CALHM1与阿尔茨海默病临床医学论文.doc

会员专享推荐 · 你可能也用得上更多

开通会员，畅读全站文档

本篇文档已为你保留

本篇文档价值 ~~¥35.00~~会员免费解锁

全文不限次阅读，剩余内容即刻解锁
高速下载通道，免排队、无等待
专属客服 1 对 1 答疑，优先响应
每日赠送下载券，本篇文档免费送

有 86 篇商业计划书正在上传

下载原文档

CALHM1与阿尔茨海默病_临床医学论文作者：孙素霞李文军邹飞【关键词】CALHM1；阿尔茨海默病；钙浓度阿尔茨海默病（Alzheimer′s disease，AD）作为老年性痴呆的主要类型，是老年人常见的中枢神经系统退行性疾病，临床表现为持续性、进行性的记忆、认知障碍。显著的病理特征是以β淀粉样蛋白（amyloidβ，Aβ）为核心成分的老年斑（senile plaques，SP）和以异常过度磷酸化的tau蛋白为核心成分的神经纤维缠结（neurofibrillary tangles，NFTs）〔1，2〕。AD的病因复杂，涉及遗传、环境、代谢、病毒感染等多种因素，其中遗传因素是主要原因之一。目前已确定与AD相关的基因有4种，分别是淀粉样前体蛋白(amyloid precursor protein，APP)基因、早老素1(presenilin 1，PS1)基因、早老素2(presenilin 2，PS2)基因和载脂蛋白E(apolipoprotein E,ApoE)基因。基于分子生物学及遗传学的研究表明，上述4种基因只能解释AD中50%与其相关，提示还有其他与AD相关的基因〔3，4〕。最近发现一种新的基因钙平衡调节基因1(calcium homeostasis modulator 1，CALHM1)，该基因可通过调控细胞内Ca2+浓度来调节Aβ的生成，从而促进AD的发生〔5〕。本文主要阐述CALHM1基因的特性及其与AD发生之间的关系。1 CALHM1特性DresesWerringloer等利用TissueInfo方法筛选到位于海马区、与AD发生相关的基因FAM26C，并为其命名为CALHM1。CALHM1基因定位于10号染色体q24.33位点，编码一个开放阅读框架（open reading frame，ORF）、包含四个疏水区和两个N端糖基化（分别位于N74和N140位点）序列。CALHM1基因表达的糖基化蛋白主要表达于成人脑组织中，其他组织器官表达量非常低或未检出。免疫荧光检测结果显示CALHM1蛋白主要定位于内质网膜和细胞膜〔5〕。CALHM1蛋白单体不能构成功能性的离子通道，但可在细胞内以非还原状态形成二聚体和三聚体，进而构成离子通道的孔径。CALHM1蛋白与N甲基D门冬氨酸（NmethyDaspatrate,NMDA）受体非常相似，通过比较他们的序列，发现二者都包含一个高度保守的、位于C端第二个疏水区的N72位点，该位点发生突变后，CALHM1蛋白形成的通道对Ca2+的通透性将会被抑制。在爪蟾卵母细胞中发现CALHM1蛋白形成的通道可渗透Na+，在中国仓鼠卵巢细胞（CHO）中发现，CALHM1蛋白形成一种构成性的Ca2+选择性阳离子通道，这些结果表明CALHM1是一种与其他Ca2+通道不同的、新型的Ca2+通道〔5〕。2 CALHM1可调控胞质中Ca2+浓度在结构上CALHM1与NMDA受体存在许多相似性，二者都包含三次跨膜区和一个回流环，这些结构可帮助他们形成离子通道的孔径。因为部分NMDA受体是一种膜蛋白，可介导Ca2+通过细胞膜，调节胞内Ca2+浓度，所以推测CALHM1也可能形成细胞质膜和内质网膜上的Ca2+通道，控制胞质中Ca2+的水平，DresesWerringloer等研究的结果证明该假设存在〔5〕。过表达胞内CALHM1蛋白可促进胞外Ca2+流入胞内，通过使用相关通道工具药的研究结果显示，通过CALHM1的胞外Ca2+内流不能被已知的钙通道的阻断剂（如：Nifedipine，SNX482，DTL等）所阻断，但能被非特异性的钙通道阻断剂（Co2+，Ni2+）所阻断；证明CALHM1可在细胞膜上形成离子通道介导Ca2+内流，而且CALHM1所形成的离子通道有别于以前所知的电压门控钙离子通道（voltage gated Ca2+channel，VGCC）和钙池调控钙离子进入（storeoperated Ca2+entry，SOCE）〔5，6〕。3细胞内Ca2+浓度与AD发生之间的关系早在1987年，就有研究认为细胞内Ca2+稳态失衡与AD发生之间存在一定关系〔7〕。随着研究的深入，多数学者认为细胞内Ca2+稳态失衡主要通过两个方面促进AD的发生，一方面Ca2+稳态失衡可影响与AD发生密切相关的Aβ的产生和代谢，另一方面Ca2+稳态失衡可影响tau蛋白的产生和代谢；反之，这些与AD发生相关的病理蛋白的过度积聚又可促进细胞内Ca2+稳态的进一步失衡，进而促进神经元功能的进一步紊乱和神经元的退行性疾病，诱导AD的发生。