林 瑶,赵百孝

(北京中医药大学针灸推拿学院，北京 100029)

阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease，AD) 是一种以进行性的认知功能损害为主要特征的神经退行性疾病。AD发病率随着人口老龄化的加重逐年升高。目前全球痴呆患者总人数已超过5 000万人，到2030年预计可达8 200万。AD脑内的病理改变主要有β淀粉样蛋白(β-amyloid，Aβ) 沉积导致的老年斑、tau蛋白磷酸化导致的神经纤维缠结、神经元及突触丢失、氧化应激异常等。实验研究表明，针灸能够通过多条通路改善AD相关的病理变化和症状。本文从磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B(phosphatidylinositol-3 kinase/protein kinase B，PI3K/Akt)、哺乳动物雷帕霉素(mammalian target of rapamycin，mTOR)、丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated proteinkinase，MAPK)、Wnt、核因子κB(nuclear factor-κB，NF-κB)5条信号通路的角度，综述针灸防治AD的实验研究进展。

1 PI3K/Akt信号通路

PI3K/Akt信号通路调节细胞的增殖、分化、凋亡等，与糖尿病、肿瘤、神经退行性疾病等密切相关[1-2]。该通路的主要成分有磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)、蛋白激酶B(Akt)、并涉及糖原合成酶激酶-3(glycogen synthase kinase-3，GSK-3)、Caspase-9、促凋亡蛋白BAD、哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin，mTOR)等分子。PI3K属于磷脂酰肌醇激酶，由一个调节亚基和催化亚基组成。其中，调节亚基结合酪氨酸激酶受体激活催化亚基，催化亚基能够催化磷脂酰肌醇(phosphatidylinositol，PI)3-位羟基磷酸化。Akt作为PI3K信号通路重要的下游信号分子，属于丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶家族，因与蛋白激酶A和蛋白激酶C的高度同源性，又称为蛋白激酶B(PKB)。Akt由氨基末端的PH结构域、中间的激酶结构域和羧基末端的调节结构域组成。PH结构域主要介导Akt与细胞膜的相互作用;激酶结构域和调节结构域分别包含了Akt活化必需的磷酸化位点Thr308和Ser473。

信号分子刺激酪氨酸激酶受体、细胞因子受体等，激活PI3K，催化下游信号分子PI(4,5)p2生成PI(3,4,5)p3。PI(3,4,5)p3促使Akt从细胞质转位到细胞膜，并与Akt的PH 结构域结合，变构激活Akt，在PI3K 依赖激酶(PI3K-dependentkinase，PDK)的协助下催化Akt磷酸化，使Akt活化，激活下游信号分子GSK-3、NF-κB、mTOR、Bad、Caspase-9等，发挥调节细胞增殖、凋亡等生物学效应。

目前研究显示 PI3K/Akt 信号通路与AD密切相关。Aβ注射模型鼠海马组织p-PI3K/PI3K、p-Akt/Akt、p-GSK-3β/GSK-3β、p-CREB/CREB比值显著下降，提示该模型脑内PI3K/Akt/Gsk-3β/CREB通路受抑制[3]。PI3K/Akt信号通路的激活可通过上调内源性αB-晶体蛋白抑制β淀粉样蛋白的聚集[4]。AD脑中PI3K/Akt/GSK-3β通路的异常促进了神经原纤维缠结的产生[5]，而激活PI3K/Akt/GSK-3β信号通路可以降低磷酸化tau的水平[6]。有学者发现，PI3K/Akt/CREB信号通路的激活能够减轻AD小鼠脑内氧化应激、细胞凋亡和淀粉样斑块的水平[7]。STZ注射导致大鼠认知功能障碍，脑内氧化应激异常，IRS-1、PI3K、Akt、BDNF的表达减少，GSK-3β和NF-κB的表达增加，而吡啶甲酸铬干预能够通过调节PI3K/Akt信号通路相关蛋白的表达发挥其治疗AD的作用[8]。上调lncRNA-MEG3可通过抑制PI3K/Akt信号通路减少神经元凋亡并减轻其损伤，抑制海马星形胶质细胞活化等改善AD大鼠认知功能障碍[9]。

有研究发现，经嗅三针干预的APP/PS1小鼠海马组织PI3K、Akt蛋白的表达增加，Aβ沉积减少，认知功能改善[10]；AD大鼠经电针干预后海马Aβ、总tau蛋白水平，体重、空腹血糖等显著下降，p-IRS1、p-IRS2、IDE和p-GSK3β水平升高，p-PI3K-p85α和p-Akt水平显著降低，提示电针可改善AD大鼠认知功能和胰岛素抵抗，其机制可能与PI3K/Akt信号通路有关[11]。类似的研究也发现，APP/PS1小鼠经艾灸关元穴和艾烟干预后，大脑皮质IRS-l、PI3K、Akt表达上升，GSK3α表达下降，β淀粉样蛋白沉淀减少，说明艾灸可能通过PI3K/Akt通路改善AD鼠能量代谢状态，减少Aβ沉积[12]。李丹等[13]用谷氨酸诱导SD大鼠神经元建立AD细胞模型，发现一定浓度的艾烟提取物可能通过激活PI3K/Akt信号通路，调节下游蛋白Bcl-2、active-Caspase-3的表达，抑制AD神经元的凋亡。

