阿尔茨海默病(alzheimers disease, AD)是一种病情呈进行性的神经变性疾病，病理表现主要为老年斑(senile plaque，SPs)、神经元纤维缠结(neuofibrillary tangle，NFTs)及区域性神经细胞死亡(神经元与神经突触异常丢失)等[1]。实验研究表明，早期铅(Pb)暴露与AD的发病有关[2]。Pb作为环境中最为常见的重金属污染物之一，其污染主要表现为长期低浓度、大范围污染，对人群健康的影响主要是低剂量、长期暴露引起的慢性损害，Pb具有神经毒性，早期Pb暴露能引起儿童认知能力的损害。Pb的神经毒作用机制包括干扰神经递质释放(如多巴胺系统、脑啡呔系统和谷氨酸等)、改变钙调蛋白—蛋白激酶的活力、破坏脑屏障系统和影响神经细胞能量代谢等，这些可能是Pb导致AD发生的原因。本文就现阶段国内外关于Pb与AD关系的研究作简要综述。
1 Pb使大脑中β-淀粉样蛋白(β-amyloid，Aβ)生成增加β-淀粉样蛋白是血管壁淀粉样变性和老年斑的主要成分，它源自大脑神经细胞β-淀粉样蛋白前体蛋白(β-amyloid precursor protein，APP)的分解[3]。APP的水解有两种途径，第一种为在正常人体内占主导地位的非淀粉样蛋白生成途径，主要过程是存在于膜表面的α-分泌酶作用于APP，生成一个含C端的片段(P3CT)和另一个含N端的sAPP片段，该水解过程破坏了Aβ结构的完整性, 生成可溶性的sAPP片段；另一种水解途径则为经β-分泌酶和γ-分泌酶作用，首先APP在β-分泌酶作用下，生成带一个完整Aβ的跨膜C段和另一个含670个氨基酸的APP片段，前者经γ-分泌酶进一步酶切形成Aβ，产物主要包括Aβ40、Aβ42和Aβ43等Aβ单体。正常情况下，人体内Aβ含量处于一个动态平衡中，人体内有多种酶对Aβ有降解作用，其中包括胰岛素降解酶(insulin-degrading enzyme，IDE)[4]、脑啡肽酶(neprilysin，NEP)[5]和内皮素转换酶(endothelin converting enzyme，ECE)[6]等，它们多是含锌金属肽酶，可以直接将Aβ分解成可溶性的蛋白片断，低密度脂蛋白受体相关蛋白(low-density lipoprotein receptor-related protein associated protein，LRPAP1) 也参与Aβ的降解，它可以促进相关酶对Aβ单体的降解[7]。
多年来，人们一直重视对AD尤其是对Aβ影响因素及其机制的研究，其中包括Pb在内的多种环境因素。研究结果表明，低剂量Pb暴露能上调Aβ水平，诱发AD样病变：一方面，Pb能增加Aβ40的产生，Basha等[8]通过给幼年阶段的大鼠Pb染毒，通过检测其整个生命周期β淀粉前体蛋白APP基因的表达情况，来探讨啮齿动物对Pb的反应，结果显示Pb能使大鼠脑内APP mRNA、APP和Aβ40表达增加，并且能促进Aβ多聚体的产生；Wu等[9]发现早期Pb暴露的猴子随着年龄的增长，Aβ40过度产生的同时伴有体内高水平APP mRNA、APP、特异性转录蛋白1(transcriptional regulator specificity protein 1，SP1) 和具有β-分泌酶活性的β位淀粉前体蛋白裂解酶1(β-amyloid converting enzyme 1，BACE1) 的表达，其中SP1是APP和BACE-1共同的转录调节因子，在小鼠体内试验中也证实[9-11]，母鼠孕期Pb暴露，胎鼠大脑海马组织中的Aβ40和磷酸化Tau蛋白表达增加；另一方面，Pb还能降低Aβ的清除；Gu等[12]的研究也发现Pb抑制APP转基因小鼠LRPAP1的表达，同时伴有Aβ的过表达，Behl等[13]发现Pb染毒的大鼠其Aβ40表达上调和IDE的活性下降，研究结果一致认为，Pb能通过多种途径影响Aβ的产生，并诱发AD样病变，加快和加重AD的发病。
2 Pb可以引起大脑神经细胞的氧化损伤在化学界Pb在其化合物中虽然只表现一种价态，但实验已经证实它能诱导氧化应激，促进脂质过氧化，引起细胞DNA氧化损伤[14]。对于Pb诱导氧化应激，Willis[15]已于1965年进行了首次报道，这一结论在后来的很多研究中得到证实，流行病学调查资料和动物实验研究结果均表明[16-17]，Pb染毒会降低谷胱甘肽过氧化物酶、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)等一系列抗氧化酶的活性及某些抗氧化物质的含量，这在神经系统中体现的尤为明显，除此之外，实验还证实Pb能引起神经细胞DNA的氧化损伤，促进细胞中有关凋亡基因的表达，加速和加重细胞氧化损伤。另一方面，Pb能提高大脑组织中脂质过氧化水平，印度学者Sandhir等[18]为了探明铅与脂质过氧化损害的关系, 研究了铅染毒后大鼠神经细胞对脂质过氧化及抗氧化防御系统的效应，结果表明铅作用后脂质过氧化产物增加，由此可以推断铅可以通过对细胞膜的过氧化损害而发挥神经毒效应。
