去年6月，承载无数希望的阿杜卡努单抗(Aducanumab)在众多质疑之中跌跌撞撞上市，似乎给早期AD患者带去了福音。但是，一个不得不承认的事实摆在大家眼前——至今，AD仍然无法被治愈，所有的努力似乎只能提高患者的认知水平，延缓疾病的发展。
在对AD发病机制的漫长探索中，有一个风险基因不得不被提到，那就是今天的主角APOEε4。
APOE
ε4基因与AD的发病风险
人类APOE基因位于第19号染色体，以三种多态性等位基因的形式存在，即ε2、ε3和ε4，分别负责编码三种APOE蛋白(ApolipoproteinE)，即：APOE2、APOE3和APOE4。年，Stritmatter和Roses发现APOEε4基因的携带者更容易患AD。全基因组关联研究证实：APOEε4等位基因是迟发型AD(年龄超过65岁发病)的最强风险遗传因素，而APOEε2等位基因对AD有保护作用。
APOE基因型的携带比例也会影响患AD概率，如携带一个APOEε4等位基因，患AD风险提高3-4倍，而同时携带两个APOEε4等位基因(下文简称APOE4基因）的患病风险则提高9-15倍。
图1.APOE4基因是AD的主要遗传风险因素[3]a：三种APOE蛋白突变体的结构；b：APOE4基因剂量依赖性增加AD风险并降低发病年龄
■APOE4，阿尔兹海默症“预判者”？作为阿尔茨海默病的主要易感基因，APOE4如何做到“预判你的预判”？血脑屏障(BBB)的破坏是人类认知功能障碍的早期生物标记物。年4月，Montagne等人发表在Nature的研究结果证明：APOE4相关的认知衰退与血脑屏障(BBB)损伤有关，并且这种损伤早在AD发生之前就可以发生。作者团队发现认知正常者的APOE4(ε3/ε4和ε4/ε4)携带者的海马(HC)和内侧颞叶中(PHG)中的血脑屏障被破坏，但临床痴呆评分(CDR)评分均为0。当CDR=0.5时，APOE4携带者HC和PHG的血脑屏障破坏会进一步增加，且这种增加与脑脊液(CSF)Aβ和tau蛋白变化无关。
图2.APOE4携带者海马和海马旁回血脑屏障的破坏[5]
a.HG和PHG的示意图b.动态对比增强磁共振成像技术在APOE3纯合子和APOE4携带者的海马区(HC)生成血脑屏障(BBB)通透性Ktrans图。c.CDR0或0.5的情况下，APOE4携带者HC和PHG中的Ktrans值。
此外，Montagne等人还研究发现与APOE3携带者相比，APOE4携带者的脑脊液中周皮细胞损伤的生物标志物:一种可溶性的蛋白质称为血小板源生长因子受体-β(sPDGFRβ)也会升高。
AD进程中，APOE如何发力？
■APOE同种型的不同效力ApoE2,ApoE3,andApoE4DifferentiallyStimulateAPPTranscriptionandAβSecretion一文表明人类神经胶质细胞ApoE的三种遗传同种型(ApoE2、ApoE3和ApoE4)激活APP基因转录和Aβ合成方面的表现出不同的效力。ApoE以ApoE4ApoE3ApoE2效力等级顺序激活非经典MAP激酶信号通路:DLK→MKK7→ERK1/2MAP激酶途径，并且增强了APP转录和淀粉样蛋白-β合成。
图3.APOE对Aβ的影响
[8]
a：ApoE2、ApoE3和ApoE4刺激在MEF上培养的人类神经元分泌Aβ40和Aβ42b：添加ApoE2、ApoE3或ApoE4刺激人类神经元中MEF上的APP合成.
