《神经元》：γ分泌酶抑制剂为何不能解决阿尔茨海默病痛点？斯坦福科学家发现，长期抑制γ分泌酶会通过降低神经元胆固醇水平损害突触功能

近期，《神经元》杂志发表了一篇来自斯坦福大学科学团队的新成果，研究者们探索了γ分泌酶的生理功能，发现慢性抑制γ分泌酶会降低神经元中胆固醇水平、降低突触前释放、减少突触传递，从而损害突触功能。

值得注意的是，研究者发现，降低胆固醇水平的他汀类药物同样会带来抑制γ分泌酶类似的损害突触功能的效果。

论文题图

γ分泌酶是Aβ产生过程中的重要酶之一，它负责处理淀粉样蛋白前体蛋白（APP）C端片段（CTF）到Aβ单体的关键一步。而家族性AD致病突变的两个关键基因PSEN1和PSEN2，编码的也正是γ分泌酶的两个催化亚基。

这就使得γ分泌酶成为AD治疗一度备受关注的靶点。

不过，γ分泌酶功能相对复杂，有研究发现，除了APP之外，γ分泌酶还切割多个不同底物，例如常见的Notch，这意味着它可能在发育、癌症发生等方面也有作用。

而多种以γ分泌酶为靶点的新药的失败，也暗示我们，γ分泌酶有不可代替的生理功能。

为了搞清楚γ分泌酶在人类神经元中的功能，研究者们建立了两种不同的细胞模型，一是将人类胚胎干细胞（ES）诱导的兴奋性前脑神经元与γ分泌酶抑制剂DAPT共孵育，二是敲除了ES中的PSEN1基因，二者分别代表着对γ分泌酶的药理学和遗传学慢性抑制。不过这二者实际上都没有100%抑制γ分泌酶功能。

考虑到γ分泌酶的功能，研究者怀疑它的抑制会影响神经元发育。但是对细胞进行形态学分析之后，研究者发现神经元的轴突或树突形态没有太大变化，仅细胞体有所缩小。研究者认为，这可能是由于他们使用Ngn2的诱导方法绕过了正常的神经元早期分化。

仅细胞体有所缩小

接下来研究者分析了抑制γ分泌酶是否会影响突触形成。出乎意料的是，抑制γ分泌酶实际上增加了突触的密度，而非降低。从染色结果可见，突触密度增加了约40%。

抑制γ分泌酶会增加突触密度

但这并不意味着突触功能的正向改变。分析兴奋性突触后电流（EPSC）结果显示，与突触数量增加相反，EPSC振幅和电荷转移分别减少了约50%和30%，说明实际上突触传递是减少的。

进一步分析显示，抑制γ分泌酶降低了突触神经递质释放概率，而且这主要由慢性抑制导致，而非急性抑制。

经过RNA测序，研究者发现，慢性抑制γ分泌酶会影响神经元中胆固醇合成或转运的基因，但并不影响神经胶质细胞。神经元中，几乎所有胆固醇代谢的主要基因都受到了γ分泌酶的抑制影响上调。

神经元中表达改变的基因

此外，研究者并未在神经元或神经胶质细胞中发现应激或炎症反应相关的基因表达，说明抑制γ分泌酶没有引起直接的损伤反应。

研究者认为，这种针对神经元的特异性作用说明这不是γ分泌酶控制的一般途径，或许可以解释为什么之前没有人发现。

胆固醇相关基因的上调是否意味着神经元胆固醇水平发生了改变呢？通过荧光激活细胞分选，研究者发现，慢性抑制γ分泌酶后，神经元中的总胆固醇降低了约20%，而神经胶质细胞无明显变化。

由此可见，慢性抑制γ分泌酶会降低神经元的胆固醇水平，从而诱导参与胆固醇合成和转运的基因转录，以响应胆固醇水平的降低。

抑制γ分泌酶会降低神经元胆固醇水平

那么突触释放概率是受γ分泌酶直接影响，还是胆固醇水平变化的次生影响呢？

研究者们选择了瑞舒伐他汀和辛伐他汀两种降胆固醇的药物抑制神经元中的胆固醇合成，同样能够诱导胆固醇合成基因的转录上调，且效果与抑制γ分泌酶不叠加，说明它们的作用途径是一致的。

他汀类药物同样会降低神经元的突触释放概率，但并不会导致突触数量增加，说明后者的变化并不依赖胆固醇。

他汀类药物在全球范围内有数百万人正在使用，根据一项涉及25项随机对照试验、超过29000名患者的meta分析，他汀类药物并不存在明显的不良认知影响。不过，在少量可穿透血脑屏障的亲脂性他汀药物研究中，曾报告过短期认知障碍和轻度抑郁症状的病例，这些症状与他汀类药物使用有关且在停药后消退。

这项研究确认了γ分泌酶在神经元中的特异性作用，并在PSEN1与胆固醇代谢以及ApoE之间建立了机制关联。遗憾的是，研究并未寻找到γ分泌酶作用的具体底物，也并未提供与AD发病机制相关的直接证据。