趙萬紅 羅 超 (湖北醫(yī)藥學院基礎醫(yī)學院，湖北 十堰 442000)

阿爾茨海默病(AD)是一種與年齡高度相關的、以進行性認知障礙和記憶力損害為主的中樞神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病，多發(fā)生在60歲以上的老年人。缺血性腦卒中以及慢性腦缺血引起的血管性癡呆，具有和AD相似的一些體征和癥狀，如行為異常、認知功能下降等，而且也多發(fā)于老年人。Zekry等〔1〕發(fā)現(xiàn)，33個癡呆病人中，24個同時有神經(jīng)退行性變和血管損傷。這些均說明AD和腦缺血之間存在著密切的關系，有共性，還可能互相影響、互相促進。

1 AD概述

AD主要病理特征是腦組織神經(jīng)細胞內(nèi)的神經(jīng)元纖維纏結(NFT)和神經(jīng)細胞間的老年斑(SP)，后者的主要成分是不可溶的β－淀粉樣蛋白(Aβ)。AD有兩類:家族性和散發(fā)性。前者發(fā)病少，50%存在APP或早老素基因常染色體顯性突變。后者占AD的絕大多數(shù)，載脂蛋白E(ApoE)的等位基因ε4是其高危因素〔2〕。但無論何種AD，Aβ都會在細胞外間隙積聚。Aβ是由其前體蛋白(APP)經(jīng)一系列酶切得到的不溶性產(chǎn)物。

1.1 APP與神經(jīng)元功能 APP是一種跨膜糖蛋白，有多種異構體，如APP695、751和770等。APP695在神經(jīng)元表達豐富，而在非神經(jīng)元很少。APP751在AD患者的海馬和內(nèi)嗅皮質(zhì)神經(jīng)元選擇性高表達，APP－751/APP－695表達比率與SP的密度正相關，提示與AD關系密切。

APP可隨濃度不同而起到神經(jīng)毒性或保護的雙重作用。一方面，它可以減弱腦組織的抗氧化能力，而且較低濃度的可溶性APP片段就可促使小膠質(zhì)細胞產(chǎn)生神經(jīng)毒素。Sondag等〔3〕研究發(fā)現(xiàn)，APP可通過募集酪氨酸激酶和絲裂原激活的蛋白激酶(MAPKs)介導小膠質(zhì)細胞和單核細胞的促炎癥反應活性。高表達人APP的轉基因小鼠也表現(xiàn)出空間學習和記憶障礙〔4〕。然而，分泌型APP卻有神經(jīng)保護作用。APP基因敲除小鼠可表現(xiàn)出反應性腦神經(jīng)膠質(zhì)增生，活動能力和前肢肌力下降。Panegyres〔5〕發(fā)現(xiàn)，當神經(jīng)元、膠質(zhì)細胞對各種應激因素發(fā)生反應時，APP都是上調(diào)的，而且APP基因及其表達產(chǎn)物對突觸功能及腦的發(fā)育也是非常重要的?？梢?，少量的APP對神經(jīng)系統(tǒng)的穩(wěn)定是十分必要的，但APP的高表達對神經(jīng)元的功能是有害的。

1.2 Aβ與神經(jīng)元功能 Aβ級聯(lián)假說認為，APP的纖維狀切割產(chǎn)物引起AD的神經(jīng)退化。這個假說源于體外試驗的一些發(fā)現(xiàn)，一方面，纖維狀Aβ有神經(jīng)毒性，另一方面，攜帶家族性AD相關基因突變的細胞可產(chǎn)生較多的Aβ。然而，有些證據(jù)并不支持該假說，如，通過對患者腦組織進行免疫組化檢測發(fā)現(xiàn)，纖維狀Aβ沉積與認知損傷嚴重性無關〔2〕。還有研究者發(fā)現(xiàn)，高表達人APP的轉基因鼠，許多存在學習記憶缺陷和突觸傳遞障礙，但缺乏纖維狀蛋白沉積，而有些盡管有大量纖維狀Aβ沉積，卻沒有神經(jīng)元死亡〔6〕。

