揭秘载脂蛋白 E：调控 Aβ42纤维延长的异构体密码与阿尔茨海默病治疗新曙光

阿尔茨海默病（AD）中，ApoE-ε4 是晚发性 AD 的强风险因素。为探究 ApoE 异构体与 Aβ 相互作用机制，研究人员用多种技术研究其对 Aβ42聚集影响。结果显示 ApoE 异构体抑制 Aβ42纤维延长且 ApoE4 效果最差。该研究为 AD 治疗提供方向。

　　阿尔茨海默病，这个如同大脑 “橡皮擦” 般的疾病，正无情地夺走无数患者的记忆与生活能力。它以细胞外淀粉样 β（Aβ）肽斑块和细胞内 tau 蛋白神经原纤维缠结为特征，严重破坏大脑正常功能。在众多与阿尔茨海默病相关的因素中，载脂蛋白 E（ApoE）的 ε4 等位基因格外引人注目，它是晚发性阿尔茨海默病最强的遗传风险因素。ApoE3 被视为正常形式，ApoE2 则具有一定的保护作用，可 ApoE4 究竟如何在阿尔茨海默病的发展进程中 “推波助澜”，其分子机制却如迷雾般笼罩着科研人员。

目前，虽然已知 ApoE4 与大脑中 Aβ 沉积增加有关，在小鼠模型中，ApoE3 能通过增强小胶质细胞吞噬作用减少淀粉样斑块负担，而 ApoE4 却会损害 Aβ 的清除，但 ApoE 各异构体与 Aβ 聚集体的特异性相互作用，以及它们影响 Aβ 聚集和清除的分子机制仍不清楚。这一知识缺口严重阻碍了针对阿尔茨海默病潜在治疗干预措施的开发。因此，深入探究 ApoE 与 Aβ 的相互作用机制迫在眉睫。

来自印度塔塔基础研究所跨学科科学中心（TIFR Centre for Interdisciplinary Sciences）等机构的研究人员勇挑重担，开展了一项极具意义的研究。他们的研究成果发表在《Communications Chemistry》上，为揭开阿尔茨海默病的神秘面纱带来了新的曙光。

在这项研究中，研究人员运用了多种前沿技术。其中，全内反射荧光显微镜（TIRFM）能实时、高分辨率地观察 Aβ₄₂纤维的生长；超分辨率显微镜（如 STORM）则突破了传统光学显微镜的分辨率限制，让研究人员能够更细致地观察 ApoE 与纤维的结合情况；单分子光漂白技术可用于分析 ApoE 分子结合到纤维上的寡聚状态 。此外，研究人员还进行了大量体外实验，以探究 ApoE 异构体对 Aβ₄₂聚集过程的影响。

研究人员首先关注 ApoE 异构体对 Aβ₄₂纤维延长的影响。通过 TIRFM 技术，他们观察到在没有 ApoE 存在时，Aβ₄₂纤维在 10 小时内迅速生长至约 45μm。而加入 150nM 的 ApoE 后，纤维生长速度明显放缓。进一步量化分析发现，ApoE2 和 ApoE3 对纤维延长的抑制作用最强，ApoE4 的抑制效果仅为 ApoE3 和 ApoE2 的约四分之一。这表明 ApoE 抑制 Aβ₄₂纤维延长存在异构体依赖性，ApoE4 在这方面的能力明显较弱。

接着，研究人员将目光投向 ApoE 异构体对 Aβ₄₂纤维二次成核的影响。二次成核在 Aβ₄₂聚集动力学中起着关键作用，它能使聚集过程迅速加速。研究人员通过分析新纤维的生成数量与总纤维质量的关系来量化二次成核速率。结果发现，所有样本的二次成核速率常数（k₂）几乎相同，这意味着 ApoE 异构体对 Aβ₄₂的二次成核影响并不显著。不过，ApoE 对二次纤维的延长有明显抑制作用，且这种抑制作用比对一次纤维更强，暗示二次纤维在 ApoE 存在时结构可能有所不同。

为了进一步验证实验结果，研究人员进行了批量动力学实验。他们在酶标仪中监测 ThT 的批量荧光，通过拟合数据来提取微观速率参数。结果发现，批量聚集数据与单纤维研究结果一致，都表明 ApoE 异构体抑制 Aβ₄₂纤维延长且不影响二次成核。同时，研究还发现 ApoE 异构体存在时，可溶性寡聚体浓度呈异构体依赖性下降，Aβ₄₂ + ApoE2 和 Aβ₄₂ + ApoE3 样本中的可溶性寡聚体浓度低于 Aβ₄₂ + ApoE4 样本。

研究人员还深入探究了 ApoE 与纤维生长末端的结合情况。利用荧光标记的 ApoE，通过 TIRFM 和 STORM 等技术，他们发现 ApoE3 比 ApoE4 更倾向于结合到纤维末端，且结合更具特异性。单分子光漂白实验表明，ApoE 主要以寡聚体形式结合到纤维上，ApoE4 主要为 2 - 4 聚体，ApoE3 则为 2 - 7 聚体。此外，研究人员还确定了 ApoE 异构体与纤维末端的结合常数，ApoE2 和 ApoE3 的结合常数明显高于 ApoE4，这也解释了为什么 ApoE2 和 ApoE3 对纤维延长的抑制作用更强。

在研究结论和讨论部分，研究人员指出，ApoE 对 Aβ₄₂纤维延长的影响存在异构体特异性，ApoE4 抑制作用最弱。虽然 ApoE 不影响二次成核，但对二次纤维延长的抑制作用更强。ApoE4 抑制纤维形成能力差且与纤维结合弱，可能是其在阿尔茨海默病中致病的原因。这一研究结果与小鼠模型中 ApoE4 导致最高程度淀粉样沉积、ApoE2 导致最低程度沉积的观察结果一致。

该研究意义重大，它首次明确了 ApoE 异构体对 Aβ₄₂纤维聚集微观速率常数的影响，揭示了 ApoE 与 Aβ 相互作用的分子机制。这不仅有助于深入理解阿尔茨海默病的发病机制，更为未来阿尔茨海默病治疗策略的开发提供了重要方向。例如，开发能增强抑制二次成核的药物、设计可将 ApoE4 转化为 ApoE3/ApoE2 样功能的小分子修饰剂，以及寻找能促进小胶质细胞和星形胶质细胞受体介导的 ApoE - Aβ 复合物清除的药物，都可能成为治疗阿尔茨海默病的新途径。