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摘要：在神经退行性疾病中，阿尔茨海默病（AD）成为 21 世纪公共卫生的主要关注点。阿尔茨海默病导致严重的认知功能受损、生活质量急剧下降，也是 65 岁以后发生的最常见的痴呆症。随着社会发展，老龄化速度的加快，AD 的患病率也逐渐上升。世界卫生组织 (WTO) 估计全球 65 岁以上老年人群 AD 患病率为 4%~7%。平均年龄每增加 6.1 岁，患病率升高 1 倍，在 85 岁以后患病率可高达 20%~30%。AD 是造成老年人失去日常生活能力的最常见疾病，同时也是导致老年人死亡的第五位病因。国际老年痴呆协会已经将每年的 9 月 21 日列为世界老年痴呆日。
随着年龄的增长，细胞维持蛋白质稳态的能力下降，神经退行性疾病的患病率增加，因此提出了胆碱能、淀粉样蛋白和tau 蛋白假说来解释其发展。
关键词：阿尔茨海默病；热休克蛋白 90；共伴侣蛋白；抑制剂；综述
1阿尔茨海默病的治疗现状
目前，AD 没有治愈方法，只有五种可用于治疗症状的药物：四种AChE 抑制剂（根据胆碱能假设开发的药物）和一种 N- 甲基-D- 天冬氨酸受体拮抗剂。康耐视（他克林），多奈哌齐，利凡斯的明和加兰他敏均为 AChE 抑制剂 [1]，美金刚通过作用于谷氨酸能系统的方法，但其功效似乎仅限于中度至重度 AD，并且其效果有限 [2]。发现这些药物能减缓认知症状的进展，但是超过一半的患者服药效果并不大。因此，新药的开发是一个紧迫的问题，最近的研究集 中在把淀粉样蛋白和 tau 蛋白作为治疗靶标。
2AD的病理基础及致病机制
AD 的主要特征在于两种蛋白质的异常加工：β 淀粉样蛋白（Aβ）和 Tau 蛋白。细胞外老年斑（SP），是由 β 淀粉样蛋白（Aβ）组成的细胞外聚集体；细胞内神经原纤维缠结（NFT），是由微管相关蛋白 tau 过度磷酸化组成的细胞内聚集体 [3]。这种 β 淀粉样蛋白破坏钙稳态而对邻近神经元有毒，从而导致细胞凋亡。Tau 聚集对细胞有毒，过度磷酸化的 Tau 蛋白可以将通常磷酸化的 Tau 蛋白募集到聚集体和缠结中，导致轴突分子运输所必需的微管结构破坏，这是神经元存活的一个关键方面 [4]。
2.1β 淀粉样蛋白（Aβ）
Aβ 是由突变形式的 β 淀粉样蛋白前体蛋白（APP）产生的蛋白质片段，片段积聚形成坚硬的不溶性斑块，可溶性和不溶性 Aβ 被认为是最终导致 AD 的原因。 APP 是一种跨膜蛋白，被 β - 和γ- 分泌酶切割。前者也称为 β 位点淀粉样蛋白前体蛋白裂解酶（BACE-1），产生 sAPPβ，其是可溶性淀粉样蛋白前体和与膜结合的 C 末端片段（C99）。接下来，γ- 分泌酶裂解 C99 释放 Aβ40 和 Aβ42。Aβ42 是淀粉样蛋白斑中的主要成分，并且形成毒性最大的寡聚体 [5]。因此，Aβ 诱导细胞死亡，最终导致痴呆。
AD 中发现的淀粉样蛋白斑和淀粉样血管病，两者都与 β 淀粉样蛋白的细胞外积聚有关 [6]。Aβ 的积累，特别是高毒性寡聚体（可溶性低聚物）形式，一方面激活过度磷酸化 tau 的激酶，导致tau 蛋白过度磷酸化；另一方面选择性地靶向突触并破坏它们的结构和功能，减少局部突触的数量和可塑性 [7]，是 NFT 形成以及最终突触和神经元丢失的主要致病因素。许多先前的研究广泛接受 Aβ 聚集引发一系列下游事件，如淀粉样斑块沉积、tau 蛋白过度磷酸化、炎症、突触结构和功能的丧失，以及易感神经元的死亡，被认 为是“淀粉样蛋白级联假说”[8]。
