receptors under physiological and pathological conditions, which might be helpful
for the further study on the effect of bioactive substances based on neuronal signal pathway.
Key words: Alzheimer’s disease; synaptic loss; neurotransmitter system
阿尔茨海默病 (Alzheimer’s disease, AD)是一种
常见的中枢神经系统退行性疾病,主要的病理特征
表现为淀粉样蛋白 (β-amyloid, Aβ)沉积形成的老年
斑、tau蛋白过度磷酸化导致的神经纤维缠结
(neurofibrillary tangles, NFTs)以及神经元丢失和突
触损伤,这些变化将干扰神经回路并在一定程度上
损害认知能力。老年斑的主要成分是聚集成纤维状
的 Aβ,斑块周围的许多神经突触显得膨肿、营养
不良,经常包含磷酸化 tau蛋白聚合物和多细胞组
分 [1]。过度磷酸化的 tau蛋白聚集形成配对螺旋状
细丝 (paired helical filament, PHF),进而形成 NFTs。
Tau蛋白一直被认为仅具有稳定微管的作用,但最
近研究表明,它同样作用于突触后 Scr家族激酶
Fyn,其底物为 NMDA受体 (N-methyl-D-aspartate
receptors, NMDARs)亚基 NR2B (NMDAR 2B),介
导该受体亚基磷酸化,产生兴奋性毒性,进而影响
树突功能 [2]。前脑被认为是学习记忆和认知功能的
重要脑区,rTg4510转 P301L tau蛋白基因小鼠模型
模拟了前脑 NFTs的形成、认知功能损伤以及大量
神经元变性死亡。在该模型中,可溶低聚物 tau蛋
白积累 (非聚积物 )往往伴随着记忆损伤。然而,
神经元表现出的电生理损害和结构变性与神经纤维
郑博闻,等:阿尔茨海默病理条件下突触系统病变的研究进展第2期 183
缠结无关 [3-4],并且树突棘中磷酸化 tau蛋白的积累
将导致突触异常。本文对突触损伤、神经递质及其
受体在生理和病理情况下的状态进行总结,为后期
展开活性物质对 AD细胞模型信号通路影响的研究
提供思路指导和理论基础。
1 突触损伤与AD
1. 1 正常生理条件下的突触特征
正常成年人脑中,海马和大脑皮层中突触功能
的正常行使对学习记忆尤为重要 [5],长时程增强
(long-term potentiation, LTP)起到了关键作用。LTP
包括前期阶段和后期阶段,前期阶段依赖蛋白激酶
激活,进而导致突触 α-氨基 -3-羟基 -5-甲基 -4-异
恶唑丙酸受体 (α-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazole-
propionic acid receptors, AMPARs)活性变化,如磷
酸化、活性增强以及向突触后膜 (post synapse density,
PSD)插入新受体等;LTP后期阶段会增加突触后
钙离子水平并持续增强激酶活性,导致转录因子的激
活,如 CREB (cAMP response element binding protein),
进而翻译某些突触蛋白来维持 LTP,如 CaMKII是
一种富集于 PSD的突触蛋白,已有证据表明 CaMKII
与NMDARs结合的复合体将有助于维持后期 LTP[6-7]。
另一方面,长时程抑制 (long-term depression, LTD)
的发生主要由于 AMPARs从突触后膜的清除。近来
研究表明,这一过程可能涉及半胱天冬酶 (caspase)-3。
Caspase-3和 caspase-9抑制剂将阻断 LTD与 AMPARs
的内化,沉默 caspase-3的小鼠大脑海马切片显示,
LTD完全被阻断,然而 LTP仍维持正常的生理作用;
抗凋亡蛋白 XIAP或 Bcl-xL的过表达和 Akt1蛋白的
突变也会抑制 LTD,而后者会抑制 caspase-3的水
解作用。在树突结构中,刺激 NMDARs将激活
caspase-3,进而引发 LTD,其分子机理还有待研究 [8-9]。
另一方面,Aβ与 tau蛋白磷酸化可能在突触
正常生理功能中起到一定作用 [10]。已有研究表明,
Aβ在视觉丧失模型和嗅球发育过程中对突触可塑
性的增强起到一定作用 [11-12]。2014年,Lee等 [13]
研究表明,皮摩尔浓度的 Aβ能够增强突触可塑性
和海马依赖的认知能力,该作用是通过增强星形胶
质细胞自发的钙瞬态信号来实现的,由此推测 Aβ
可能调节神经元 -胶质细胞的信号通路。Arendt等 [14]
研究发现,地松鼠冬眠期间 tau蛋白磷酸化水平上
升,这提示 tau蛋白磷酸化可能是肌体调节某些生
