《American Journal of Preventive Cardiology》:The emerging role of CETP inhibition in the prevention of Alzheimer's disease
CETP抑制在阿尔茨海默病预防中的新兴作用
心血管疾病与阿尔茨海默病(AD)的交叉领域是当代医学中一个至关重要却未被充分认识的挑战。来自BROADWAY关键3期临床试验的最新观察揭示,在接受常规医疗护理的动脉粥样硬化性心血管疾病(ASCVD)患者中,存在着严重的临床前AD病理负担。在一项对1535名确诊ASCVD或杂合子家族性高胆固醇血症(HeFH)参与者的预设生物标志物分析中,近半数患者的血浆磷酸化tau-217(p-tau217)浓度超过了与新兴AD病理检测高度敏感和特异相关的阈值(0.42 pg/mL),然而其中没有人接受过神经科护理或认知筛查。这种隐匿的认知脆弱性并非均匀分布。载脂蛋白E(APOE)ε4携带者在p-tau217水平最高的人群中比例过高:在p-tau217超过0.62 pg/mL(与已确立的AD病理高度敏感和特异相关的阈值)的患者中,三分之一携带至少一个E4等位基因,而在低于0.42 pg/mL阈值的患者中,这一比例为18%。
引人注目的是,BROADWAY试验表明,使用obicetrapib抑制CETP能在12个月的治疗期内显著改变AD生物标志物的轨迹。在APOE4携带者中,obicetrapib使p-tau217进展相对于安慰剂减少了5.74%。效果在高风险亚组中增强:60岁或以上的携带者显示相对减少5.40%,70岁或以上的携带者减少8.39%,而纯合子E4/E4携带者表现出最显著的效果,达到20.48%。这种效果在E4/E4携带者中扩展到了全套AD生物标志物:作为轴突损伤标志物的神经丝轻链(NfL)显示出17.31%的差异,有利于obicetrapib;反映星形胶质细胞激活和神经炎症的胶质纤维酸性蛋白(GFAP)显示出15.24%的差异;而Aβ42:40比值显示出7.96%的差异,有利于obicetrapib。这些数据首次证明了一种口服干预措施与高AD遗传风险个体淀粉样蛋白和tau病理学相关生物标志物的有利变化有关。
这些发现的机制意义在与近期其他方法失败的对比中变得尤为明显。2025年11月,诺和诺德宣布,两项大型3期试验(EVOKE和EVOKE-Plus)未能证明口服司美格鲁肽对超过3800名早期症状性AD患者具有临床益处。尽管胰高血糖素样肽-1(GLP-1)受体激动在神经退行性疾病中具有强大的临床前理论基础,但司美格鲁肽对血浆p-tau217没有显著影响,并且与血浆GFAP和NfL的增加相关。GLP-1激动背后的治疗假说集中于通过减少中性粒细胞向中枢神经系统(CNS)的浸润、减弱星形胶质细胞激活和改善外周代谢功能来减轻神经炎症。这些结果表明,在不解决上游代谢原因的情况下靶向下游炎症后果可能是不够的,尽管司美格鲁肽和obicetrapib研究在试验设计、患者群体和疾病阶段方面的重要差异阻碍了直接比较。
这种区别提供了AD预防的一个基本原则。APOE4携带者的神经炎症并非自发发生;它代表了对原发性代谢功能障碍——即神经胶质细胞内脂滴的积累——的下游反应,这种积累破坏了它们的正常功能并引发反应性炎症级联反应。氧化应激和神经炎症密切相关,彼此在恶性循环中相互放大,越来越多的证据表明氧化胆固醇是AD发病机制的核心驱动因素。在不纠正潜在脂质失调的情况下抑制这种炎症反应似乎不足以改变疾病进程。
