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        阿爾茨海默病中的淀粉樣蛋白*

        2023-08-14 10:05:58儲(chǔ)超揚(yáng)單江暉王清娟李麗萍
        關(guān)鍵詞:膠質(zhì)斑塊沉積

        肖 彪 儲(chǔ)超揚(yáng) 單江暉 王清娟 沈 巍 謝 凱** 李麗萍

        (1)寧波大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院康復(fù)科,寧波 315211;2)寧波大學(xué)醫(yī)學(xué)部生理與藥理學(xué)科,寧波 315211;3)浙江省戒毒研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,寧波 315010)

        阿爾茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)是以進(jìn)行性記憶衰退和認(rèn)知功能障礙為主要特征的神經(jīng)退行性疾?。?]。據(jù)世界阿爾茨海默病報(bào)告指出,目前全世界范圍內(nèi)癡呆人數(shù)約有4 700 萬,其中約2/3 的人患有AD[2]。全球每3 秒鐘就有1 例癡呆患者確診為AD,到2050 年全球AD 患者人數(shù)將上升至1.31億[3]。AD患者平均壽命為8~10年,隨著病情進(jìn)行性加重,病人經(jīng)受精神和肉體雙重折磨[4]。隨著社會(huì)人口老齡化進(jìn)一步加劇,AD患者的數(shù)量也將激增,給社會(huì)的醫(yī)療衛(wèi)生系統(tǒng)帶來嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。然而AD 治療進(jìn)展遲緩,目前臨床用于治療AD 患者的藥物主要為改善認(rèn)知癥狀的藥物如膽堿酯酶抑制劑(多奈哌齊、利斯的明)、N-甲基-D-天冬氨酸(N-methyl-D-aspartate,NMDA)受體拮抗劑(鹽酸美金剛)和控制精神行為癥狀的藥物如非典型抗精神病藥、5-羥色胺類藥,但它們僅在一定程度上緩解臨床癥狀,無法阻止或逆轉(zhuǎn)AD 病理進(jìn)程。β淀粉樣蛋白(amyloid β-protein,Aβ)的形成是AD典型病理特征之一,針對(duì)Aβ 的免疫治療如Solanezumab 免疫療法在臨床試驗(yàn)就已夭折,讓人們重新審視Aβ 的作用。因此本文將從Aβ 的產(chǎn)生、發(fā)展,以及在AD中的作用和治療情況等方面進(jìn)行綜述,以期全面認(rèn)識(shí)Aβ,為AD 治療提供新的思路。

        1 淀粉樣蛋白級(jí)聯(lián)假說

        1.1 淀粉樣蛋白級(jí)聯(lián)假說的提出

        過去許多科學(xué)家嘗試對(duì)AD 發(fā)病機(jī)制進(jìn)行解釋,最先受到學(xué)界大多數(shù)人認(rèn)可的是淀粉樣蛋白級(jí)聯(lián)假說(amyloid cascade hypothesis,ACH)。對(duì)于該假說的設(shè)想,始于1984 年Glenner 從AD 患者的腦膜血管中發(fā)現(xiàn)了“β 淀粉樣蛋白”,并進(jìn)行了部分測(cè)序,發(fā)現(xiàn)其序列與淀粉樣斑塊中Aβ 相同。由于在唐氏綜合征(Down syndrome,DS)中也發(fā)現(xiàn)了同樣序列的蛋白質(zhì),通過對(duì)它們基因序列分析,最終在21 號(hào)染色體上發(fā)現(xiàn),淀粉樣前體蛋白(amyloid precursor protein,APP)的變體與Aβ 的沉積相關(guān)[5]。在家族性AD(family Alzheimer’s disease,F(xiàn)AD)患者遺傳基因中發(fā)現(xiàn)APP 基因突變,為ACH的提出奠定了基礎(chǔ)。1992年首次詳細(xì)、完整地指出在家族性、早發(fā)性AD 患者中,由于APP 基因的突變導(dǎo)致Aβ 大量沉積,使神經(jīng)元內(nèi)的Ca2+濃度升高,而Ca2+又參與調(diào)控Tau蛋白磷酸化,Tau蛋白的過度磷酸化造成了神經(jīng)纖維纏結(jié)和神經(jīng)元死亡,最后患者逐漸出現(xiàn)認(rèn)知癥狀,并發(fā)展為癡呆[6-7]。

        1.2 淀粉樣蛋白級(jí)聯(lián)假說的發(fā)展

        隨著研究的深入,ACH的細(xì)節(jié)被進(jìn)一步補(bǔ)充,如在FAD 患者中還存在早老素基因Presenilin-1(PS1)和Presenilin-2(PS2)的突變,該突變可通過影響γ 分泌酶(γ-secretase)使Aβ 產(chǎn)生增加而導(dǎo)致其大量沉積。在散發(fā)性AD(sporadic Alzheimer’s disease,SAD)患者中并未發(fā)現(xiàn)APP基因突變或調(diào)控γ分泌酶的相關(guān)基因突變,而年齡或攜帶載脂蛋白E (apolipoprotein E, APOE) ε4 等位基因(APOE4)是SAD主要的風(fēng)險(xiǎn)因素[8]。APP經(jīng)裂解酶依次裂解后產(chǎn)生不同肽鏈長度的Aβ 單體,如Aβ37、Aβ38、Aβ40、Aβ42、Aβ16-22、Aβ4-x等[9-11],其中Aβ42是主要的病理性蛋白,它與AD患者腦內(nèi)神經(jīng)元的丟失和認(rèn)知癥狀的出現(xiàn)直接相關(guān)[12]。單個(gè)Aβ 肽也稱為Aβ 單體,非常不穩(wěn)定且極其容易聚集,Aβ 單體在非極性溶劑中呈α 螺旋結(jié)構(gòu),而在水溶液中則變成β折疊(β-sheet),β折疊的單體是聚集過程的開始??扇苄訟β 單體可自發(fā)地進(jìn)一步聚集成不規(guī)則的、可溶性的聚集體即Aβ 寡聚體(Aβ oligomers),在寡聚體基礎(chǔ)上可聚集成具有高度規(guī)則的交叉β 折疊結(jié)構(gòu)的低可溶性Aβ 原纖維(Aβ protofibrils)。Aβ 原纖維進(jìn)一步聚集可形成不溶性的纖維斑塊(fibril plaque)[13-15]。現(xiàn)在的級(jí)聯(lián)假說更傾向于認(rèn)為腦內(nèi)Aβ42產(chǎn)生和清除失衡是各種AD 致病因素的根源,Aβ42聚集性沉積成為啟動(dòng)下游級(jí)聯(lián)反應(yīng),如Tau蛋白高度磷酸化、神經(jīng)性炎癥等一系列事件發(fā)生的誘因,導(dǎo)致神經(jīng)元的丟失,最終出現(xiàn)癡呆癥狀[16-19]。