理活动所需要的。除了间接调节突触功能,tau蛋
白可能直接与 Fyn激酶作用在 PSD调节 NMDARs
功能 [15],但至今不清楚这类功能属正常生理功能
还是病理异常。周期蛋白依赖性激酶 -5 (cyclin-
dependent kinase 5, Cdk5)在神经系统发育过程中起
到了多重作用,如神经元迁移、神经元定位以及树
突棘形成等。Cdk5的激活可受其调节亚基 P35或
P39调节,也可由 P25调节。Seo等 [16]研究表明,
在 AD动物模型中,Aβ使 P25适度过表达,从而
激活 Cdk5,这提示 Aβ可能在一定程度上对突触可
塑性起到积极作用。
1.2 AD病理条件下的突触特征
Aβ是 AD突触可塑性变化的关键因子,众多
研究表明,Aβ与学习记忆、认知下降、神经元损
伤和突触损伤关系密切,其中突触损伤与痴呆症状
联系紧密。AD患者脑中 Aβ寡聚物激活 NMDARs
和 AMPARs,导致第二信使 Ca2+浓度过高,从而影
响学习记忆功能 [17];同时,Aβ寡聚物激活细胞信
号通路中的钙调磷酸酶,导致树突棘丢失,进而引
发突触损伤 [18]。Hoover等 [19]研究表明,tau蛋白
磷酸化异常破坏了谷氨酸受体亚基 GluA1、GluA2/3
和 NMDARs向 PSD的运输以及突触锚定,进而干
扰突触功能。最近研究表明,tau蛋白是 Aβ介导突
触退化的必需因子,Aβ引起的钙离子升高对突触
异常和缺失起着重要作用。运用体内多光子成像系
统观察到,在转突变型 tau基因 (P301L)转基因小
鼠 rTg4510模型中,tau蛋白相关的树突棘丢失与
长期钙离子水平升高无关,这表明 tau引起的病理
可不通过钙离子途径导致突触瓦解 [20]。此外,活
性氧的产生将导致细胞氧化损伤,也被认为是 AD
病因之一。最近研究发现,外源性给予 Aβ1~42
(500 nmol/L)可增加线粒体超氧化损伤,进而引起
突触功能障碍。在 Tg2576转 APPswe基因 AD模
型小鼠中,通过过表达超氧化物歧化酶,过氧化物
水平减少,Aβ诱导的 LTP损伤减轻,记忆损伤得
到缓解和抑制 [21]。
在病理条件下,某些激酶、磷酸酶的活性变化
对突触功能具有一定影响。糖原合成酶激酶 -3
(glycogen synthase kinase-3, GSK-3)是一种具有多种
生理功能的蛋白激酶,富含 Ser和 Thr,可调节胞
内信号、神经元可塑性和基因表达等,如 GSK-3
的上调可抑制 LTP和突触前谷氨酸的释放。GSK-3
主要有两种形式:GSK-3α和 GSK-3β,其中 GSK-
3β在 AD等神经系统疾病中起到关键作用。研究表
明,GSK-3β会使胞内 P/Q型钙离子通道环连接域
II和 III磷酸化,GSK-3β的激活会阻碍突触小泡对
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于膜去极化的响应,同时干扰 N-乙基马来酰亚胺
敏感因子附着蛋白受体 (N-ethylmaleimide-sensitive
factor attachment protein receptor, SNARE)复合物的
形成,进而影响突触囊泡的融合 [22]。蛋白磷酸酶
2A (protein phosphatase 2A, PP2A) 是一种主要的
Ser/Thr磷酸酶,为轴突生长所必需,能够调节细胞
周期和细胞分化。PP2A催化亚基的上调不仅促进
功能性轴突的生长,还能够缓解由 PP2A抑制剂引
发的轴突延迟。PP2A能够使脑衰反应调节蛋白
(collapsin response mediator protein-2, CRMP2)去磷酸
化,从而促进轴突生长 [23]。在 AD等疾病中可观察
到 PP2A缺失和神经元轴突的恶化。
细胞朊蛋白 (cellular prion protein, PrPC)对 Aβ
寡聚体具有高亲和性,其相互作用可损害小鼠海马
区 LTP,影响学习记忆能力,同时 PrPC会催化突
触 Aβ生成 [24]。体外合成的 Aβ寡聚体介导海马突
触 LTP的抑制作用依赖于 PrPC,Aβ 寡聚体选择性
结合 PrPC的特定区域,尤其是其附近的 95~105氨
基酸。交联的 Aβ 寡聚体可阻止 PrPC 依赖性
NMDARs失活,导致 NMDARs介导的谷氨酸异常
升高,产生神经毒性作用 [25-26]。Cissé等 [27]研究表明,
在转染人淀粉样前体蛋白基因并伴有 PrPC基因缺
失型小鼠模型中,PrPC的缺失并没有改善 Aβ引发
的突触抑制、树突棘减少以及海马突触可塑性。可
见,PrPC并非是 Aβ引发的神经功能损伤的必需因
子,可能作为 Aβ受体与其结合并行使功能 [28]。
2 神经递质系统与AD
2.1 谷氨酸能系统
2.1.1 生理条件下的谷氨酸能系统
在正常生理情况下,谷氨酸循环过程如图 1所