CETP抑制代表了一种机制上不同的方法,可以直接针对上游的代谢紊乱。它并非主要抑制炎症,而是首先解决驱动炎症激活的脂质失调问题,从而使神经炎症随着代谢稳态的恢复而得以缓解。这是通过多个汇聚途径实现的:降低低密度脂蛋白(LDL)胆固醇、载脂蛋白B和脂蛋白(a)以保护脑血管完整性;增加高密度脂蛋白(HDL)颗粒数量和功能性,从而增强胆固醇流出能力,并促进神经元和星形胶质细胞之间及内部的脂质转运;释放可能容易从血浆区室穿过血脑屏障(BBB)的单体载脂蛋白A-I(ApoA-I),并补偿apoE4-HDL的功能缺陷;以及提高亲脂性抗氧化剂从血浆到大脑的转运,以保护免受脂质过氧化的侵害。这种全面的脂质调节解决了APOE4相关功能障碍的根本原因,而obicetrapib在BROADWAY中观察到的GFAP降低证实了,一旦其代谢触发因素被消除,神经胶质炎症就会消退。
BROADWAY中CETP抑制的益处并不局限于APOE4携带者。在所有参与者中,obicetrapib使p-tau217进展相对于安慰剂减少了2.84%,表明该干预措施提供了相对独立于APOE基因型的神经保护益处。虽然APOE4携带者是受益幅度最大的最高风险人群,但CETP抑制参与的机制途径——动脉粥样硬化预防、增强的HDL功能性和抗氧化剂转运——解决了更广泛的ASCVD人群中共享的病理生理学问题。
载脂蛋白E状态与阿尔茨海默病发病机制中外周和大脑脂质代谢的相互作用
大脑内脂质处理紊乱是AD发病机制的一个基本驱动因素,表现为膜组成、氧化应激和神经炎症反应中紧密相连的紊乱。神经元和突触膜严重依赖胆固醇和磷脂来调节中枢神经系统(CNS)内的信号转导、细胞内蛋白质分选和免疫监视。神经元和支持性神经胶质群体之间异常脂质稳态的后果是严重的:异常的神经元放电模式、Aβ沉积成不溶性斑块、过度磷酸化tau的积累,以及最终的不可逆神经元死亡。
这种脂质失衡的生物学基础可追溯到APOE状态。ApoE是星形胶质细胞和小胶质细胞在中枢神经系统中合成的脂蛋白颗粒的主要蛋白质成分。这些CNS来源的颗粒与周围高密度脂蛋白(HDL)具有显著的结构相似性,含有磷脂、未酯化胆固醇和胆固醇酯(CE)核心。外周HDL和大脑合成的ApoE-HDL颗粒都具有核心功能:去除多余的细胞胆固醇并递送亲脂性抗氧化剂以抵抗氧化损伤。
载脂蛋白E基因型与阿尔茨海默病风险
APOE基因的三种常见等位基因变体:E2、E3和E4,产生了相应的apoE蛋白亚型,它们在两个氨基酸位置上不同,但表现出非常不同的功能特性。E3等位基因在大多数人群中占主导地位,并作为与其他变体进行比较的参考。E2携带者对AD具有相对保护作用,而E4携带构成了AD最常见的强大遗传风险因素。杂合子E4携带者面临约三倍的风险增加;纯合子面临惊人的9至16倍的终生AD概率增加。
APOE4影响AD以外的多种神经退行性疾病。蛋白质组学研究表明,APOE4携带者在各种神经退行性疾病中具有相似的免疫变化。APOE4基因型表现出拮抗性多效性。有证据表明,在年轻时急性病原体暴露较高、感染风险高的环境中,它可能提供生存优势。虽然这种增强的免疫反应可能保护年轻的E4携带者免受某些感染,但这种过度反应的免疫特征似乎会随着衰老而变得适应不良,因为慢性低度炎症变得有害。这与在ASCVD患者中观察到的情况类似。
APOE4介导的阿尔茨海默病病理生理学
E4等位基因的有害影响远远超出了其炎症特性,还包括脂质穿梭和废物清除方面的核心缺陷。星形胶质细胞向神经元的胆固醇递送在apoE4存在时效率较低,并且该蛋白质促进从神经元和其他CNS细胞类型中清除氧化脂质物质的能力受到严重损害。神经元在胆固醇方面处于一个不稳定的位置:缺乏和过量都会造成伤害,这种狭窄的稳态窗口解释了为什么治疗策略必须提高转运效率,而不是简单地降低胆固醇水平。当星形胶质细胞未能充分输出和处理过氧化脂质时,这些有毒物质会在神经元区室内积聚,触发加速细胞死亡并推动进行性神经退行性变的炎症级联反应。
