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2024-09-16造成阿茲海默症的遺傳關鍵角色? APOE4基因型與發病風險
512 期
Author 作者
駱啓仁/現任長庚大學檢康老化研究中心助理研究員,專長為代謝體學及蛋白質結構生物學。
最近一項針對失智症與脂蛋白朊E(apolipoprotein E, ApoE)的研究,結合基因型態與腦部影像,提出合成ApoE的基因是造成阿茲海默症(Alzheimer's disease)的危險因子,且能做為早期評估的指標之一。
阿茲海默症是一種不可逆的神經退化性疾病,屬於失智症的一種。此疾病的臨床症狀包括短期記憶喪失,隨後邏輯思考、記憶、語言、認知行為也會逐漸退化。依據發病年齡,阿茲海默症可分為早發型(發病年齡在65歲之前)和晚發型(發病年齡在65歲之後)。阿茲海默症的病理特徵包括細胞外的老化斑塊(senile plaques)和細胞內的神經微纖維糾結(neurofibrillary tangles)。過往研究顯示,老化斑塊的主要成分是β-類澱粉胜肽(β-amyloid peptide,Aβ)聚集,而神經微纖維糾結的主要成分則是過度磷酸化的tau蛋白(tau protein)。
在大腦中,ApoE主要由星形膠質細胞(astrocyte)合成並分泌,能在細胞與器官之間運輸脂質。神經系統內不同的ApoE異構體具有不同功能,例如ApoE3會促進神經生長,而ApoE4則抑制神經生長。在神經生長過程中,ApoE3促使β-微管蛋白(β-tubulin)聚集並穩定微管(microtubule)的形成,而ApoE4則會破壞微管的聚集。此外,ApoE3還能與tau蛋白結合,防止tau蛋白過度磷酸化,避免神經微纖維糾結形成。
APOE對Aβ的影響
不同的ApoE異構體同樣也對Aβ聚集有不同程度的影響,分別為ApoE4>ApoE3>ApoE2。在阿茲海默症基因轉殖鼠模型中,發現Aβ聚合體的形成與不同種的ApoE異構體有關(ApoE4>ApoE3>ApoE2)。另外,在晚發型阿茲海默症的研究中也發現,APOE4基因數量與Aβ聚集及斑塊堆積相關。在具有APOE4基因的轉殖小鼠腦中,可溶性ApoE/Aβ聚合體含量較低,然而ApoE/Aβ聚合體中的Aβ含量較高。ApoE2相比於ApoE3和ApoE4,更能有效地幫助清除Aβ聚合體。
不同的ApoE 異構體對於Aβ清除或堆積上的差異,提供阿茲海默症的潛在治療契機。這些差異來自於ApoE兩個獨立區域的交互作用,因此若能了解這項特異性,有望提供阿茲海默症相關治療的可能性。例如針對ApoE4的治療策略,設計藥物以減少它對Aβ生成的促進作用,或是增強它清除Aβ的能力等。
APOE4同型合子與阿茲海默症的關係
近期一篇研究分析了一萬多位阿茲海默症患者的病理及臨床狀況,發現同型合子APOE4基因型(即帶有兩個APOE4等位基因)可作為是否容易罹患阿茲海默症的預測標準。該基因型雖然不會影響發病型態(即不早於65歲,不屬於早發型阿茲海默症),但相比APOE3 同型合子基因型攜帶者,發病年齡會提前約7∼10 年。
研究也發現APOE4基因型受試者的Aβ聚集、tau蛋白改變等病理和生物標誌的變化,通常比臨床症狀出現的時間更早,這些症狀顯示APOE4基因在疾病早期就開始影響病理過程。而根據磷酸化tau蛋白成像的結果,此研究推測APOE4基因型受試者的tau蛋白進入腦部的速率也比其他基因型更快。這可能就是APOE4基因型患者容易發生阿茲海默症的原因。
此外,APOE4基因型與大腦中老化斑塊的形成有密切關聯。相較於其他基因型,APOE4基因型攜帶者大腦中通常會積累了更多的老化斑塊,而這些斑塊被認為是引發阿茲海默症的主要因素之一。因此,針對APOE4基因型患者進行早期診斷和干預,可能是減緩阿茲海默症發病風險的關鍵。
(Adobe Stock)
APOE4相關研究產生的影響
這項新研究提供更多的人體試驗數據,並提出APOE4基因型同型合子及異型合子的差異,與阿茲海默症的罹患風險相關。而APOE4同型合子作為阿茲海默症遺傳疾病因子,未來也將成為基因諮詢和篩檢的標的。不過,有關不同種族與APOE4基因型的差異性特別是臺灣APOE4基因型的人數,仍需要更進一步評估。
目前臺灣的人口組成已經接近超高齡社會(65歲以上老年人口超過20%),且根據衛福部統計,65歲以上長者失智症的盛行率為7.99%。若有更多的風險因子可以作為阿茲海默症的評估因子,便能提供長者及家屬進行更詳細的醫療評估及準備。APOE基因與阿茲海默症的關係涉及神經生長、蛋白質聚集和清除等多個生物學問題,未來的研究也應繼續深入探索這些機制,以期望發展出更有效的治療方法。
延伸閱讀
Fortea, J. et al. (2024). APOE4 homozygozity represents a distinct genetic form of Alzheimer’s disease. Nature Medicine, 30, 1284–1291.