颠覆认知：p3 肽在阿尔茨海默病中的关键作用新发现

伦敦玛丽女王大学研究人员为探究 p3 肽在阿尔茨海默病中的作用，发现 p340/42可快速形成淀粉样纤维并与 Aβ40/42 交叉成核，影响疾病进程。

　　在神秘的大脑世界里，阿尔茨海默病（AD）就像一个可怕的 “幽灵”，悄然偷走人们的记忆和认知能力。目前，全球约有 5000 万人饱受其折磨，而且这个数字还在不断攀升。AD 的主要特征之一，是大脑中出现由淀粉样前体蛋白（APP）裂解产生的肽类聚集物，这些聚集物形成弥漫性淀粉样沉积物和老年斑，严重破坏大脑的正常功能。

一直以来，人们对 APP 的裂解产物 Aβ 肽研究较多，而对另一种裂解产物 p3 肽却知之甚少。p3 肽（Aβ_{17 - 40/42}）由 APP 经 α - 分泌酶作用产生，它曾被误称为 “非淀粉样生成性” 肽。这一错误命名，使得 p3 肽在 AD 研究中的重要性被长期忽视。但实际上，p3 肽存在于 AD 患者大脑的弥漫性淀粉样沉积物和老年斑中，在唐氏综合征患者的大脑中，p3 肽在淀粉样前沉积物中甚至占据主导地位。由于其溶解性差，加上被错误定性，针对 p3 肽的生物物理研究少之又少，早期研究结果也相互矛盾。那么，p3 肽在 AD 的发生发展中究竟扮演着怎样的角色呢？这成为了亟待解决的科学问题。

为了揭开 p3 肽的神秘面纱，伦敦玛丽女王大学的研究人员展开了深入研究。他们的研究成果发表在Nature Communications上，为我们理解 AD 的发病机制带来了新的曙光。

研究人员在实验过程中运用了多种关键技术方法。首先，通过硫代黄素 - T（ThT）荧光测定法监测 p3 肽和 Aβ 肽的淀粉样纤维形成动力学；利用透射电子显微镜（TEM）对 p3 肽在纤维组装不同时间点的形态进行成像，观察其从单体到寡聚体、原纤维再到纤维的变化过程；借助圆二色谱（CD）光谱分析 p3 纤维的二级结构；开展交叉成核实验，探究 p3 肽与 Aβ 肽之间的相互作用；运用脂质双分子层和细胞实验，如使用大单层囊泡（LUVs）和 HEK293 细胞，研究 p3 肽对膜的影响，包括膜的破坏、Ca²⁺内流以及细胞活力的变化；最后，采用单颗粒分析和膜片钳电生理学技术，对 p3 肽形成的环形寡聚体和离子通道进行研究。

