《Cells》：Clockophagy in Alzheimer’s Disease: An Emerging Hypothesis Linking Circadian Dysfunction to Ferroptotic Vulnerability
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阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease, AD）常伴有睡眠障碍和昼夜节律功能紊乱，这些异常可能先于或伴随临床表现出现，并与淀粉样蛋白-β（amyloid-β, Aβ）病理、tau蛋白异常、氧化应激、脂质过氧化及神经元易损性相关。越来越多的证据表明
阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease, AD）常伴有睡眠障碍和昼夜节律功能紊乱，这些异常可能先于或伴随临床表现出现，并与淀粉样蛋白-β（amyloid-β, Aβ）病理、tau蛋白异常、氧化应激、脂质过氧化及神经元易损性相关。越来越多的证据表明，昼夜节律调控与AD发病机制中涉及的多种细胞过程（包括自噬和铁死亡）存在交叉。在这些机制中，clockophagy——一种由SQSTM1/p62介导的、参与BMAL1降解的选择性自噬过程——近期被认为是连接昼夜节律调控与细胞应激反应的一个潜在分子桥梁。本综述总结了目前关于睡眠紊乱、昼夜节律功能障碍、脂质过氧化及AD中铁死亡易感性之间联系的证据，同时指出了当前机制性证据的局限性。我们进一步讨论了clockophagy的分子基础及其与BMAL1调控、氧化性脂质损伤和铁死亡的潜在关系。总体而言，clockophagy目前被视为一个可能参与AD相关病理过程的新兴假说。最后，我们讨论了潜在的治疗意义，包括针对睡眠和昼夜节律组织、BMAL1相关调控通路以及脂质氧化应激的干预策略。未来仍需进一步研究以确定调控clockophagy是否能够影响AD相关的神经退行性过程。
主体内容总结
1. 背景
阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease, AD）是痴呆最常见的病因，其神经病理学特征为细胞外淀粉样蛋白-β（amyloid-β, Aβ）斑块和由过度磷酸化tau蛋白构成的细胞内神经原纤维缠结。2019年全球约有5740万痴呆患者，其中AD约占60%–70%。除年龄和遗传易感性外，血管健康、体力活动、社交参与及睡眠障碍等可调控因素可能影响AD风险与进展。睡眠紊乱和昼夜节律异常不仅是AD的临床表现，还可能参与疾病相关的生物学过程，包括睡眠碎片化、昼夜节律振幅降低、褪黑素节律受损及休息-活动周期紊乱。AD中的昼夜节律功能障碍表现为休息-活动节律减弱和碎片化、褪黑素分泌延迟及核心体温节律相位延迟或减弱，常伴随睡眠结构改变。视交叉上核（suprachiasmatic nucleus, SCN）是昼夜节律系统的主要起搏器，协调外周时钟的同步化。睡眠和昼夜节律异常可能先于明显临床表现出现，并与Aβ积累、tau病理、类淋巴清除受损、神经炎症及认知衰退相关。然而，这些紊乱是主动参与AD相关生物学改变还是主要反映潜在疾病过程，仍是一个悬而未决的问题。在此背景下，clockophagy——一种由SQSTM1/p62介导的、促进BMAL1降解的选择性自噬过程——成为连接昼夜节律调控与脂质过氧化及铁死亡的潜在机制，但其在AD中的作用目前仍主要基于推断，需进一步实验验证。
