敲除 APP 调节因子 RHBDL4 竟能改善阿尔茨海默病小鼠的记忆：新机制与潜在治疗靶点的探索

《Cell Death & Disease》：Loss of the APP regulator RHBDL4 preserves memory in an Alzheimer’s disease mouse model

为解决阿尔茨海默病（AD）治疗难题，研究人员开展了关于 APP 调节因子 RHBDL4 与 AD 关系的研究。结果发现，AD 患者和 APPtg 小鼠脑内 RHBDL4 表达增加，敲除 RHBDL4 虽使 APP 及 Aβ 生成增多，但却改善了 5 月龄雌性 APPtg 小鼠认知。这为 AD 治疗提供了新方向。

　　在神经退行性疾病的研究领域中，阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease，AD）如同一个难以攻克的堡垒，让无数科研人员为之绞尽脑汁。AD 是一种极具破坏性的神经退行性疾病，以进行性认知功能障碍和记忆力减退为主要特征，它在全球范围内的发病率持续攀升，已成为导致老年人死亡的重要原因之一。目前，虽然众多科研人员积极探索治疗策略，但临床试验却屡屡失败，距离找到治愈 AD 的方法或有效的治疗手段仍十分遥远。这主要是因为 AD 的发病机制极为复杂，涉及脑血管调节异常、葡萄糖代谢紊乱、错误折叠蛋白聚集等多个方面。其中，淀粉样前体蛋白（amyloid precursor protein，APP）经 β- 分泌酶和 γ- 分泌酶切割产生的 Aβ 肽在大脑中异常积累，形成细胞外斑块，是 AD 最显著的病理特征之一。然而，APP 的功能及其功能失调如何引发 AD 的发病机制尚未完全明确。

为了深入探索 APP 的调控机制以及其与 AD 发病的关系，来自加拿大麦吉尔大学（McGill University）、美国拉什大学医学中心（Rush University Medical Center）等机构的研究人员开展了一系列研究。他们将研究重点聚焦在菱形蛋白酶 4（rhomboid-like protease 4，RHBDL4）上，此前研究发现，RHBDL4 可在细胞中切割 APP，影响 APP 及 Aβ 的水平，且在未折叠蛋白反应（unfolded protein response，UPR）中发挥重要作用，参与内质网相关降解（ER associated degradation，ERAD）途径，维持内质网稳态。在本研究中，研究人员通过一系列实验，发现了敲除 RHBDL4 对 APP 代谢和小鼠认知功能的影响，为理解 AD 的发病机制和治疗提供了新的视角。该研究成果发表在《Cell Death and Disease》杂志上。

研究人员为开展此项研究，运用了多种关键技术方法。在动物实验方面，使用了 APP 转基因 J20（APPtg）小鼠和 RHBDL4 基因敲除（R4?/?）小鼠，并将两者进行杂交，构建实验动物模型。在分子生物学技术上，采用 RNA 测序（RNA-seq）分析基因表达变化；通过蛋白质免疫印迹（Western blot）检测蛋白表达水平；运用酶联免疫吸附测定（ELISA）检测 Aβ 水平。此外，还对来自宗教秩序研究（Religious Orders Study）和拉什记忆与衰老项目（Rush Memory and Aging Project，ROSMAP）队列的人类大脑样本进行分析。

研究结果主要分为以下几个方面：

1. RHBDL4 在 AD 患者和 APPtg 小鼠脑内的表达变化：研究人员分析了 AD 患者和非痴呆对照者的大脑样本，发现 AD 患者大脑中编码功能性全长 RHBDL4 的转录本表达更高，且其表达与病理 AD 的发生几率增加相关，与全球认知功能呈负相关。在 APPtg 小鼠中，同样观察到 RHBDL4 的 mRNA 和蛋白质表达显著增加。这表明 RHBDL4 可能参与了 AD 的发病过程。
2. 敲除 RHBDL4 对 APP 蛋白水平和淀粉样蛋白生成加工的影响：研究人员将R4?/?小鼠与 APPtg 小鼠杂交，发现R4?/?的 APPtg 小鼠大脑中总 APP 蛋白表达增加，β- 分泌酶衍生的 APP C 末端片段（β-CTFs）显著增多，Aβ₄₀水平明显上升。这说明 RHBDL4 的缺失会影响 APP 的代谢，增加淀粉样蛋白生成加工的底物，进而影响 AD 的病理进程。
3. 敲除 RHBDL4 对 APPtg 小鼠认知功能的影响：通过 Y 迷宫和新物体识别（NOR）测试，研究人员发现，5 月龄雌性 APPtg 小鼠在认知测试中表现较差，但敲除 RHBDL4 后，其认知能力得到改善。而雄性 APPtg 小鼠在该年龄段未表现出明显的认知缺陷。这表明在 5 月龄时，敲除 RHBDL4 对雌性 APPtg 小鼠的认知功能具有保护作用。
4. 敲除 RHBDL4 对 β- 连环蛋白（β-catenin）水平和活性的影响：利用 RNA-seq 技术分析R4?/?小鼠胚胎成纤维细胞（MEFs），发现 Wnt/β-catenin 信号通路显著上调。进一步研究表明，R4?/?MEFs 中总 β-catenin 水平升高，磷酸化 β-catenin（pβ-catenin）水平未发生变化，导致 pβ-catenin/β-catenin 比值降低，β-catenin 活性增强。在 APPtg 小鼠大脑中，同样观察到类似的变化趋势，且这种变化与认知功能的改善相关。这说明敲除 RHBDL4 可能通过调节 β-catenin 的水平和活性，影响 AD 小鼠的认知功能。

在研究结论和讨论部分，研究人员指出，虽然敲除 RHBDL4 会导致 APP 水平升高和 Aβ 生成增加，但却意外地改善了 5 月龄雌性 APPtg 小鼠的认知功能。这表明在 AD 的病理过程中，记忆的维持可能与 Aβ 水平并不直接相关，提示了开发非 Aβ 靶向治疗策略的重要性。同时，研究发现 RHBDL4 是 Wnt/β-catenin 信号通路的新型负调节因子，其在 AD 中的上调可能通过影响 β-catenin 的降解，导致 Wnt/β-catenin 信号通路失调，进而促进神经退行性变和认知功能障碍。此外，研究还观察到 AD 认知缺陷和挽救存在性别特异性，5 月龄时只有雌性 APPtg 小鼠出现记忆缺陷，而雄性未受影响，这可能与睾酮对 β-catenin 表达和活性的调节有关。

综上所述，该研究揭示了 RHBDL4 在 AD 中的新作用，即通过调节 β-catenin 影响认知功能，为理解 AD 的发病机制提供了新的理论依据，也为开发 AD 的新型治疗策略开辟了新的方向。未来，进一步研究 RHBDL4 与 β-catenin 之间的具体作用机制，以及探索针对 Wnt/β-catenin 信号通路的治疗方法，有望为 AD 的治疗带来新的突破。