2 mTOR信号通路

mTOR属于丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，也是磷脂酰肌醇激酶相关激酶家族的成员。mTOR通路参与蛋白质合成、能量代谢、自噬等基本功能，在中枢神经系统与神经元发育、突触可塑性、记忆储存等密切相关[14]。该通路主要涉及PI3K、Akt、TSC1、TSC2、Rheb、LKB1、AMPK、4EBP1、S6K1等分子。

在胰岛素、表皮生长因子、葡萄糖等刺激下，mTOR被上游信号分子激活，使下游底物蛋白4EBP1、S6K1等磷酸化，从而调控蛋白质、核苷酸合成等，发挥生物学作用。

在AD患者、动物脑组织或者细胞模型中都能检测mTOR信号的异常[15]。AD鼠大脑Aβ水平的增加能够增强mTOR信号，而mTOR表达的异常可导致磷酸化和非磷酸化tau蛋白的比例失调，促进其沉积[16]。恢复mTOR信号通路可以通过增强自噬，改善Aβ沉积、tau蛋白磷酸化的病理变化等缓解认知缺陷[17-18]。也有研究发现，AD脑内沉积的Aβ导致突触Akt1-mTOR通路下调，突触功能障碍，而促进突触Akt1-mTOR信号转导能够修复突触可塑性，可能是AD的潜在疗法[19]。

黄畅[20]发现APP/PS1小鼠在艾灸8周后多项行为学实验测试成绩提高，脑组织氧化应激状态改善，Aβ及磷酸化tau蛋白水平下降，mTOR上游mTOR、p-mTOR、p-mTOR/mTOR、p-Akt/Akt水平下降，p-AMPKα、p-AMPKα/AMPKα水平升高，mTOR下游p-p70S6K/p70S6K比值下降，LC3-Ⅱ的表达升高，说明艾灸可能通过mTOR通路调节蛋白质翻译，增强自噬，改善AD模型小鼠脑内病理变化和学习记忆能力。张利达等[21]也发现艾灸APP/PS1鼠督脉穴位2周后，脑组织Aβ、PI3K、Akt、p-Akt、mTOR、p-mTOR蛋白表达显著下降，神经细胞胞质内可见自噬泡增多，提示艾灸可通过调节PI3K/Akt/mTOR信号通路，提高自噬功能，清除AD鼠脑内Aβ蛋白的沉积。

3 MAPK信号通路

MAPK是一种丝氨酸/苏氨酸激酶，广泛表达于生物体细胞中，在中枢神经系统内参与神经元增殖、分化、凋亡等，并与多种神经系统退行性疾病的发病密切相关。目前认为真核生物细胞内存在的MAPK信号传导通路主要有p38 丝裂原活化蛋白激酶 ( p38 mitogenactivated protein kinase，p38MAPK) 途径，c-Jun N-末端激酶(c-JunN-terminalkinase, JNK)途径、细胞外信号调节蛋白激酶(extracellular regulated protein kinases，ERK) 途径。

典型的 MAPK 信号通路是一个级联反应过程，涉及3种蛋白激酶，即 MAPK 激酶的激酶( MAPK kinase kinase，MAPKKK)、MAPK 激酶( MAPK kinase，MAPKK) 和MAPK。其活化过程为刺激因子激活MAPKKK，MAPKKK磷酸化激活MAPKK，MAPKK 再磷酸化激活MAPK，放大并传递信号至细胞核，调节转录因子和相关酶的活性。

目前研究表明，MAPK通路参与AD的病理过程，且以p38MAPK、JNK信号通路与AD的关系最为密切。AD患者脑脊液中JNK3水平升高，且JNK3升高的水平可反映认知功能下降的速度[22]；AD模型大鼠脑内可检测到JNK通路活化[23]。细胞实验显示，Aβ水平的升高激活了 JNK 信号通路，引起细胞凋亡[24]。JNK特异性抑制剂能够减轻5xFAD小鼠β淀粉样蛋白负荷与突触变性，起到保护神经元的作用[25]。JNK通路的激活可加重tau蛋白的磷酸化[26]；而 JNK 通路的抑制可降低AD脑内tau蛋白的磷酸化水平，抑制神经元凋亡，从而改善认知功能[27]。