脑血管系统也是 Aβ 的重要靶点，血管功能障碍显着促进神经元损伤和痴呆。Aβ 阻止一氧化氮合酶（eNOS）利用 NADPH ， 这是酶活性需要的辅助因子。AD 中已经证实内皮源性一氧化氮（NO）生物利用度减少和血管功能障碍 [9]。Aβ 沉积可能在痴呆症状出现之前数年甚至数十年就已经开始，但是晚期发病的 AD 患者表现为 Aβ 清除受损，而不是 Aβ 过度产生 [10]，因此 AD 治疗中促进 Aβ 清除成为一种有吸引力的策略。
2.2Tau 蛋白
AD 病理学的另一个标志是微管相关蛋白 tau 的积累。Tau 蛋白主要在中枢神经系统神经细胞的细胞体和轴突中表达。Tau 蛋白是一种稳定微管的相关蛋白，tau 蛋白的过度磷酸化，导致微管的 tau 蛋白聚集和不稳定性增加，一旦 tau 蛋白聚集由过度磷酸化诱导，其随后开始错误折叠、聚集和积累，它们在神经元内积累为NFT，导致神经元功能障碍，包括线粒体呼吸减少、线粒体动力学改变和轴突运输受损，最终导致神经细胞变性。Tau 病理学是 AD 中一个驱动力，它通过 Aβ 聚集体的形成而聚集。Aβ 触发 Tau 蛋白过度磷酸化、神经原纤维缠结形成和神经毒性 [11]。可溶性 tau 的形成是相关神经变性发展的基础，而不溶性聚集体毒性较小，因为它们更有序。可溶性 tau 中间体比高级聚集体更具神经毒性，tau 聚集可能是神经元使用的保护机制，而毒性最大的是可溶性 tau 中间体 [2]。与淀粉样蛋白斑块相比，tau 病理学程度与痴呆程度相关性更好，使得 tau 蛋白成为 AD 治疗的一个有吸引力的靶点。
3HSP90 的结构和功能
3.1HSP90 的结构
Hsp90 是动态构象的二聚体蛋白，Hsp90 作为具有三个主要结构域的同源二聚体发挥功能，包括高度保守的 N- 末端 ATP 结合结构域，与客户和共伴侣结合的中间结构域和负责二聚化的 C- 末端结构域。HSP90 作为一种由所有真核细胞高度表达的伴侣蛋白，包括四个成员：应激诱导的 HSP90α，组成型表达的 HSP90β 和线粒体形式 TNF 受体相关蛋白 1（TRAP1）及葡萄糖调节蛋白 94（GRP-94）。
3.2HSP90 的功能
Hsp90 作为一种进化上保守的分子伴侣，生物学功能主要涉及辅助蛋白质折叠、复杂组装和降解，以及底物活化或增强底物蛋白质的生物活性 [12]。在细胞内部，Hsp90 以 ATP 酶依赖的方式维持许多“客户蛋白质”的稳定性和功能性。许多客户蛋白质是调节细胞存活、代谢和生长的关键组分 [13]。Hsp90 对本质上无序且高聚集倾向的蛋白质特别重要。一些蛋白质与 Hsp90 形成复合物， 其稳定性足以被分离并进行生物化学分析，称之为“稳定”循环。经历稳定循环的客户蛋白质受到 Hsp90 更严格的调节 [14]。Hsp90 保护蛋白酶体免受与年龄相关的氧化依赖性衰退。然而，随着老化，Hsp90 与蛋白酶体之间的关联急剧减少，它们是如此连接，当一个失败时，另一个也失败，导致细胞毒性和细胞死亡 [15]。分子伴侣和共伴侣蛋白共同调节蛋白质折叠和客户成熟， 它们还对错误折叠或聚集的蛋白质进行重折叠或降解，形成了防止蛋白质错误折叠的重要防线 [16]。血清 Hsp90 水平降低是 AD 中蛋白质聚集增加的一个标志。
4HSP90 对 Aβ和 Tau 蛋白的作用
4.1HSP90/Aβ
在神经系统中，细胞外 Hsp90 决定小胶质细胞吞噬作用的激活。小胶质细胞是中枢神经系统（CNS）中唯一的常驻巨噬细胞， 活化的小胶质细胞摄取 Aβ，并通过蛋白酶体途径降解，HSP90 增强小胶质细胞对 Aβ 的吞噬和降解作用。星形胶质细胞通过分泌蛋白酶来介导细胞外 Aβ 的降解，同时也具有摄取 Aβ 的能力 [10]。Hsp90 也通过激活 Toll 样受体 4（TLR4）途径，形成 Hsp90 和HSP70/HSP40 复合物，诱导产生白细胞介素 6（IL-6）和肿瘤坏