随后研究进一步证实了该假设，如PS1/PS2基因的突变可影响内质网中Ca2+的释放和胞外Ca2+通过钙池操纵性钙通道（storeoperated channels，SOC）进入细胞内，从而诱导家族性AD（familial AD，FAD）的发生〔8〕。尽管缺乏AD病人脑细胞中确实存在Ca2+稳态失衡的直接证据，但病人尸体的检验结果证明脑细胞中钙依赖的蛋白酶含量显著增加〔9〕。4 CALHM1与胞内Ca2+浓度及AD发生之间的关系随着AD病因的研究，细胞内Ca2+稳态失衡诱导Aβ增加的假说得到了越来越多的证据，该假说认为，AD是一种由于基因缺陷直接或间接改变APP基因表达或其酶解过程从而影响Aβ聚集稳定性的病理综合征，Aβ产生与清除之间的平衡逐渐改变，聚集态的Aβ积累形成SP和过度磷酸化tau蛋白为核心的NFTs〔10〕。在已发现的4个AD基因中，APP、PS1、PS2的变异都导致Aβ生成增加〔11，12〕，载脂蛋白(Apo)E4则影响Aβ的沉积。细胞中Ca2+浓度也可显著影响APP的加工过程，促进Aβ的生成〔13〕。在N2a细胞中过表达CALHM1可显著抑制细胞外Aβ的产生，同时增加sAPPα的含量，但不影响APP。对晚发型AD(LOAD)病人和正常人的基因多态性研究发现〔5〕，CALHM1基因的单核苷酸序列存在两个非同义突变rs2986017(+394 C/T；P86L)和rs17853566(+927 C/A；H264N)，其中rs17853566多态性是指氨基酸序列中的第86位点的脯氨酸被亮氨酸所取代，导致CALHM1蛋白功能丢失，减少细胞膜对Ca2+的渗透性，胞内Ca2+浓度下降，进而影响APP的加工过程，促进Aβ的产生和聚集，最终诱导AD的发生。病例对照研究结果显示，若有一个CALHM1副本可使AD的发病率由20%增加到44%，若是有两个CALHM1副本则发生AD的可能性增加为77%。其中rs17853566多态性在AD病人与对照组间差异没有显著性。相对于细胞外和内质网等钙库，胞质中Ca2+浓度相对较低，胞质中Ca2+浓度的稳定受控于胞膜上的VGCC、SOCE、CALHM1和CaATP酶通道和内质网膜上的钙泵（SERCA）、兰尼定受体(RyR)、三磷酸肌醇受体（IP3R）介导的受体调控的钙通道（receptor operated calcium channel，ROC）和CALHM1；PS蛋白发生突变后可增加IP3R和RyR介导的内质网中Ca2+释放，并抑制SERCA将胞质中Ca2+泵入内质网，从而升高胞质中Ca2+浓度；CALHM1基因发生突变后功能丢失，引起内质网中Ca2+的被动释放，同样升高胞质中Ca2+浓度。胞质中Ca2+浓度的升高可促进β淀粉酶和γ淀粉酶对APP的剪切过程，从而增加Aβ的生成。反之，若CALHM1基因为发生突变，Ca2+可正常通过CALHM1通道，从而促进α淀粉酶对APP的剪切过程，减少Aβ的生成。因此，细胞内Ca2+稳态失衡可影响Aβ的产生和代谢，提示细胞内Ca2+稳态失衡可能是AD的病因之一〔13〕(图1所示)。但也有文献报道，CALHM1基因的多态性与AD发生之间不存在相互关系〔14～16〕。5结语CALHM1是表达于成人脑组织细胞膜和内质网膜、分子特性尚未完全清楚、构成性的Ca2+选择性阳离子通道。与NMDA受体具有许多相似性，可调节胞质中Ca2+浓度，但与VGCC和SOCE等通道明显不同。CALHM1发生突变（P86L）后可通过改变胞内Ca2+浓度调节Aβ的产生和聚集，从而增加AD发生的危险性。这些结果为脑神经系统中Ca2+稳态失衡和APP代谢异常参与AD的病理生理过程提供更多的证据，也提示CALHM1是否可作为一种潜在的、诊断和治疗AD的分子靶点。【参考文献】1 Mattson MP.Pathways towards and away from Alzheimer′s disease〔J〕.Nature，2004;430（7000）：6319.2 Hardy J，Selkoe D J.The amyloid hypothesis of Alzheimer′s disease：progress and problems on the road to therapeutics〔J〕.Science，2002；297（5800）:3536.3 Serretti A，Olgiati P，De Ronchi D.Genetics of Alzheimer′s disease.A rapidly evolving