阿尔兹海默症（Alzheimer′s disease, AD）俗称老年痴呆，是由德国精神科医生Alois Alzheimer发现的一种多发于65岁以上老人的神经系统退行性疾病。严格来说，65岁以前发病者，称早老性痴呆；65岁以后发病者称老年性痴呆。直到今天，阿尔茨海默病依然是最常见的中枢神经退行性疾病。但是其具体的发病机制仍然未能阐明，依然存在争议。

一直以来，脑内神经细胞外β淀粉样蛋白沉积（又称老年斑）是阿尔兹海默症的主要病变，β淀粉样蛋白学说也被认为是阿尔兹海默症主流的发病机制。在此基础上，世界各国的科学家、学者和制药公司希望通过抑制β淀粉样蛋白产生、纤维化和沉积，来预防和治疗阿尔兹海默症，然而效果不尽人意，目前已有的小分子药物（如美金刚、多奈哌齐等）仅能够延缓病理症状的加重，并不能阻止或逆转疾病进程，且停药后易复发。即使是美国FDA批准的渤健（Biogen）的新药Aducanumab（该药基于β淀粉样蛋白假说而开发研制的一种单克隆抗体药物）也是争议不断。明明已经知道了相关的病理机制，却仍然找不到合适的治疗药物。令很多科学家开始重新思考：我们是否真正触及阿尔兹海默症的致病机制？

2022年6月2日，Nature旗下的《Nature Neuroscience》（即《自然·神经科学》，2021-2022年的影响因子为24.884）发表了名为“Faulty autolysosome acidification in Alzheimer’s disease mouse models induces autophagic build-up of Aβ in neurons, yielding senile plaques”的关于阿尔茨海默症的最新的颠覆性进展的开放性文章（Open Access），这是来自美国纽约大学格罗斯曼医学院联合内森克莱恩研究所的Ralph A. Nixon和Ju-Hyun Lee团队最新研究，该团队在今年4月就在Science旗下的Science Advances期刊（2021-2022年的影响因子为14.136）上的发表了通过改善溶酶体酸化功能，能够显著减轻阿尔兹海默症小鼠神经损伤的研究。在最新研究中，研究团队认为阿尔兹海默症的发生，始于神经细胞自噬溶酶体功能障碍，更准确地来说，是“酸化”障碍。颠覆了我们对阿尔兹海默症“先有细胞外淀粉样斑块形成，后有神经细胞死亡”的传统印象，该文章提出了“先有神经细胞死亡，后有细胞外淀粉样斑块出现”。Nature官网显示，从6月2日到现在，该文章的获取量（Article Accesses）已经达到2万3千次，这也预示了该文章自发表后收到多么大的关注。

自噬是溶酶体降解的主要途径，通过组成性翻转过时的蛋白质和细胞器来维持细胞稳态。它由疾病和细胞应激进一步诱导，以消除异常蛋白质、聚集体和受损细胞器。自噬包含多种隔离底物并将其递送至溶酶体（LYs）的机制。自噬在阿尔茨海默病（AD）中明显受损。

AD在神经病理学上由两种病变定义：细胞内tau聚集体（神经原纤维缠结）和由局灶性肿胀（营养不良）神经突（DN）、细胞外β-淀粉样蛋白和许多其他蛋白质组成的神经炎斑块。此外，含有不完全消化的自噬底物的Aβ阳性自噬泡（AVs）在疾病的最早阶段会在受影响的神经元内逐渐积累。AD中自噬功能障碍的分子基础、其与致病性淀粉样前体蛋白（APP）/淀粉样蛋白病理学的关系及其致病意义尚不清楚，部分原因在于监测大脑体内自噬-溶酶体途径（ALP）异常的技术挑战。为了区分正常以及酸化障碍的自噬溶酶体，研究人员设计了具有神经元特异性红色-绿色荧光表达串联荧光标记LC3（mRFP-eGFP-LC3或tfLC3）的转基因小鼠（TRGL），这是一种与自噬体（AP）和自溶酶体（AL）选择性相关的自噬衔接蛋白。tfLC3探针使我们能够研究完整大脑中神经元ALP的单个囊泡成分，这是第一次在小鼠AD模型的疾病进展过程中按比例评估神经元中的AL酸化。当自噬泡的红色荧光和绿色荧光融合在一起，发出黄色荧光。当自噬体与溶酶体结合后，受溶酶体内酸性环境影响，黄色荧光又逐渐变成红色荧光，再加上溶酶体自带的蓝色荧光标志（CTSD），最后形成的自噬溶酶体呈现紫色荧光，这是酸化功能正常的自噬溶酶体。如果溶酶体酸化功能障碍，则融合后自噬体黄色荧光不变红，加上溶酶体自带的蓝色荧光标志，最后形成的自噬溶酶体呈现白色荧光，这是酸化功能障碍的自噬溶酶体。