示。神经元去极化后,谷氨酸被释放到突触间隙,
进而激活谷氨酸受体。AMPARs和 NMDARs是中
枢神经系统内介导兴奋性突触传递的最主要受体。
NMDARs为 GluN1-GluN2B异二聚体,含有一个氨
基酸末端结合域 (amino terminal domain, ATD)、一
兴奋性氨基酸转运体EAAT1和EAAT2将突触间隙的谷氨酸转入星形胶质细胞,在星形胶质细胞内由谷氨酰胺合成酶催化谷氨
酸生成谷氨酰胺;谷氨酰胺随后返回神经元细胞,由谷氨酰胺酶催化再次生成谷氨酸,进而被VGluT1 和VGluT 2输送至突触
前囊泡中。由此循环,构成正常生理条件下的谷氨酸循环
图1 生理条件下神经元谷氨酸代谢
郑博闻,等:阿尔茨海默病理条件下突触系统病变的研究进展第2期 185
个配体结合域 (ligand-binding domain, LBD)和一
个跨膜域 (transmembrane domain, TMD)。相比非
NMDARs,NMDARs包裹着更多的 ATD和 LBD,
这可能说明 ATD或 LBD调节着离子通道 [29]。突触
NMDARs和突触外 NMDARs起着不同的作用:突
触 NMDARs通过促进传导胞核信号到 CREB,起
到保护神经元的作用;而突触外 NMDARs传递信
号到 CREB,阻断脑源性神经营养因子 (brain-derived
neurotrophic factor, BDNF)的表达,进而引发线粒
体膜电位损伤和细胞死亡 [30-31]。Verges等 [32]研究
表明,大量 NMDA或 NMDARs激动剂可以激活胞
外信号调节激酶 (extracellular signal-regulated kinases,
ERK),并抑制 APP 淀粉样蛋白加工途径,而
NMDARs拮抗剂会增加间隙液体中 Aβ 水平,可见
这些受体正常激活有助于抑制 Aβ产生。NMDARs
的激活还可增加 APPα的 C端片段 (C83)的含量水
平,释放可溶性 sAPPα,减少 Aβ产生 [33]。
2.1.2 AD病理条件下的谷氨酸能系统
AD病理中 Aβ可对谷氨酸循环造成一定影响,
主要体现在 3个方面:增加谷氨酸的释放、抑制星
形胶质细胞对谷氨酸的吸收、影响谷氨酸受体活
性及含量。AD早期 NMDARs 含量增多,由于
NMDARs可使 Ca2+经电压依赖的离子通道进入突
触前末梢,激活 Ca2+依赖的囊泡融合,因而增加谷
氨酸的释放 [34]。谷氨酸转运体的含量变化出现在早
期 AD中,星形胶质细胞产生的 EAAT2的表达水
平与 APP751/770 mRNA 水平呈负相关,这表明
APP的功能异常和加工可能会调节 EAAT2的水平
和功能,由此影响星形胶质细胞对谷氨酸的吸收;
前额皮层和顶叶皮层VGluT1和VGluT2水平减少 [35];
皮层和海马区 EAAT1和 EAAT2表达水平减少 [36]。
Aβ在含有 VGluT1和 VGluT2末梢处的积累要多于
不含该转运体的末梢 [37]。表 1列举了 AD病理条件
下谷氨酸能系统中一些成分的含量变化。
Aβ可与 NMDARs亚基直接结合,诱导 NR 2B
和 NR 1亚基表达下调,并显著减少 NR 1亚基在突
触的分布 [34],进而影响 NMDARs功能。Aβ还可影
响突触外 NMDARs,从而引起神经毒性:Aβ抑制
星形胶质细胞对突触间隙谷氨酸的吸收并引发
NMDARs内吞,谷氨酸溢出,进而增强突触外谷
氨酸活性,产生神经毒性 [44]。NMDARs也是突触
可塑性的关键调节因子,是突触可塑性的必需因子,
可调节信息在脑中的储存,因而 Aβ级联效应会通
过影响 NMDARs进而导致记忆损伤 [45]。在培养的
神经元细胞中,Renner等 [46]发现量子点标记的低
聚 Aβ成群地存在兴奋性突触中,并把 mGluR5包
埋其中,抑制 mGluR5扩散所致的局部超兴奋,从
而升高 Ca2+浓度。此外,NMDARs的功能活性还
受到受体酪氨酸激酶 EphB2的调节,削弱 EphB2
活性,从而减弱齿状回区域的 NMDARs电流,进
而损害 LTP。Cissé等 [47]认为,低聚 Aβ可与 EphB2
的纤连蛋白重复域结合,进而引发 EphB2的降解。
因此, EphB2的减少是 Aβ引发神经异常的重要因
素,可见 EphB2的含量增加或功能增强可能对 AD
患者的治疗有利。
2.2 胆碱能系统与AD
2.2.1 生理条件下的胆碱能系统
在生理条件下,乙酰胆碱 (ACh)的合成需要胆
表1 病理条件下谷氨酸能系统成分变化
谷氨酸能系统成分 脑中的变化情况
VGluT1 细胞死亡和病理发生之前蛋白水平减少[36]
VGluT2 细胞死亡和病理发生之前蛋白水平减少[36]
GLAST/EAAT1 早期临床阶段蛋白水平减少[37]
GLT-1/EAAT2 早期临床阶段蛋白水平减少[37]
谷氨酰胺合成酶 含量减少[38]
