《International Journal of Molecular Sciences》：EP2 and EP4 in Alzheimer’s Disease: Cell-Dependent Signalling and Implications for Selective Targeting
前列腺素E2（prostaglandin E2, PGE2）信号传导影响阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease, AD）中的淀粉样蛋白-β（amyloid-β, Aβ）加工、髓系细胞功能及神经元损伤。尽管EP2和EP4共享Gs–环磷酸腺苷（cyclic adenosine monophosphate, cAMP）信号通路，但它们在细胞层面的效应不同。本综述整合了遗传学、药理学、衰老及AD模型证据，以评估受体选择性靶向策略。在实验系统中，EP2缺失可增强髓系细胞对Aβ的处理，并减少小胶质细胞介导的神经元损伤，这为选择性EP2抑制提供了理论依据。在老年小鼠中，PGE2–EP2信号将葡萄糖转向糖原储存，并限制髓系细胞线粒体呼吸；以外周分布为主的拮抗剂所带来的益处提示，部分年龄相关结局可能无需高脑暴露即可改善。然而，在AD模型中开展的慢性拮抗剂研究显示，药物对炎症、淀粉样蛋白负荷和行为的影响存在差异。EP4表现出相反且依赖细胞类型的作用：其激活支持小胶质细胞Aβ摄取和炎症控制，而在某些表达淀粉样前体蛋白（amyloid precursor protein, APP）的细胞中，EP4信号则促进APP内化和Aβ生成。人类AD证据仍主要基于组织研究；EP2拮抗剂试验涉及健康志愿者，而非AD患者。上述发现表明，仅凭受体选择性不足以预测治疗结局。进一步研究应结合细胞特异性受体操作、中枢与外周暴露量的测量，并分别评估Aβ生成、清除、组织损伤和功能结局。
1. 引言
阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease, AD）是最常见的痴呆病因，约占全球病例的60%–70%。其病理过程涉及淀粉样蛋白-β（amyloid-β, Aβ）沉积、tau异常、突触损伤和持续的神经免疫改变。小胶质细胞可识别并清除Aβ，但持续激活可能释放损伤突触和神经元的介质。前列腺素E2（prostaglandin E2, PGE2）受体信号可影响Aβ处理、炎症反应和突触记忆结局。近期抗淀粉样抗体试验显示临床获益，但伴随输注反应和淀粉样蛋白相关影像学异常。早期环氧化酶（cyclooxygenase, COX）抑制剂试验未能改善认知，原因在于COX位于多种前列腺素合成上游。由于EP2和EP4均刺激Gs–环磷酸腺苷（cyclic adenosine monophosphate, cAMP）信号，但细胞功能不同，受体选择性干预有望区分下游作用。本综述从细胞来源、Aβ生成与清除之间的平衡、以及中枢与外周药物作用等维度评估EP2和EP4在AD中的治疗潜力。
2. PGE2稳态及其在AD中的改变
2.1 PGE2的合成、转运与灭活