2. 文献检索策略
采用PubMed、Google Scholar和Scopus进行结构化文献检索，检索完成日期为2026年6月30日。检索词分为三类：疾病相关术语（“阿尔茨海默病”“轻度认知障碍”“认知衰退”）、睡眠/昼夜节律相关术语（“睡眠”“睡眠障碍”“昼夜节律”“阻塞性睡眠呼吸暂停”）以及机制相关术语（“BMAL1”“自噬”“clockophagy”“铁死亡”“脂质过氧化”）。纳入同行评审的英文临床研究、动物研究和体外研究，优先引用近期文献并保留经典研究。证据分为三个层级：AD特异性证据、非AD实验模型来源的机制性证据以及生物学上合理但目前属假设性的联系。
3. 阿尔茨海默病的发病机制
3.1 Aβ和tau病理及神经元易损性
AD的神经病理特征包括细胞外Aβ沉积、细胞内过度磷酸化tau构成的神经原纤维缠结、突触功能障碍及进行性神经元丢失。Aβ由淀粉样前体蛋白经β-和γ-分泌酶依次切割产生，其中Aβ42具有特别高的聚集倾向。tau蛋白正常参与微管稳定和轴突运输，而病理性过度磷酸化、错误折叠和聚集会损害细胞骨架组织和神经元功能。线粒体功能障碍、神经炎症、氧化应激、蛋白质稳态受损、自噬-溶酶体功能改变、脂质代谢异常及调控性细胞死亡通路与这些经典病理特征相互作用。脂质过氧化尤为重要，因为神经元膜富含对氧化敏感的多不饱和脂肪酸（polyunsaturated fatty acids, PUFAs），氧化性脂质损伤可破坏膜完整性、细胞器功能、蛋白质稳态和细胞信号传导。
3.2 脂质过氧化作为AD发病机制中的汇聚枢纽
脂质过氧化主要影响膜相关多不饱和脂肪酸，包括花生四烯酸和肾上腺酸，通过自由基链式反应产生脂质氢过氧化物及丙二醛（malondialdehyde, MDA）和4-羟基壬烯醛（4-hydroxynonenal, 4-HNE）等活性醛类。脑组织因高耗氧量、丰富的脂质含量、富含氧化敏感PUFAs及高代谢需求而特别容易受到脂质氧化损伤。AD脑组织和体液中检测到4-HNE、MDA等脂质过氧化产物水平升高，APP/PS1小鼠等实验模型也显示脂质过氧化增加。这些发现支持脂质过氧化在AD相关细胞应激和神经元易损性中发挥作用，但其对疾病进展的确切贡献尚待确定。
3.3 脂质过氧化在Aβ和tau病理中的作用
Aβ种类，特别是寡聚Aβ，可与神经元膜及Fe2?、Cu2?等氧化还原活性金属相互作用，促进活性氧（reactive oxygen species, ROS）生成和脂质过氧化。产生的MDA和4-HNE可损害膜完整性、蛋白质功能和细胞信号传导，增加神经元易损性。tau蛋白参与脂质-氧化还原稳态，实验证据显示tau是胶质细胞脂滴反应所必需的，该反应可保护神经元免受氧化应激。反之，花生四烯酸和氧化脂质促进tau聚集，4-HNE与磷酸化tau形成加合物并增强其聚集。脂质过氧化产物还可损害溶酶体和蛋白质稳态功能，促进可能有利于tau纤维化的蛋白质聚集体形成。这些发现表明Aβ/tau病理与脂质过氧化之间存在双向相互作用。
4. 阿尔茨海默病中的昼夜节律与睡眠
4.1 脑内昼夜节律时钟
哺乳动物昼夜节律由相互交错的转录-翻译反馈环路（transcription-translation feedback loops, TTFLs）产生。核心环路中，CLOCK-BMAL1异二聚体通过E-box元件激活Period（Per1/2）和Cryptochrome（Cry1/2）基因转录，积累的PER和CRY蛋白形成抑制复合物，抑制CLOCK-BMAL1依赖性转录，从而产生约24小时的振荡。REV-ERBα/β和RORα/β参与的附加调控环路调节BMAL1表达。SCN作为中枢起搏器，协调向其他脑区和外周组织的节律输出。光是最主要的授时因子，通过视网膜下丘脑束传导至SCN。昼夜节律紊乱可表现为相位改变、振幅降低、授时受损或中枢与外周时钟之间的去同步化。
