阿尔茨海默病（AD）是一种痴呆症，也是最常见的进行性神经退行性疾病（ND）。针对β-淀粉样蛋白（Aβ）聚集的策略是管理 AD 最广泛使用的方法之一，全球都在努力开发用于 AD 早期诊断和治疗的肽基化合物。在此，我们简要讨论了肽基化合物在 AD 早期诊断和治疗中的应用，以及针对各种 Aβ 聚集检查点的肽基抑制剂的应用。此外，我们还简要讨论了针对各种 AD 目标（包括β-淀粉样蛋白、β-淀粉样前体蛋白裂解酶 1（BACE1）、甘油醛-3-磷酸脱氢酶（GAPDH）、酪氨酸磷酸酶（TP）和钾通道 KV1.3）的肽基抑制剂的最新应用。

介绍：阿尔茨海默病（AD）是最常见的致命神经退行性疾病（ND），其特征是神经元的结构和功能丧失。在过去的几十年里，阿尔茨海默病及其相关风险因素已成为大多数发达国家的主要医疗保健问题。此外，据报道，阿尔茨海默病是 65 岁以上人群的第五大死因，在美国每年的发病率超过 500 万例（阿尔茨海默病协会，2017 年）。世界卫生组织（WHO）估计，到 2050 年，全球阿尔茨海默病的患病率将增加四倍，达到约 1.14 亿例。

阿尔茨海默病（AD）的病理特征包括神经元外淀粉样斑块（细胞外淀粉样斑块）的逐渐积聚以及神经元内神经原纤维缠结（过度磷酸化的tau蛋白聚集）。这些病理变化逐渐导致神经元丧失，最终神经元死亡。尽管阿尔茨海默病的病因和发病机制尚不明确，但淀粉样蛋白级联假说已被广泛接受，并得到了多项研究的支持。这一假说还因在淀粉样前体蛋白（APP）的β切割位点附近发现了一种保护性突变而得到进一步证实，该突变可防止迟发性痴呆的发展。

β-淀粉样蛋白（Aβ）是一种由 39 至 43 个氨基酸残基组成的肽，是细胞外淀粉样斑块的关键成分，其表达被认为是阿尔茨海默病（AD）进展中的关键事件。Aβ 是由 APP（一种 I 型跨膜蛋白）经β-和γ-分泌酶依次进行蛋白水解切割产生的肽产物。这些蛋白水解切割过程会产生两种类型的 Aβ 异构体（Aβ40 和 Aβ42），尽管在人体体液中 Aβ40 的含量高于 Aβ42，但 Aβ42 聚集速度更快，被认为对神经元存活的危害更大。据报道，在 AD 的发展和进展过程中，可扩散的 Aβ 低聚物，如原纤维、前纤维状聚集体和 Aβ 衍生的可扩散配体（ADDLs），是主要的毒性因素。众多淀粉样蛋白减少疗法（ART）的临床试验未能为 AD 患者带来预期的临床改善，这些失败引发了对淀粉样蛋白级联假说的有效性以及进一步研究 ART 的价值的真正担忧。

如今，由于研究人员和制药公司的不懈努力，肽类药物已成为一类重要的治疗药物，因此，过去十年间，其治疗用途引起了科学界和工业界的极大关注。此类研究仍在进行中，目前，许多天然和合成的治疗肽正在进行临床试验。总体而言，这些药物相较于小分子治疗药物具有若干优势，尤其是在疗效和副作用较少方面。

许多其他致命的神经退行性疾病，如帕金森病（PD）、肌萎缩侧索硬化症（ALS）、朊病毒病和亨廷顿病（HD）都具有阿尔茨海默病（AD）中蛋白质错误折叠聚集的特征。肽已被证明是神经退行性疾病研究的重要工具，可用于研究错误折叠的蛋白质和/或肽的特性。在这篇综述文章中，我们讨论了一些可用于治疗 AD 的肽基疗法、肽抑制剂在针对 AD 不同方面的应用，以及肽在 AD 诊断和早期检测中的应用。