花生四烯酸经COX-1和COX-2转化为前列腺素H2（prostaglandin H2, PGH2），再由前列腺素E合酶生成PGE2。微粒体前列腺素E合酶-1（microsomal prostaglandin E synthase-1, mPGES-1）是炎症条件下重要的末端合酶。人类AD脑组织中mPGES-1蛋白水平增加，主要见于中额回，并在神经元、小胶质细胞、星形胶质细胞和内皮细胞中表达。在5×FAD小鼠中，COX-1随龄增加并主要定位于小胶质细胞，COX-1缺失可减轻神经炎症和认知损伤。细胞外PGE2通过前列腺素转运体（prostaglandin transporter, PGT；SLCO2A1/OATP2A1）摄取，并由15-羟基前列腺素脱氢酶（15-hydroxyprostaglandin dehydrogenase, 15-PGDH）氧化失活。人类AD脑PGT蛋白水平较同龄对照降低，提示配体清除能力下降。此外，ABC转运体亚家族C成员4（ATP-binding cassette subfamily C member 4, ABCC4）参与PGE2外排，其结构研究补充了底物识别机制。
2.2 AD中PGE2的可用性与受体介导反应
PGE2的测量在AD队列和采样间存在差异。早期脑脊液（cerebrospinal fluid, CSF）研究报告PGE2升高，而近期脂质组学研究在轻度认知障碍和AD患者中则观察到较低CSF PGE2。死后背外侧前额叶皮层脂质组学显示，AD痴呆中PGE2升高，并与较差的认知表现和更高的病理负荷相关，部分关联受载脂蛋白E ε4（apolipoprotein E ε4, APOE4）状态影响。CSF与脑组织样本反映不同的PGE2池，且均不能分辨单个反应细胞周围的细胞外浓度。配体水平本身无法确定具体受体反应，还需结合EP2和EP4的偶联、运输及细胞效应。
3. EP2和EP4信号转导与小胶质细胞反应
3.1 EP2和EP4的G蛋白偶联与受体运输
EP2和EP4均可偶联Gs、激活腺苷酸环化酶并升高胞内cAMP。药理建模提示EP2偏向Gs相关信号，而EP4具有更强的Gi相关成分。结构研究解析了EP4–Gs和EP4–Gi复合物以及EP2–Gs复合物，显示不同配体结合构象可影响G蛋白选择性。EP4胞内C末端较长，在激动剂刺激后经β-arrestin、dynamin和网格蛋白内吞；EP2在相似条件下激动剂诱导的内吞有限，但存在组成性内吞，经dynamin依赖、β-arrestin非依赖途径进入早期内体。阻断内吞不影响EP4介导的丝裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase, MAPK）激活，提示运输和部分下游信号可分离调节。
3.2 cAMP效应物与小胶质细胞状态依赖性
cAMP下游效应物包括蛋白激酶A（protein kinase A, PKA）和直接受cAMP激活的交换蛋白（exchange protein directly activated by cAMP, Epac）。在经典活化的大鼠原代小胶质细胞中，EP2刺激通过Epac而非PKA改变多种炎症介质的表达方向。在BV2细胞中，PGE2–EP2则涉及PKA及核因子κB（nuclear factor κB, NF-κB）信号。分泌组和时间因素也很重要：未接受持续脂多糖（lipopolysaccharide, LPS）刺激的小胶质细胞以EP4为主，EP2水平较低；LPS刺激后EP2表达升高、EP4表达降低，并伴随EP4免疫反应性进一步下降和EP2蛋白增加及核周分布改变。人诱导多能干细胞（induced pluripotent stem cell, iPSC）来源的小胶质细胞也显示类似状态依赖性。这些结果说明，cAMP升高作为单一指标不足以预测小胶质细胞功能，决定性证据需来自Aβ处理、神经元损伤和髓系代谢等结局。
4. EP2对Aβ稳态、小胶质细胞功能和组织损伤的作用
4.1 APP加工与Aβ生成