死因子 α（TNFα），增加 Aβ 的清除率，促进 Aβ 降解。痴呆患者的炎症反应不是全身性的，主要集中在中枢神经系统，脑内炎性细胞 因子的增高并不是外周免疫系统激活所致 [17]。也有学者发现，与非 AD 受试者相比，AD 患者的额叶皮层，颞上回和内嗅皮质中的TNFα 水平明显降低，低水平的 TNFα 可能表明 AD 中炎症过程的失调。过度激活的小胶质细胞可产生大量的炎性介质，诱导慢性 炎症反应的形成，进而加速 AD 的发展和恶化 [18]。
4.2HSP90/tau 蛋白
Hsp90 能重新折叠细胞中的许多非天然蛋白质，但不能正确调节本质上无序的 tau 蛋白。Hsp90 保留了 tau 蛋白增强快速微管动力学的作用，但当 tau 蛋白开始过量累积或发生微管损伤时， Hsp90 保持 tau 蛋白的这种能力变得有问题，导致 tau 蛋白异常聚集和积累，并且在一定条件下，Hsp90 甚至可以增强 tau 蛋白毒性 [19]，从而允许并维持有毒聚集体的积累。
Hsp- 泛素 - 蛋白酶体系统（UPS）介导的聚集体清除，在 AD 病理学中起关键作用。Hsp90 可以识别过度磷酸化的 tau 蛋白， 结合后 Hsp90 复合物的特定组分，可以确定客户蛋白是否进入重折叠途径或被 UPS 降解。在 ADP 结合的构象中，Hsp90 与客户蛋白结合的 Hsp70 / Hsp40 复合物结合，并募集泛素连接酶指导客户蛋白 UPS 降解 [20]。Hsp90 与多种共伴侣共同调节 tau 蛋白和其他聚集蛋白，实际上随着衰老这些共伴侣的水平发生变化，这可 能导致疾病发生或程度严重。
5通过共伴侣蛋白更具体地指出 Hsp90
应激蛋白（HSP90 及共伴侣蛋白）解决蛋白质折叠问题，并倾向于细胞内蛋白质的三级和四级结构 [21]。Hsp90 活性通过与共伴侣的相互作用来调节，从而提供对客户蛋白质的质量控制。Hsp90 共伴侣蛋白是除了伴侣蛋白之外具有不同细胞功能的蛋白质，包括 Hsp40，HSP70 和 E3 泛素连接酶 CHIP（Hsc70 相互作用蛋白的羧基末端），Hop（Hsp70 和 Hsp90 组织蛋白），Cdc37 和 p23，Hsp27[22]。Hsp90 将 tau 蛋白保持在适当位置，同时还充当共伴侣的支架以接近 tau 蛋白，共伴侣作用于结合的 tau 蛋白，但不需要对其具有绝对特异性。异常或错误折叠的客户蛋白暴露疏水氨基酸，与 HSP40 和HSP70 结合以防止聚集，然后通过 HOP 辅助将客户蛋白传递给HSP90。p23 与 HSP90 和客户蛋白的复合物结合后，重新折叠客户蛋白，最后从复合物中释放重新折叠的蛋白质。HSP90 和 p23 再生，参与下一个蛋白质折叠的循环 [8]。Hsp70 作为一种蛋白质稳定剂，只与高度磷酸化的 Tau 蛋白结合，不与非磷酸化的 Tau 蛋白结合，这有助于形成 CHIP-Hsp70-p-Tau 复合物，从而允许p-Tau 的泛素化和降解 [23]。HSP70 识别并结合 β 淀粉样蛋白，从而抑制毒性 Aβ 的产生，并通过恢复聚集和折叠之间的平衡来帮助预防疾病 {Evans, 2006 #5;Gezen-Ak, 2013 #4}[24]。HSP70 还通过酶介导，刺激小胶质细胞和星形胶质细胞的吞噬作用降解 Aβ， 具有抗细胞变性的保护作用。
5.1Hsp90/ AHA1