这些脂质转运缺陷并非孤立发生。大脑极高的脂质含量使其容易受到氧化修饰,由此产生的氧固醇(与胆固醇本身不同)可以双向穿过血脑屏障。这种渗透性建立了一个自我强化的病理循环:氧化应激产生如27-羟基胆固醇等氧固醇,在高胆固醇血症条件下从外周循环流入大脑;一旦存在,这些氧固醇会促进进一步的神经炎症、增强Aβ生成并引发额外的氧化损伤。神经胶质激活加重了这种损害,释放出持续造成神经元损伤的活性氧和一氧化氮。ApoE4似乎在多个节点加速了这个循环,其受损的抗氧化功能使神经元更容易受到氧化损伤,而其不足的脂质流出能力使得有毒的氧化物质积累而非被清除。净效应是一个恶性循环,其中血脂异常、氧化应激和神经炎症相互强化,以传统LDL降低策略可能无法充分解决的方式驱动疾病进展。
最近发表的研究进一步表明,E4纯合性与小胶质细胞内病理性脂滴积累有关,为该基因型特征性的代谢功能障碍增加了另一个维度。脂质转运失败的方向性最近得到了澄清。虽然星形胶质细胞向神经元的胆固醇递送受到了相当多的关注,但神经元向星形胶质细胞的脂质流出同样是一条关键途径,而这一途径因apoE4而严重受损。含有apoE2或罕见的保护性变体apoE3 Christchurch的颗粒,则通过ABCA7转运蛋白有效流出这些有毒脂质,即使在存在apoE4的情况下也能挽救内溶酶体功能并恢复神经元活性。因此,氧化磷脂的清除成为了一种基因型依赖的脆弱性,增强脂质流出能力的治疗策略,无论是通过提高apoA-I可用性还是其他机制,都可能对E4携带者特别有益。
apoE4介导的功能障碍几乎涵盖了每一个主要的CNS细胞类型:星形胶质细胞、血管内皮细胞、神经元、髓鞘形成少突胶质细胞,以及关键的小胶质细胞——其与动脉巨噬细胞的功能相似性已得到公认。在E4携带者中,小胶质细胞表现出一种独特的表型,其特征是细胞内脂质负载和脂肪生成途径的转录上调。这些常驻免疫细胞内部的代谢功能障碍损害了它们的监视功能,并扰乱了神经元网络活动的微妙平衡,反映了在AD患者中观察到的模式。
对源自诱导多能干细胞(iPSC)的星形胶质细胞进行的全面脂质组学分析已将胆固醇代谢定位为神经胶质免疫功能的主要调节因子。表达apoE4的星形胶质细胞积累的胆固醇酯远比表达apoE3的对应物多,并且这种脂质负担通过干扰素介导的信号网络直接影响炎症能力。下游后果包括主要组织相容性复合体(MHC)I类抗原表面表达的改变和免疫蛋白酶体活性的改变。值得注意的是,当受到外源性胆固醇或典型炎症触发物(TNF、IL-1α或补体成分C1q)的挑战时,表达apoE4的星形胶质细胞相对于apoE3对照物会引发夸大的免疫反应。这些观察结果重新定义了胆固醇酯积累,它不是apoE4功能障碍的被动副产物,而是神经炎症信号传导的主动放大器,为系统性脂质调节疗法如何抑制大脑内的炎症过程提供了机制依据。
这些脂质合成和转运方面的综合缺陷导致脂质在特定大脑区域积累并增强Aβ聚集。ApoE4诱导的胆固醇失调造成细胞特异性效应,损害神经元突触功能,改变星形胶质细胞内的葡萄糖代谢,促进小胶质细胞炎症反应,并损害少突胶质细胞的再髓鞘形成,这些过程对AD有显著贡献。在外周循环中,E4携带者具有独特的脂质谱,其特征是LDL-C、载脂蛋白B和脂蛋白(a)水平升高,同时HDL胆固醇浓度降低。这些改变显著增加了ASCVD的风险,同时创造了一个促进AD发病机制的代谢环境。
高密度脂蛋白、胆固醇酯转移蛋白与阿尔茨海默病:流行病学证据
