阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease，AD)最早由德国精神科及神经病理学医师Alois Alzheimer在1906年描述记录，之后并以他的名字命名，属于一种起病隐匿的慢性进行性中枢神经系统退行性病。该病临床表现为记忆障碍、失语、失认、视空间技能损害、执行功能障碍以及人格和行为改变等全面性痴呆。病程根据认知能力和身体功能的恶化程度分成4个时期：失智症前期、早期、中期、晚期。AD是中老年人中最常见的神经退行性疾病之一，其发病率和致死率在国内外均呈现逐年上升的趋势。我国随着人口老龄化的进展，AD患者占老年人口的比率在不断升高，AD将成为21世纪威胁人类的最严重的疾病之一^[1]。目前，AD的病因及发病机制尚不完全清楚，其病因可能与遗传、衰老、免疫功能异常、感染、中毒、环境等诸多因素有关^{[1, 2]}。因此，进一步了解AD的病因及病理，继续寻找和研制新型防治AD的药物仍是主要研究方向，对医疗、社会、经济等多方面都具有重要的意义。

AD患者出现的主要病理变化为大脑皮质普遍萎缩(以与认知能力相关区域如海马及相应皮质部位尤为明显)，脑室扩大，脑沟变宽，中枢神经区域神经元和神经突触明显减少或消失，神经元内颗粒空泡变性。AD患者的特征性病理改变为β淀粉样蛋白(Aβ)沉积形成的细胞外老年斑、由Tau蛋白过度磷酸化形成的神经细胞内神经元纤维缠结，以及神经元丢失伴胶质细胞增生等^[3]。AD的发病原因目前主要有三大假说：胆碱性假说(cholinergic hypothesis)、类淀粉蛋白质假说(amyloid hypothesis)和微管相关蛋白质假说(Tau hypothesis)。胆碱性假说是临床治疗AD的主要用药依据和理论基础，但一直未得到广泛的认可和支持。

有证据表明，细胞自噬现象对包括AD在内的一些神经退行性病变有着极为重要的作用^{[4, 5, 6]}。自噬广泛存在于真核细胞中，通过降解清除异常构型的蛋白质，并消化受损和多余的细胞器，帮助细胞应对代谢应激(如低氧、营养物质匮乏等)，对病理生理状态下维持细胞内稳态有重要意义^{[7, 8, 9]}。根据自噬途径的不同，自噬可分为大自噬、小自噬和分子伴侣介导的自噬。大自噬又称巨自噬，是胞质成分被囊泡样双层膜结构的自噬体包裹后与溶酶体融合成自噬溶酶体进行降解的过程。小自噬又称微自噬，是溶酶体膜自身发生内陷后将底物摄入溶酶体并降解的过程。分子伴侣介导的自噬是分子伴侣先与靶蛋白形成复合体，再与溶酶体相关膜蛋白受体结合进入溶酶体降解的过程。其中，大自噬占主要地位，往往简称为自噬，是细胞在饥饿和能量应激状态下将自身胞质蛋白或细胞器包裹形成囊泡在溶酶体中降解的过程。

自噬机制主要有5个步骤：(1) 诱导。雷帕霉素作为最敏感的自噬诱导剂，其作用的靶位点(target of rapamycin，TOR)在调节细胞生长以及细胞自噬作用的过程中发挥了重要的作用^[10]。它是一种与信号转导第一步有关的进化保守的激酶。哺乳动物体内的雷帕霉素靶蛋白称mTOR，这种蛋白被激活时可以磷酸化Atg13，阻止其与Atg1结合，使自噬受到抑制，相反，当mTOR被抑制时自噬将被激活。(2) 成核。ClassⅢ PI3K复合体诱导形成PI3P在此过程中发挥重要的调控作用^[11]。这种酶复合物包含3种高度保守的蛋白质：蛋白激酶空泡分选蛋白 (vacuolar sorting protein，Vps)15、Vps34和Beclin 1/Atg6^[12]。自噬体特异性基因Beclin 1编码的Beclin 1蛋白的表达水平反映了自噬的活性。(3) 延伸。膜蛋白ATG9在自噬的延伸过程起了重要作用^[13]。而复合物Atg5-Atg12-Atg16L的存在也是自噬过程中膜的延伸所必需的。(4)自噬体形成。ULK1/2与PIK3C3-Beclin 1-Vps15-ATG14复合体分别通过磷酸化FIP200和与Beclin l结合参与自噬体的形成。其他的Beclin l结合蛋白如Ambra l等也参与自噬体形成的调节^[14]。此过程依赖于Apg12-Ap系统和Apg8系统^[15]。(5)自噬溶酶体形成。自噬体与溶酶体融合形成自噬溶酶体，溶酶体消化降解细胞内包裹着的物质并消化自噬体。ClassⅢ PI3K可与ATG6／Beclin 1形成复合物参与自噬溶酶体的形成。

