本文是一篇综述性论文,主要探讨了四聚体甲状腺素运载蛋白(transthyretin, TTR)在阿尔茨海默病(Alzheimer’s Disease, AD)中的神经保护作用及其潜在的治疗策略。该论文由Camilla Corino、Alberto Aimo等作者共同撰写,发表于2024年的《Molecular Neurobiology》期刊。论文的核心内容围绕TTR在AD中的抗淀粉样蛋白生成作用及其可能的治疗应用展开。
阿尔茨海默病(AD)是最常见的痴呆症类型,其主要病理特征为淀粉样β蛋白(amyloid beta, Aβ)的沉积及其引发的细胞毒性效应。近年来,TTR作为一种四聚体蛋白,除了其在甲状腺素和视黄醇结合蛋白(retinol-binding protein, RBP)运输中的传统功能外,还被发现具有潜在的神经保护作用。TTR能够通过与Aβ相互作用,抑制其纤维化形成并促进Aβ从大脑中的清除。本文综述了TTR在AD中的保护机制,并探讨了通过增强TTR稳定性来减缓神经退行性变和认知衰退的可能性。
TTR是一种由四个相同单体组成的小分子蛋白(55 kDa),其基因位于第18号染色体上。TTR具有两个中央疏水通道,能够结合甲状腺素(T4)和视黄醇结合蛋白(RBP)。T4的结合能够稳定TTR的四聚体结构,而RBP的结合则通过诱导构象变化增强其与TTR的亲和力。TTR的稳定性受到pH值、老化、金属离子(特别是钙离子)和氧化等因素的影响。TTR基因的单点突变是导致TTR解离和纤维形成的主要原因,进而引发TTR淀粉样变性(ATTR)。
TTR主要由肝脏和脉络丛(choroid plexus, CP)分泌,分别进入血液和脑脊液(cerebrospinal fluid, CSF)。肝脏分泌的TTR占人体TTR总量的90%,而脉络丛分泌的TTR虽然浓度较低,但占CSF总蛋白含量的25%。TTR还在胎盘、胰腺、视网膜等组织中少量合成,并在外周神经系统(PNS)和中枢神经系统(CNS)中发挥神经保护作用。
TTR在血浆中携带15%的T4,而在CSF中携带80%的T4。此外,TTR还通过结合RBP运输视黄醇,防止其被肾脏过滤。TTR还具有蛋白水解活性,能够切割载脂蛋白A-I(apolipoprotein A-I, ApoA-I)的C端,减少胆固醇外流并增加其淀粉样生成潜力。在CNS中,TTR能够切割神经肽Y(neuropeptide Y, NPY)和Aβ,降低其毒性。
TTR在外周神经系统和中枢神经系统中均表现出神经保护作用。研究表明,TTR能够促进神经再生和轴突生长,并通过其蛋白水解活性减少Aβ的毒性。TTR敲除小鼠表现出加速的记忆衰退和神经元分化受损,进一步证实了TTR在AD和其他痴呆症中的关键作用。
AD的发生与Aβ的产生和清除失衡有关。TTR通过与Aβ结合,抑制其寡聚化和纤维化,并通过低密度脂蛋白受体相关蛋白1(low-density lipoprotein receptor-related protein 1, LRP1)促进Aβ从大脑中的清除。TTR还能够通过其蛋白水解活性直接降解Aβ,减少其淀粉样生成潜力。
TTR的稳定性对其抗AD作用至关重要。研究表明,TTR稳定剂如tafamidis能够减少淀粉样斑块的形成并促进Aβ的清除。此外,重组TTR与细胞穿透肽(penetratin)融合的TP蛋白显示出更高的血脑屏障穿透能力和Aβ抑制效果,具有显著的AD治疗潜力。
TTR作为一种四聚体蛋白,在AD中表现出显著的神经保护作用。通过稳定TTR四聚体结构,可以抑制Aβ的纤维化并促进其清除,从而减缓AD的进展。未来的研究应着重于开发TTR稳定剂、优化重组TTR蛋白的血脑屏障穿透能力,并通过详细的机制研究进一步阐明TTR与Aβ的相互作用。此外,临床前和临床试验以及生物标志物的开发将有助于评估这些治疗策略的有效性和安全性。
本文通过综述TTR在AD中的保护机制及其治疗潜力,为未来的研究和临床实践提供了重要的理论依据和方向。