胰岛淀粉样多肽的研究进展

由蛋白错误折叠后聚集所产生的淀粉样蛋白沉积是导致老年痴呆症、疯牛病、2型糖尿病等多种疾病的重要因素。由胰岛淀粉样多肽(islet amyloid polypeptide,IAPP)所形成的淀粉样蛋白沉积,具有破坏胰岛β细胞膜结构、诱导β细胞凋亡和损伤β细胞功能的作用,被认为是2型糖尿病的重要致病原因之一。对IAPP的聚集性、聚集体的结构,以及其对β细胞的毒性作用研究,不但有助于明确2型糖尿病的发病机制,而且最新研究也表明抑制IAPP的聚集可有效减少β细胞的凋亡,提高胰岛移植的成功率。因此,IAPP已成为2型糖尿病治疗中一个具有良好前景的靶点。该文对IAPP研究的最新进展进行了简要介绍。     

胰岛淀粉样多肽诱导β细胞凋亡机制的研究进展

2型糖尿病病变中由人类胰岛淀粉样多肽(hIAPP)形成的蛋白纤维沉淀被认为是引起β细胞凋亡的重要原因。目前,hIAPP诱导β细胞凋亡的确切机制尚未完全明了,很多研究显示hIAPP引起的β细胞膜破裂是hIAPP产生细胞毒性的主要原因。不仅hIAPP具有引起膜损伤,从而导致细胞淀粉样改变的细胞毒性机制,一些与错误折叠疾病(如阿尔兹海默病、帕金森综合征、朊病毒病等)相关的多肽和蛋白质也具有相同的细胞毒性机理。结合最新研究进展,讨论了hIAPP与膜的相互作用,阐述了hIAPP诱导β细胞凋亡的几种可能机制。     

多酚化合物对蛋白质构象疾病的抑制作用研究进展

多酚化合物是广泛存在于中草药或植物性食物中的生物活性分子。大量研究表明多酚化合物对蛋白质构象疾病具有防治作用，如可通过疏水作用抑制蛋白质或多肽形成淀粉样纤维或解聚淀粉样纤维，或者通过其抗氧化性降低淀粉样纤维对细胞的氧化损伤。本文综述了近年来中草药或食物来源的天然多酚化合物体外抑制蛋白质或多肽错误折叠和淀粉样纤维形成，以及在动物疾病模型体内的抑制效果及作用机理的研究进展，以期为该类化合物预防和减轻蛋白质构象疾病的应用提供基础参考。     

调节分子对β淀粉样蛋白的聚集调控及细胞毒性抑制效应

β淀粉样蛋白(β-amyloid protein,Aβ)在阿尔兹海默病的发生发展过程中起着关键作用。Aβ在体内可以由单体聚集成寡聚体及多种不同尺度的中间体,最终形成纤维,沉积在神经细胞外部形成淀粉样斑块,导致神经细胞功能障碍或者死亡。其中,球形寡聚体或者小的纤维聚集体被认为可能是产生细胞毒性的主要原因。与Aβ具有特定相互作用的小分子可以对Aβ聚集的动力学过程产生显著影响,从而抑制其细胞毒性,有关的研究工作可以归纳为两个方面:抑制Aβ的聚集从而减少毒性聚集体的产生,或者加速Aβ的聚集从而快速、有效地降低有毒多肽聚集体的浓度和存在时间。研究表明,染料及其类似物、离子螯合剂、多肽分子、吡啶类有机小分子等多种调节分子,可以与Aβ单体或各级组装体进行相互作用,从而实现对聚集过程及细胞毒性的调控。研究调节分子与Aβ的相互作用有助于阐明Aβ的聚集及相关神经毒性的机制,并为阿尔兹海默病的预防、药物设计和治疗提供新的思路。     

综述与专论：蛋白质错误折叠相关疾病的多肽药物研究进展

蛋白质和多肽发生错误折叠形成不可溶的淀粉样纤维的过程,与阿尔茨海默病、帕金森病等多种神经退行性疾病密切相关。这些疾病可导致认知能力下降以及运动缺陷等症状。虽然已有多种相关治疗方案处于临床试验中,但目前仍无明确有效的方法可治愈或长期减缓疾病的进展。探寻和研究抑制淀粉样聚集、识别并促进毒性聚集物清除的抑制剂分子是药物研发的重要策略之一。在不同类型的抑制剂中,多肽类抑制剂因具有高特异性、低毒性、多样性,以及修饰后的抗水解稳定性和血脑屏障通透性,有望成为候选药物分子。本文总结了针对阿尔茨海默病相关的Aβ和Tau蛋白以及帕金森病相关的α-synuclein蛋白淀粉样纤维化的多肽抑制剂研究进展。基于淀粉样纤维化核心序列及纤维核心结构进行合理设计,或通过随机筛选,均可获得多肽抑制剂。这些天然和非天然的多肽分子大多具有抑制淀粉样纤维化、解聚成熟纤维和降低细胞毒性的作用,其中一些多肽在退行性疾病动物模型实验中,显示出降低脑损伤和缓解认知及运动障碍的效果。这些研究揭示了多肽作为蛋白质错误折叠和聚集相关疾病药物的特点,为研发一类新的有效药物奠定了基础。     