PGE2可影响淀粉样前体蛋白（amyloid precursor protein, APP）表达和加工。在大鼠小胶质细胞中，PGE2通过cAMP增加全长APP蛋白，EP2激动剂butaprost可模拟此效应，PKA抑制可减弱。在表达突变型APP的HEK293和SH-SY5Y细胞中，PGE2增加Aβ释放，其中HEK293主要经EP4，SH-SY5Y经EP2和EP4共同介导，且伴随γ分泌酶活性增高。在APPswe/PS1ΔE9小鼠中，整体EP2缺失仅在已形成斑块的老年阶段降低Aβ40、Aβ42和斑块负荷，并伴随脂质过氧化降低和APP β-C端片段减少；年轻未形成斑块时未见相同变化，直接给予EP2激动剂也未增加原代神经元或CHO细胞Aβ释放，提示体内效应可能部分间接。
4.2 小胶质细胞对Aβ的摄取与清除
EP2缺失可增强小胶质细胞对Aβ的吞噬并提高人体AD脑切片的沉积清除能力，同时降低旁分泌神经毒性。PGE2和butaprost可减少大鼠小胶质细胞对荧光标记Aβ的摄取。机制上，EP2抑制增加清道夫受体CD36（cluster of differentiation 36）表达，而Toll样受体（Toll-like receptor, TLR）3/4/7刺激可降低细胞表面CD36并减弱Aβ吞噬，EP2拮抗剂可部分逆转，且恢复的吞噬作用主要依赖CD36。髓系特异性EP2缺失可改善急性注射Aβ的清除，并减轻突触和记忆缺陷，相关信号涉及胰岛素样生长因子1（insulin-like growth factor 1, IGF1）。骨髓移植研究显示，接受EP2缺失骨髓的APPswe/PS1ΔE9小鼠脑Aβ负荷低于接受野生型骨髓的小鼠。选择性EP2拮抗剂compound 52在体外脑切片中也能剂量依赖性增强巨噬细胞介导的斑块清除。然而，慢性拮抗剂研究中斑块结局不一致：一项脂多糖加5×FAD的两击研究仅降低雌性炎症却轻微增加斑块面积，另一项B6SJL背景研究降低两性胶质反应，但转录改变和斑块降低主要在雄性。行为结果同样因任务而异，部分水迷宫探针偏好改善出现在雄性，训练期学习和Y迷宫交替则无显著组间差异。
4.3 小胶质细胞代谢、氧化性神经毒性与细胞命运
在老年小鼠中，EP2抑制可逆转葡萄糖向糖原的转向并恢复线粒体呼吸。共培养实验表明，EP2缺失可阻断LPS活化小胶质细胞诱发的神经元毒性，并降低诱导型一氧化氮合酶（inducible nitric oxide synthase, iNOS）和COX-2的诱导；缺失小胶质细胞iNOS、药理抑制COX-2或加入超氧化物歧化酶和过氧化氢酶均可消除毒性。Aβ刺激实验中，EP2缺陷小胶质细胞可在增强吞噬的同时减少神经元损伤。活性氧清除剂可减轻EP2相关神经毒性。在培养大鼠小胶质细胞中，LPS联合IL-13刺激可先诱导活化，随后出现EP2依赖性延迟死亡；EP2激动剂单独也可诱导细胞死亡，EP2拮抗剂和活性氧清除剂均可缓解。与慢性Aβ清除相关的细胞命运后果仍待明确。
5. EP4对小胶质细胞反应和Aβ稳态的细胞依赖性作用
5.1 小胶质细胞EP4限制炎症并促进Aβ处理
选择性EP4激活可降低LPS诱导的海马炎症基因表达，并在培养小胶质细胞中减少Akt和IκB激酶（IκB kinase, IKK）磷酸化及NF-κB核转位。EP4激活还能减少Aβ42诱导的炎症介质，并增加BV2细胞对标记Aβ42的摄取；原代小胶质细胞转录组提示EP4可逆转多项Aβ相关的干扰素调节因子1/7（IRF1/IRF7）和NF-κB相关表达改变。体内髓系EP4缺失在LPS攻击后增加脑脂质过氧化和炎症基因表达；在APPswe/PS1ΔE9小鼠中，CD11b-Cre介导的EP4缺失增加早期炎症、氧化蛋白修饰和Aβ沉积，晚期差异不明显，但该早期和晚期队列分别使用5月龄雌性和9月龄雄性，阶段与性别混淆。人类脑组织研究中，AD和轻度认知障碍患者皮层EP4蛋白水平较对照组降低，免疫染色显示EP4在神经元和胶质形态细胞中表达，总体降低最明显在神经元。人类小胶质细胞转录组分析显示PTGER4在皮层下白质小胶质细胞高于皮层灰质。