流行病学研究表明,HDL功能性、CETP活性水平和长期认知轨迹之间存在一致的联系。对异常长寿的研究发现,降低CETP功能的遗传变异与保持认知表现和降低AD易感性相关,在E4携带者中数据尤其有力。前瞻性队列数据表明,携带功能降低的V405 CETP多态性的个体表现出较慢的记忆衰退速度,并且痴呆发生率显著较低,大约比非携带者低72%。补充证据将循环apoA-I和HDL胆固醇浓度与更好的认知测试表现联系起来;现有数据的荟萃分析表明,升高的apoA-I/HDL水平可能使老年人AD风险降低约15%。
CETP通过介导胆固醇酯在HDL和含apoB的脂蛋白之间的移动,在系统脂质网络中发挥关键调节作用。通过这种转移机制,CETP降低了HDL胆固醇浓度,同时提高了LDL-C水平,创造了更促动脉粥样硬化的脂质环境。尽管CETP在大脑组织中的表达似乎最少,主要存在于星形胶质细胞中,但转基因小鼠研究显示,增强的系统性CETP功能显著影响大脑胆固醇稳态。这些研究表明,在饮食胆固醇暴露后,过表达CETP的小鼠大脑胆固醇积累增加了约22%,强调了CETP对中枢神经系统脂质调节的显著外周影响。
来自日本的临床观察(尽管范围有限)记录了在CETP功能丧失突变纯合子个体中,ASCVD、AD和年龄相关性黄斑变性的发病率极低,这一自然实验表明终生缺乏CETP具有广泛的保护作用。孟德尔随机化方法进一步强化了CETP活性与痴呆之间因果关系的证据。对五个独立队列中超过一百万参与者的分析发现,基因决定的CETP功能降低与有意义地降低全因痴呆风险相关。重要的是,这种保护信号持续存在,无论个体携带零个、一个还是两个E4等位基因,这表明CETP介导的风险调节至少通过部分独立于apoE的途径发挥作用。其含义是,持续的CETP药物抑制可能会重现这些保护性遗传效应,支持以预防为重点的临床开发的生物学理论基础。
这些遗传发现需要考虑表型特异性效应。对超过一百万参与者的孟德尔随机化分析表明,CETP功能降低与痴呆亚型的较低风险相关,包括阿尔茨海默病(比值比0.68)、血管性痴呆(比值比0.30)和未指明的痴呆(比值比0.30)。使用尸检确认病例的单独分析发现对路易体痴呆(比值比0.81)和帕金森病痴呆(比值比0.26)具有保护作用,其中在APOE4携带者中效果最为明显。跨多个痴呆表型的趋同发现支持CETP抑制对神经退行性变的生物学合理性。大多数可用的遗传数据来自欧洲血统人群;这些关联是否在不同血统群体中复制仍有待确定。
CETP抑制作为阿尔茨海默病预防的治疗策略
外周CETP活性的降低如何转化为抵消apoE4等位基因存在的多种效应?
先前阿尔茨海默病中的降胆固醇方法
早期在AD患者中对降胆固醇药物的研究得出了令人失望的结果。西立伐他汀在CLASP-AD试验中进行了测试,阿托伐他汀在LEADe研究中进行了测试,两者都涉及轻度至中度AD患者,但都未显示出认知益处。CETP抑制与这些早期的他汀类药物干预有几个根本区别。
他汀类药物主要通过阻断肝脏合成来降低胆固醇,这降低了LDL-C,并对其他致动脉粥样硬化脂蛋白提供了适度的降低,但并没有显著提高HDL-C水平。相比之下,CETP抑制通过超越LDL-C降低的不同机制发挥作用。它不仅降低LDL-C和其他致动脉粥样硬化颗粒,而且显著增加功能性HDL-C,同时改善HDL颗粒质量。这些作用可能通过抗氧化和抗炎机制赋予神经保护作用。重要的是,CETP在一定程度上在大脑组织本身表达,特别是在星形胶质细胞中,它直接调节中枢神经系统胆固醇平衡,这一途径不同于他汀类药物实现的外周LDL降低。遗传学研究支持这种机制差异:CETP活性较低的人群表现出更好的认知保持和更低的痴呆风险,而对他汀类药物靶向途径尚未建立类似的保护关联。
通过CETP抑制实现神经保护的机制