肽作为诊断探针的应用

目前，可用于检测阿尔茨海默病（AD）的体内诊断技术数量有限，但早期发现该疾病对于有效治疗至关重要，因为预防性治疗可能控制或消除早期疾病。对 AD 患者的研究表明，淀粉样蛋白斑块在认知症状出现前数年就已出现。因此，从预后角度来看，早期检测和量化脑内淀粉样蛋白被认为非常重要，对于评估治疗效果也很关键。包括磁共振成像（MRI）、正电子发射断层扫描（PET）和单光子发射计算机断层扫描（SPECT）在内的几种分子成像技术提供了实现这一目标的方法。这些分子成像技术已被报道可用于检测 AD 的生物标志物（主要是 Aβ）并监测 Aβ 的表达，因此在 AD 研究领域引起了相当大的关注。此外，淀粉样蛋白配体已被用作造影剂来估算淀粉样斑块负荷，并且已被证明能特异性地对阿尔茨海默病患者脑组织中的淀粉样斑块进行染色，这使得这些肽类物质成为体内成像的合适探针。

D 型对映体肽（也称为 ACI-80 衍生物）是另一组已被报道能与 Aβ1-42 结合的肽。在一项研究中，ACI-80 也被发现能以高亲和力（in the submicromolar range）与 Aβ1-42 结合，目前正被用作分子探针来监测活体大脑中的 Aβ1-42 斑块负荷。研究结果表明，当将 ACI-80 注射到大脑中时，它会特异性地与 Aβ1-42 结合，并对大脑中的致密淀粉样蛋白沉积物进行染色，但不会对弥散斑块进行染色，这使其成为阿尔茨海默病体内成像的合适分子探针。此外最近的研究描述了一系列 D 型对映体肽，它们也特异性地与聚集的 Aβ1-42 结合，但比 ACI-80 具有更高的稳定性和 Aβ 结合特性。为了确认这些肽衍生物的结合情况，使用了 AD 转基因小鼠模型进行了体外免疫化学实验，结果发现 ACI-80 衍生物 ACI-87-Kφ、ACI-88-Kφ 和 ACI-89-Kφ 与聚集的 Aβ1-42 的结合亲和力高于母体 ACI-80。这些发现表明，这些化合物可能是体内特定类型 Aβ 聚集和斑块的有用探针。

拉尔巴诺伊克斯等人（2010 年）采用噬菌体展示技术寻找具有载体化能力的肽配体，以将针对淀粉样蛋白（AP）的造影剂靶向化，并从 22 个测序的噬菌体克隆中鉴定出 12 种对 Aβ42 具有高亲和力的肽配体。从中选出了两种肽（C-FRHMTEQ-C 和 C-IPLPFYN-C），因为它们在多个克隆中均有出现，且与 Aβ42 的亲和力常数（Kd 值）处于纳摩尔范围。例如，C-IPLPFYN-C 对小鼠 Aβ42 的 Kd 值为 2.2×10−10 M，C-FRHMTEQ-C 对小鼠 Aβ42 的 Kd 值为 5.45×10−10 M。这两种肽还对人 Aβ42 进行了测试，C-FRHMTEQ-C 对人 Aβ42 表现出相似的亲和力，而 C-IPLPFYN-C 对人 Aβ42 的亲和力则高于对小鼠 Aβ42 的亲和力。此外，在阿尔茨海默病转基因小鼠模型的初步体内磁共振成像（MRI）研究中，C-FRHMTEQ-C 和 C-IPLPFYN-C 均表现出出色的造影剂性能。

肽类物质作为阿尔茨海默病抑制剂的应用

β淀粉样蛋白的肽类抑制剂

淀粉样蛋白斑块的积聚和 Aβ 纤维化是阿尔茨海默病（AD）的临床特征，因此，在过去的二十年中，抑制淀粉样蛋白聚集一直是研究的重点，而基于肽的抑制剂的使用是这些努力的重要组成部分（图 1）。大量研究都集中在设计能够与 Aβ 聚集关键区域结合的肽片段上。这些设计的肽通过与 Aβ 结合来阻止纤维形成或 Aβ 延长，从而防止单体/低聚物的形成。已经设计出了大量专门针对 Aβ 的肽，但在这里，我们讨论一些最近报道的 Aβ 抑制剂肽。表 1 展示了文献中描述的一些重要的 AD 抑制剂肽。与 Aβ 的疏水段序列相似的肽抑制剂能够改变 Aβ 聚集并降低 Aβ 的细胞毒性。文中描述了两种 Aβ 抑制剂肽，即 RGKLVFFGR（OR1）和 RGKLVFFGR-NH2（OR2），它们是通过在 Aβ 的 KLVFF 氨基酸序列的 N 端和 C 端引入 RG−/−GR 残基而产生的。这两种抑制剂均被报道能有效抑制 Aβ 纤维的形成。