NMDARs 轻度认知障碍阶段蛋白水平增加
NR1 蛋白水平减少[39]
NR2A-B 蛋白水平减少[40]
NR2C-D 没有影响[40]
AMPARs AD早期含量增加[41]
海人藻酸受体 受体结合力减弱[42]
mGluR1 蛋白水平减少[42]
mGluR2 蛋白水平增加[43]
生命科学 第27卷186
碱乙酰转移酶 (choline acetyl tranferase, CAT) 参与,
ACh的清除依靠乙酰胆碱酯酶 (acetylcholin esterase,
AChE)。乙酰胆碱受体主要包括乙酰胆碱尼古丁受
体 (nicotinic ACh receptors, nAChRs)和 G蛋白偶联
的毒蕈碱受体 (muscarinic ACh receptors, mAChRs)。
ACh的释放将激活 nAChRs和mAChRs,其中 nAChRs
对钙离子通透,它的激活将使突触后膜去极化,增
加胞质钙离子水平,进而影响神经递质释放、信号
转导级联、神经元可塑性、细胞凋亡和基因转录等。
α7 AChRs的激活将引发中间神经元 [48]和星形胶质
细胞 [49]胞质内局部钙离子水平变化,正是这种钙
离子内流构成了 α7 nAChRs生理功能基础,但也可
能会产生神经毒性,代谢过程如图 2所示。nAChRs
和 mAChRs 都与不同形式的突触可塑性有关,对于
α7 nAChRs 来说,在海马 CA1区外源配体将这些
受体激活,于齿状回区增强其可塑性;在海马区突
触前末梢激活 α7 nAChRs,可增强 LTP的激活,并
阻断短时程增强 (short-term potentiation, STP)。此外,
突触前或突触后 mAChRs的激活既可以增强也可抑
制海马 LTP,但内源性胆碱输送至海马是否会引发
突触可塑性还有待研究。
2.2.2 AD病理下的胆碱能系统
AD涉及的胆碱能神经元损伤通常会导致学习
记忆损伤。nAChRs是由 4个亚基构成的五聚体
α2βγδ,在脑中分布广泛,主要为 α4β2亚型和 α7亚
型。海马区对学习和记忆的作用尤为关键,AD中
海马区胆碱能系统的异常与认知障碍关系密切,这
可能也与海马区 α7 nAChRs功能异常有关 [50]。通
过对 AD患者样本进行研究,发现与同年龄正常对
照组相比,α4亚单位在海马和大脑皮层中分别降低
了 35%和 47%;α3亚单位在海马和大脑皮层分别
降低了 29%和 35%;α7亚单位在海马中降低了
36%,在大脑皮层无明显降低;β2亚单位与对照组
相比没有明显的差异 [51]。可见,在 AD患者脑内,
生理条件下,在突触前末梢,经葡糖糖酵解产生的的乙酰辅酶A和由细胞膜上钠/胆碱转运体主动转运进入末梢的胆碱,两者
经CAT催化合成ACh,ACh经乙酰胆碱囊泡转运体运至囊泡,而后释放ACh至突触间隙,在突触间隙ACh被AChE降解,生成
的胆碱再被转运体蛋白重摄取回到突触前末梢,用于下一轮合成
图2 生理条件下神经元乙酰胆碱代谢
郑博闻,等:阿尔茨海默病理条件下突触系统病变的研究进展第2期 187
nAChRs严重受损,这会对学习记忆能力产生显著
影响。在培养的大鼠基底前脑神经元内,α7β2
nAChRs会被低浓度的寡聚 Aβ1-42阻断。在 AD患
者的尸检中,运用 11C-尼古丁正电子成像技术发现
在大脑皮层中,α4β2型 nAChRs明显减少 [52]。在
AD动物模型中,α7 nAChRs的缺失会增强Aβ 积累、
恶化前期阶段的认知能力 [53]。
mAChRs亚型按药理性质可分为M1~M4 四种
亚型,分子生物学分型则依据M受体克隆基因序
列的差异,分为 m1~m5五种亚型。药理学的M1~
M4型分别与分子生物学的 m1~m4型相对应,而
m5尚缺乏对应的药理学分类。研究发现,在 AD
患者大脑中,非选择性M受体强阻断剂 [52]二苯羟
乙酸奎宁酯 (quinuclidinyl benzilate, QNB)结合位点
明显减少。利用放射自显影技术对 AD患者的 M
受体亚型进行测定,发现 m1受体在额叶和海马密
度降低;m2受体在海马降低,而在纹状体密度则
升高。利用同样方法测定内嗅皮质和海马 m1、m3
受体及M受体总密度,结果发现均明显降低 [54]。
2.3 γ-氨基丁酸(GABA)能系统与AD
2.3.1 生理条件下的GABA能系统
GABA是脑和脊髓中的抑制性神经递质,主要
分布在神经通路的中间神经元内。生理条件下,
GABA循环如图 3所示。
2.3.2 AD病理下的GABA能系统
GABA系统的病理状态研究甚少,相比于生理
条件下 GABA代谢相关酶活性和受体状态会存在
一些差异。GAD是 GABA能系统神经元的特异性
标志物,有两种同工酶,GAD65和 GAD67。其中,
GAD65往往分布在神经末梢,并作为 GABA资源
池来响应高强度的突触活动需求;GAD67分布在
末梢胞质内,产生 GABA 代谢池 [55]。AD 中的