研究发现，APP/PS1小鼠经电针干预4周后，其认知缺陷缓解，海马组织APP水平显著降低，p-JNK、MKK7、c-Jun表达下降，提示电针治疗AD的机制可能与抑制JNK信号通路，调节凋亡信号有关[28]。Aβ注射模型大鼠脑内JNK信号转导途径激活，而艾灸可能通过抑制JNK信号通路，减少大鼠脑内Bax、Caspase-3水平并促进Bcl-2生成，修复AD神经元的损伤[29]。

p38MAPK通路也参与了AD的发病。 p38 MAPK通路在AD患者海马神经元纤维变性的早期即被激活[30]，而早期AD患者使用选择性p38α抑制剂治疗可改善情节记忆，并可能延缓β淀粉样蛋白的沉积[31]。实验显示，Aβ在中枢内神经元的异常聚集可以活化小胶质细胞，激活细胞中p38信号通路并升高白细胞介素-1β、TNF-α和IL-6的水平，导致神经元的损伤[32]。类似研究也发现，Aβ可活化p38，导致 tau 蛋白过度磷酸化，引起神经元凋亡等反应，促进AD的病理进程[33]。减少p38α-MAPK的表达能够降低BACE1蛋白水平和活性，抑制AD鼠脑内Aβ的生成[34]。tau病理模型小鼠脑内p38αMAPK通路异常，而p38αMAPK抑制剂能够显著降低小鼠脑内tau蛋白磷酸化，增加突触素蛋白表达，改善记忆能力[35]。

张敏等[36]发现电针Aβ注射模型大鼠“肾俞”“百会”穴后，海马内p-p38MAPK、p-tau Thr181蛋白表达显著减少，说明电针可能通过抑制p38MAPK信号通路，减少磷酸化tau蛋白的表达；王渊等[37]也发现嗅三针能够减少AD小鼠海马组织p-p38MAPK和炎症因子TNF-α的表达。研究显示，逆灸Aβ注射模型大鼠“百会”“肾俞”“足三里”穴后，大鼠海马区神经细胞超微结构形态改善，p-p38MAPK、COX-2、PGE2的表达显著下降，提示逆灸可能通过抑制p38MAPK信号通路，下调COX-2、PGE2表达，促进海马区神经元的恢复，改善AD大鼠的学习记忆能力[38]。有学者用艾燃烧生成物干预快速老化小鼠，检测其海马MAPK通路相关蛋白的改变，发现ERK、p38 MAPK、JNK的活性增加[39]。

4 Wnt信号通路

Wnt信号通路在多细胞真核生物中广泛存在，参与调控多种基因的转录、翻译和细胞增殖、分化、凋亡等生物学功能，与中枢神经系统内神经元发生、修复与再生，突触可塑性等密切相关。生物体内主要有3种Wnt信号通路，即经典的Wnt/β-catenin 信号通路、Wnt/PCP信号通路和Wnt/Ca2+信号通路，三者分别参与细胞核内的特定基因的激活、细胞骨架的重排、控制细胞内钙离子的释放等。3条通路中以Wnt/β-catenin信号通路作用最广，研究最多。Wnt/β-catenin 信号通路涉及的分子有Wnt蛋白、β-连环蛋白(β-catenin)、GSK-3、T细胞因子/淋巴细胞增强因子(T cell factor/lymphoid enhancer factor，TCF/LEF)等。

在Wnt蛋白不存在时，在GSK-3β作用下，β-catenin被Axin-APC-GSK3β-CK1-复合物磷酸化、泛素化降解，β-catenin浓度下降， Wnt/β-catenin 信号通路被抑制；当 Wnt 蛋白存在时，Wnt/β-catenin 途径被激活，Axin-APC-GSK3β-CK1复合物被解离，β-catenin不被泛素化降解，β-catenin 在细胞质内积累并进入细胞核，与TCF/LEF 等转录因子结合，引起Wnt靶基因c-myc、cyclinD等的转录。

研究发现，Wnt/β-catenin通路与AD发病关系密切[40]。β淀粉样蛋白可通过诱导分泌型糖蛋白DKK1的表达，负调控Wnt信号通路[41]。有学者发现，AD患者和动物模型的大脑中，Wnt/β-catenin 信号通路受到抑制，导致tau磷酸化、Aβ的沉淀和认知损伤[42-43]；类似研究也发现，LRP6基因缺陷的AD小鼠模型脑中Wnt信号强度下降，Aβ生成增多，突触功能障碍[44]。而相应地，Wnt信号通路的激活可抑制脑内β淀粉样蛋白的产生和tau蛋白的高磷酸化[45-46]。大麻二酚可抑制Aβ诱导的tau蛋白高磷酸化并减轻氧化应激反应，该作用与Wnt通路的上调有关[47]。