下面我们来详细看看这些研究的具体结果。

1. 纤维形成：p3 动力学以二次成核为主研究人员通过将 p3_40/42肽溶解在 pH 10 的水溶液中，再经尺寸排阻色谱（SEC）纯化，成功获得了 p3₄₀和 p3₄₂纤维形成的高度可重复动力学数据。与以往研究不同，此次实验观察到了明显的滞后期和伸长阶段。在相同条件下，p3 肽由于失去了 Aβ 肽 N 端的许多亲水性氨基酸，形成纤维的速度比全长 Aβ 肽快得多，反应半衰期（t₅₀）缩短了一半以上。通过监测不同初始单体浓度下的 p3 纤维形成过程，并利用在线拟合程序 “AmyloFit” 进行全局拟合，研究人员发现 p3 纤维形成动力学过程同样以二次成核为主，这意味着成核寡聚体在纤维表面形成，并且该过程与单体和纤维浓度相关。
2. p3 组装、二级结构和形态TEM 图像显示，在纤维生长滞后期结束时，p3 肽形成了预纤维寡聚体和曲线状原纤维结构。进一步孵育后，纤维状聚集体广泛出现，其形态与全长 Aβ 肽相似。例如，Aβ₄₀和 p3₄₀的纤维具有相似的明显扭曲周期性，交叉距离范围相近；Aβ₄₂和 p3₄₂的纤维则具有更紧密的扭曲。CD 光谱表明，p3 纤维具有典型的交叉 β 结构，以 217nm 处的强负 CD 带和 198nm 处的正带为特征，这表明其含有高比例的 β - 折叠。
3. p3 与 Aβ 肽之间的交叉成核p3 肽和 Aβ 肽都在突触处释放，可能相互影响纤维形成动力学。研究人员进行了自我成核和交叉成核实验，结果发现，特定组合的 p3 和 Aβ 种子会显著加速纤维形成。例如，p3₄₀纤维种子（1μM，10% p3₄₀）能使 Aβ₄₀单体的滞后期几乎减半，而 p3₄₂纤维种子仅能与 Aβ₄₂单体交叉成核。这种交叉成核行为具有高度特异性，仅在 C 端长度匹配时发生，表明 C 端对纤维结构和核种子的兼容性起着关键作用。
4. p3 膜相互作用和细胞稳态研究人员利用 LUVs 和 TEM 观察到，p3₄₀和 p3₄₂寡聚体能够破坏脂质囊泡，但程度比 Aβ₄₀和 Aβ₄₂寡聚体弱。在细胞实验中，使用 Ca²⁺敏感荧光染料 Fluo - 3 监测发现，p3 寡聚体引起细胞 Ca²⁺内流的频率低于 Aβ 寡聚体，且荧光强度也较低，这表明 N 端残基虽不是破坏脂质的必需因素，但能增强与脂质双层的相互作用。细胞活力测量结果显示，Aβ₄₂寡聚体的细胞毒性最强，p3_42/40寡聚体也具有细胞毒性，但相对较弱。
5. p3 环形环组装分析 TEM 图像发现，p3₄₀和 p3₄₂肽在滞后期结束时形成了类似环形的寡聚体结构，其外观与 Aβ₄₂的环形结构相似。单颗粒分析生成的 2D 类平均图显示，p3 环形结构的外环尺寸约为 7 - 10nm，内部通道直径约为 1 - 2nm。这表明 p3 肽能够形成与全长 Aβ 相似的环形结构，尽管其失去了 N 端的 1 - 16 个残基。
6. 离子通道孔形成膜片钳电生理学测量显示，p3₄₂肽能够在 HEK293 细胞膜上形成离子通道，其电导较大，约为 200pS，具有快速开闭的闪烁现象，且电导值范围与 Aβ₄₂相似。但 p3₄₂形成离子通道的数量比全长 Aβ₄₂少，这可能与 p3₄₂与膜的相互作用较弱有关。重要的是，只有 p3₄₂能插入细胞膜形成通道，而 p3₄₀不能，这与全长 Aβ₄₀和 Aβ₄₂的情况相似，支持了 Aβ₄₂的致病性与离子通道形成能力相关的观点。

综合以上研究结果，研究人员指出，p3 肽实际上具有高度淀粉样生成性，以往将其命名为 “非淀粉样生成性” 是错误的。p3_40/42肽能够快速形成淀粉样纤维，并与 Aβ 肽发生特异性交叉成核，在体外可触发 Aβ 寡聚体形成。p3 肽还能形成细胞毒性寡聚体、曲线状原纤维和环形结构，这些结构能够破坏细胞膜、导致膜通透性增加并形成离子通道孔。鉴于 p3 肽在 AD 大脑的弥漫性淀粉样沉积物中被发现，其在体内可能也存在类似的交叉成核行为，这为 AD 的发病机制提供了新的视角，也提示我们在开发 AD 治疗方法时，需要重新考虑 p3 肽的作用，不能再忽视这个曾经被误解的 “小角色”。未来，还需要进一步研究使用脑源性 p3 纤维，以深入了解 p3 肽在 AD 中的作用机制，为攻克阿尔茨海默病这一难题提供更多的理论依据和潜在的治疗靶点。