GABA能系统一直被认为是疾病晚期的备用系统。
含有钙结合蛋白、钙网膜蛋白和小清蛋白的 GABA
能中间神经元在 AD进程中选择性丢失 [56]。GABA
水平和 GAD活性及含量在 AD进程中变化幅度很
大。Burbaeva等 [57]运用 SDS-PAGE和Western-blot
测定了 AD患者和精神健康人的小脑皮层中同工酶
合成GABA的前体是葡糖糖,通过三羧酸循环生成酮戊二酸,进而转氨基形成谷氨酸,再经过谷氨酸脱羧酶(glutamate
decarboxylase, GAD) 的作用生成GABA。GABA能系统与谷氨酸能系统相似。首先在突触前末梢合成神经递质GABA,由囊
泡转运体转运至囊泡内。当钙离子内流,膜去极化后,引发突触囊泡与突触前膜融合,释放神经递质GABA。在突触间隙,
GABA清除机制也与谷氨酸类似,都由突触前膜和胶质细胞膜上的转运体来完成
图3 生理条件下神经元GABA代谢
生命科学 第27卷188
GAD65 和 GAD67含量水平,结果表明,两种同工
酶在 AD患者中含量显著减少,即抑制性神经递质
GABA含量减少,进而导致 GABA系统功能异常。
研究还发现,AD患者颞中回、海马神经元和神经
纤维网中的 GAD65严重减少,可见 GABA能系统
在 AD中也受到很大影响,GABA能系统活性的缺
失将恶化 AD。
3 总结与展望
本文基于神经突触和神经递质系统的生理功能
基础上,从突触损伤角度出发,概述了突触和神经
递质及其受体在 AD病理条件下变化的研究进展。
在 AD病理条件下,突触相关的神经递质系统固然
受到影响,但对 LTP和 LDP平衡稳态的干扰是突
触的特征性损伤,甚至导致突起或树突棘丢失,这
些都与学习记忆损伤关系密切。神经递质系统在生
理和病理条件下的变化尤为复杂,不同的神经递质
系统其功能不一,病理特征也大不相同。如今天然
生物活性物质备受关注,壳寡糖 [58]、姜黄素 [59]等
在一定程度上对突触系统具有保护作用。因而,比
较生理和病理不同条件下,突触系统、神经递质系
统及其受体的变化特征,对开展生物活性物质对
AD细胞模型或动物模型保护作用的研究具有重要
指导意义,为治疗药物的研发提供研究思路和理论
指导。
[参 考 文 献]
[1] Serrano-Pozo A, Frosch MP, Masliah E, et al. Neuropa-
thological alterations in Alzheimer’s disease. Cold Spring
Harb Perspect Biol, 2011, 3(9): a006189
[2] Ittner LM, Ke YD, Delerue F, et al. Dendritic function of
tau mediates amyloid-β toxicity in Alzheimer’s disease
mouse models. Cell, 2010, 142(3): 387-97
[3] Crimins JL, Rocher AB, Luebke JI. Electrophysiological
changes precede morphological changes to frontal cortical
pyramidal neurons in the rTg4510 mouse model of
progressive tauopathy. Acta Neuropathol, 2012, 124: 777-
95
[4] Rocher AB, Crimins JL, Amatrudo JM, et al. Structural
and functional changes in tau mutant mice neurons are not
linked to the presence of NFTs. Exp Neurol, 2010, 223(2):
385-93
[5] Dudai Y, Morris RG. Memorable trends. Neuron, 2013,
80: 742-50
[6] Redondo RL, Morris RG. Making memories last: the
synaptic tagging and capture hypothesis. Nat Rev
Neurosci, 2011, 12(1): 17-30
[7] Sanhueza M, Lisman J. The CaMKII/NMDAR complex
as a molecular memory. Mol Brain, 2013, 6: 10
[8] D’Amelio M, Sheng M, Cecconi F. Caspase-3 in the
central nervous system: beyond apoptosis. Trends
Neurosci, 2012, 35(11): 700-9
