摘要：从分子遗传学和分子生物学角度述评了载脂蛋白Eε4(ApoEε4)等位基因与阿尔茨海默氏病（AD）及相关疾病关系的研究成果。指出ApoEε4是AD的危险因素之一， ApoEε4阳性个体比阴性个体患晚发AD的危险性约高3倍，但ApoEε4远不是AD的诊断指标或预测标志。在具有记忆损害的老人中，ApoEε4至少可确认为是痴呆的一种因素。ApoEε2可能是区别Lewy body 病和晚发AD的遗传因素之一。ApoEε4和脑血管病对血管性痴呆（VD）可能具有协同作用。

The Association of Apolipoprotein Eε4 Allele with Alzheimer's Disease

Tian Jinzhou（田金洲）, Yang Chengzhi（杨承芝）, Yuan zhixiang（袁致祥）, et al.

(The Affiliated Dongzhimen Hospital, Beijing University of Traditional Chinese Medicine, Beijing 100029)

ABSTRACT: In this review of the studies on molecular genetics and molecular biology of the association of apolipoprotein E(ApoE) ε4 allele with Alzheimer's disease (AD) and cognitive decline, it can be found that ApoEε4 is a risk factor of AD. When ApoEε4 allele is present, the risk of AD is considerably increased, almost 3-fold risk of AD in ApoEε4 positive individuals compared to ApoEε4 negtive individuals. But ApoEε4 is far from being a diagnositic indicator or a predicator of AD. ApoEε4 may at least indicate a predisposion for dementia in memory-impaired individuals. Presence of ApoEε2 allele may be a genetic factor of differentiation between Lewy body disease(LBD) and late onset AD. ApoEε4 and cerebral vascular disease may have a synergistic effect on pathogenesis of vascular dementia (VD).

KEY WORDS: ApoEε4; Alzheimer's disease; Genetics; Molecular biology

阿尔茨海默氏病（AD）是一种进行性退行性神经功能障碍性疾病，以记忆和其他认知功能衰退直至发展为严重痴呆为特征。65岁以上人群患病率为2%左右，且随年龄增大而增高，90岁以上人群的患病率达40%。AD的病因学较为复杂，涉及遗传和环境因素。虽然现有遗传学资料还不能完全解释AD的发病机理，但已为我们进一步研究提供了重要线索。

1AD中ApoEε4等位基因的分子生物学基础

有人早在1982年即发现ApoE基因与补体C3在人第19号染色体上的位点有联系^［1］。随后发现ApoE是血清中主要脂质转运蛋白之一。1993年,临床基础研究和流行病学研究均发现ApoEε4基因型在晚发家族性和散发性AD的发病机理中起着功能性作用，且伴有ε2等位基因频率的减少^［2］。这一发现最近得到了全世界众多研究小组的确认^［3］。此外，又发现ApoEε4也与早发AD有关，且是AD的一个重要预测因子^［4］。然而，还没有找到ApoEε4基因型影响AD进展速度的证据，但在死亡时病理程度可能被增加^［5］。

ApoE是一种多态蛋白质，常见的变异体有E2、E3和E4，分别由常见等位基因ε2、ε3和ε4编码，在多数人口中它们各自以大约8%、77%和15%的频率出现^［6］。ApoE基因位于第19号染色体，跨度约4 kb，含4个外显子，编码一条由299个氨基酸组成的成熟蛋白质。作为血清里的主要脂质转运蛋白之一，ApoE以极低密度脂蛋白（VLDL）或低密度脂蛋白（LDL）形式参与甘油三酯和胆固醇的转运^［1，7］。对于胆固醇和磷脂在不同类型细胞之间转运的调节，ApoEε4起着关键作用。最常见的等位基因ApoEε3在158位点上有精氨酸，在112位点上有半胱氨酸；在ε2的结构里，在158位点上的精氨酸由半胱氨酸取代；而在ε4的结构里，在112位点上的半胱氨酸由精氨酸取代，这是由于两种情况下基因内的单个碱基变化之故^［6］。几项研究发现ApoE的多态性现象影响血浆脂质及脂质蛋白的浓度，并发现E4变异体与早期冠心病的风险增加有关^［8］。