CETP抑制的心血管益处通过抗动脉粥样硬化机制直接转化为脑血管保护。通过降低LDL-C、升高HDL-C和降低脂蛋白(a),CETP抑制建立了一种可能支持血脑屏障完整性并促进跨该界面的分子转运改善的脂质环境。改善的脂质和脂蛋白通过预防动脉粥样硬化、维持最佳的大脑灌注并潜在地减少血管性认知障碍和AD相关病理来支持脑血管健康。
血脑屏障完整性
血脑屏障是一个关键界面,外周脂质代谢直接影响中枢神经系统的健康。在APOE4携带者中,这个屏障显示出早期和进行性的功能障碍,这似乎独立于经典的AD病理,将血管损伤定位为潜在的起始事件,而不是神经退行性变的下游后果。
神经影像学研究已经证明,与无携带者相比,认知正常的APOE4携带者海马体和海马旁回的血脑屏障通透性增加,即使在检测不到淀粉样蛋白或tau病理的情况下也是如此。小周细胞损伤的脑脊液标志物升高可预测APOE4携带者随后的认知衰退,表明微血管损伤先于并可能部分驱动该人群的神经元功能障碍。
这种脆弱性的细胞基础可追溯到星形胶质细胞来源的apoE4。实验模型表明,星形胶质细胞表达E4亚型通过紧密连接降解、星形胶质细胞足突对脑血管的覆盖减少以及基质金属蛋白酶-9(MMP9)活性升高,主动破坏屏障完整性。重要的是,这代表了一种功能获得性毒性作用:去除星形胶质细胞apoE4可在数周内恢复屏障完整性,而删除apoE3则不会产生这种效果。这一发现表明,apoE4不仅仅是未能支持血脑屏障的维护,而是主动促进其分解。
该机制途径还集中在apoE4与LRP1之间相互作用的改变。在正常情况下,apoE与周细胞上的LRP1结合会抑制亲环蛋白A信号传导和下游MMP9激活。ApoE4降低的LRP1结合亲和力释放了这种抑制控制,允许亲环蛋白A激活核因子-κB并驱动MMP9表达。由此产生的蛋白水解级联反应降解紧密连接蛋白和基底膜成分。包括纤维蛋白原和凝血酶在内的血浆蛋白随后外渗进入脑实质,在那里它们激活额外的炎症通路,通过次级MMP9释放使屏障功能障碍持续存在。
临床观察证实了APOE4等位基因数量与跨神经退行性疾病血脑屏障通透性之间的剂量依赖关系。纯合子E4/E4携带者表现出最大的屏障损害,杂合子显示出中等效应,而非携带者保持相对完整的屏障。这些差异在对年龄、疾病严重程度和血管合并症进行调整后仍然存在,表明对脑血管功能存在基因型特异性效应。
血脑屏障完整性受损的功能后果延伸到Aβ清除机制。内皮细胞通常通过LRP1和p-糖蛋白依赖性途径将Aβ从大脑运输到血液,但APOE4表达大大降低了这种运输能力。MMP9活性通过脱落内皮细胞LRP1进一步加剧清除缺陷,造成一个自我维持的循环:屏障功能障碍损害Aβ清除,积累的Aβ促进进一步的炎症和MMP激活,由此产生的蛋白水解环境降解了额外的清除机制。值得注意的是,APOE2在这些相同的运输系统上表现出保护作用,这与其降低AD风险相关。
这些发现确立了血脑屏障功能障碍是APOE4相关神经退行性变的早期事件,发生在经典的淀粉样蛋白和tau病理之前。这种时间上的优先性表明,针对脑血管健康的干预措施可能为在不可逆的神经元损失发生之前进行疾病修饰提供一个关键窗口。CETP抑制可能通过多种汇聚机制解决这种脆弱性:HDL颗粒通过接受和灭活氧化磷脂、通过抑制NADPH氧化酶减少活性氧生成、抑制炎症信号传导和维持紧密连接完整性,对内皮细胞产生直接的保护作用。此外,CETP抑制增加了HDL相关的鞘氨醇-1-磷酸(S1P),它激活内皮S1PR1受体以增强屏障稳定性并抵消CypA-MMP9级联反应的促通透性效应。这种保护的分子基础已得到进一步表征。载脂蛋白M(ApoM)通过其未加工的信号肽锚定在HDL颗粒上,是血浆S1P的主要载体,大约60-70%的循环S1P与含ApoM的HDL结合。当由ApoM而非白蛋白递送时,S1P优先激活S1PR1-Rac1通路来稳定紧密连接,同时避免参与S1PR2/3-RhoA信号传导(该信号传导促进内皮收缩和屏障破坏);ApoM缺陷小鼠表现出显著增加的血脑屏障通透性,证实了HDL相关的S1P转运在维持屏障完整性方面的关键作用。通过增加HDL颗粒数量和功能性,CETP抑制可能会抵消apoE4在神经血管水平上创造的促炎、促蛋白水解环境,从而可能在病理级联反应传播到神经元区室之前将其中断。