[9] Li Z, Jo J, Jia JM, et al. Caspase-3 activation via
mitochondria is required for long-term depression and
AMPA receptor internalization. Cell, 2010, 141(5): 859-71
[10] Spires-Jones TL, Hyman BT. The intersection of amyloid
β and tau at synapses in Alzheimer’s disease. Neuron,
2014, 82(4): 756-71
[11] Cao L, Schrank BR, Rodriguez S, et al. Aβ alters the
connectivity of olfactory neurons in the absence of
amyloid plaques in vivo. Nat Commun, 2012, 3: 1009
[12] Kim T, Vidal GS, Djurisic M, et al. Human LilrB2 is a b-
amyloid receptor and its murine homolog PirB regulates
synaptic plasticity in an Alzheimer’s model. Science,
2013, 341(6152): 1399-404
[13] Lee L, Kosuri P, Arancio O. Picomolar amyloid-β peptides
enhance spontaneous astrocyte calcium transients. J
Alzheimers Dis, 2014, 38(1): 49-62
[14] Arendt T, Stieler J, Strijkstra AM, et al. Reversible paired
helical filament-like phosphorylation of tau is an adaptive
process associated with neuronal plasticity in hibernating
animals. J Neurosci, 2003, 23(18): 6972-81
[15] Mondragon-Rodriguez S, Trillaud-Doppia E, Dudilot A, et
al. Interaction of endogenous tau protein with synaptic
proteins is regulated by N-methyl-D-aspartate receptor-
dependent tau phosphorylation. J Biol Chem, 2012,
287(38): 32040-53
[16] Seo J, Giusti-Rodríguez P, Zhou Y, et al. Activity-
dependent p25 generation regulates synaptic plasticity and
Aβ-induced cognitive impairment. Cell, 2014, 157(2):
486-98
[17] Alberdi E, Sánchez-Gómez MV, Cavaliere F, et al.
Amyloid β oligomers induce Ca2+ dysregulation and
neuronal death through activation of ionotropic glutamate
receptors. Cell Calcium, 2010, 47(3): 264-72
[18] Rozkalne A, Hyman BT, Spires-Jones TL. Calcineurin
inhibition with FK506 ameliorates dendritic spine density
deficits in plaque-bearing Alzheimer model mice.
Neurobiol Dis, 2011, 41(3): 650-4
[19] Hoover BR, Reed MN, Su J, et al. Tau mislocalization to
dendri t ic spines mediates synapt ic dysfunct ion
independently of neurodegeneration. Neuron, 2010, 68(6):
1067-81
[20] Kuchibhotla KV, Wegmann S, Kopeikina KJ, et al.