AD的特征性病理改变为Aβ沉积形成的细胞外老年斑和Tau蛋白过度磷酸化形成的神经细胞内神经原纤维缠结，以及神经元丢失伴胶质细胞增生等。自噬是一种有选择性的降解途径：异常的蛋白质聚集体、受损的细胞器或病原体可被选择性地掺入到自噬体中，并运输至溶酶体进行降解^[6]。由于自噬途径可以降解异常的蛋白质(如Aβ)和功能障碍的细胞器，因此对AD、帕金森病等神经退行性疾病的发生、发展发挥了重要的调控作用。自噬现象也因此被认为是AD病变中可以对抗有害的Aβ在神经元中的聚集和减轻神经毒性的潜在治疗靶点^{[16, 17]}。

Aβ寡聚体是一种由长40或42个氨基酸短片段构成的多肽(Aβ40和Aβ42为两种主要存在形式)，主要衍生于淀粉样前体蛋白(amyloid precursor protein，APP)的形成过程中，而APP则形成于重组人β位淀粉样前体蛋白裂解酶1(BACE1)和γ-分泌酶复合物连续裂解的过程中^{[18, 19]}。神经元自噬小体中的Aβ可以通过自噬-溶酶体途径(autophagy-lysosome pathway，ALP)进行降解。此外，细胞外Aβ(extracellular Aβ，eAβ)可以诱导自噬的强烈响应，同时α7烟碱型乙酰胆碱受体(α7nAChR)作为载体以绑定eAβ，通过自噬降解进一步抑制Aβ导致的神经毒性。同时，ALP也是清除胞内Aβ的主要途径之一。由于细胞自噬对AD患者保护作用的存在，自噬作用的减弱被认为可能是AD发生的一种致病因素^{[20, 21]}。另外，ALP障碍将导致自噬小体增多，为Aβ沉积提供有利条件，从而导致AD的发生，据报道，ALP能够产生毒性Aβ40和Aβ42^[22]。

雷帕霉素是目前最典型的自噬诱导剂，而Tau激酶是其直接作用蛋白^[22]。Tau蛋白是组成神经元纤维缠结的主要成分，包括磷酸化Tau、Tau剪切体、氧化Tau^[23]。Tau蛋白异构体中的磷酸化位点通常处于非磷酸化状态，但AD患者大脑中的Tau蛋白异常过度磷酸化，使病情恶化。越来越多的证据表明自噬系统和内溶酶体的改变或功能障碍平行甚至更早于Tau蛋白异常^[24]。Hamano等^[25]报道ALP对Tau蛋白的清除起重要作用，ALP功能障碍将导致Tau低聚物和不能溶解的聚集物形成。Caccamo等^[26]发现，雷帕霉素可以通过激动自噬改善Tau蛋白过度磷酸化和神经元纤维缠结引起的病理过程。有研究者提出高度磷酸化的Tau蛋白在不能通过ALP代谢的情况下会聚集形成神经纤维缠结^[27]。

Hung等^[28]研究发现，Aβ25-35和Aβ42可以诱导SH-SY5Y细胞的自噬作用。免疫荧光双重染色的激光共聚焦图像显示，在血清中外源性应用Aβ42可以引起Aβ42和LC3在神经元中共定位^[29]。这些结果都提示，自噬可以通过对抗Aβ诱导的神经毒性而达到保护神经元细胞的目的。细胞和动物实验也证实自噬作用可以保护神经元免遭蛋白质积聚产生细胞毒性作用的损害^{[30, 31, 32]}。神经退行性级联反应可通过激活自噬来增强，也可以通过抑制自噬得到部分缓解。