5.2 EP4可在表达APP的细胞中促进Aβ生成
在表达突变型APP的细胞中，EP4激活增加cAMP、γ分泌酶活性和Aβ释放。后续研究将EP4与APP内化联系起来：整体EP4缺失可减少APP23小鼠斑块和神经元/突触损伤；口服AE3-208可降低脑Aβ、抑制APP内化和γ分泌酶激活，并改善所测认知指标。细胞实验和髓系条件性缺失分别指向Aβ生成与清除的不同环节；整体EP4抑制同时影响两种细胞域，模型和年龄差异进一步解释了动物结局的多样性。
5.3 EPRAP依赖性炎症调控
EP4受体相关蛋白（EP4 receptor-associated protein, EPRAP）在巨噬细胞和小胶质细胞中功能相反。在骨髓来源巨噬细胞和RAW264.7细胞中，EPRAP与NF-κB1 p105/p50相互作用，PGE2–EP4经EPRAP减弱LPS诱导的p105磷酸化和降解，限制MEK1/2激活及部分炎症介质产生。相反，在培养小胶质细胞中，EPRAP缺失减少LPS诱导的TNF-α和CCL2表达，并减轻MKK4、JNK和p38磷酸化；在兴奋性毒性模型中，EPRAP缺失减少小胶质细胞活化和神经元死亡。在J20小鼠中，EPRAP缺失减少前额叶皮层和海马的小胶质细胞积聚以及Cd68和TNF-α表达，但皮层和海马Aβ40、Aβ42含量、空间记忆及多动行为未改变；EPRAP缺失可纠正异常降低的焦虑样行为。因此，EPRAP效应与EP4受体阻断并不等同。
6. 衰老与髓系细胞中EP2相关的代谢变化
6.1 衰老相关的PGE2–EP2信号变化
在老龄小鼠中，血浆和皮层PGE2升高，髓系细胞EP2表达增加。Aβ42寡聚体可诱导老龄腹膜巨噬细胞EP2表达和炎症反应较年轻细胞更强，EP2激活进一步增强该反应并抑制部分趋化因子和Aβ降解酶。来自老年供体的单核细胞来源巨噬细胞也表现出相关衰老相关变化。
6.2 EP2介导的葡萄糖转向及中枢和外周效应
EP2信号通过激活Akt、促进糖原合酶激酶3β（glycogen synthase kinase 3β, GSK3β）抑制性磷酸化，进而激活糖原合酶1（glycogen synthase 1, GYS1），促进髓系细胞葡萄糖以糖原形式储存，减少糖酵解和线粒体氧化。减少髓系EP2信号可降低糖原储存并恢复葡萄糖代谢通量和线粒体呼吸。在人CD14+单核细胞中，PF-04418948增加呼吸能力和ATP产生，并增强Aβ摄取，包括经典单核细胞亚群。在5×FAD小鼠中，长时间PF-04418948治疗改善外周单核细胞功能，同时降低脑Aβ沉积并改善行为表现；但脑内APP加工、Aβ降解和血脑屏障转运蛋白未检测到明确差异，Aβ与小胶质细胞共定位也未显示增强小胶质摄取，因此外周反应如何贡献于脑负荷下降仍不完全明确。
6.3 AD中小胶质细胞的代谢与细胞状态
老龄小鼠和人类脑内存在脂滴积聚的小胶质细胞，这类细胞吞噬功能受损、活性氧和炎症因子释放增加。Aβ可诱导DGAT2相关的甘油三酯合成和脂滴积聚，脂滴负担高的小胶质细胞Aβ吞噬受损；药理性DGAT2抑制可增强Aβ摄取并减少5×FAD小鼠斑块和神经元损伤。TREM2激活抗体可改善人iPSC来源小胶质细胞线粒体代谢，并在AD模型中增强小胶质细胞反应和脑葡萄糖代谢。TREM2缺失则导致mTOR信号缺陷和ATP降低，环肌酸可恢复斑块相关小胶质细胞聚集并减轻神经元营养不良。自噬和线粒体质量控制也与AD小胶质细胞代谢相关，包括AMPK/ULK1和PINK1/Parkin介导线粒体自噬以及cGAS–STING信号。人类单核细胞转录组分析识别了稳态、炎症和脂质处理等多种微胶质状态，并发现与APOE4/4富集的ACSL1相关脂质状态；含脂滴条件培养基可诱导tau磷酸化和神经毒性。此外，人类AD组织还可见衰老相关胶质群体，且微胶质表达随局部病理而变化，不同脑区和个体存在异质性。这些发现为在AD微胶质状态下研究EP2功能提供了背景。