研究发现，预针灸干预Aβ注射模型大鼠“百会”“肾俞”穴后，大鼠海马GSK-3β表达下降，PP2A表达上升，提示预针灸可能通过调节Wnt信号通路，抑制GSK-3β的活性，提高PP2A的活性，起到防治AD的作用[48]。

5 NF-κB 信号通路

NF-κB信号通路是许多信号通路的终点，参与调节氧化应激、炎症、免疫、细胞凋亡等，其核心成分有NF-κB、NF-κB抑制蛋白(inhibitor of NF-κB，IκB)、IκB激酶等。

NF-κB是NF-κB 信号通路中重要的核转录因子，能够将信息传至细胞核调控基因表达。在未受到刺激时，NF-κB 与 IκB结合，以复合物的形式存在于细胞质内，此时的NF-κB 没有转录活性。在细胞因子、生长因子、自由基、病原体等因素的刺激下，IκB泛素化降解途径被激活，二聚体形式的NF-κB被释放并进入细胞核与靶基因结合，调节基因的转录。

目前研究表明，NF-κB 信号通路参与AD的发病。朱登玲等[49]发现AD患者脑脊液中NF-κB、IκB-α蛋白表达显著升高，且其水平与患者年龄、性别和病情恶化阶段有关，提示通过调节Ref-1-NF-κB-IκB通路可能起到保护神经元的作用。细胞实验显示Aβ25～35处理后，BV2小胶质细胞IL-1β、TNF-α、RAGE、NF-κB表达量增加，并与Aβ浓度呈正相关，提示Aβ25～35可能通过激活NF-κB信号通路降低BV2细胞的活性与清除Aβ的能力[50]。类似研究也发现，Aβ25-35处理后的BV2活力下降，炎症诱导酶COX-2、iNOS及促炎细胞因子IL-1β、TNF-α表达增加，抑炎因子IL-10表达下降，NF-κB信号通路活化[51]。有研究显示AD大鼠海马神经元受损、凋亡率升高，凋亡相关蛋白Bax、cleaved Caspase-3表达增加, Bcl-2蛋白表达减少，SIRT1/NF-κB信号通路受到抑制，而SIRT1激动剂能够通过激活SIRT1/NF-κB通路增加SIRT1的表达, 减少p-NF-κB p65和p-IκBα的表达，调节神经元凋亡相关蛋白的表达抑制海马神经元凋亡[52]。

有研究发现，“通督启神”法电针干预APP/PS1小鼠后，海马区小胶质细胞活化减轻，神经元形态改善，TLR4及其下游蛋白MyD88、TRAF6、NF-κB等，氧化应激产物iNOS和共刺激分子CD40表达减少[53]。也有学者发现，Aβ注射模型大鼠海马NF-κBp65表达上升，Bcl-2表达下降，而针灸预刺激8周后，大鼠NF-κBp65表达减少，Bcl-2表达增加，提示针灸预刺激可能通过NF-κB通路抑制AD海马细胞凋亡，保护认知功能[54]。

6 小 结

对于AD的发病有多种学说，包括淀粉样变级联假说、tau蛋白过度磷酸化学说、氧化应激学说、基因突变学说、神经递质功能障碍学说等，并涉及多条信号转导通路的异常。这些信号通路的异常与AD典型病理变化如β淀粉样蛋白沉积、tau蛋白异常磷酸化、神经元凋亡等均密切相关。针灸可通过多条信号通路防治AD，而这些不同的信号通路之间也具有交互作用：mTOR可被Akt激活，是PI3K/Akt信号通路的下游效应分子；MAPK通路的Ras、p38等可活化Akt，而Akt也能下调Raf的活性，抑制MAPK通路[55]；NF-κB和Wnt/β-catenin信号通路可经由IKKs、GSK-3β等相互调节[56]，NF-κB 也是PI3K/Akt、MAPK等通路的下游效应分子。目前针灸防治AD的研究主要集中在PI3K/Akt和MAPK相关信号通路，其他与AD相关的通路如Notch[57]、Rock[58]、JAK/STAT[59]信号通路等，因针灸相关的研究较少，故在此不做赘述。在干预方式方面，实验多采用电针和艾条温和灸干预，选穴主要为百会、印堂、肾俞、足三里等，且以督脉穴位为主。

目前国际上公认用于治疗AD的药物只有4种，且疗效不佳，只能起到延缓其病理进程的作用。而近年来，针对Aβ蛋白药物研发的屡次失败也提示了单一靶点药物的局限性。既往研究表明针灸可以通过PI3K/Akt、mTOR、MAPK、Wnt、NF-κB等信号通路减轻AD脑内病理改变，改善认知功能，说明针灸治疗AD具有多靶点、多途径的特点。相比于西药，针灸不良反应较少，也显示其防治AD的独特优势。

利益冲突：所有作者均声明不存在利益冲突。