納豆激酶對淀粉樣蛋白聚集體的降解作用研究
一、Introduction
全球老齡化的急劇增加引起了人們對其相關疾病的關注。癡呆癥在老年人的慢性疾病中占有突出地位，尤其是阿爾茲海默氏病（Alzheimer's disease，AD）。AD的主要神經病理特征之一是淀粉樣蛋白（Aβ42）的聚集和沉積，形成Aβ42寡聚體、纖維和淀粉樣斑塊。Aβ42的聚集體，尤其Aβ42寡聚體損害突觸功能，導致腦神經細胞的死亡。許多研究表明，中樞神經系統中Aβ42清除率的降低可能是導致AD發生、發展的主要和/或起始原因。Aβ42的生理代謝發生在大腦和外周系統中。腦內的Aβ42可以通過多種機制被轉運到外周系統，所以血液中Aβ42水平的降低必然會減少其在腦內的聚集和沉積。因此，清除外周Aβ42有助于減少大腦中Aβ42的沉積，減輕與AD相關的神經病變。開發能降低血液Aβ42聚集體的藥物或制劑，如特異地抗Aβ42抗體或蛋白水解酶是一種可行的方法。
納豆激酶（Nattokinase，NK）是枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis)分泌的一種天然蛋白水解酶，其在胃腸道中具有較高的穩定性且對人體安全。納豆激酶在體內外可催化各種蛋白聚集體的水解，對心血管健康有許多有利的影響，并可降低AD的發病率。然而，納豆激酶在體內外捕獲（結合和降解）Aβ42和Aβ40或其聚集體的功效以及對血液中Aβs水平的影響尚不清楚。
近日，吉林大學分子酶學工程教育部重點實驗室在本文中以納豆激酶與Aβ42/Aβ40/Aβ35/Aβ28/Aβ9為研究對象，在分子水平和AD動物模型上研究了納豆激酶捕獲并催化不同種類淀粉樣蛋白的有效性，以揭示納豆激酶降低血液Aβ42/Aβ40水平的可能機制，并評價了其神經保護作用。
二、Results and Discussion
1、納豆激酶與Aβ42三種典型形式的相互作用
分別測定了納豆激酶對Aβ42單體、寡聚體和纖維的識別與結合功效。納豆激酶能有效結合Aβ42寡聚體和Aβ42纖維，尤其是Aβ42寡聚體，但卻結合較少的Aβ42單體。更重要的是，納豆激酶能夠在生理條件下緩慢催化Aβ42低聚物和Aβ42纖維的降解。
2、納豆激酶對不同類型Aβ結合的特異性
分別測定了納豆激酶與Aβ42、Aβ40、Aβ35、Aβ28和Aβ9等及其聚集體的結合特異性。結果表明，納豆激酶對Aβ42和Aβ40的聚集體具有相對較高的結合特異性，而對C端截短的Aβ聚集體的結合特異性則較低。
3、納豆激酶對不同形式Aβ42的降解作用
納豆激酶分別與Aβ42單體、寡聚體和纖維孵育1～9 d以研究其對Aβ42的降解作用。所有形式Aβ42均可被降解，其中納豆激酶對Aβ42寡聚體的降解能力最強，對Aβ42纖維次之，對Aβ42單體最低。分別用抗Aβ42和抗納豆激酶的抗體分析上述催化體系中Aβ42和納豆激酶及其復合物的，結果表明：隨著催化時間的延長，游離Aβ42和游離納豆激酶分子逐漸減少，相應二者的多種復合物逐漸增加，這說明不同形式的Aβ42與納豆激酶均有結合，并且催化降解產生了截短的Aβ片段。采用高效液相色譜法分析上述催化體系中納豆激酶降解Aβ42所產生的片段。催化產生的Aβ片段的保留時間介于Aβ28與Aβ35之間，推測可能為大約28到35個氨基酸殘基的親水性Aβ肽。不同保留時間的疏水組分可能是各種Aβ42聚集體（新形成的）或Aβ42(M/O)-納豆激酶的復合物。綜合以上分析得出，納豆激酶對Aβ42寡聚體的催化作用最強。
4、納豆激酶對AD模型小鼠血漿中Aβ42降解作用
分別在體內、體外測定了納豆激酶對血液中Aβ42水平的影響。在體外，用納豆激酶處理AD小鼠血漿樣本，發現Aβ42/Aβ40的水平隨著時間的推移而逐漸下降，尤其是在最初的9天，且顯著依賴于納豆激酶的活性。對AD模型小鼠連續灌胃納豆激酶14天后發現，所有納豆激酶給藥組小鼠的血液Aβ42/Aβ40水平均顯著低于非給藥組（陽性對照組），表明納豆激酶降低了AD小鼠血液中的Aβ42/Aβ40水平。納豆激酶的體內催化能力也明顯依賴于納豆激酶的攝入量或其活性。對灌胃的納豆激酶的總酶活力與剩余酶活力進行測定，結果表明，剩余的納豆激酶活性僅占灌胃納豆激酶總活力的一小部分，表明大部分納豆激酶在攝取和/或進入血液過程中丟失了。盡管如此，進入血液系統的納豆激酶也顯示出良好的降解Aβ42/Aβ40的功效。
三、Conclusion
納豆激酶可以捕獲Aβ42/Aβ40及其聚集體，并通過復雜的機制緩慢催化它們的降解。納豆激酶對Aβ42寡聚體的催化效率高于對Aβ42纖維和單體的。納豆激酶對Aβ42/Aβ40聚集體的催化作用產生了親水性的N末端片段和疏水性的C末端片段。同時，我們的研究結果也表明，口服的納豆激酶進入血液后可有效降低血液Aβ42/Aβ40水平。因此，納豆激酶是一種可行的血液Aβ42/Aβ40清除劑，具有預防與治理AD的潛能。
