脂质代谢新见解:治疗阿尔茨海默病的潜在治疗靶点

这篇脂质代谢与痴呆症新见解文章由 Cao Y, Zhao L-W, Chen Z-X 和 Li S-H 于 2024 年发表。文章主要讨论了阿尔茨海默病(Alzheimer's disease, AD)与脂质代谢失调之间的联系,并探索了脂质代谢作为AD治疗的潜在靶点。

以下是文章的一些关键点:

AD与脂质代谢失调:
AD与大脑中多种脂质水平的变化有关,包括胆固醇、鞘脂和脂肪酸。这些脂质在细胞结构、能量储存和信号传导中起着重要作用。

大脑是仅次于脂肪组织之后脂质含量最丰富的器官。脂质在维持细胞和细胞器结构、能量代谢以及作为信号分子方面至关重要。

在生命的前 20 年,脑脂质水平不断增加,仅在 50 岁后才开始下降,脑脂质主要分为以下几类:磷脂、鞘脂、脂肪酸 (FA) 和固醇,其中磷脂约占脑总脂质含量的 50% ,脂质的运输和分布对于 CNS 维持平衡和支持神经功能的能力至关重要,这些过程很大程度上依赖于载脂蛋白。因此,了解脂质和载脂蛋白的功能是理解脂肪代谢基本原理的关键

随着年龄的增长,大脑中的胆固醇水平上升,可能会加剧Aβ积累和斑块形成,这是AD的关键特征。

与男性相比,女性的 HDL 胆固醇水平通常较高,脂肪酸组成也存在差异。这些差异会影响 AD 的易感性和进展。雌激素具有神经保护作用并能调节脂质代谢,在绝经后女性中会显著下降,这可能会增加她们患 AD 的风险

脂质和线粒体与 AD 之间的联系
线粒体对于细胞能量产生和脂质代谢至关重要,其功能障碍是 AD 的标志。多项研究表明脂质失衡如何影响线粒体功能,导致 AD 中的神经退行性病变。

线粒体相关膜 (MAM) 对脂质合成和运输至关重要,在物理和功能上与线粒体相互作用。除了脂质合成和运输以外,MAM对钙信号传导和细胞凋亡调节至关重要。MAM 的改变会导致脂质代谢紊乱和线粒体功能障碍。

某些脂质(如神经酰胺和胆固醇)水平升高已被证明会损害线粒体功能。尤其是神经酰胺,可以诱导线粒体凋亡途径,导致神经元死亡。在 AD 患者大脑中观察到神经酰胺水平升高,这与线粒体功能障碍和神经退化有关

脂肪酸通过β-氧化作用在线粒体中代谢,产生能量。然而,脂肪酸代谢失衡会导致线粒体应激和功能障碍。

AD 中的线粒体功能障碍通常伴有氧化应激和脂质过氧化增加。线粒体膜内脂质的氧化损伤会进一步损害线粒体功能,形成线粒体功能障碍和脂质过氧化的恶性循环。这种氧化应激在 AD 中加剧,导致进行性神经元损伤

针对脂质代谢治疗 AD
通过调节脂质代谢来治疗AD的几种潜在策略,包括增强载脂蛋白E的脂化、激活肝X受体和视黄醇X受体,以及调节过氧化物酶体增殖物激活受体。

目前正在进行的临床试验正在研究这些策略的有效性,包括生酮饮食、他汀类药物治疗以及新型化合物如NE3107。

影响脂质代谢的其他疗法
1、流行病学研究表明,ω-3 PUFA 摄入量较高(尤其是 DHA 和 EPA)与 AD 风险降低相关,而摄入量较低则会增加 AD 风险,DHA 和 EPA 被认为可以减少 Aβ 的产生并促进其降解,调节大脑对 Aβ 的炎症反应,并充当 RXR 和 PPAR 的激活剂。

2、一项研究发现,高脂肪和高血糖指数的饮食会降低脑脊液胰岛素水平:重点是增加多不饱和脂肪酸、坚果和植物性食物的摄入量,同时减少饱和脂肪、动物蛋白和精制糖,结果表明,坚持此类饮食与改善外周胰岛素敏感性以及降低认知能力下降和 AD 的风险有关。

3、生酮饮食 (KDs) 脂肪含量高、碳水化合物含量低,可产生酮体,如 β-羟基丁酸和乙酰乙酸,它们可作为大脑的替代燃料来源,特别是在 AD 中,因为在疾病发展早期,葡萄糖代谢就会受到损害。

在衰老和 AD 动物模型中,生酮饮食已显示出减轻 Aβ 病理和增强代谢和认知功能的潜力,早期 AD 患者的临床试验表明其认知能力有所改善。

此外,酮体可能促进神经元生长和存活,并可能上调线粒体的生物合成,从而改善大脑中的氧化磷酸化和 ATP 生成

4、长期饮食补充多菌株益生菌配方 SLAB51 在 3xTg-AD 小鼠中显示出良好的效果。这种治疗调整了肠道菌群、改善了葡萄糖代谢、减少了炎症和氧化状态、部分恢复了受损的神经元蛋白水解、减少了 Aβ 和 tau 聚集体,从而增强了认知功能并延缓了 AD 进展。

短链脂肪酸 (SCFA) 包括乙酸盐、丁酸盐和丙酸盐,由结肠细菌通过膳食纤维和未消化碳水化合物的厌氧发酵产生,

  • 丁酸盐作为组蛋白去乙酰化酶抑制剂具有神经保护作用,影响 G 蛋白偶联受体信号通路,并表现出抗炎作用,
  • 丁酸盐进一步被证明可以增强海马组蛋白乙酰化并提高与学习相关的基因的表达,
  • 在 AD 小鼠模型中,丁酸钠治疗可改善学习和记忆功能,减少淀粉样斑块积聚,并恢复海马中的树突棘密度 

发现:

  • 女性通常比男性有更高的高密度脂蛋白胆固醇水平和不同的脂肪酸组成,这些差异可能会影响AD的易感性和进展。
  • ApoE4等位基因与AD风险有关,并且与胆固醇和鞘脂的变化有关,突出了其在AD病理生理学中的重要作用。