4.2 阿尔茨海默病中的昼夜节律失调
AD中常见的昼夜节律异常包括休息-活动节律碎片化、昼夜节律振幅降低、睡眠-觉醒时间改变及行为和生理节律同步化受损。人死后脑组织研究显示，早老性AD女性患者SCN中表达血管活性肠肽（vasoactive intestinal peptide, VIP）的神经元显著减少；另一项研究显示AD患者SCN中精氨酸加压素（arginine vasopressin, AVP）mRNA表达显著降低，且正常昼夜变化消失。SCN中MT1褪黑素受体表达在衰老和AD中降低。核心时钟组分CLOCK、BMAL1、PER和CRY在多种神经细胞类型和脑区表达，中枢起搏器功能改变及局部时钟调控变化可能共同导致AD中的时间组织紊乱。视网膜结构功能改变及环境因素如光照减少或不规律也可能影响昼夜节律授时。
4.3 睡眠障碍与阿尔茨海默病
睡眠受昼夜节律定时和稳态睡眠压力相互作用调控。睡眠结构包括非快速眼动（non-rapid eye movement, NREM）和快速眼动（rapid eye movement, REM）睡眠，两者对突触稳态、记忆巩固和认知处理贡献不同。轻度认知障碍或AD患者常见失眠、睡眠碎片化、慢波睡眠减少、REM睡眠减少、日间过度嗜睡和睡眠呼吸障碍。NREM睡眠中的慢波活动和睡眠纺锤波以及REM睡眠参与记忆处理和 hippocampal 依赖性信息的巩固。AD中白天光照减少和不适当的夜间光照可能削弱昼夜节律授时并破坏睡眠-觉醒节律。动物实验证据提示慢波睡眠促进脑脊液（cerebrospinal fluid, CSF）流动，可能增强可溶性代谢物（包括Aβ和tau相关物质）的清除。睡眠-觉醒紊乱可与tau病理相互作用，急性睡眠丧失与CSF tau水平升高相关，orexin受体阻断增强睡眠可减少动物模型中过度磷酸化tau。
5. Clockophagy在睡眠与AD联系中的潜在作用
5.1 以BMAL1为中心的自噬调控
BMAL1的稳定性受蛋白酶体和自噬降解通路协调调控。自噬受体SQSTM1/p62通过其泛素结合域识别泛素化的BMAL1，促进其选择性自噬降解。BMAL1在K259位点的SUMO化修饰参与调节其稳定性和昼夜节律转录活性。p62缺失破坏BMAL1蛋白稳态，增加BMAL1靶基因表达，降低Bmal1和Clock转录水平。BMAL1不仅是自噬降解的底物，还参与神经细胞中自噬的调控：星形胶质细胞中Bmal1基因缺失与内吞作用增强、溶酶体依赖性蛋白裂解增加及内溶酶体活性增强相关；海马神经元中BMAL1上调STX17表达并促进自噬体-溶酶体融合。
5.2 AD中的自噬、铁死亡与脂质过氧化
基础自噬在清除Aβ病理相关毒性肽和过度磷酸化tau蛋白中发挥重要作用。LC3相关内吞作用促进Aβ清除并抑制AD小鼠神经退行性过程。ATG5和ATG7等重要自噬基因缺失会损害自噬功能，破坏突触蛋白完整性和认知能力。星形胶质细胞自噬参与清除AD相关蛋白，LC3B或SQSTM1阻断会破坏这一清除过程。AD病理进展中自噬从保护性清除转变为功能障碍状态，表现为自噬体积累、自噬活性和溶酶体降解能力降低，导致Aβ和tau清除失败。脂质过氧化产物可作为自噬反应中的应激信号：4-HNE可通过PERK和JNK信号通路促进BECN1释放，HMOX1表达增加可增强LC3-I向LC3-II的转化；MDA可诱导LC3和ATG7等自噬相关蛋白产生。