氧化损伤是AD发病的重要机制之一，Akihiko等[19]的研究发现，氧化损伤是AD最早期的分子事件。8-羟基鸟苷酸(8OHG)和8-羟基脱氧鸟苷酸(8OHdG)的水平升高标志着RNA和DNA的氧化水平升高。在老年痴呆患者大脑组织中除了Aβ异常增加之外，其RNA氧化损伤后的8-羟基鸟苷酸(8OHG)和DNA氧化损伤后的8-羟基脱氧鸟苷酸(8OHdG)含量明显增加[20]。神经纤维缠结是Tau蛋白被高度磷酸化后，失去与微管结合的能力而形成的，Tau蛋白被高度磷酸化以后导致神经元功能的丧失，在动物体内实验已经证实Pb可以促进氧化应激和磷酸化Tau蛋白的产生。其原理可能与Pb促进氧自由基(ROS)的生成有关，ROS可以使钙稳态失调，钙稳态的失调会导致大量钙内流，使钙离子依赖性蛋白激酶(如PKC等)及钙调蛋白激酶(如钙/钙调素依赖性蛋白激酶等)过度活化，致使蛋白激酶与蛋白磷酸酶的比例失衡，与此同时Pb本身也会影响钙稳态，铅离子和钙离子拮抗竞争，铅离子可竞争性取代钙离子激活PKC、钙调蛋白激酶和Camp-蛋白激酶，从而促进Tau蛋白的异常磷酸化，形成神经纤维缠结。Pb能诱导神经细胞产生自由基，引起Tau蛋白的异常磷酸化，对AD发病有重要作用。
3 Pb引起的其他影响 3.1 Pb能诱导神经细胞凋亡Pb能引起神经细胞凋亡基因的异常表达，诱导神经细胞的凋亡，Dong等[21]在实验中发现Pb可以通过影响MAPK和FAS信号通路，诱导细胞中凋亡有关蛋白K-ras、c-fos、Fas和半胱氨酸蛋白酶-3的表达，同时Pb可以干扰神经细胞的能量代谢。慢性Pb中毒时，大脑将受到持续低浓度Pb的影响。由于Pb对丙酮酸脱氢酶复合体和己糖激酶等特异性的酶具有抑制效应，使脑内的葡萄糖代谢受到影响。葡萄糖代谢的失控导致乙酰胆碱和三磷酸腺苷水平异常，能量代谢的异常促使神经细胞的凋亡；此外，有研究证实，海马CA1、CA3、DG(齿状回)区随Pb染毒剂量的增加，其脱氧核糖核酸末端转移酶介导的dUTP缺口末端标记阳性神经元细胞数逐渐增多，大脑海马组织神经细胞凋亡增加[22]。AD的病理表现中最为重要的一点即为区域性神经细胞死亡，Pb能引起神经细胞凋亡，在AD的发病过程有着重要作用。
3.2 Pb能造成胆碱能系统紊乱Pb对大鼠大脑乙酰胆碱酯酶活性具有抑制作用[23]，严重时会导致神经系统胆碱能系统紊乱。AD的“胆碱能假说”认为胆碱能系统的紊乱是AD的发病关键事件，胆碱能系统的紊乱导致神经元功能紊乱，造成神经元结构的损伤，这对AD的发生有重要意义。虽然随着AD病因研究的深入，多病因综合作用已经得到了大家的广泛认同，但是不可否认，胆碱能系统的紊乱在引发AD上有着重要作用。Pb诱发胆碱能系统的紊乱，可能是铅诱发AD的原因之一。
3.3 Pb对大脑血管有损伤作用Pb可以使血管内皮素(ET)含量增加[24]。ET是一种迄今发现作用最强的缩血管作用生物肽，其含量增加引起脑部血管收缩，甚至出现血管损伤和病变。此外，ET还可直接损伤神经元及神经胶质细胞，促进自由基产生和缺血性脑水肿的形成。许多流行病学研究提示[25]，一些导致血管病变的危险因素，如高血压、糖尿病、高胆固醇血症、高纤维蛋白原血症、高同型半胱氨酸血症、动脉粥样硬化、血栓形成、心房颤动、吸烟、酗酒和ApoE基因多态性等都能增加AD的患病风险。Pb对大脑血管有损伤作用，可能是其诱发AD的重要机制之一。
4 展望研究Pb对AD发病的机制，要将多种因素综合考虑，不能将某个因素孤立对待，因为Pb能从多方面对AD产生影响，同时多个效应之间彼此相互关联、相互影响。例如Pb使大脑中β-淀粉样蛋白生成增加，而β-淀粉样蛋白能够诱发神经细胞凋亡，同时加重氧化应激[26]，Pb可以引起氧化应激，使细胞内自由基含量增加，自由基对细胞内线粒体有损伤作用，干扰能量代谢，线粒体损伤能产生更多的自由基。基因芯片技术的发展给Pb和AD发病机制的研究带来了新的契机。DNA甲基化和miRNA的改变可以造成蛋白表达的改变，基因芯片技术可以帮助定位Pb引起的特定部位的DNA甲基化和miRNA的改变。在孟金萍等[27]的研究中，利用人全基因组芯片已经发现Pb能导致AD相关基因表达的改变。最新的研究中也证实Pb能影响DNA甲基化从而导致Aβ表达的改变[28]。除此之外人群的研究也将是该领域的一个发展方向。已经有部分研究者开始关注人群，Maitrey等[29]进行的人群队列研究，发现高Pb组(出生时脐带血铅大于等于10 μg/dL)与低铅组(出生时脐带血铅小于10 μg/dL)相比，外周血单核细胞中与AD发病相关的LRPAP1表达有所下降。由于AD的发病时间需要很长，人群资料很难获取，随访难度也很大，因而现阶段该部分研究较少，不过可以想象已经开始的部分人群研究随着随访时间的延长，越来越多的人群资料将呈现出来，人群研究必将成为该领域的一个热点。
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