抗逆转录病毒药物拉替格韦(Raltegravir)是一种选择性的人类免疫缺陷病毒1型整合酶抑制剂,对由β-淀粉样蛋白(Amyloid-Beta)1-42引起的神经退行性病变具有潜在的抗阿尔茨海默病作用

时间:2026年2月18日
来源:Mechanisms of Ageing and Development

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阿尔茨海默病(AD)发病机制与抗病毒药物干预研究。该研究通过细胞模型发现,抗逆转录病毒药物raltegravir可抑制淀粉样蛋白β42(m-Aβ1-42)诱导的p-tau181磷酸化,机制涉及PP2Aα+β通路激活,并减轻NLRP3炎症小体介导的IL-1β炎症反应,提示其可能通过抗炎和调节tau蛋白通路发挥AD治疗潜力。

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Mehdi Alami|Hicham Berrougui|Kaoutar Boumezough|Ikram Salih|Khalid Sadki|Benoit Laurent|Olaf van Tellingen|Ton Bunt|Abdelouahed Khalil|Tamas Fulop
舍布鲁克大学医学院与健康科学学院,老年医学系,加拿大魁北克省舍布鲁克

摘要

越来越多的证据表明微生物感染在阿尔茨海默病(AD)的发病机制中可能起着作用,同时抗病毒疗法也具有保护作用。然而,关于这些效应背后的分子机制知之甚少。我们的研究旨在探讨拉替格韦(raltegravir)对AD细胞模型中单体β-淀粉样蛋白1-42(m-Aβ1-42)诱导的分子变化的影响。通过流式细胞术结合特异性单克隆抗体,我们发现拉替格韦显著抑制了m-Aβ1-42对p-tau 181的刺激作用,并且这种作用涉及PP2Aα+β的上调。这种效应似乎不是通过GSK-3β和CdK5的调节来实现的,因为这些激酶没有表现出显著变化。此外,拉替格韦处理显著降低了CD86的表达,而对CD163没有影响,这表明它可能有助于减少小胶质细胞的M1表型而非促进M2表型。另外,拉替格韦还显著降低了IL-1β的产生,可能是通过下调NLRP3炎症小体信号通路实现的,显示出其重要的抗炎活性。总体而言,我们的体外发现为拉替格韦在AD治疗中的重新应用提供了初步的机制依据,需要进一步的研究,特别是在相关的动物模型中进行,以加速这些发现向临床应用的转化。

引言

阿尔茨海默病(AD)是一种限制生命的神经退行性疾病,也是晚发性痴呆的主要原因。这种慢性、渐进性的脑部退行性疾病会导致记忆能力逐渐下降、行为改变、语言障碍和神经精神症状。目前,全球有超过5700万人患有痴呆症,预计到2050年这一数字将增加到1.315亿(Prince等人,2021年)。
过去几十年来,多项研究表明β-淀粉样蛋白(Aβ)(Babak等人,2015年;Broersen等人,2010年)是AD病理生理学中的主要致病因素。因此,设计了许多临床试验来针对Aβ负担,尤其是使用γ和β-分泌酶抑制剂(Panza等人,2010年;Volloch和Rits,2018年)。然而,所有这些临床试验都缺乏有效性,并且由于安全性和有效性问题而在后期被终止。这些失败引发了国际上的争议,质疑了淀粉样蛋白级联假说的有效性,特别是越来越多的研究报道Aβ肽可以调节生理和免疫功能,包括抗菌和抗病毒活性(Bourgade等人,2016年;Vojtechova等人,2022年)。这引起了神经科学界的关注,探讨微生物和免疫系统在AD发病机制中的可能作用。
从这个角度来看,AD的感染假说作为一种补充的病因学解释出现了。该假说认为AD具有免疫和微生物双重起源,病毒、细菌和其他微生物在神经退行性病变中起着核心作用(Seaks和Wilcock,2020年)。大量的临床前研究和基于人类的证据支持这一观点。首先,老年人的大脑容易受到微生物侵袭(Jamieson等人,1991年;Catumbela等人,2023年),并且许多处理记忆和认知的大脑区域被发现受到病毒损伤(Roos,2014年)。此外,单纯疱疹病毒(HSV)的感染与AD的发展有关(Letenneur等人,2008年),许多感染人类免疫缺陷病毒(HIV)的患者表现出类似AD的病理症状(Green等人,2005年;Vinet和Zhedanov,2011年)。同时,多项全基因组关联研究(Lambert等人,2010年;Liu等人,2018年)表明,多种AD风险基因与先天免疫系统相关,它们可能在AD中起着未被充分认识的作用。
淀粉样蛋白级联假说与AD的感染/免疫假设之间存在多个交集。事实上,多项体外研究和临床前研究表明HSV-1可以促进Aβ沉积和tau蛋白异常(De Chiara等人,2010年;De Chiara等人,2019年;Piacentini等人,2011年)。此外,入侵的病原体可以穿透血脑屏障(BBB),激活小胶质细胞,导致炎症介质(如趋化因子)和促炎细胞因子(Kielian,2004年;Rodríguez等人,2022年)的过度释放。进一步的研究表明,病原体可以刺激Aβ合成和tau蛋白磷酸化(Miklossy等人,2006年)。在这种情况下,释放的Aβ可能是对感染的正常免疫反应,因为Aβ具有抗菌特性(Soscia等人,2010年)。然而,由于免疫反应未能有效清除微生物,导致Aβ过度产生,以及持续的慢性低度神经炎症,这些情况可能具有神经毒性,影响神经元存活(Kempuraj等人,2016年;Hung等人,2009年)。这些大脑生理的病理变化直接导致了有毒老年斑块和神经纤维缠结的形成,最终引发神经退行性病变,突显了微生物感染与Aβ介导的脑部退化之间的密切联系。
近年来,人类免疫缺陷病毒(HIV)与HIV相关神经认知障碍(HAND)的发展有关,这种障碍表现为类似阿尔茨海默病的痴呆症状(Price等人,1988年;Eggers等人,2017年;Cornea等人,2023年)。值得一提的是,自从采用积极的抗逆转录病毒治疗(HAART)以来,痴呆症的进展几乎消失;然而,轻度形式的神经认知障碍仍然存在(Portegies等人,1986年)。
在这种情况下,拉替格韦作为一种强效的抗逆转录病毒药物和选择性的人类免疫缺陷病毒1型整合酶抑制剂,此前已被证明具有临床疗效(Fabbiani等人,2014年),并且能更好地穿透中枢神经系统(Yilmaz等人,2009年)。然而,据我们所知,尚无研究从分子水平上解释拉替格韦摄入后观察到的临床神经认知改善。因此,在本研究中,我们假设拉替格韦可能对AD病理生理学中的主要病理变化(包括神经炎症和tau蛋白磷酸化)具有有益影响。为了验证这一假设,我们单独使用拉替格韦或与P-gp/BCRP抑制剂elacridar联合使用,作为生物增强剂,测试其对AD潜在分子风险因素的影响,如Aβ诱导的促炎细胞因子、NLRP3炎症小体和tau相关通路。