目前認為，具有潛在神經(jīng)毒性和記憶損傷作用的Aβ應該是其寡聚體，而不是大的纖維，并且這種可溶性形式可在腦實質(zhì)中自由擴散。Pitschke等〔7〕在AD患者腦脊液中發(fā)現(xiàn)有可溶性Aβ寡聚體;McLean等〔8〕進一步發(fā)現(xiàn)AD嚴重程度與腦中可溶性Aβ寡聚體的數(shù)量的相關性高于與SP的相關性。類似的，高表達人APP的轉基因鼠腦中可溶性Aβ的數(shù)量與空間學習記憶缺陷高度相關〔9〕。因此，這種觀點可能更合理。

2 AD與腦缺血

尸檢發(fā)現(xiàn)，多數(shù)AD患者伴有腦血管病變，說明AD和腦缺血的共存是非常普遍的，提示AD和多發(fā)性梗死性癡呆的病理過程是一個協(xié)同和累積的過程〔2〕。

2.1 腦缺血的病理機制 腦缺血是腦血流永久或短暫減少的結果。腦缺血隨著時間的推移，引起一系列生理生化改變，最終引起神經(jīng)元退化。血流減少導致腦組織ATP減少，神經(jīng)元和膠質(zhì)細胞出現(xiàn)Na+、Ca2+內(nèi)流和K+外流以及細胞去極化，進而使胞體、樹突和突觸前電壓依賴性鈣通道激活，興奮性氨基酸釋放，直接通過NMDA受體或AMPA受體，或者間接通過代謝型谷氨酸受體進一步促進Ca2+內(nèi)流。細胞內(nèi)Ca2+增加使線粒體Ca2+超載，引起線粒體膜滲漏，ATP產(chǎn)生中止，自由基大量產(chǎn)生。Ca2+濃度增加影響胞內(nèi)及核內(nèi)許多生理生化過程，如磷脂酶和核酸內(nèi)切酶激活分別引起磷脂與核酸的斷裂。氧自由基引起膜脂質(zhì)過氧化、DNA和蛋白質(zhì)的破壞以及炎癥介質(zhì)的產(chǎn)生。同時，谷氨酸介導的過度激活引起單價離子通道開放，Na+、Cl－內(nèi)流，水隨之進入細胞，導致細胞腫脹，功能障礙，甚至死亡。

2.2 腦缺血對AD的影響 除NFT和SP兩大主要病理特征外，AD還常有其他病理改變，包括腦梗死、Aβ在腦血管的聚集、白質(zhì)改變等。Premkumar等〔10〕研究發(fā)現(xiàn)，30%的 AD病人患有腦梗死。目前，普遍認為，腦卒中或腦血管病變加重AD患者的認知損傷并加速其衰老，同時患有AD和血管疾病的，癡呆要嚴重得多。

分子水平的研究表明，缺血后腦組織中APP的表達增加，并且缺血促進APP的Aβ裂解途徑。在缺血大鼠也發(fā)現(xiàn)有tau蛋白的AD樣構象改變，而在AD，異常磷酸化tau蛋白是NFTs的主要成分，因此，缺血還可能促進NFTs的形成〔11〕。

2.3 AD對腦卒中發(fā)生的影響 有認知缺陷的患者患腦卒中或腦血管疾病的可能性增加。Gale等〔12〕研究證實，沒有腦卒中病史，但存在認知能力低下，臨床診斷為AD的老年患者以后患腦卒中的風險明顯增加，而且這種風險增加與高血壓和糖尿病無關。

2.4 動物模型的研究 缺血性腦損傷與APP、Aβ有一定關系。Zhang等〔13〕發(fā)現(xiàn)，3～4月齡的突變APP高表達小鼠腦實質(zhì)中Aβ增多，但沒有纖維斑塊，而它們在局灶性腦缺血時，梗死體積顯著大于非轉基因鼠。其機制在于，Aβ介導血管收縮，使內(nèi)皮依賴性腦血管反應性發(fā)生改變。另一研究表明，Aβ破壞高表達人APP小鼠的腦血管自身調(diào)節(jié)功能可能使腦在腦血流發(fā)生改變時更容易受損〔14〕。可溶性Aβ對血管收縮的影響是通過促炎癥反應途徑發(fā)生的，因為環(huán)氧酶2抑制劑(NS-398)和p38 MAPK抑制劑(SB202190)可抑制Aβ對離體腦血管和轉基因AD模型的有害作用〔15〕。故可認為，Aβ引發(fā)炎癥反應，從而導致AD的腦血管系統(tǒng)容易受損。