7. 选择性EP2拮抗剂的药理学开发
7.1 受体选择性与药代动力学性质的优化
早期EP2拮抗剂TG6-10-1有脑暴露但对DP1受体选择性仅约10倍，水溶性和半衰期受限。结构优化得到TG11-77，其盐酸盐改善溶解度并保留脑渗透，适合长期饮水给药。另一系列中的compound 52对EP受体具有纳摩尔级亲和力和约4000倍选择性，且啮齿类药代性质良好。PF-04418948显示竞争性、可逆的EP2拮抗，功能KB为1.8 nM，并在大鼠中口服拮抗butaprost诱导的血管反应。TG8-260进一步改善口服暴露，KB约13.2 nM，口服生物利用度77.3%，但抑制多种CYP450酶。后续化合物如CJ-18、CJ-19和CJ-21具有更强的拮抗效价和人肝微粒体稳定性，但尚未报告体内半衰期和脑暴露。抗抑郁剂结合的受体结构研究解释了亚型选择性的分子基础。
7.2 临床前疗效与转化安全性
EP2拮抗剂对炎症和组织损伤的效应并非总是一致。在大鼠癫痫持续状态模型中，TG8-260减少海马炎症和胶质反应，但未减轻所测神经元损伤或血脑屏障破坏。在LPS诱导脑病模型中，TG6-10-1减少炎症和突触蛋白丢失，并改善新物体识别和糖水偏好。TG11-77在癫痫持续状态后短期治疗可降低延迟死亡、小胶质细胞反应和随后的Y迷宫异常。健康啮齿类研究中，TG6-10-1和TG11-77.HCl对基础血压、心率及呼吸功能无明显影响，慢性暴露未显著改变血细胞计数、骨体积或骨密度；7天剂量范围研究未见临床或组织病理毒性。PF-04418948已进入健康志愿者单次给药I期试验，达到预期血浆暴露，但出现剂量相关胆红素升高，归因于OATP1B1/1B3和MATE1转运体抑制，而非EP2阻断本身的肝毒性。目前TG11-77仍为临床前候选药物，未发现公开的人体试验数据。
7.3 AD模型中的长期干预
TG11-77.HCl的长期研究主要采用LPS加5×FAD两击模型。2021年研究中，治疗降低雌性小鼠皮层炎症转录和胶质标志物，但斑块沉积轻度增加；单独5×FAD无LPS暴露或单独LPS队列未观察到相同抗炎效应。2026年研究使用B6SJL背景5×FAD小鼠并调整LPS剂量和给药方案，两性胶质反应均下降，而炎症转录和淀粉样负荷降低主要见于雄性；行为方面，治疗组在水迷宫训练中达到组内逃逸潜伏期下降较早，探针试验目标象限偏好主要在雄性，训练期学习和Y迷宫交替无显著组间差异。PF-04418948在雄性5×FAD中从2月龄开始连续4个月给药（无额外LPS），改善外周细胞呼吸和单核细胞Aβ摄取、降低脑Aβ负荷并改善水迷宫和新奇臂探索表现，但未检测到Aβ与小胶质细胞共定位增加。脑渗透与外周髓系效应的区分仍需直接比较。
8. 治疗转化中的关键问题
8.1 EP4作用的细胞来源与Aβ动力学
现有EP4研究无法确定脑Aβ改变主要来自生成还是清除。APP23整体EP4缺失或系统拮抗剂降低Aβ并改变APP加工，而髓系EP4缺失在APP-PS1小鼠中增加早期炎症和Aβ沉积。由于模型、年龄和干预细胞范围不同，直接比较困难；同一模型中年龄匹配的细胞类型特异性干预可减少混淆。微胶质靶向EP4激动剂可能避免影响其他表达APP的细胞。稳定同位素标记动力学（stable isotope labelling kinetics, SILK）已用于区分人类Aβ生成和清除，例如在γ分泌酶抑制试验中显示生成率下降而清除率未显著变化，可为EP受体干预提供动力学评估方法。