Neurofibrillary tangle-bearing neurons are functionally
integrated in cortil circuits in vivo. Proc Natl Acad Sci
USA, 2014, 111(1): 510-4
[21] Ma T, Hoeffer CA, Wong H, et al. Amyloid-β induced
impairments in hippocampal synaptic plasticity are
rescued by decreasing mitochondrial superoxide. J
Neurosci, 2011, 31(15): 5589-95
[22] Zhu LQ, Liu D, Hu J, et al. GSK-3β inhibits presynaptic
vesicle exocytosis by phosphorylating P/Q-type calcium
channel and interrupting SNARE complex formation. J
Neurosci, 2010, 30(10): 3624-33
[23] Zhu LQ, Zheng HY, Peng CX, et al. Protein phosphatase
2A facilitates axonogenesis by dephosphorylating
郑博闻,等:阿尔茨海默病理条件下突触系统病变的研究进展第2期 189
CRMP2. J Neurosci, 2010, 30(10): 3839-48
[24] Juha L. Cellular prion protein as a therapeutic target in
Alzheimer’s disease. J Alzheimers Dis, 2014, 38(2): 227-
44
[25] Ferir DB, Nicoll AJ, Klyubin I, et al. Interaction between
pr ion pro te in and tox ic Aβ assembl ies can be
therapeutically targeted at multiple sites. Nat Commun,
2011, 2: 336
[26] You H, Tsutsui S, Hameed S, et al. Aβ neurotoxicity
depends on interactions between copper ions, prion
protein, and N-methyl-D-aspartate receptors. Proc Natl
Acad Sci USA, 2012, 109(5): 1737-42
[27] Cissé M, Sanchez PE, Kim DH. Ablation of cellular prion
protein does not ameliorate abnormal neural network
activity or cognitive dysfunction in the J20 line of human
amyloid precursor protein transgenic mice. J Neurosci,
2011, 31(29): 10427-31
[28] Kessels HW, Nguyen LN, Nabavi S, et al. The prion
protein as a receptor for amyloid-β. Nature, 2010, 466
(7308): E4-E5
[29] Karakas E, Frukawa H. Crystal structure of a heterote-
trameric NMDA receptor ion channel. Science, 2014,
344(6187): 992-7
[30] Bordji K, Becerril-Ortega J, Nicole O, et al. Activation of
extrasynaptic, but not synaptic, NMDA receptors modifies
amyloid precursor protein expression pattern and increases
amyloid-β production. J Neurosci, 2010, 30(47): 15927-42
[31] Kaufman AM, Milnerwood AJ, Sepers MD, et al.
Opposing roles of synaptic and extrasynaptic NMDA
receptor signaling in cocultured striatal and cortical
neurons. J Neurosci, 2012, 32(12): 3992-4003
[32] Verges DK, Restivo JL, Goebel WD, et al. Opposing
synaptic regulation of amyloid-β metabolism by NMDA
receptors in vivo. J Neurosci, 2011, 31(31): 11328-37
[33] Hoey SE, Williams RJ, Perkinton MS. Synaptic NMDA
receptor activation stimulates α-secretase amyloid
precursor protein processing and inhibits amyloid-β
production. J Neurosci, 2009, 29(14): 4442-60
[34] Rönicke R, Mikhaylova M, Rönicke S, et al. Early
neuronal dysfunction by amyloid β oligomers depends on
activation of NR2B-containing NMDA receptors.
Neurobiol Aging, 2011, 32(12): 2219-28
[35] Canas PM, Simões AP, Rodrigues RJ. Predominant loss of
glutamatergic terminal markers in a β-amyloid peptide
model of Alzheimer’s disease. Neuropharmacology, 2014,
76(Pt A): 51-6
[36] Scott HA, Gebhardt FM, Mitrovic AD, et al. Glutamate
transporter variants reduce glutamate uptake in Alzheimer’s
disease. Neurobiol Aging, 2011, 32(3): 553.e1-11
[37] Sokolow S, Luu SH, Nandy K, et al. Preferential
accumulation of amyloid β in presynaptic glutamatergic
terminals (VGLUT1 and VGLUT2) in Alzheimer’s
disease. Neurobiol Dis, 2012, 45(1): 381-7
[38] Xia P, Chen HS, Zhang D, et al. Memantine preferentially
blocks extrasynaptic over synaptic NMDA receptor
currents in hippocampal autapses. J Neurosci, 2010,
30(33): 11246-50
[39] Okamoto S, Pouladi MA, Talantova M, et al. Balance
between synaptic versus extrasynaptic NMDA receptor
activity influences inclusions and neurotoxicity of mutant
huntingtin. Nat Med, 2009, 15(12): 1407-13