AD有较强的遗传因素。在AD研究中最重要的发现之一就是ApoE表型与晚发家族性AD有联系^［9］。AD的表型表达在理论上是以淀粉样蛋白斑块或神经原纤维缠结为基础的，其组织病理学特征是大脑里老年斑（SP）的数目增多和神经原纤维缠结（NFT）的堆积以及神经突触的显著变性或缺失，例如基底前脑的胆碱能神经元的缺失^［9］。SP由淀粉样纤维的中央核组成，其外由营养不良的轴突包绕。老年斑的主要成分是一种称作β-淀粉样蛋白的39-42氨基酸片段，它产生于β-淀粉样蛋白前体（APP）。APP以21号染色体上的单个基因编码的多种变异体形式存在。可能影响APP代谢的因素包括：磷脂C的激活、磷酸化作用和胆碱能系统。与微管相关的tau蛋白可能促进AD的神经原纤维缠结。已发现ApoE蛋白与β-淀粉样蛋白和tau蛋白以一种同功的特定方式相互作用, 这也许就是ApoE影响痴呆发展的生物学基础^［10］。SP的β-淀粉样蛋白肽和脑血管内的淀粉样蛋白以及NFT里的tau蛋白都是AD的主要蛋白质。已证明ApoE可与 β-淀粉样蛋白结合并诱发单层纤丝的形成,在结合中ApoE显示出变异体的特异性差别^［11,12］。 ApoEε4对β-淀粉样蛋白的亲和力最高, ApoEε3居中, ApoEε2的亲和力最低^［12］。据认为由β-淀粉样蛋白单体形成纤维的能力可导致β-淀粉样蛋白的加速沉积,其原因可能是ApoEε4防止β-淀粉样蛋白成核的能力稍弱，也可能是前者直接促进沉积加速的结果^［13］。在ApoE与β-淀粉样蛋白结合过程中的这些差异形成一种观点:β-淀粉样蛋白沉积与ApoEε4剂量呈正相关^［14］。 ApoE的类似发现物促进高磷酸化作用,并显示带有微管蛋白MAP-2C^［15］。

中枢胆碱能活性与AD的认知衰退有关^［16］, ApoE基因型对AD病人的认知功能也有影响。AD病人海马区的乙酰胆碱转移酶(ChAT)活性下降,而缺乏ApoEε4等位基因的AD病人的ChAT活性接近年龄相匹配的正常对照组或在其范围内^［17］。这些结果有力支持如下观点:即ApoEε4在与AD相联系的胆碱能功能障碍方面起决定性作用,它可能是乙酰胆碱酯酶抑制剂治疗AD反应差的一个预后因素。在正常老龄组、晚发AD组或在LBD（Lewy Body Disease）组,ChAT活性的变化与ε4的剂量不一致^［6］。

2ApoEε4等位基因与早发型和晚发型AD的关系

生物学和基因图的结论一致，发现ApoEε4等位基因与家族性晚发AD和散发AD以及早发AD之间有显著联系^［2,4,11］。

在1994年，几项以前期人口为基础的研究论证了ApoEε4和早发AD之间的一个有意义的联系：家族性AD病人比非家族性病人显示出更高的ε4基因频率；ε4与ε2等位基因同时存在于一个患者体内时，其生存期缩短^［19］。研究还显示，在有家族性痴呆病史的ApoEε4等位基因携带者之中，吸烟史在很大程度上降低了早发AD的危险性［几率（odds ratio）0.10（95%可信区间0.01～0.87）］。这种关系在很大程度上受ApoEε4等位基因的存在和痴呆家族史的影响。即使在散发AD（非家族性）中，ApoEε4和AD之间的联系也是早发型比晚发型更明显^［18］。其他研究并未显示出散发病例中早发AD和ε4等位基因的联系^［20］；相反的结果已有报道——ApoEε4与早发AD明显缺乏联系^［21］，并被最近的一项研究所证实^［6］。在较常见的晚发AD中，ApoEε4的频率增加，与散发性晚发AD和家族性晚发AD都有明显联系^［2,11］。新近的研究发现ApoEε4等位基因的频率增加只出现在晚发病例中，包括家族性和散发性，这证明了早期的报道^{［18,20,21］}；并证明ε4频率增加伴有ε2和ε3等位基因频率的降低（有人认为后者没意义）^［6］。认为ε2等位基因在预防AD方面有保护性作用，带有这种等位基因的个体一般寿命较长，在年龄较大时才进展为AD；同时发现ApoEε2等位基因与晚发AD的抑郁症状有关^［22］。

E4等位基因与AD的联系为：痴呆的发病年龄随E4等位基因量的增加而下降，携带E4纯合子者其痴呆的发病年龄较小（如75岁），早于E4杂合子携带者（如80岁），无E4基因的AD病例发病年龄则相对要大（如85岁）^［2］。因此认为ApoEε4等位基因是老年人发生AD的主要决定因素之一。

在西班牙的AD患者中ApoEε4的频率是0.289，在欧洲的家族性晚发和早发AD患者中分别为0.43和0.59，在美国家族性晚发AD患者中为0.49^［6］。这种差异的一种可能解释是，研究选择的病例缺乏严格的临床标准和神经病理学证据，导致在AD人群中ApoE4频率的测定结果出现差异。

在晚发AD人口中，ApoE4等位基因的几率（odds ratio, 一种衡量AD与ε4联系的相对危险性的指标）是2.82，这表明ApoE4阳性个体比ApoE4阴性个体患AD的危险性差不多高3倍。ApoE4杂合子单独出现的分层几率在这种人口中没有意义（1.91，95% CI 0.75～4.83）。因为在相应的对照组中缺乏ApoE4/4个体，不可能计算出这种人口中的ApoE4纯合子的几率。然而，这些结果表明单个的E4等位基因的存在不足以单独增加AD的危险性，但当两个E4等位基因出现时，AD的危险性大大地增加（在这种人口中AD的患病率是：E4/4个体100%，带E4杂合子者为52%，无E4等位基因者为22%）。因此，即使E4等位基因是AD的一