8.2 区分中枢与外周EP2作用
CD11b-Cre策略在某些模型中主要靶向循环髓系细胞，而非小胶质细胞，并可能影响部分脑微血管内皮细胞，条件性EP2缺失的细胞范围需在各模型中验证。外周优势的EP2拮抗剂在衰老和5×FAD模型中均有获益，提示外周髓系贡献。比较脑渗透和外周限制性拮抗剂时，需要匹配未结合血浆暴露和功能性EP2抑制，并考虑疾病相关血脑屏障变化对脑分布的影响。测量未结合脑暴露并结合谱系特异性受体操作，可更直接地识别中枢贡献。
8.3 年龄、病理阶段与性别的影响
EP2抑制的代谢反应提示实验应按年龄分层。EP4缺失研究中早期和晚期队列使用了不同性别的动物，使阶段和性别间的差异难以解释。病理阶段应通过基线病理而非仅日历年龄定义。关于性别效应，需进行治疗与性别的交互作用检验，单性别显著并不足以确证性别差异。预先分析药物摄入量和未结合暴露有助于区分药代因素与受体生物学。
8.4 人源系统中EP受体的功能验证
人类小胶质细胞中PTGER4的区域表达差异和AD中微胶质状态多样性为功能研究提供了采样框架。功能验证需同时测量受体蛋白和激动剂反应，以将表达差异与EP信号联系起来。在iPSC来源的小胶质细胞-神经元共培养中，分别操纵PTGER2或PTGER4可区分神经元产生与小胶质细胞摄取/降解；平行神经元损伤实验可检验Aβ处理变化是否保护邻近细胞。不同代谢恢复方式对氧化磷酸化和吞噬功能的影响不同，因此仍需分离代谢与吞噬的单独功能测定。tau方面的证据仍远少于Aβ，现有研究提示EP1、EP2和EP3相关的CDK5激活和tau磷酸化，而EP4阻断无相同作用；独立tau模型和人源细胞检测可进一步验证。
8.5 从药物暴露到疾病结局的转化评估
转化研究需要将暴露测量与功能性受体抑制联系起来。动物中可测量未结合血浆和脑浓度；人脑脊液浓度仅提供中枢暴露的间接指标。外周单核细胞中受体刺激反应可作为候选药效学标志物，但因EP2和EP4均产生cAMP，需要受体选择性对照。外周细胞呼吸和单核细胞Aβ摄取是下游功能终点。正电子发射断层成像（positron emission tomography, PET）使用转位蛋白（translocator protein, TSPO）、嘌呤能P2X7受体（P2X7R）或集落刺激因子1受体（CSF1R）可报告炎症相关分子过程，但不能直接量化EP2活性。SILK可将受体抑制与Aβ周转衔接起来。除Aβ动力学外，还应评估轴突、突触和认知功能，并独立考察炎症、斑块和行为结局，因为这些指标在TG11-77研究中的变化并不一致。
9. 结论
EP2和EP4将PGE2信号连接到AD病理的不同组分。它们共享Gs–cAMP通路，但受G蛋白偶联、受体运输和小胶质细胞激活状态影响。PGE2合成、转运及组织或CSF浓度的改变进一步改变配体环境。关于EP2抑制，最一致的证据是改善髓系Aβ处理和减少旁分泌神经元损伤；衰老研究补充了涉及葡萄糖分配和呼吸的机制，并具有显著外周成分。EP4在微胶质中支持炎症控制和Aβ摄取，而在一些表达APP的细胞中促进APP加工和Aβ生成。慢性EP2拮抗剂研究已超越急性炎症模型，但斑块和行为结局随模型、给药方案和性别而变化。首要任务是建立AD模型中细胞特异性的EP2和EP4效应，结合药物暴露测量并分别评估Aβ生成与清除。对EP2，关键问题是在病理形成后中枢和外周抑制如何共同贡献于组织保护；对EP4，则是能否将生成相关和清除相关的效应充分分离，以确定可行的干预策略。