研究還發(fā)現(xiàn)，表達人APP751超過內(nèi)源性APP 1～2倍的小鼠在遭受大腦中動脈永久阻斷(pMCAO)后出現(xiàn)的梗死區(qū)顯著大于正常小鼠的梗死區(qū)。這些小鼠沒有纖維狀Aβ斑塊，但有彌散的Aβ沉積，后者與局部星形膠質(zhì)細胞有關，說明APP和(或)彌散的Aβ集聚引起了這些小鼠的神經(jīng)元易損。而通過監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)兩種小鼠缺血前后腦血流的減少量是相似的〔16〕。以上表明，除 Aβ介導的血管效應外，還有其他因素降低APP751高表達小鼠神經(jīng)元死亡的閾值。實際上，在APP751高表達小鼠的小膠質(zhì)細胞，基礎表達本已增高的炎癥途徑的重要介導物-磷酸化p38 MAPK在pMCAO時進一步上調(diào)〔16〕。提示，APP和或Aβ介導的炎癥在神經(jīng)元缺血易損性中發(fā)揮了作用。

由以上推測，腦血管系統(tǒng)和腦實質(zhì)Aβ水平增高的AD患者，Aβ介導的血管收縮和腦實質(zhì)炎癥介導物的表達增加在神經(jīng)組織對局部缺血損傷的易感性中起了重要作用。

3 神經(jīng)炎癥是AD和腦缺血的共同病變

炎癥與AD的發(fā)生有關，因為在Aβ斑塊部位有活化的小膠質(zhì)細胞和炎癥介質(zhì)，并且抗炎藥物能減緩AD的發(fā)展。腦缺血啟動炎癥反應途徑，抗炎藥物對局部腦缺血損傷的動物模型也有效。這說明，炎癥與AD和腦缺血均有關系。

腦組織中小膠質(zhì)細胞和星形膠質(zhì)細胞細胞因子的表達和釋放是神經(jīng)炎癥的基本現(xiàn)象〔2〕。AD和腦缺血的小膠質(zhì)細胞分泌炎癥介質(zhì)，如補體因子、白介素(IL)、腫瘤壞死因子(TNF)等〔11〕。神經(jīng)元也能表達IL-1β、TNF等細胞因子，而且是表達COX2的主要細胞，后者涉及前列腺素類物質(zhì)和氧自由基的形成〔17〕。說明，神經(jīng)炎癥發(fā)生在這兩種疾病是完全可能的。

3.1 AD的神經(jīng)炎癥 典型的AD炎癥反應是慢性的、分散的、點狀的，并局限于易感腦區(qū)。因此，可以認為，AD的腦部炎癥源于對其基本病理改變(NFTs和Aβ沉積)、損傷的神經(jīng)元與軸突的反應，與全身性炎癥反應有所不同。

炎癥對AD也有好的作用。Aβ沉積物在激活小膠質(zhì)細胞釋放神經(jīng)毒素的同時，它的抗體調(diào)節(jié)作用能通過Fc受體介導而誘導小膠質(zhì)細胞吞噬和降解Aβ斑塊。Wyss-Coray等〔18〕發(fā)現(xiàn)，星形膠質(zhì)細胞能從含有Aβ的腦片中清除Aβ。表明某些膠質(zhì)細胞的激活對AD有治療作用。非甾體抗炎藥能抑制轉基因小鼠腦SP斑塊的形成，但臨床試驗發(fā)現(xiàn)，該類藥對AD并沒有較好的治療作用或者存在不能耐受的副作用。因此，通過抗感染治療AD尚需進一步探索。