当这种探针应用到阿尔兹海默症的模型小鼠身上时，研究人员观察到小鼠在生后5个月大脑新皮质区域90%的自噬溶酶体就已经出现酸化障碍，比它们出现脑部淀粉样斑块的时间（10-12个月），早了至少5个月。

在早发型阿尔兹海默症模型5xFAD小鼠身上，自噬溶酶体酸化障碍出现的时间还要更早，在2月龄的5xFAD小鼠脑部就可以发现酸化障碍的自噬溶酶体以及神经细胞退化的表现。

酸化障碍的自噬溶酶体不能消化损伤的蛋白质，造成垃圾中间产物——β淀粉样前体蛋白的产物（APP-βCTF）以及β淀粉样蛋白堆积在自噬溶酶体内。不仅如此，这些自噬溶酶体就像一片片花瓣一样，在细胞核周围互相融合，形成花冠样结构，研究人员称之为PANTHOS（有毒的anthos（花），即毒花），体内含有毒花的神经细胞又被称为“毒花神经元”。随着病情进展，“毒花神经元”除了细胞内β淀粉样蛋白增多，还逐渐向老年斑的方向发展，如果说2.2月龄的5xFAD小鼠脑内只有一半的“毒花神经元”的老年斑标志物阳性，在6月龄5xFAD小鼠这一比例已经超过95%。最终，毒花中心的细胞核消失，溶酶体通透性增加，溶酶体内的酶释放进入细胞质，神经细胞细胞膜完整性消失，宣告细胞死亡，遗骸成为了“细胞外斑块”，越来越多的“毒花神经元”聚集在一起，斑块面积进一步增大。定量分析证实，表现出PANTHOS的单个神经元是淀粉样前体蛋白AD模型中老年斑的主要来源。

总结：研究人员在阿尔兹海默症小鼠中观察到神经细胞的溶酶体出现酸化障碍，并且这一过程是早于细胞死亡以及细胞外淀粉样斑块形成的。这一次“先有神经细胞死亡，后有细胞外淀粉样斑块出现”的结论非常有颠覆性，并且这是通过实验证实的，也一定程度上解释了为什么明明之前知道了相关的病理机制（基于β淀粉样蛋白假说），却仍然找不到合适的治疗药物。因为即使清除了细胞外的淀粉样斑块，被害细胞早已死亡，又如何能补救呢？希望这次我们是真正走在正确的道路上，能找到真正有效治疗阿尔茨海默症的药物。

参考资料：

[1] Ju-Hyun Lee, Dun-Sheng Yang, Chris N. Goulbourne, Eunju Im, Philip Stavrides, Anna Pensalfini, Han Chan, Cedric Bouchet-Marquis, Cynthia Bleiwas, Martin J. Berg, Chunfeng Huo, James Peddy, Monika Pawlik, Efrat Levy, Mala Rao, Mathias Staufenbiel & Ralph A. Nixon. Faulty autolysosome acidification in Alzheimer s disease mouse models induces autophagic build-up of Aβ in neurons, yielding senile plaques. Nat Neurosci. 2022; doi:10.1038/s41593-022-01084-8

链接网址：https://www.nature.com/articles/s41593-022-01084-8

[2] Pearl P. Y. Lie, Lang Yoo, Chris N. Goulbourne, Martin J. Berg, Philip Stavrides, Chunfeng Huo, Ju-Hyun Lee, Ralph A. Nixon., Axonal transport of late endosomes and amphisomes is selectively modulated by local Ca2+ efflux and disrupted by PSEN1 loss of function. Sci Adv. 2022; 8(17): eabj5716. doi:10.1126/sciadv.abj5716

链接网址：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abj5716

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