化学品和试剂

抗生素-抗真菌药物、乙醇、Eagle's Minimum Essential Medium(EMEM)和Dulbecco's Modified Eagle's Medium(DMEM)均来自Wisent Inc.(加拿大魁北克省Saint-Jean-Baptiste)。拉替格韦药物购自Toronto Research Chemicals,elacridar由David Gooden(美国北卡罗来纳州达勒姆杜克大学的小分子合成设施)合成。

药物和人类β-淀粉样蛋白1-42(Aβ1–42)的制备

拉替格韦和elacridar药物的储备溶液按照先前描述的方法制备(Blas-García等人,2014年),并分装使用。

拉替格韦对共刺激分子CD86和B类清除受体(SR-B2)-CD163表达的影响

我们最初观察到人类m-Aβ1-42会改变表面受体CD86和CD163的表达。具体来说,暴露于m-Aβ1-42显著增加了小胶质细胞中CD86(倍数变化:1.98 ± 0.041)和CD163的蛋白质表达。与拉替格韦联合治疗时,m-Aβ1-42的效应有所减弱(倍数变化:0.69 ± 0.11)。值得注意的是,拉替格韦显著降低了CD86的表达(p<0.01)。这种效应似乎更为明显。

讨论

在本研究中,我们探讨了拉替格韦发挥有益作用的机制。我们使用了HMC3永生化人脑细胞系,因为这些细胞具有免疫功能,能够响应我们的研究问题(Sanjay等人,2022年)。选择H4神经胶质瘤细胞是因为之前已证实它们能产生磷酸化tau蛋白(Frost等人,2011年)。
在本研究中,人类HMC3小胶质细胞被暴露于...

研究局限性

本研究存在以下局限性:
  • 仅依赖于体外
    系统;
  • 急性(24小时)药物暴露;
  • 使用单一药物浓度;
  • 未使用功能性细胞检测方法(如细胞存活率、突触标记物或细胞死亡检测);
  • 未进行时间点评估以观察观察到的效应随时间的变化;
  • 未使用原代细胞或诱导神经元以增强研究的转化相关性;
  • 结果仅通过一种技术获得;
  • 结论和未来方向

    本研究强调了拉替格韦在体外对与AD相关的神经退行性病变(包括神经炎症和tau蛋白病理)相关通路和分子风险因素的调节作用。我们的发现表明,拉替格韦对m-Aβ1-42诱导的小胶质瘤和神经胶质细胞中的变化具有积极影响。这些结果为抗病毒治疗带来的神经认知改善提供了部分分子层面的解释。

    资助

    作者披露了以下资金支持用于本研究、作者身份和/或文章的发表:
    本研究得到了加拿大卫生研究院(资助编号# PJT-162366)(A.K.)和舍布鲁克大学(T.F.)、加拿大阿尔茨海默病协会(T.F.)、摩洛哥国家药用植物与芳香植物局(Agence Nationale des Plantes Médicinales et Aromatiques)、国家科学技术研究中心(Centre National de Recherche Scientifique et Technique)以及苏丹穆莱·斯利曼大学(Université Sultan Moulay Slimane)的资助(2020–2023年)(H.B.)。

    CRediT作者贡献声明

    Khalid Sadki:写作 – 审稿与编辑。Benoit Laurent:写作 – 审稿与编辑。Kaoutar Boumezough:方法学、数据管理、概念化。Ikram Salih:方法学、研究、数据管理。Hicham Berrougui:写作 – 审稿与编辑、可视化、验证、监督、资源管理、项目管理、方法学、研究、资金获取、概念化。ALAMI Mehdi:写作 – 初稿撰写、软件使用、方法学、数据分析。

    致谢

    本研究部分得到了Izumi Bioscience、衰老研究中心和阿尔茨海默病基金会的无限制资金支持。

    利益冲突声明

    作者声明与本研究、作者身份和/或文章的发表无关任何潜在的利益冲突。

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