图 1. 淀粉样前体蛋白（APP）的淀粉样蛋白生成过程以及肽抑制剂在不同疾病阶段预防β-淀粉样蛋白（Aβ）斑块形成的可能应用。

在另一项研究中，Wei 等人（2011 年）报道了一些基于对 Aβ 的疏水性 KLVFF 氨基酸序列进行修饰而得到的新肽抑制剂，并合成了五肽 KLVFF 与二茂铁酰基（Fc）的共轭物，以提高肽抑制剂的亲脂性和抗蛋白水解稳定性。在另一项研究中，Rangachari 等人（2009 年）基于 KLVFF 设计了两种含α,β-脱氢丙氨酸（ΔAla）的肽，并发现两种新型含ΔAla 的肽（KLVF-ΔA-I-ΔA 和 KF-ΔA-ΔA-ΔA-F）可破坏 Aβ 聚集，尽管其作用机制截然不同。

表 1.已报道对阿尔茨海默病（AD）有效的肽基抑制剂清单。

另一组研究人员设计并合成了 Aβ1-40 聚集的十肽抑制剂。该抑制剂（RYYAAFFARR）被命名为 RR，与其它抑制剂不同的是，它旨在靶向 Aβ 的延伸区域（Aβ11-23），该区域包含一个 GAG 结合位点、一个疏水核心和一个盐桥区域。RR 被发现对 Aβ1-40 具有很高的结合亲和力（Kd = 1.10 μM），其结合亲和力明显高于已知的β-折叠破坏肽 iAβ5（Kd = 156 μM）。

查利福尔等人（2003 年）报告了将 L 型氨基酸替换为 D 型氨基酸所获得的结果，其目的在于提高肽的稳定性和治疗潜力。对五种肽（KKLVFFA、KLVFFA、KIVFFA、KFVFFA 和 KVVFFA）的对映体反转（D 型对映体）效果进行了评估，发现它们比 L 型肽更能抑制 Aβ 聚集。特别是，KKLVFFA 的 D 型对映体被发现比其 L 型对映体更能显著抑制 Aβ 的神经毒性作用。

贾戈塔和拉贾达斯（2013 年）基于 Aβ 中心疏水核心（第 16 至 20 位残基）的残基合成了三种短 D 型肽，即 KKLVFFARRRRA、PGKLVYA 和 KKLVFFA，并研究了它们对 Aβ 聚集的影响。观察结果表明，这些 D 型肽能有效抑制 Aβ 原纤维形成，其中两种（KKLVFFA 和 PGKLVYA）被发现能提高转基因秀丽隐杆线虫的存活率。

β-位淀粉样前体蛋白裂解酶 1（BACE1）

β-位点淀粉样前体蛋白裂解酶 1（BACE1）是一种人类天冬氨酸蛋白酶，被认为在阿尔茨海默病（AD）中β-淀粉样肽（Aβ）的生成过程中起着关键作用。BACE1 具有典型的双叶结构，是一种膜结合型天冬氨酸蛋白酶，其活性位点开放，亲水性比其他天冬氨酸蛋白酶更强，可容纳多达 11 个底物残基。AD 患者脑组织中 BACE1 水平升高，其在脑脊液中的过度表达可能成为早期疾病的生物标志物。当 BACE1 过度表达时，它会与γ-分泌酶竞争，在淀粉样前体蛋白（APP）的β位点启动裂解。此外，抑制 BACE1 可在 APP 淀粉样蛋白生成过程的第一步阻止 Aβ 的形成。BACE1 由两个特征性肽段组成，即位于 93 - 96 位的 DTGS 和位于 289 - 292 位的 DSGT，它们共同形成活性位点，并具有抑制 APP 的能力。此外，源自 BACE1 序列的肽段也被报道能够抑制 APP 的加工。BACE1 具有一个催化结构域，其活性位点含有一对天冬氨酸残基，通过抑制 BACE1 可阻断 Aβ 的生成，这会通过减少作为γ-分泌酶底物的 C99 来降低 Aβ 的生成。在 BACE1 缺陷型小鼠中观察到 Aβ 的生成减少，这支持了 BACE1 抑制剂可降低 Aβ 水平的观点。