HDL/apoA-I
CETP抑制影响大脑健康假说的核心是其对HDL颗粒的影响。CETP抑制产生显著的HDL胆固醇升高,同时伴有HDL颗粒增大。在此生长过程中,HDL颗粒结合循环中的apoE,同时释放单体、无脂质的apoA-I。获得的apoE作为多种受体的配体,包括清道夫受体B1(SR-B1)、LDLR和LRP1,促进增强的肝脏HDL处理。虽然富含apoE的HDL通过这些受体增强了肝脏摄取,但CETP抑制通过阻止胆固醇酯向含ApoB脂蛋白的转移产生净HDL-C升高,胆固醇保留在HDL池中。同时,释放的无脂质apoA-I通过单体apoA-I、前β1和前β2 HDL形成触发HDL级联反应。
最近的研究已经确定,无脂质apoA-I相对容易地进入脑脊液,这提出了早期HDL前体可能抵消apoE4含颗粒在胆固醇流出、磷脂动员、Aβ清除和神经炎症控制方面的功能缺陷的可能性。同时的研究已经确定外周来源的apoA-I是一种循环信号,能够通过区域性选择性摄取直接影响小胶质细胞行为。使用荧光标记血浆蛋白的示踪研究表明,集中在下丘脑、丘脑和海马体的小胶质细胞亚群优先通过SR-B1捕获血液来源的apoA-I。已经内化血浆衍生因子的小胶质细胞相对于其血浆阴性的邻近细胞,显示出更高的代谢活性、更好的吞噬功能以及控制先天免疫功能和抗原加工的基因转录升高。
利用外周过表达人apoA-I的动物研究已经证明了认知表现的保持、神经炎症标志物的减少以及对脑淀粉样血管病的保护,这些发现表明循环中的小HDL颗粒直接参与了从中枢神经系统血管和实质清除Aβ的过程。
功能研究证实,小胶质细胞内化apoA-I提高了它们吞噬Aβ聚集物和髓鞘碎片的能力,同时在细胞应激条件下抑制了炎症激活。缺乏apoA-I的小鼠表现出显著的下丘脑小胶质细胞吞噬作用缺陷,这些缺陷在系统性的apoA-I补充后得以解决。其他证据表明,apoE4表达驱动神经胶质细胞内的胆固醇失调和脂质积累,而药理学或遗传学上的ABCA1上调则赋予显著的神经保护作用并减少tau负担。由于apoA-I与ABCA1的结合亲和力高于含apoE4的颗粒,增加中枢神经系统apoA-I的可用性可能对E4携带者特别有益,可以恢复有效的胆固醇流出并限制炎症激活。ABCA7也被认为是神经元氧化磷脂流出的关键转运蛋白,保护性ApoE变体似乎通过这一途径发挥其有益作用。小胶质细胞与周围组织巨噬细胞之间的功能相似性表明,apoA-I通过控制胆固醇和磷脂处理的保守途径发挥这些有益作用,在系统HDL功能的改善与遗传易感个体的神经保护之间建立了直接联系。
通过CETP抑制产生的小的、功能活跃的HDL颗粒参与了多种与中枢神经系统胆固醇平衡特别相关的神经保护机制。作为HDL主要功能成分的ApoA-I,通过直接结合相互作用和增强清除途径促进Aβ清除,而含apoE的HDL样颗粒协调大脑胆固醇运输的更广泛方面。对于携带E4等位基因的个体,通过CETP抑制实现的改善的HDL功能性可能有助于恢复胆固醇稳态并抵消基因型相关的风险。重要的是,这些较小的HDL物种(其浓度随着CETP抑制而大幅上升)可以通过完整的颗粒摄取机制穿过血脑屏障内皮,并发挥局部抗炎作用。
亲脂性抗氧化剂
CETP抑制的另一个维度涉及其对亲脂性抗氧化剂转运的影响。