综述:铜代谢和铜死亡在阿尔茨海默病中的作用机制及治疗潜力

【字体: 时间:2025年07月18日 来源:Biomedicine & Pharmacotherapy 6.9

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  这篇综述系统阐述了铜代谢失衡与铜死亡(cuproptosis)在阿尔茨海默病(AD)中的关键作用,揭示了铜离子(Cu2+/Cu+)通过氧化应激、线粒体功能障碍和蛋白质毒性等机制加速AD病理进程,并探讨了铜螯合剂、抗氧化剂等靶向干预策略的潜在应用价值。

  

铜代谢与脑功能平衡

铜作为人体必需的微量元素,在脑内浓度仅次于肝脏,其稳态通过血脑屏障(BBB)和铜转运蛋白(如CTR1、ATP7A/B)精密调控。研究发现,AD患者脑内铜分布异常,海马区铜积累通过上调CTR1表达,诱发二氢硫辛酰胺脱氢酶(DLAT)寡聚化,导致铁硫簇蛋白(Fe-S)丢失和热休克蛋白70(HSP70)表达升高,最终引发神经元铜死亡。

铜死亡的分子机制

铜死亡是一种新型程序性细胞死亡方式,其核心机制是过量Cu+与三羧酸循环(TCA)中脂酰化蛋白(如DLAT)结合,引发蛋白质毒性应激。关键调控因子包括:

  1. 铁氧还蛋白1(FDX1):将Cu2+还原为Cu+并激活脂酰化修饰;

  2. 线粒体复合体II:铜诱导其结构破坏,阻断电子传递链;

  3. Fe-S簇蛋白:铜介导其损伤,导致能量代谢崩溃。

AD病理中的铜死亡效应

  1. Aβ与tau病理:铜直接促进Aβ聚集和tau蛋白过度磷酸化,通过Fenton反应产生活性氧(ROS),加剧神经元损伤;

  2. 突触可塑性受损:铜抑制CREB/BDNF-TrkB通路,损害海马依赖性记忆;

  3. 神经炎症:铜下调LRP1表达,激活小胶质细胞TLR4/NF-κB通路,释放IL-6、TNF-α等促炎因子。

靶向治疗策略

  1. 铜螯合剂:如四硫钼酸盐(TTM)和TDMQ20,可降低脑铜负荷并改善AD模型小鼠认知;

  2. 抗氧化剂:姜黄素、槲皮素等通过清除ROS减轻氧化损伤;

  3. 纳米递药系统:突破血脑屏障限制,实现靶向给药。

挑战与展望

当前研究仍存在铜螯合剂系统性副作用、抗氧化剂生物利用度低等问题。未来需深入探索铜死亡与Aβ/tau的交互机制,并开展大规模临床验证。铜代谢调控为AD治疗提供了全新视角,但其转化应用仍需跨学科协作突破。

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