上海
阿尔茨海默病（俗称“老年痴呆”）的一个关键特征，是大脑中堆积了大量由β-淀粉样蛋白（Aβ）形成的“有毒斑块”。这些斑块就像大脑里的“垃圾团块”，会破坏神经元之间的沟通，引发炎症、氧化损伤，最终导致记忆和认知功能衰退。
基于此，北华大学药学院刘畅研究团队在《Biomedicine & Pharmacotherapy》杂志发表了“Biological effects and mechanism of β-amyloid aggregation inhibition by penetrable recombinant human HspB5-ACD structural domain protein”揭示了可穿透重组人HspB5-ACD结构域蛋白抑制β-淀粉样蛋白聚集的生物学效应及机制。
本研究制备了TAT与AHspB5的重组融合蛋白。体外实验表明，该融合蛋白可抑制β-淀粉样蛋白1-42原纤维的形成并具有穿透血脑屏障的能力。细胞实验显示，该融合蛋白可预防β-淀粉样蛋白1-42诱导的神经元细胞氧化应激损伤、细胞凋亡和炎症反应，其作用机制与小胶质细胞活化和线粒体依赖性凋亡通路有关。动物实验表明，该融合蛋白可改善APP/PS1小鼠的记忆和认知功能障碍，并抑制阿尔茨海默病的病理改变。综上所述，该研究揭示该融合蛋白对β-淀粉样蛋白1-42病理性聚集的干预机制和生物学效应，为AD的治疗提供新途径，并为该融合蛋白的未来开发和应用奠定基础。
图一 T-AHspB5可有效穿透血脑屏障
作者首先利用脑毛细血管内皮细胞单层通透性系统建立了体外血脑屏障模型，以研究T-AHspB5的体外血脑屏障穿透能力。
结果显示，脑毛细血管内皮细胞在明胶包被的Transwell小室中培养七天后，跨内皮电阻值达到二百欧姆·平方厘米且实验前后电阻值无变化，表明体外血脑屏障模型构建成功。将T-AHspB5与异硫氰酸荧光素连接后加入供体池，以评估T-AHspB5对脑毛细血管内皮细胞单层的通透性。受体池中异硫氰酸荧光素浓度随时间逐渐增加。作者还分别对脑毛细血管内皮细胞和PC12细胞进行了穿透实验，结果显示T-AHspB5也具有穿透细胞膜的能力，这表明T-AHspB5能够有效穿透体外血脑屏障模型。
此外还对C57BL/6小鼠进行了体内血脑屏障穿透研究。结果显示，尾静脉注射荧光标记的T-AHspB5后，小鼠脑内荧光强度随剂量增加而逐渐增强。药物分布实验也表明，虽然T-AHspB5主要聚集在小鼠肝脏，但仍有一部分分布到脑组织中。根据上述结果，T-AHspB5能够有效穿越血脑屏障。
图二 T-AHspB5可减轻神经元的氧化应激损伤和细胞凋亡
研究人员发现，β-淀粉样蛋白（Aβ1-42）会显著损伤神经元，导致细胞活力下降、膜破裂、氧化应激加剧并激活线粒体相关的凋亡通路。
而加入一种可穿透细胞的工程化小热休克蛋白：T-AHspB5后，情况明显改善：细胞活力回升，乳酸脱氢酶释放减少，说明细胞损伤减轻；活性氧（ROS）和丙二醛（MDA）水平下降，同时超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）和谷胱甘肽过氧化物酶（GPx）等抗氧化酶活性恢复，表明T-AHspB5有效缓解了氧化应激；线粒体膜电位得以维持，细胞凋亡率降低；凋亡相关蛋白表达也向“抗死亡”方向转变：Bcl-2/Bax比值升高，活化的Caspase-3减少。
简言之：T-AHspB5通过抑制Aβ聚集，减轻氧化损伤，保护线粒体功能，从而有效阻止神经元死亡。
图三 T-AHspB5可改善APP/PS1小鼠的认知缺陷
研究人员通过新物体识别和Morris水迷宫实验（VisuTrack，上海欣软）评估小鼠的认知功能。
结果显示，阿尔茨海默病模型（APP/PS1）小鼠在探索新物体和寻找隐藏平台时表现明显变差，说明其学习和记忆能力受损。而经T-AHspB5治疗后，这些小鼠对新物体的兴趣、空间记忆和导航能力均显著改善。
简言之：T-AHspB5能有效缓解APP/PS1小鼠的认知障碍，提升学习与记忆能力。
图四 T-AHspB5可减轻神经元的氧化应激损伤和细胞凋亡
在阿尔茨海默病模型（APP/PS1）小鼠中，研究发现海马区存在大量Aβ斑块沉积，伴随小胶质细胞过度活化（Iba1升高）、促炎因子（TNF-α、IL-1β）释放增加以及神经元显著凋亡。而给予T-AHspB5治疗后：Aβ斑块沉积明显减少；神经炎症显著缓解（Iba1和炎症因子水平下降）；海马神经元凋亡率降低且线粒体凋亡通路关键蛋白（Bax/Bcl-2比值下降、C-Caspase 3减少）的改变与体外实验一致。
总之：T-AHspB5通过抑制Aβ聚集，减轻神经炎症和神经元死亡，从而改善阿尔茨海默病的核心病理特征。
总结
本研究成功构建了可穿透血脑屏障的融合蛋白T-AHspB5，证实其能抑制Aβ1-42聚集，减轻氧化应激、神经炎症和神经元凋亡，改善APP/PS1小鼠认知功能，为阿尔茨海默病治疗提供了新策略和潜在药物候选。
文章来源：
https://doi.org/10.1016/j.biopha.2024.116661
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