mTOR信号转导途径是细胞自噬作用最经典的通路之一，主要调节细胞的生长与增殖^[33]。尽管神经细胞已经终极分化，但mTOR仍然参与了神经细胞胞体体积调控、神经发育和其他脑部疾病的病理过程^[34]。TOR激酶参与细胞的各种蛋白激酶和蛋白磷酸酯酶活性的调控，从而控制与蛋白质合成和基因转录相关基因的表达^[29]。TOR激酶是自噬的负调控分子，可以抑制自噬的发生。在AD动物模型中，Caccamo等^[26]经研究发现，雷帕霉素可以药物性恢复mTOR信号转导通路，增加自噬能力，缓解动物认知缺陷，改善Aβ和Tau蛋白聚集引起的病理过程。

Class Ⅰ PI3K/Akt信号途径对自噬的发生起反向调控作用，表现为接受各种刺激因素后磷酸化PI(4)P和PI(4，5)P2，它们继而又激活蛋白激酶(Akt/PKB)，进而激活细胞内一系列连锁反应，从而抑制恶性肿瘤细胞的自噬流。而Class Ⅲ PI3K对自噬的发生起正向调控作用，刺激了自噬的发生，下调自噬水平，3-甲基腺嘌呤(3-MA，一种Class Ⅲ PI3K的抑制剂)和反义的Class Ⅲ PI3K都可以下调自噬水平，而过度表达的Class Ⅲ PI3K或者加入PI(3)P可以诱发自噬^[35]。其中，Class Ⅰ PI3K途径的研究更为广泛。PI3K可以介导多种细胞效应，而Akt则是PI3K的下游分子，Akt的活化可能是因为雌激素受体(ER α)与PI3K相互作用。有研究表明，锂盐可以通过抑制Class Ⅰ PI3K和PI(1,4,5)P3的水平激活自噬，降低果蝇AD模型的神经退行性病变水平^[36]。

AMPK是一个由α(63 ku)、β(30 ku)和γ(37~63 ku)亚基形成的异源三聚体。AMPK的活性由体内AMP和ATP的相对浓度调控。AMPK能通过脂类和葡萄糖氧化对能量产生进行调控，而AD也伴有神经能量代谢失常。AMPK直接磷酸化Tau蛋白，从而抑制Tau与微管蛋白结合^{[37, 38]}。AMPK信号途径也可以通过抑制mTOR活性，调控mTOR信号途径来调控自噬。

自噬在AD发展的早期可能发挥保护作用，而在晚期可能引起细胞变性和死亡，因此，为了使自噬更好地在AD治疗中发挥作用，必须对其进行人工干预和调节，常用的有自噬抑制剂和自噬诱导剂。

不同的自噬抑制剂可针对自噬的不同阶段进行抑制，包括自噬的起始阶段、自噬泡和溶酶体融合阶段以及溶酶体内的降解阶段。3-MA、Wortmannin、LY294002可通过抑制PI3K通路干扰或阻断自噬体的形成。3-MA是Ⅲ型PI3K抑制剂，可特异性阻断自噬中自噬体形成^[39]。在Aβ毒性下，可出现大量自噬体的神经元未凋亡现象，通过3-MA抑制自噬可以导致神经元凋亡，这表明自噬保护神经元免受Aβ诱导的凋亡^[40]。巴伐洛霉素A1(bafilomycin A1)、长春碱、诺考达唑等对自噬体与溶酶体的融合步骤进行抑制。巴伐洛霉素A1来源于灰色链霉菌，是一种大环内酯类抗生素，是空泡型H⁺-ATP酶的特异性抑制剂。当突触小泡经历胞外分泌的时候，巴伐洛霉素A1可避免小泡重新酸化，巴伐洛霉素A1阻断的自噬是可逆的，在去除药物作用后，自噬过程可逆转^[41]。另外，还有一部分自噬抑制剂是对溶酶体的降解进行抑制，使被降解的囊泡内容物大量蓄积在溶酶体内，不能释放进入细胞内进行再循环利用，从而达到抑制细胞自噬作用的目的。因此，Pepstain A、E64d等蛋白酶抑制剂在抑制溶酶体降解的过程中发挥着抑制细胞自噬的作用^[42]。

