阿尔茨海默病相关Aβ寡聚体与氧化应激协同作用对血脑屏障功能障碍的影响机制研究

这篇研究深入探讨了阿尔茨海默病（AD）早期事件——血脑屏障（BBB）功能障碍的分子机制。通过建立原代人脑微血管内皮细胞（HBMVECs）模型，揭示了生理浓度下Aβ1–42寡聚体（而非单体）通过降低跨内皮电阻（TEER）破坏屏障完整性，且氧化应激（H2O2）可协同加剧该效应。研究为AD早期干预提供了新靶点。

　　

ABSTRACT

研究聚焦阿尔茨海默病（AD）早期标志性事件——血脑屏障（BBB）功能障碍，揭示淀粉样蛋白-β（Aβ）寡聚体与氧化应激的协同破坏机制。通过原代人脑微血管内皮细胞（HBMVECs）模型证实，生理浓度（1 pM-1 nM）的Aβ_1–42寡聚体可显著降低跨内皮电阻（TEER），而单体无此效应；0.01 mM H₂O₂虽不单独影响TEER，却可协同寡聚体加剧屏障损伤。该发现为AD早期干预提供了双重靶向策略。

Introduction

BBB由紧密连接蛋白（如ZO-1、claudin-5、occludin）构成，其破坏是AD、帕金森病等神经退行性疾病的共同特征。AD患者脑中Aβ沉积与氧化应激标志物呈区域共定位，二者通过多重通路互作：Aβ寡聚体结合金属离子（如Cu²⁺）产生活性氧（ROS），而氧化应激又抑制Aβ转运蛋白LRP1的清除功能。既往研究多关注高浓度Aβ（μM级）的毒性，但生理浓度下寡聚体的作用尚未阐明。

Materials and methods

Aβ制备与表征

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  单体：Aβ_1–40经NaOH溶解后，采用尺寸排阻色谱（SEC）纯化，确保无预存聚集物。

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  寡聚体：Aβ_1–42经六氟异丙醇（HFIP）处理形成蛋白膜，再以DMSO/磷酸盐缓冲液（含1 μM NaCl）诱导30分钟寡聚化。通过原子力显微镜（AFM）、动态光散射（DLS）和Western blot确认其多分散性（高度3-15 nm，含三/四聚体及37-250 kDa大寡聚体）。

细胞模型

原代HBMVECs（第6-10代）培养于Transwell小室，通过TEER监测屏障完整性。实验设置：

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  单独处理：Aβ寡聚体（1 pM-2 μM）或H_{22（0.01-1 mM）}

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  协同处理：1-10 pM Aβ寡聚体+0.01 mM H₂O₂（该浓度H₂O₂单独作用无毒性）

Results

1. 1.

   Aβ寡聚体的特异性破坏：1 pM Aβ_1–42寡聚体即可使TEER降低15%（p<0.05），而2000 nM Aβ_1–40单体无影响。透射电镜显示寡聚体诱导紧密连接蛋白ZO-1从细胞边缘重分布。

2. 2.

   氧化应激的协同效应：0.01 mM H₂O₂使1 pM寡聚体的TEER降幅从15%扩大至28%（p<0.0001），且细胞存活率保持>95%。

Discussion

机制解析：

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  结构依赖性：寡聚体通过β-片层边缘形成膜孔，增加Ca²⁺内流并激活NF-κB通路，导致紧密连接蛋白降解。

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  氧化应激放大：低浓度H₂O₂可能通过抑制超氧化物歧化酶（SOD2），延长寡聚体诱导的ROS半衰期。

临床意义：

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  早期诊断：生理浓度Aβ寡聚体（脑脊液中约200 pM）的屏障破坏效应提示TEER可作为AD生物标志物。

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  治疗策略：靶向Aβ寡聚体（如抗体）联合抗氧化剂（如维生素E）或具协同疗效。

Conclusion

研究首次证实生理浓度Aβ寡聚体与亚毒性氧化应激协同破坏BBB，为AD的"双重靶向治疗"理论提供了实验基础。未来需探索寡聚体特异性抑制剂与ROS清除剂的联合用药方案。