MN：阿尔茨海默病候选药物BACE1抑制剂为何败走？科学家找到了它促进认知衰退的机制!

来源：奇点糕 2023-03-22 10:35

（AD）是导致痴呆的重要因素，随着人口老龄化的不断加重，AD已经成为近在眼前的危机。

经典理论认为A 沉积是AD的病理原因之一，因此针对性地开发了多款药物。 分泌酶BACE1是将淀粉样前体蛋白（APP）转变为A 的催化酶之一，抑制BACE1的活性能够减少A 蛋白的产生。

已有多款BACE1抑制剂进入临床试验，它们可以有效地抑制BACE1的活性，并减少大脑以及脑脊液中的A 蛋白，但是由于存在包括非进展性认知衰退在内的副作用[1-3]，多数药物止步于2/3期临床试验。目前还不清楚为何BACE1抑制剂会引起患者认知衰退。

近期，由德国神经退行性疾病中心的Stefan F. Lichtenthaler领衔的研究团队，在Molecular Neurodegeneration上发表最新研究成果[4]，揭示了BACE1不为人知的新功能。

他们发现，在非人类灵长类动物以及人类中，BACE1可以切割IL-6受体 亚基（gp130），从而影响神经元中IL-6的信号转导。由于可溶性gp130（sgp130）在健康状态下可以作为一种缓冲体系，防止过度的IL-6信号对神经元造成不利影响，因此长期抑制BACE1使得接受治疗的个体对IL-6信号的不利影响更为敏感。

论文首页截图

由于不同分子结构的BACE1抑制剂均可以引起认知衰退，并且这些药物对中枢神经系统BACE1的活性抑制可以达到75%以上，Lichtenthaler团队猜测这可能是由于过强地抑制了BACE1对某一个或某几个底物的裂解，从而引起神经系统的副作用。

为了寻找可能被BACE1裂解的蛋白，他们收集了3只猕猴在口服BACE1抑制剂MBI-4前后的脑脊液样品，利用质谱寻找差异蛋白质。他们发现服用BACE1抑制剂后，脑脊液中SEZ6、IL6ST（gp130）、VCAM1胞外结构域的丰度以剂量依赖的方式显著降低。其中，SEZ6是已知的BACE1底物；IL6ST是细胞因子受体gp130，已有的研究认为它可能是BACE1底物[5,6]。

为了进一步确认上述的发现，他们又进行了一次独立实验，给猕猴服用正在进行临床试验的BACE1抑制剂verubecestat，检测其脑脊液中含量变化的蛋白质。结果显示，服用verubecestat后，脑脊液中的SEZ6、CACHD1、LRRN1、L1CAM和sgp130表现出剂量依赖性的减少。

以上两次实验均表明，抑制BACE1的活性能够减少sgp130，提示gp130是一种潜在的BACE1底物。

gp130可能是BACE1的底物

为了探究上述现象在人类中是否也存在，Lichtenthaler团队收集了健康年轻人服用BACE1抑制剂verubecestat前后的脑脊液样品，通过WB以及ELISA检测脑脊液中的SEZ6以及sgp130的含量。

结果显示，服用verubecestat后，人类脑脊液中SEZ6以及sgp130的含量显著减少。这些数据提示，SEZ6和sgp130可以作为BACE1的药效学活性标记物。

既然来自非人灵长类以及人类志愿者的数据均表明gp130可能是BACE1的底物，那么接下来就是要证实BACE1是否真能够切割gp130。通过体外实验，Lichtenthaler团队直接地证实BACE1确实能够切割膜结合型gp130产生sgp130。

基于小鼠原代神经元的实验也表明，在活体神经元中BACE1确实可以切割gp130产生sgp130。

BACE1对gp130的体外切割作用

由于gp130介导IL-6的下游信号转导，且sgp130能够抑制IL-6的反式信号，因此Lichtenthaler团队想知道抑制BACE1的活性，是否会通过影响sgp130的丰度，从而影响神经元对IL-6的应答。

为此，他们使用小鼠原代神经元进行实验，使用IL-6和IL6R复合物（H-IL-6）刺激神经元，通过添加C3来抑制BACE1的活性。结果显示，抑制BACE1后，IL-6下游的STAT3磷酸化水平显著升高。

这可能是因为抑制BACE1活性后，细胞膜上的gp130增加，因此增强了IL-6的下游信号转导。如果将H-IL-6与sgp130共孵育一段时间再添加至培养基中，神经元中STAT3的磷酸化水平会显著降低，这表明sgp130可以与膜结合型gp130竞争性结合H-IL-6，从而阻碍神经元响应IL-6刺激。