■增加
Aβ
聚集以及
抑制Aβ的清理
在前面的文章中，给大家介绍了目前关于AD的主流观点：脑内细胞外β-淀粉样蛋白(Aβ)逐渐沉积和细胞内Tau蛋白聚集导致的神经元死亡和认知障碍(见：
阿尔兹海默症——消逝的世界
)。
当Aβ产生过多和/或清除效率不高时，就会发生Aβ聚集。淀粉样斑块的主要成分Aβ纤维的形成经历三个动力学阶段:滞后期、生长期和平台期。APOE对Aβ纤维形成的影响不一致，研究表明，APOE在Aβ沉积的初始播种阶段起着至关重要的作用，在这个时期星形胶质细胞APOE4过表达会加剧淀粉样病变。
图4.APOE的异构体和Aβ的聚集和清除[9]
a.Aβ从大脑中被移除的主要途径包括血脑屏障的清除、细胞摄取和随后的降解、酶降解、ISF体流的清除以及脑脊液吸收进入循环和淋巴系统。b.大脑Aβ清除不足导致Aβ积累。
■APOE4如何损伤大脑？除了上述与“主流”观点相关的APOE4影响AD进程论。ThomasE.Willnow等人在AlzheimersDement杂志上发表了一项新研究，探索了AD进程中，ApoE4基因损伤大脑的新机制。APOE作为一种脂质转运蛋白，可以为神经元提供重要营养物质，包括不饱和脂肪酸(神经元周围细胞膜的组成部分，PUFA)。APOE的结合受体sortilin，该受体介导将结合apoE的货物(apoE-boundcargo；也就是营养成分)摄取到神经元中。作者团队将Sort1defect(KO)引入到带有编码人类APOE3或APOE4基因座，靶向替换小鼠Apoe位点(E3;KO或者E4;KO)。与野生型鼠(WT)相比，sortilin的丢失会导致KO小鼠的皮质和海马中人APOE3和4(图5a)。在sortilin缺陷小鼠中，Aβ40水平增加了两倍(图5b)。
APOE4破坏了Sortilin的营养物质摄取作用[12]
a.APOE3/4的脑积聚。b.可溶性Aβ40沉积。c.多不饱和脂肪酸(PUFA)的水平变化。d-e,APOE4破坏了sortilin的细胞表面再循环
作者团队还使用基于LC-MS的脂质组学来确定(E3;KO)和(E4;KO)小鼠脑皮质中各种不饱和脂肪酸(PUFA)的水平。APOE3小鼠中，sortilin的缺失会损害神经保护性PUFA摄取途径，增加淀粉样蛋白形成。APOE4的野生型小鼠中有类似的现象。APOE4会损害sortilin介导的神经元对脂质的摄取途径（图5d-e)。这种损害使得神经细胞吸收的脂肪酸越来越少，神经细胞无法保护自己，导致发炎。
靶向APOE的治疗
在AD领域，靶向APOE的治疗主要集中在以下几个方面。■增加APOE水平及其脂质化大脑中的APOE4比APOE2和APOE3的脂化水平低且稳定，因此，增加大脑中的APOE4与脂质的结合，可能加速Aβ的清除。Bexarotene通过诱导ABCA1和ABCG1基因表达，增强APOE的脂质化，并增加APOE的表达水平，可快速降低AD小鼠脑内的Aβ斑块负荷，改善认知能力。目前Bexarotene正在进行针对于AD治疗的临床试验(NCT)。■阻断APOE与Aβ的相互作用抗APOE单克隆抗体(HJ6.3)可显著降低APP/PS1转基因记忆缺陷小鼠脑内不溶性Aβ水平、Aβ斑块负荷和APOE水平。利用一种与APOE结合的合成多肽Aβ12-28P干扰APOE和Aβ的结合，可降低记忆缺陷小鼠的可溶性和不溶性Aβ水平和Aβ斑块负荷，并减少了APOE在Aβ斑块中的沉积。■APOE类似物APOE类似物(APOE的N端片段，包括其受体结合基序)已被证明可改善各种阿尔茨海默病小鼠模型中的Aβ水平和Aβ斑块负荷、tau过度磷酸化和神经炎症，但尚未进入人类临床试验。■基因治疗CRISPR-Cas9编辑技术用于编辑转换APOE等位基因的应用已在细胞培养层面获得成功，但仍有待在小鼠敲除实验中验证。然而，应用基因治疗来表达APOEε2并提高APOEε4携带者(甚至是APOEε3纯合子)中的APOEε2表达水平已成为可能，该方法正在进行临床试验(NCT)。不难看出，科学家们对于APOE在AD方面的研究目前主要还停留在动物甚至是细胞或分子层面，真正进入临床试验的凤毛麟角，但是该靶点仍然被寄予厚望，希望在不久的将来能看到新的突破。
MCE的所有产品仅用作科学研究或药证申报，我们不为任何个人用途提供产品和服务。