类型b:
作者及机构:
本文由Jinwang Ye(1,*,#)、Huali Wan(2,#)、Sihua Chen(1)和Gong-Ping Liu(3,4,*)共同完成。作者单位包括:
1. 深圳大学生命科学与海洋学院(Shenzhen University, College of Life Sciences and Oceanography);
2. 广东省人民医院(Guangdong Provincial People’s Hospital)检验医学部;
3. 南通大学神经退行性疾病协同创新中心(Nantong University, Co-innovation Center of Neurodegeneration);
4. 华中科技大学同济医学院(Huazhong University of Science and Technology, Tongji Medical College)。
发表信息:
本文于2024年7月发表在期刊 *Neural Regeneration Research*(第19卷第7期,页码1489-1498),标题为《Targeting tau in Alzheimer’s disease: from mechanisms to clinical therapy》。
主题:
本文是一篇综述性论文,聚焦于阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease, AD)中tau蛋白的病理机制及其靶向治疗策略。
Tau蛋白是一种微管相关蛋白(microtubule-associated protein),在生理状态下维持神经元微管稳定性并促进轴突生长。然而,在AD中,tau蛋白发生异常翻译后修饰(post-translational modifications, PTMs),包括过度磷酸化、乙酰化、泛素化、SUMO化(small ubiquitin-like modifier)和截断等,导致其从微管解离、错误折叠并形成神经原纤维缠结(neurofibrillary tangles, NFTs)。这些异常修饰的tau蛋白进一步引发线粒体损伤、突触功能障碍、胶质细胞激活和神经炎症,最终导致神经退行性变和认知缺陷。
支持证据:
- 临床研究发现,tau蛋白的异常磷酸化早于β-淀粉样蛋白(Aβ)的积累(Wang et al., 2014)。
- 动物模型中,tau蛋白的乙酰化(如K280位点)和SUMO化(如K340位点)显著促进其聚集(Cohen et al., 2013; Luo et al., 2014)。
Tau蛋白的PTMs是AD发病的关键机制,主要包括:
- 磷酸化:由GSK-3β、CDK5等激酶介导,导致tau蛋白从微管解离并形成NFTs(Takahashi et al., 2000)。
- 乙酰化:如K174、K280位点的乙酰化抑制tau降解并促进聚集(Min et al., 2015)。
- 泛素化:通常促进tau的蛋白酶体降解,但在AD中泛素化异常可能导致tau聚集(Petrucelli et al., 2004)。
- SUMO化:与泛素化竞争,抑制tau降解(Luo et al., 2014)。
- 截断:如caspase-3和calpain介导的tau截断片段(如N368)具有高度神经毒性(Zhang et al., 2014b)。
支持证据:
- 质谱分析显示AD患者脑中tau蛋白的乙酰化和磷酸化位点显著增加(Wesseling et al., 2020)。
- 转基因小鼠模型中,抑制tau乙酰化(如使用p300抑制剂salsalate)可改善认知功能(Min et al., 2010)。
病理tau蛋白在脑内沿神经连接传播,从内嗅皮层扩散至海马和新皮层。这一过程涉及:
- 细胞外tau种子的释放和摄取;
- 小胶质细胞(microglia)和星形胶质细胞(astrocytes)的参与;
- 低密度脂蛋白受体相关蛋白1(LRP1)等分子介导的tau内化(Rauch et al., 2020)。
支持证据:
- 小胶质细胞耗竭可阻断tau从内嗅皮层向海马的传播(Asai et al., 2015)。
- TREM2基因突变(如R47H)加剧tau病理扩散(Zhong et al., 2017)。
异常tau蛋白通过以下途径引发神经退行性变:
- 线粒体损伤:tau积累导致线粒体分裂/融合失衡(如DLP1表达下降)和线粒体自噬(mitophagy)障碍(Hu et al., 2016)。
- 突触可塑性损伤:tau错误定位至树突棘(dendritic spines)会破坏突触功能(Hoover et al., 2010)。
- 神经炎症:tau激活小胶质细胞和星形胶质细胞,释放促炎因子(如NF-κB通路)(Wang and Ye, 2021)。
支持证据:
- 在tau转基因小鼠中,激活线粒体自噬(如补充NAD+)可改善记忆缺陷(Fang et al., 2019)。
- STAT1/STAT3信号通路介导tau诱导的突触基因表达抑制(Li et al., 2019)。
目前针对tau的治疗策略包括:
- 靶向PTMs:如GSK-3β抑制剂tideglusib(临床II期试验失败,但机制研究仍有价值);
- 促进tau清除:如PROTAC(proteolysis-targeting chimera)技术选择性降解tau(Wang et al., 2021);
- 免疫疗法:如抗tau单抗semorinemab(靶向N端表位)和AADvac1(靶微管结合域表位)(Novak et al., 2021)。
支持证据:
- PROTAC分子C004019在AD模型中高效清除tau(Wang et al., 2021)。
- AADvac1疫苗可降低脑脊液磷酸化tau水平(Novak et al., 2021)。
本文系统总结了tau蛋白在AD中的病理机制和靶向治疗进展,具有以下价值:
1. 科学价值:阐明了tau PTMs、传播和毒性的分子机制,为AD研究提供了理论框架。
2. 临床价值:评述了tau靶向治疗的现状与挑战,为药物开发提供方向。
3. 创新性:强调了新兴技术(如PROTAC、人工智能预测tau结构)的应用潜力。
亮点:
- 全面整合了tau蛋白的PTMs、传播和毒性机制;
- 详细分析了tau免疫疗法的临床前和临床数据;
- 提出了未来研究需解决的关键问题(如tau种子的分子特性)。