然而，过度脂质过氧化也可能损害自噬功能，4-HNE干扰线粒体功能和自噬流，脂质过氧化产物通过抑制溶酶体酶和形成脂褐素损害自噬降解。铁死亡是一种铁依赖性调控性细胞死亡形式，以磷脂过氧化物在脂质过氧化物解毒不足条件下过度积累为特征，与SLC7A11-GSH-GPX4轴密切相关。自噬可通过选择性自噬（包括铁蛋白自噬、脂噬和clockophagy）、非选择性自噬及分子伴侣介导的自噬（chaperone-mediated autophagy, CMA）等不同机制调节铁死亡易感性。
5.3 Clockophagy与铁死亡联系的机制性证据
5.3.1 Clockophagy诱导铁死亡中的EGLN2/PHD1-HIF-1α轴
在非AD实验模型中，clockophagy指铁死亡过程中由SQSTM1/p62介导的选择性自噬降解机制。SQSTM1/p62识别BMAL1/ARNTL并引导其进入溶酶体降解。该通路通常由RSL3和FIN56等II型铁死亡诱导剂激活，而非erastin、磺胺沙拉嗪和索拉非尼等I型诱导剂。BMAL1/ARNTL降解需要核心自噬蛋白ATG5和ATG7，但不依赖ATG9A。BMAL1/ARNTL与HIF-1α相互作用，增强HIF-1α转录活性并支持其蛋白稳定性。在RSL3诱导的铁死亡中，BMAL1/ARNTL降解增加EGLN2/PHD1表达，EGLN2/PHD1促进HIF-1α羟化和泛素-蛋白酶体降解，降低HIF-1α稳定性和转录活性。由于HIF-1α调控FABP3和FABP7等脂质缓冲分子，其减少削弱脂质储存能力并增强脂质过氧化。
5.3.2 Clockophagy在疾病相关铁死亡信号中的作用
在肝细胞癌模型中，DCAF7/USP2复合物促进BMAL1去泛素化并稳定BMAL1蛋白，减少其与SQSTM1/p62的相互作用，限制p62介导的自噬降解。稳定的BMAL1增强HIF-1α相关转录活性，上调SLC7A11表达，增强抗氧化防御并抑制脂质过氧化和铁死亡敏感性。在胃癌细胞中，MT1G过表达通过GPX4/SQSTM1轴抑制GPX4并促进SQSTM1/p62相关的BMAL1/ARNTL自噬，伴随自噬活性增强、脂滴自噬、线粒体异常、抗氧化能力降低和脂质过氧化相关应激增加。在口腔癌模型中，BMAL1过表达诱导自噬依赖性细胞死亡并抑制细胞增殖。在肝细胞中，REV-ERBα节律振荡破坏导致自噬相关蛋白节律性表达丧失，损害自噬流并促进脂滴积累。在抑郁相关睡眠障碍模型中，酸枣仁通过cAMP信号通路调节BMAL1依赖性clockophagy并改善睡眠相关表型。由于肿瘤细胞和肝细胞与有丝分裂后神经细胞在增殖状态、代谢、缺氧信号、自噬依赖性、铁处理和氧化还原调控方面存在显著差异，这些发现应视为机制性原理验证而非AD中相同通路的直接证据。
5.4 Clockophagy作为睡眠障碍与AD之间潜在联系
BMAL1不仅是核心昼夜节律转录因子，还参与多种AD相关稳态过程。BMAL1缺乏破坏脑内Aβ节律性清除，增加APOE表达，促进海马淀粉样斑块沉积。BMAL1节律性改变与脂质代谢异常、脂质过氧化增加及小胶质细胞tau清除受损相关。BMAL1缺陷小鼠表现出昼夜节律紊乱、年龄相关病理和认知障碍。阻塞性睡眠呼吸暂停（obstructive sleep apnea, OSA）以慢性间歇性缺氧为特征，与认知衰退和AD相关病理风险增加相关。间歇性缺氧可诱导AD相关表型，包括记忆缺陷和突触可塑性受损，促进tau播种和磷酸化，增加APP表达，诱导线粒体功能障碍和神经炎症。