参考文献1.StrittmatterWJ,RosesAD.ApolipoproteinEandAlzheimersdisease.AnnuRevNeurosci.;19:53-77.2.Genome-wideassociationstudyidentifiesvariantsatCLUandPICALMassociatedwithAlzheimersdisease.NatGenet.Oct;41(10):-93..3.LiuCC,LiuCC,KanekiyoT,XuH,BuG.ApolipoproteinEandAlzheimerdisease;risk,mechanismsandtherapy.NatRevNeurol.Feb;9(2):-18.4.MahleyRW.ApolipoproteinE:cholesteroltransportproteinwithexpandingroleincellbiology.Science.Apr29;():-30.5.AxelMontagne,DanielANation,etal.APOE4leadstoblood-brainbarrierdysfunctionpredictingcognitivedecline.Nature.May;():71-76.6.WahrleSE,JiangH,ParsadanianM,LegleiterJ,HanX,FryerJD,KowalewskiT,HoltzmanDM.ABCA1isrequiredfornormalcentralnervoussystemApoElevelsandforlipidationofastrocyte-secretedapoE.JBiolChem.Sep24;(39):-93.7.KartenB,CampenotRB,VanceDE,VanceJE.ExpressionofABCG1,butnotABCA1,correlateswithcholesterolreleasebycerebellarastroglia.JBiolChem.Feb17;(7):-57.8.Yu-WenAlvinHuang,BoZhou,MariusWernig,ThomasCSüdhof,etal.ApoE2,ApoE3,andApoE4DifferentiallyStimulateAPPTranscriptionandAβSecretion.Cell.Jan26;(3):-.e21.9.RebeckGW,ReiterJS,StricklandDK,HymanBT.ApolipoproteinEinsporadicAlzheimersdisease:allelicvariationandreceptorinteractions.Neuron.Oct;11(4):-80.10.HuangYA,ZhouB,WernigM,SüdhofTC.ApoE2,ApoE3,andApoE4DifferentiallyStimulateAPPTranscriptionandAβSecretion.Cell.Jan26;(3):-.e21.11.DeaneR,SagareA,HammK,ParisiM,LaneS,FinnMB,HoltzmanDM,ZlokovicBV.apoEisoform-specificdisruptionofamyloidbetapeptideclearancefrommousebrain.JClinInvest.Dec;(12):-13.12.AntoninoAsaro,Anne-SophieCarlo-Spiewok,AnnaRMalik,etal.ApolipoproteinE4disruptstheneuroprotectiveactionofsortilininneuronallipidmetabolismandendocannabinoidsignaling.AlzheimersDement.Sep;16(9):-.13.MaQ,ZhaoZ,SagareAP,WuY,WangM,OwensNC,VerghesePB,HerzJ,HoltzmanDM,ZlokovicBV.Blood-brainbarrier-associatedpericytesinternalizeandclearaggregatedamyloid-β42byLRP1-dependentapolipoproteinEisoform-specificmechanism.MolNeurodegener.Oct19;13(1):57.14.HawkesCA,SullivanPM,HandsS,WellerRO,NicollJA,CarareRO.Disruptionofarterialperivasculardrainageofamyloid-βfromthebrainsofmiceexpressingthehumanAPOEε4allele.PLoSOne.;7(7):e.15.ShiY,YamadaK,etal.ApoE4markedlyexacerbatestau-mediatedneurodegenerationinamousemodeloftauopathy.Nature.Sep28;():-.16.Serrano-PozoA,DasS,HymanBT.APOEandAlzheimersdisease:advancesingenetics,pathophysiology,andtherapeuticapproaches.LancetNeurol.Jan;20(1):68-80.Erratumin:LancetNeurol.Feb;20(2):e2.