3-磷酸甘油醛脱氢酶（GAPDH）

3-磷酸甘油醛脱氢酶（GAPDH）是神经退行性疾病（ND）研究中颇受关注的一种糖酵解酶，尤其是在阿尔茨海默病（AD）研究中。最近的研究表明，GAPDH 与已知与 AD 相关的 APP 发生相互作用。GAPDH 可以经历多种氧化修饰，从而控制其结构、功能和活性，在 AD 中，当暴露于氧化应激时，Aβ 会形成类似淀粉样蛋白的聚集体，从而减少神经元和突触的数量。此外，GAPDH 的不溶性聚集体在体外和体内都能加速 Aβ 淀粉样蛋白的形成和神经元细胞死亡，而由半胱氨酸氧化和分子间二硫键形成的 GAPDH 聚集会降低其催化活性。甘氨酰-L-组氨酰-L-赖氨酸-铜（GHK-Cu）是人体血浆中天然存在的肽，具有令人惊叹的一系列作用，似乎能够对抗与衰老相关的疾病和状况。在血浆中，20 岁时 GHK-Cu 的浓度约为 200 纳克/毫升（10−7 摩尔/升），但到 60 岁时会降至 80 纳克/毫升，有趣的是，主要参与 GAPDH 基因沉默的酶也属于组蛋白去乙酰化酶（HDACs）蛋白家族。选择性组蛋白去乙酰化酶（HDAC）抑制剂已被证明在脑部疾病动物模型中具有神经保护特性，并被建议作为阿尔茨海默病（AD）的潜在治疗药物。甘氨酰脯氨酰谷氨酸（GPE）存在于血浆和脑组织中，已被证明在亨廷顿病（HD）、帕金森病（PD）和阿尔茨海默病（AD）等神经退行性疾病（NDs）的动物模型中具有神经保护作用。基础结构研究表明，GPE 可与单个或多个谷氨酸受体类型相互作用，并与 N-甲基-D-天冬氨酸（NMDA）受体结合。此外，GPE 的 C 端（谷氨酸）对于 NMDA 受体结合是必需的，这种结合通过未知机制经由 NMDA 受体诱导黑质纹状体多巴胺能末梢的钾离子诱发多巴胺释放以及乙酰胆碱释放。

酪氨酸磷酸酶（TP）

富含纹状体的酪氨酸磷酸酶（STEP）在纹状体、新皮质、海马体及相关结构的神经元中表达，并作用于兴奋性谷氨酸能突触后终端的信号通路。STEP 调节多种突触活动，包括谷氨酸受体的运输，这对学习和记忆起着关键作用。有趣的是，最近有研究表明，STEP 在阿尔茨海默病和精神分裂症中过度活跃。内源性 STEP 水平还会影响神经元对兴奋性毒性的易感性，并通过同步去磷酸化多个调节突触可塑性的底物来改变突触传导性，从而影响突触蛋白的调节。STEP 是由 ptpn5 基因编码的一种细胞内酪氨酸磷酸酶（TP），其 C 末端包含一个对其催化活性至关重要的特征性共识序列 [I/V]HCxAGXXR[S/T]G，以及一个活性基序（I/V）HCXAGXGR（S/T），也称为 P 环，其中容纳用于亲核攻击的催化性半胱氨酸，这是 PTP 超家族的一个显著特征。此外，据报道，一种具有神经保护作用的内源性三肽 GPE 能够保护细胞免受 Aβ 诱导的死亡，并且对 GPE 进行了多种修饰，包括在脯氨酸和/或谷氨酸残基上的修饰，合成并对其进行了评估。与 GPE 相比，NNZ-2566（甘氨酰-L-2-甲基脯氨酰-L-谷氨酸）类似物与 Aβ 的结合在幼鼠中显示出更好的神经保护作用。

针对钾离子通道 KV1.3 的肽类抑制剂

钾通道 KV1.3 最近被确定为阿尔茨海默病（AD）的一个潜在靶点。Rangaraju 等人（2015 年）对 AD 患者和非 AD 患者进行了研究，发现 AD 患者额叶皮质中 Kv1.3 过度表达，这表明钾通道 KV1.3 可以作为 AD 的治疗靶点。BmKTX-R11-T28-H33（ADWX-1）、OsK1-K16-D20 和 HsTx1[R14A] 是随后设计用于靶向 Kv1.3 的肽类物质的示例。

结论与未来展望

 大量研究工作推动了阿尔茨海默病（AD）诊断和治疗的进步，大多数研究人员认为该病的病因可用淀粉样蛋白级联假说来解释。此外，人们普遍认为，早期发现阿尔茨海默病有助于采用先进的治疗方法进行治疗，而利用肽类物质诊断阿尔茨海默病则是一种有效的手段。然而，这些基于肽类的方法仍需进一步发展，以实现对早期阿尔茨海默病的有效诊断和恰当治疗。

参考文献：doi.org/10.3389/fnagi.2018.00021