field〔J〕.J Alzheimers Dis，2007;12(1):7392.4 Cacabelos R，FernandezNovoa L，Lombardi V,et al.Molecular genetics of Alzheimer′s disease and aging〔J〕.Methods Find Exp Clin Pharmacol，2005(Suppl A)；27:1573.5 DresesWerringloer U,Lambert JC,Vingtdeux V,et al.A Polymorphism in cALHM1 influences Ca2+Homeostasis，AβLevels，and alzheimer′s disease risk〔J〕.Cell，2008;133(27):114961.6 Tanzi RE，Bertram L.Alzheimer′s disease：the latest suspect〔J〕.Nature，2008；454(7205)：7068.7 Khachaturian ZS.Hypothesis on the regulation of cytosol calcium concentration and the aging brain〔J〕.Neurobiol Aging，1987;8(4):3456.8 LaFerla FM.Calcium dyshomeostasis and intracellular signalling in Alzheimer′s disease〔J〕.Nat Rev Neurosci，2002;3(11):86272.9 Green KN，Smith IF，Laferla FM.Role of calcium in the pathogenesis of Alzheimer′s disease and transgenic models〔J〕.Subcell Biochem，2007;45:50721.10 Bertram L，McQueen MB，Mullin K,et al.Systematic metaanalyses of Alzheimer disease genetic association studies：the AlzGene database〔J〕.Nat Genet，2007；39(1):1723.11 Citron M，Westaway D，Xia W,et al.Mutant presenilins of Alzheimer′s disease increase production of 42residue amyloid betaprotein in both transfected cells and transgenic mice〔J〕.Nat Med，1997；3（1）:6772.12 Scheuner D，Eckman C，Jensen M,et al.Secreted amyloid betaprotein similar to that in the senile plaques of Alzheimer′s disease is increased in vivo by the presenilin 1 and 2 and APP mutations linked to familial Alzheimer#s disease〔J〕.Nat Med，1996；2（8）:86470.13 Green KN，Laferlal FM.Linking calcium to Abeta and Alzheimer′s disease〔J〕.Neuron，2008;59(2):1904.14 Sleegers K，Brouwers N，Bettens K,et al.No association between CALHM1 and risk for Alzheimer dementia in a Belgian population〔J〕.Hum Mutat，2009；30(4):5704.15 Minster RL，Demirci FY，DeKosky ST，et al.No association between CALHM1 variation and risk of Alzheimer disease〔J〕.Hum Mutat,2009;30(4):5669.16 Bertram L，Schjeide BM，Hooli B,et al.No association between CALHM1 and Alzheimer′s disease risk〔J〕.Cell,2008;135(6):9934.