缺氧可扰乱脂质稳态，扩大内质网-线粒体接触位点，诱导线粒体ROS生成和线粒体分裂，促进脂质过氧化和铁死亡相关应激。HIF-1α在连接缺氧应激的适应性代谢反应、脂质代谢和铁代谢中发挥关键作用，但长期或反复缺氧应激可能损害这种适应能力。BMAL1缺失增加神经元氧化损伤并改变氧化还原防御基因表达。Aβ聚集体脑室内注射可破坏蛋白羰基水平的昼夜节律振荡，诱导时钟基因表达相位改变，并差异影响CAT和GPX4的表达和活性，提示Aβ可能干扰BMAL1和CLOCK异二聚体形成，破坏抗氧化酶的节律性转录调控，最终导致氧化还原失衡。在AD中，睡眠碎片化、间歇性缺氧、昼夜节律授时受损、Aβ相关时钟破坏和BMAL1功能障碍可能影响重叠的氧化还原和脂质调控通路。然而，AD中是否发生SQSTM1/p62介导的BMAL1/ARNTL降解以及clockophagy是否参与Aβ病理、tau功能障碍、突触损伤或认知衰退仍有待确定。
6. 未来研究方向与挑战
睡眠和昼夜节律紊乱日益被认为是AD疾病过程的重要组成部分。证据表明AD病理与睡眠-昼夜节律组织之间存在双向关系。BMAL1处于昼夜节律转录、自噬-溶酶体功能、氧化还原调控和脂质代谢交叉点的潜在重要位置。Clockophagy为连接昼夜节律不稳定与脂质过氧化和铁死亡易感性提供了合理的机制基础。治疗意义包括行为、临床和分子层面：管理特定睡眠和昼夜节律表型（如失眠、睡眠呼吸障碍和昼夜节律紊乱）是最直接适用的方法，包括CBT-I、OSA的PAP/CPAP、睡眠卫生和规律睡眠安排；褪黑素相关治疗和orexin受体拮抗剂已在临床评估中；运动和时间限制性进食在实验AD模型中改善昼夜节律功能并减轻神经病理或认知异常。分子层面，靶向BMAL1稳态、自噬-溶酶体功能、内源性抗氧化防御、脂质过氧化和铁死亡易感性的策略仍处于临床前阶段。当前主要障碍包括：clockophagy依赖性铁死亡的证据主要来自AD受累神经系统之外的实验系统；BMAL1在氧化还原调控、自噬-溶酶体功能、脂质代谢和Aβ稳态中的作用大多在独立实验环境中表征；大多数实验模型不能完全再现人类AD的慢性进展、细胞异质性、衰老相关变化和昼夜节律变异性；缺乏反映BMAL1周转、自噬流和脂质-氧化还原应激的动态生物标志物。核心挑战在于确定AD中BMAL1丰度改变反映的是昼夜节律转录和节律性变化、蛋白酶体周转改变还是向选择性溶酶体降解的转变。未来研究应考虑细胞类型和昼夜节律相位，采用时间序列和节律相位分辨测量，开发同时反映睡眠-昼夜节律状态、BMAL1稳态、自噬活性和脂质-氧化还原应激的生物标志物，并整合睡眠医学、昼夜节律生物学、神经退行性研究、脂质组学、空间和单细胞方法及计算建模。
7. 结论
睡眠障碍和昼夜节律功能障碍日益被认为是AD的重要组成部分，与氧化应激、脂质代谢失衡、自噬-溶酶体功能障碍和铁死亡易感性密切相关。本综述系统总结了睡眠-昼夜节律紊乱、AD相关病理、BMAL1稳态、自噬调控、脂质过氧化和铁死亡之间的关系。特别关注clockophagy——一种由SQSTM1/p62介导的、在已建立的实验模型中促进BMAL1/ARNTL降解和铁死亡的选择性自噬过程。我们提出clockophagy可能代表连接睡眠-昼夜节律功能障碍与AD中脂质-氧化还原稳态改变和铁死亡易感性的潜在分子界面。然而，目前缺乏在AD神经元、胶质细胞或动物模型中直接证明真正clockophagy的证据。因此，所提出的睡眠-昼夜节律-clockophagy-铁死亡轴应被视为可检验的机制框架，而非AD发病机制中已确立的通路。
