目前的研究为我们提供了关于导致人类AD神经元细胞周期异常的潜在机制的深刻见解。神经元CCEs是AD中神经元退化的早期和可靠的标记。虽然异常的神经元细胞周期和AD的发病机制密切相关[3-6]，但是诱导神经元CCEs的细胞/分子学机制还不明了。目前我们发现，在基因为基础的AD小鼠模型R1.40中，神经元CCEs的诱导发生是在Aβ沉淀之前，并且和Aβ产生的相对水平有关，这是依赖于APP的淀粉样化过程，而且可以被Aβ寡聚体的天然制剂在原代神经元中诱导[9]。这些研究提供更深远的证据，那就是Aβ寡聚体在诱导神经元CCEs和神经元“突”收缩，以及PI3K/Akt/mTOR信号通路诱导神经元CCEs所起到的作用。

    目前的研究使用相对纯化的Aβ寡聚体和单体制剂。在我们之前研究中使用的Aβ天然制剂是在已确立的实验方法中获得的[32]，我们和其他研究者观察到了它对神经元CCEs[9]、突触和树突的完整性[15]、抑制LTP[12]和神经元生存能力[32]的不同生物作用。然而，通过这些实验方法制备的Aβ单体不可避免的含有低浓度的Aβ寡聚体（三聚体和四聚体），这些混淆了Aβ寡聚体对神经元的特异性作用。为了克服这一点，目前的研究通过老化样品24h，然后用体积排阻色谱柱把样品分馏成Aβ单体和寡聚体，从而制备了人工合成的Aβ单体和寡聚体的混合物。确实，SEC分馏产生了2个完全分离的峰，分别代表Aβ单体和寡聚体。这些产物用SDS-PAGE分离时产生了一个代表Aβ单体的明显的4.5 kDa的单条带，以及多条寡聚的和单的条带代表纯化的Aβ寡聚体。这些结果是和之前的研究－通过SEC和SDS-PAGE检验人工合成Aβ种类的制备和纯化，完全一致的；SDS-PAGE改变了Aβ种类的迁移样式[26-28]。

    另外一个关于假设Aβ单体和寡聚体生物作用的重要问题，涉及到改变的Aβ种类在实验范例中起到诱导作用的潜力。在目前的实验中，通过SDS-PAGE对来自细胞培养基的Aβ单体和寡聚体的详细分析，揭示了研究中使用的经过24h孵化的Aβ单体和寡聚体的迁移样式没有显著的改变。

这些研究确认了SEC纯化的Aβ寡聚体，而非相似浓度的SEC纯化的Aβ单体或Aβ原纤维，能够通过浓度相关的方式诱导神经元CCEs。在这些培养中，通过对BrdU合成的量化，揭示了在4.0 μg/ml Aβ寡聚体处理后，出现~40%的BrdU阳性神经元；而相对的，Aβ单体，Aβ原纤维或空白载体处理后，只有~5–10%的BrdU阳性神经元。除了BrdU合成的增加，这些研究还证实S期细胞周期蛋白PCNA的表达增加。

    以前的几个研究提示Aβ原纤维可以直接诱导CCEs[29,30,40]，实验在已分化的SHSY5Y细胞中进行[29,40]，用来诱导CCEs的Aβ的浓度在μM范围内[30]（目前实验中能起到效果的浓度要小得多，为2.0 μg/ml或等同与500 nM），需要用更长的孵化时间（之前的研究为72h，而显著的研究为24h）[30]。而且，在早期的报道中，Aβ制品很有可能是单体，寡聚体和原纤维的混合物（相比较目前的研究中用SEC纯化的制剂）。很多其他的研究同样记录了Aβ寡聚体在nM（< 4.0 μg/ml）范围内（和目前的研究浓度相似）的生物作用，包括突触缺失[15]、LTP抑制[12]以及AD动物模型记忆力的损害[19]。这些研究提示着Aβ寡聚化可以在特定的神经元群体中诱导生物效果，包括特定细胞周期蛋白的表达、DNA复制以及树突/突触结构和整体形态的变化。