3.2 腦缺血的神經(jīng)炎癥 營養(yǎng)和氧的缺乏可誘導小膠質(zhì)細胞和星形膠質(zhì)細胞的激活、增殖和肥大。這些炎癥反應在缺血性腦損傷的發(fā)展中起重要作用，同時也為腦缺血的治療提供了治療途徑。另外，局部缺血損傷還可引起其他一些炎癥反應，包括多形核淋巴細胞、單核細胞、巨噬細胞等由于血腦屏障的破壞而出現(xiàn)的浸潤和聚集。后者與AD炎癥的機制是不同的。許多腦缺血誘導的炎癥介質(zhì)基因表達通過上游相同的激酶和級聯(lián)調(diào)節(jié)，這些激酶和調(diào)節(jié)途徑可作為重要的藥理學靶點。MAPKs，尤其JNK和p38 MAPK與調(diào)節(jié)細胞生存、凋亡和炎癥細胞因子產(chǎn)生的信號級聯(lián)有關。上世紀末發(fā)現(xiàn)的一類抑制細胞因子抗炎藥可阻斷p38 MAPK激活下游途徑，進而影響TNF-α、IL-1β和IL-8等的產(chǎn)生。如SB203580是p38 MAPKα和β的強抑制劑，可顯著減少沙土鼠全腦缺血模型的梗死體積〔19〕。第二代p38 MAPK抑制劑SB239063可減少氧糖剝奪海馬神經(jīng)元的死亡〔20〕。另外，我國具有自主知識產(chǎn)權的抗腦缺血藥丁基苯酞可抑制MCAO后腦組織中花生四烯酸釋放和PLA2的基因表達，可提高缺血腦組織中PGI2/TXA2的比值，對原代培養(yǎng)的大鼠皮層神經(jīng)細胞也能夠劑量依賴性地升高細胞外液中6-酮-PGF1α含量，降低 TXB2水平，從而使二者比值升高〔21〕，而PLA2可水解細胞膜磷脂，生成花生四烯酸，后者又是許多炎癥介質(zhì)的來源，PGI2、TXA2、6-酮-PGF1α也都與炎癥有著非常密切的關系，說明該藥也可能通過抗炎在治療腦缺血中發(fā)揮一定作用。以上說明，抗炎可作為治療腦缺血的一個途徑。

4 APP和Aβ增加腦組織缺血易損性的機制

APP751高表達小鼠神經(jīng)元易損性的增加與p38 MAPK的上調(diào)表達有關。炎癥反應使腦對缺血損傷更加敏感的假設通過在APP751高表達小鼠MCAO之前使用抗炎藥物阿司匹林治療而得到證實。阿司匹林顯著消除了這種易損性，但并未影響腦血流和其他生理參數(shù)。為了明確p38 MAPK在APP誘導的缺血易損性中的作用，使用APP751高表達小鼠，在腦缺血前使用選擇性的p38 MAPK抑制劑SD282，結果，完全消除了APP751高表達小鼠和正常小鼠缺血易損性的差異〔16〕。表明，p38 MAPK是一個與神經(jīng)元對缺血敏感性增加有關的炎癥途徑的重要上游調(diào)節(jié)物。另外，研究發(fā)現(xiàn)，Aβ在體外也可刺激小膠質(zhì)細胞的p38 MAPK磷酸化，因此，這也是Aβ增加神經(jīng)元缺血易損性的機制〔22〕。綜上所述，APP751和Aβ可通過上調(diào)p38 MAPK而增加神經(jīng)元缺血易損性。

AD和腦缺血常常并存，互相促進。炎癥是它們的共同特征之一，它既促進AD的發(fā)展，又加重腦缺血損傷。其發(fā)生主要是通過小膠質(zhì)細胞的激活和p38 MAPK的表達上調(diào)實現(xiàn)的。因此，可以認為，通過對小膠質(zhì)細胞的活性調(diào)節(jié)和p38 MAPK的抑制，尤其是后者，對防止神經(jīng)元缺血易損性和隨之而來的AD神經(jīng)退行性變是有效的。針對這一靶點，開發(fā)可調(diào)節(jié)小膠質(zhì)細胞活性和抑制p38 MAPK的藥物是防治AD和缺血性腦卒中發(fā)生發(fā)展的重要途徑。另外，抗腦缺血新藥丁基苯酞同時兼有防治AD的作用〔23～25〕，如前所述，它可影響一些炎癥介質(zhì)的產(chǎn)生，那么它是否通過對炎癥途徑的影響發(fā)揮了一定的作用，有待探索?？傊?，通過炎癥途徑干擾同時防治AD和腦缺血是可能的。

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