Aha1 是能增加 Hsp90 ATP 酶活性的共伴侣，Aha1 敲低会降低 tau 蛋白水平。Aha1 与 Hsp90 相互作用而不依赖核苷酸状态， 显著加速 ATP 酶循环。用 Aha1 抑制剂治疗明显减少了不溶性tau 蛋白的积累。 Aha1 与人脑组织中的 tau 蛋白病理学共定位， 这种关联与 AD 进展呈正相关 [25]。
5.2Hsp90/ CHIP
Hsc70 相 互 作 用 蛋 白（CHIP）高 度 参 与 Hop（Hsp70 和Hsp90 组织蛋白）机制，其不仅作为 HSP 的共伴侣，还作为负责蛋白酶体降解的 E3 泛素连接酶。Tau 蛋白是 Hsp90 复合物的客户蛋白，如果 tau 蛋白处于异常形式，它可以引发 CHIP 蛋白复合物的募集，从而诱导 tau 蛋白泛素化并激活下游降解过程。泛素化是通过UPS（Hsp- 泛素 - 蛋白酶体系统）消除未折叠或错误折叠的蛋白质。CHIP 通过蛋白酶体和溶酶体途径来协调降解异核蛋白。CHIP 还加速 Aβ 的清除，在氧化应激期间维持 APP 的水平并减弱 Aβ 的毒性。CHIP 在维持蛋白质的天然结构和稳态方面起双重作用 [23]。
5.3HSP90 /HSF-1
Hsp90 调节转录因子热休克因子 1（HSF-1）的活性，热休克基因转录主要受 HSF-1 调节。HSF-1 定位于胞质溶胶中，应激时易位至细胞核并结合热休克基因的启动子，诱导转录并导致 Hsp 表达增加，衰老会降低 HSF-1 诱导基因表达的活性。
在正常条件下，Hsp90 与 HSF-1 结合，这种复合物阻止了HSR [26]，即在无应激条件下，Hsp90 抑制 Hsp90 / HSF-1 复合物的解离，并保持转录因子处于非典型状态，但所有真核生物应激 或热休克后，Hsp90 释放 HSF-1 并诱导 HSR。HSR 的特征在于Hsp27、Hsp40、Hsp70、Hsp90 和其他基因的表达增加，HSF-1 的活化增强了细胞存活 [27]。
6Hsp90 作为 AD 的治疗靶标
Hsp90 抑制剂与 N 末端的 ATP 结合位点结合，通常导致Hsp90 与客户蛋白解离，客户蛋白随后通过泛素蛋白酶体途径降解，显著降低了 p-Tau 和 Aβ 的水平，预防神经毒性。抑制 Hsp90 后诱导保护性 Hsp70 和 Hsp40 的产生，进一步促进异常蛋白质的降解。因此 Hsp90 抑制剂可以在 AD 治疗中提供双重作用。一方面改善 tau 蛋白过度磷酸化及随后的聚集；另一方面通过激活HSF-1 形成活性三聚体，随后诱导 HSR 形成热休克蛋白，预防Aβ、tau 蛋白诱导的神经毒性。
Hsp90 抑制剂，不是抑制 Hsp90 的功能，也不是抑制 Hsp90 的产生或降解，而是起到 HSF-1 活化剂的作用，从而促进热休克反应。
7结论和未来展望
HSP90 具有两面性，一方面对错误折叠或聚集的蛋白质进行重折叠或降解，并在有益共伴侣存在时降解异常磷酸化的 tau 蛋白；另一方面促进异常 tau 蛋白磷酸化和聚集，并抑制 HSF-1 激活的热休克反应，阻止有益共伴侣的产生。因此，需要抑制 HSP90 有害一面，又要促进 HSP90 有益一面，HSP90ATP 抑制剂的产生， 能在期间取得平衡。血脑屏障（BBB）是大脑的半透性保护罩，用来限制血液中的物质进入 CNS，透过 BBB 需要低分子量和脂溶性的药物，Hsp90抑制剂的临床开发不太成功，需要做更多的工作，更好地了解Hsp90 与客户蛋白之间的机制，这些靶标将会逐一被发现，并且将出现新一代 AD 治疗药物。
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