    我们的结果证明，纯化的Aβ寡聚体在同一个神经元群体中同时诱导树突的缺失和CCEs。有趣的是好几个目前的研究证实，Aβ寡聚体可以直接引起突出蛋白的缺失，比如drebrin，PSD95；也可以引起好几个神经递质受体的改变，包括nAChRs[41]，毒蕈碱受体[42]和谷氨酸盐受体的运输[43]，改变脊椎构成、形态和密度[15]，以及体内体外的树突病变[44]。综上所述，这些结果支持了Aβ寡聚体诱导树突缺失和神经元CCEs的假说。

    我们也证实，CCEs的诱导是来自R1.40（R/R）小鼠模型原代脑皮质神经元细胞自发的，同时伴随着树突“突”的变短。此外，我们还检测到在R/R神经元中存在17到38 kDa 的含Aβ寡聚体，但对照培养中不存在。值得注意的是，R/R神经元培养中Aβ的含量（2.5 ng/ml）要比用来诱导野生型神经元CCEs的浓度（2 μg/ml）小的多。然而，既然APP在R/R神经元中人类APP启动子的控制下表达，而且在早期胚胎期就有表达[45,46]，那么R/R神经元将长期暴露在低浓度的Aβ种类中，这与21 DIV野生型神经元精确暴露在Aβ下24h，两者的条件是不一致的。和这个想法一致的是，R/R神经元表现出较短的神经元“突”，甚至是在早期DIV（数据未显示）。

    必须注意的是，R/R培养中神经元CCEs的诱导可能是因为升高的人类APP的表达水平以及它的后续产物，其中有一些已经被证实参与细胞粘附和/或神经元分化（综述[47]）。未来的实验需要去证明R/R神经元产生的Aβ种类是否直接诱导CCEs和树突变短，包括使用β-和γ-分泌酶抑制剂，和缺失β-分泌酶的R/R神经元。

虽然Aβ寡聚体诱导的神经元CCEs和树突缺失的确切分子机制还不完全清楚，我们的数据支持了PI3K/Akt/mTOR通路所起的潜在作用。首先，将原代神经元暴露在浓度逐渐增加的Aβ寡聚体，而非Aβ单体，将导致p-Akt^S473水平的升高。这是与之前的报道一致的：ADDL诱导Akt ser473位点的磷酸化，和树突胰岛素受体的去除及突触毒性有关[20]。其次，将原代神经元暴露在Aβ寡聚体中，还将提高磷酸化mTOR^s2448 和磷酸化4E-BP1^s65的水平，它们是Akt的下游靶点。当其他报道提示，分别在AD小鼠模型APP^SL/PSI KI和Aβ处理的N2a细胞系中，磷酸化mTOR的水平未改变[48]，或下降[23]；但也有报道指出在AD脑部，mTOR的磷酸化水平有增加[22,25]。我们实验中磷酸化mTOR的增加与Aβ处理的N2a细胞系中磷酸化mTOR下降之间的分歧，可能是因为使用了不同的Aβ肽制备（我们的实验：寡聚体Aβ在< 4.0 μg/ml或在1000 nM浓度；VS Aβ原纤维在20 μM或等同于80 μg/ml [23]）。最后，在Aβ寡聚体的处理下，抑制PI3K/Akt/mTOR通路中的任一成份将显著抑制BrdU的合成，为该通路参与诱导神经元CCEs提供了直接的证据。有趣的是，之前的报道，通过药理学和基因手段，证实了PI3K/Akt通过对包括成纤维细胞生长因子-2，SHH蛋白，和胰岛素样生长因子在内的众多有丝分裂原的细胞内信号转换，在神经祖细胞的增殖中发挥关键的作用[49,50]。并且在癌症组织中对mTOR的抑制，已被证明能降低细胞的增殖（综述[51]）。

    归纳起来，我们的结果证明，纯化的Aβ寡聚体，但非Aβ单体或原纤维，通过改变PI3K/Akt/mTOR通路的组成，来诱导神经元CCEs（Figure 8C）。我们需要更深入的研究来检验Aβ寡聚体多样生物作用下的具体分子机制，并把它和特定的AD中生化与病理的改变相联系。值得注目的是，PI3K/Akt/mTOR通路中的好几个成份可以在治疗上被用来检验小鼠模型和人类AD中神经元CCEs的显著性。