一些小分子自噬诱导剂(如雷帕霉素、锂盐、海藻糖等)可以清除蛋白聚集体的形成，进而达到治疗神经退行性疾病的目的。雷帕霉素是一类大环内酯，与FKBP12相互作用形成复合体,通过与mTOR氨基酸残基202522114区结合导致mTOR失活,引起哺乳细胞的细胞自噬^[43]。雷帕霉素引起的细胞自噬不仅能够清除突变huntingtin蛋白,还可以促进清除其他易引起神经退行性疾病的蛋白^[44]。但是，目前还没有相关的雷帕霉素治疗AD制剂上市。同时我们也发现了一些天然活性成分，如黄芩素，可以抑制糖原合酶激酶3β(GSK3β)的活性，通过mTOR的抑制作用，最终导致SH-SY5Y细胞和初级神经胶质细胞Tau蛋白磷酸化减少，具有潜在的AD治疗效果^[45]。有研究发现锂盐也具有降低突变蛋白的聚集和细胞死亡率的作用，并可通过抑制肌醇单磷酯酶(IMPase)的活性引起哺乳细胞的细胞自噬^{[43, 44, 45, 46]}。锂盐引起细胞自噬的作用主要由IP3的含量进行调控。此外，锂盐通过抑制IMPase引起的细胞自噬作用并不依赖于对mTOR的抑制，说明这是一个新的作用途径，而且当锂盐和雷帕霉素一起作用时,能够提高清除huntingtin和α2synucleins突变体的作用,说明两种作用途径具有协同作用^[47]。海藻糖是非还原性二糖，可诱导细胞自噬，从而提高清除突变的synuclein蛋白和huntingtin蛋白的能力，并可阻断随后发生的细胞凋亡，这个特性推进了其在神经退行性疾病中的应用。海藻糖类制剂的相关难点在于海藻糖易被海藻糖酶消化成葡萄糖，降低了其在靶组织的疗效，因此，寻找海藻糖酶非消化性的海藻糖类似物，例如乳果糖和蜜二糖，是目前用于提高疗效的潜在战略^[48]。

我国人口老龄化日益加重，AD作为中老年人中最常见的神经退行性疾病之一，已经严重影响到老年人的生存质量，并且给社会带来严重问题，对AD疾病的进一步探讨研究已成为目前医药学研究领域的又一热点。关于如何构建更好的、可以同时展现AD两大病理标志的神经细胞模型已成为科学家需要攻克的关键性科学问题^[49]。要逆转AD的病理过程，就要对引起AD的因素予以干预：可以通过敲除相关受体亚基缓解受体突变导致的行为障碍，或者清除患者体内老年斑以及过度磷酸化的Tau蛋白质延缓病程^[50]。迄今为止，大多数治疗策略仍然集中于靶向清除Aβ或者操纵Tau蛋白聚集，临床中成功案例有限，说明单一的治疗靶点难以取得令人满意的结果，而针对斑块和缠结的处理仍然最有可能被集成到任何有关AD的成功治疗策略中^[51]。另一方面，目前的研究成果仅限于清除或降低脑内斑块缠结，无法在清除病理物质的同时修复受损神经元，因而临床病症改善效果不佳。针对AD这一多因素疾病，如何在分子水平、细胞水平同时加以干预，在遏止进一步损伤的同时促进受损神经元再生，将被动防御改为主动治疗，这或许是临床上AD治疗的另一方向。

自噬作为一种广泛存在于真核细胞中的降解方式，成为近年来研究AD治疗的热点。自噬对引起AD的多种病理性改变均有一定的调控作用。自噬发生的过程可通过多种途径。然而正常细胞中的自噬并不能够在AD治疗中很好地发挥作用，因此需要通过自噬抑制剂和自噬诱导剂对细胞自噬进行调控。近些年少量重要发现表明，SMER28和Spautin-1等具有喹唑啉结构的小分子很有可能具备调节细胞自噬的能力^{[52, 53, 54]}。有关自噬干预AD的机制目前还有许多未阐明之处，在AD的发生、发展过程中，哪些途径自噬过程被异常激活，哪些途径被抑制，在不同阶段分别扮演了怎样的角色，如何运用自噬诱导剂或自噬抑制剂有效控制AD的发展过程而不影响其他生命活动，这些都是研究热点。