蛋白质错误折叠相关疾病的多肽药物研究进展

蛋白质和多肽发生错误折叠形成不可溶的淀粉样纤维的过程,与阿尔茨海默病、帕金森病等多种神经退行性疾病密切相关。这些疾病可导致认知能力下降以及运动缺陷等症状。虽然已有多种相关治疗方案处于临床试验中,但目前仍无明确有效的方法可治愈或长期减缓疾病的进展。探寻和研究抑制淀粉样聚集、识别并促进毒性聚集物清除的抑制剂分子是药物研发的重要策略之一。在不同类型的抑制剂中,多肽类抑制剂因具有高特异性、低毒性、多样性,以及修饰后的抗水解稳定性和血脑屏障通透性,有望成为候选药物分子。本文总结了针对阿尔茨海默病相关的Aβ和Tau蛋白以及帕金森病相关的α-synuclein蛋白淀粉样纤维化的多肽抑制剂研究进展。基于淀粉样纤维化核心序列及纤维核心结构进行合理设计,或通过随机筛选,均可获得多肽抑制剂。这些天然和非天然的多肽分子大多具有抑制淀粉样纤维化、解聚成熟纤维和降低细胞毒性的作用,其中一些多肽在退行性疾病动物模型实验中,显示出降低脑损伤和缓解认知及运动障碍的效果。这些研究揭示了多肽作为蛋白质错误折叠和聚集相关疾病药物的特点,为研发一类新的有效药物奠定了基础。     

雌激素对淀粉样β蛋白代谢的调节和毒性缓解

以淀粉样β蛋白为主的老年斑胞外沉积和神经元内神经原纤维缠结,是阿尔采末病(AD)特征性的病理学改变。近来,人们逐渐认可淀粉样蛋白假说,即认为淀粉样蛋白沉积是AD最初起因。研究人员正在寻找针对淀粉样β蛋白沉积的药物,雌激素是其中之一。初步的工作证明,雌激素能够调节淀粉样β蛋白前体代谢,减少淀粉样β蛋白生成,也能够减轻淀粉样B蛋白引起的免疫炎症反应、氧应激对细胞造成的损伤,和对抗细胞凋亡。     

Alzheimer氏病淀粉样前体蛋白的研究进展

Alzheimer氏病(AD)是一种发生于老年人群的原发性退行性脑病,其特征性病变为细胞内神经纤维缠绕(NFT)及细胞外老年斑(SP).构成SP的主要成分β淀粉样多肽(βA)为一由淀粉样前体蛋白(APP)剪切而来的分子质量约为4 ku的多肽,其神经毒性可能由其氧化作用和在脂质双层中形成的Ca²⁺通道所致.APP的功能目前尚未完全明了,可能具有促进细胞粘附、维护突触膜稳定性等功能.APP主要通过两种途径进行加工修饰：一为分泌途径,由一些假定的分泌酶催化;另一为胞内体-溶酶体途径.在形成SP的βA中,较长者比短者更易聚集,因此一些APP突变由于能够释放出更多的较长的βA或者使较短的βA生成量增加而致发家族性AD.一些可能在APP的代谢中起着重要作用的因素,如早衰蛋白的突变,也可通过增加βA的生成量而致发AD.     

抗APP Aβ功能域的内在化抗体能减少神经元中Aβ的数量，使神经突触不发生改变

β淀粉样多肽（Aβ）的免疫治疗是老年性痴呆症的前导性治疗方向。此病的转基因模式小白鼠的实验研究证明，Aβ免疫法可减少Aβ病斑，改善动物的认知功能。但是Aβ抗体减少脑中淀粉样多肽沉积的生物学机制仍不清楚。本文作者指出，Aβ抗体能减少离体培养的老年痴呆症小白鼠神经元突变体细胞内Aβ的水平，细胞内Aβ的减少似乎要求此抗体必须同细胞外的淀粉样前体蛋白（APP）的Aβ功能域结合，     

与人类疾病相关的淀粉样短肽

有些天然蛋白质可通过错误折叠形成淀粉样纤维,并进一步沉积导致淀粉样病变,被认为是许多重大人类疾病的病理基础。因此,阐明天然蛋白质错误折叠、聚集形成淀粉样纤维的分子机制,是预防、诊断和治疗相关疾病的关键。研究者们从天然蛋白质中鉴定出许多能够形成淀粉样纤维的关键短肽片段,即淀粉样短肽,对它们形成淀粉样纤维的能力及其在完整蛋白质聚集过程中的决定性作用进行深入研究。本文对近年来人类疾病相关淀粉样短肽的研究展开综述。首先,介绍鉴定淀粉样短肽的标准及其相应的研究方法和技术手段;并回顾近年来与一些重大人类疾病相关的淀粉样短肽,尤其是与神经退行性疾病相关淀粉样短肽的进展情况,对淀粉样短肽中出现频率较高的氨基酸残基及其可能的自组装原理进行总结分析;最后,展望这些淀粉样短肽作为靶点在相关疾病诊断和治疗方面的意义,并初步探讨它们作为新型生物材料在生物医学工程领域的应用前景。本文一方面为阐明天然蛋白质形成淀粉样沉淀的分子机制提供参考,另一方面也为相关疾病的治疗提供思路,同时也为新型生物材料的开发提出潜在的可能性。