[40] Hardingham GE, Bading H. Synaptic versus extrasynaptic
NMDA receptor signalling: implications for neurode-
generative disorders. Nat Rev Neurosci, 2010, 11(10):
682-96
[41] Kervern M, Angeli A, Nicole O, et al. Selective impair-
ment of some forms of synaptic plasticity by oligomeric
amyloid-β peptide in the mouse hippocampus: implication
of extrasynaptic NMDA receptors. J Alzheimers Dis,
2012, 32(1): 183-96
[42] Hu NW, Klyubin I, Anwyl R, et al. GluN2B subunit-
containing NMDA receptor antagonists prevent Aβ-
mediated synaptic plasticity disruption in vivo. Proc Natl
Acad Sci USA, 2009, 106(48): 20504-9
[43] Alley GM, Bailey JA, Chen D, et al. Memantine lowers
amyloid-β peptide levels in neuronal cultures and in APP/
PS1 transgenic mice. J Neurosci Res, 2010, 88(1): 143-54
[44] Wang ZC, Zhao J, Li S. Dysregulation of synaptic and
extrasynaptic N-methyl-D-aspartate receptors induced by
amyloid-β. Neurosci Bull, 2013, 29(6): 752-60
[45] Stroebel D, Paoletti P. Neuroscience: A structure to
remember. Nature, 2014, 511(7508): 162-3
[46] Renner M, Lacor PN, Velasco PT, et al. Deleterious effects
of amyloid β oligomers acting as an extracellular scaffold
for mGluR5. Neuron, 2010, 66(5): 739-54
[47] Cissé M, Halabisky B, Harris J, et al. Reversing EphB2
depletion rescues cognitive functions in Alzheimer model.
Nature, 2011, 469(7328): 47-52
[48] Fayuk D, Yakel JL. Dendritic Ca2+ signalling due to
activation of α 7-containing nicotinic acetylcholine
receptors in rat hippocampal neurons. J Physiol, 2007,
582(Pt 2): 597-611
[49] Shen JX, Yakel JL. Functional α7 nicotinic ACh receptors
on astrocytes in rat hippocampal CA1 slices. J Mol
Neurosci, 2012, 48(1): 14-21
[50] Hurst R, Rollema H, Bertrand D. Nicotinic acetylcholine
receptors: from basic science to therapeutics. Pharmacol
Ther, 2013, 137(1): 22-54
[51] Guan ZZ, Zhang X, Ravid R, et al. Decreased protein
levels of nicotinic receptor subunits in the hippocampus
and tenporal cortex of patients with Alzheimer’s disease. J
Neurochem, 2000, 74(1): 237-43
[52] Ni R, Marutle A, Nordberg A. Modulation of α7 nicotinic
acetylcholine receptor and fibrillar amyloid-β interactions
in Alzheimer’s disease brain. J Alzheimers Dis, 2013,
33(3): 841-51
[53] Hernandez CM, Kayed R, Zheng H, et al. Loss of α7
nicotinic receptors enhances β-amyloid oligomer
accumulation, exacerbating early-stage cognitive decline
and septohippocampal pathology in a mouse model of
Alzheimer’s disease. J Neurosci, 2010, 30(7): 2442-53
[54] Rodríguez-Puertas R, Pascual J, Vilaró T, et al .
Autoradiographic distribution of M1, M2, M3 and M4
muscarinic receptor subtypes in Alzheimer’s disease.
生命科学 第27卷190
Synapse, 1997, 26(4): 341-50
[55] Schwab C, Yu S, Wong W, et al. GAD65, GAD67, and
GABAT immunostaining in human brain and apparent
GAD65 loss in Alzheimer’s disease. J Alzheimers Dis,
2013, 33(4): 1073-88
[56] Takahashi H, Brasnjevic I, Rutten BPF, et al. Hippocampal
interneuron loss in an APP/PS1 double mutant mouse and
in Alzheimer’s disease. Brain Struct Funct, 2010, 214(2-
3): 145-60
[57] Burbaeva GS, Boksha IS, Tereshkina EB, et al. A role of
glutamate decarboxylase in Alzheimer’s disease. Zh
Nevrol Psikhiatr Im S S Korsakova, 2014, 114(4): 68-72
[58] Xu W, Huang HC, Lin CJ, et al. Chitooligosaccharides
protect rat cortical neurons against copper induced damage
by attenuating intracellular level of reactive oxygen
species. Bioorg Med Chem Lett, 2010, 20(10): 3084-8
[59] Wang HM, Zhao YX, Zhang S, et al. PPARγ agonist
curcumin reduces the amyloid-β-stimulated inflammatory
responses in primary astrocytes. J Alzheimers Dis, 2010,
20(4): 1189-99