        1.3 淀粉樣蛋白級(jí)聯(lián)假說面臨的挑戰(zhàn)

        然而ACH 發(fā)展至今,仍不能全面解釋疾病的發(fā)生發(fā)展,主要面臨以下幾點(diǎn)質(zhì)疑與挑戰(zhàn):

        a. 在嚙齒類動(dòng)物的研究中發(fā)現(xiàn),其大腦Aβ 斑塊出現(xiàn)的時(shí)間與認(rèn)知癥狀出現(xiàn)的時(shí)間并不一致,即Aβ 的沉積與AD 癥狀表現(xiàn)的時(shí)間及嚴(yán)重程度并未有緊密的聯(lián)系[20-21]。

        b. Aβ 在AD 患者腦中的主要致病形式并不明確。在實(shí)驗(yàn)動(dòng)物和臨床病例中均發(fā)現(xiàn),存在腦內(nèi)出現(xiàn)Aβ 斑塊卻未有癥狀的現(xiàn)象[22];有研究表明,F(xiàn)AD是由家族基因突變導(dǎo)致Aβ肽的產(chǎn)生增多引起,而SAD 是由野生型Aβ 折疊不當(dāng)引起,由Aβ40、Aβ42單體形成的低分子質(zhì)量、可溶性的寡聚體相對(duì)于Aβ40、Aβ42單體或纖維斑塊具有更高的神經(jīng)毒性,在臨床試驗(yàn)中也發(fā)現(xiàn)減少Aβ 單體產(chǎn)生或不溶性原纖維斑塊的沉積并不能改善AD患者的臨床癥狀,甚至出現(xiàn)負(fù)面影響[23-25]。

        c. Aβ與磷酸化Tau蛋白間的關(guān)聯(lián)并不清晰。在AD患者中,Aβ沉積與纖維纏結(jié)、神經(jīng)毒性程度并未有很強(qiáng)的聯(lián)系,而高度磷酸化的Tau蛋白卻與這些病理現(xiàn)象密切相關(guān);ACH也未闡明Aβ與磷酸化Tau蛋白之間關(guān)系,及Aβ是怎樣促進(jìn)Tau蛋白的病理改變[26-27]。

        雖然假說面臨許多質(zhì)疑與挑戰(zhàn),但Aβ在AD中扮演著重要的角色毋庸置疑。通過對(duì)Aβ在AD患者腦中的形成、發(fā)展及變化的深入探究,或?qū)⑦M(jìn)一步了解其在AD進(jìn)程中發(fā)揮的作用。接下來將從3方面來探究Aβ與AD之間的聯(lián)系。

        2 Aβ在AD中的作用機(jī)制

        2.1 從淀粉樣前體蛋白(APP)到Aβ斑塊的形成

        AD 患者腦中斑塊的形成需經(jīng)過一系列復(fù)雜的病理過程,其中Aβ 清除和產(chǎn)生的穩(wěn)態(tài)在斑塊形成過程中發(fā)揮著重要的作用[28]。Aβ 的前體是APP[29]。APP為I型跨膜蛋白,廣泛表達(dá)于中樞神經(jīng)系統(tǒng)和肝、脂肪等器官或組織,在細(xì)胞黏附和神經(jīng)發(fā)育過程中都發(fā)揮著重要作用[30]。由于APP 在體內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)和細(xì)胞定位的不同,會(huì)被不同分泌酶分解(圖1)。APP在核糖體中產(chǎn)生后,運(yùn)輸至高爾基體中催化成熟,部分APP 在反式高爾基網(wǎng)絡(luò)(trans-Golgi network,TGN)中被α 分泌酶(α-secretase)和β分泌酶(β-secretase)分解,且α分泌酶和β分泌酶間存在著競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。剩下未加工的APP 以囊泡出芽的形式運(yùn)送到細(xì)胞膜上,大部分被α分泌酶裂解,小部分被內(nèi)化,并在核內(nèi)體(endosome)、溶酶體及蛋白酶體中重新裂解[31-32]。APP被α分泌酶和β 分泌酶裂解后產(chǎn)生胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域(C-terminal field,CTF),CTF會(huì)繼續(xù)被γ分泌酶分解[33]。APP被α分泌酶和γ分泌酶順序裂解產(chǎn)生P3片段的途徑被稱為非淀粉樣蛋白途徑,而APP 被β 分泌酶和γ分泌酶順序裂解產(chǎn)生Aβ 的途徑被稱為淀粉樣蛋白途徑。在生理情況下APP 被不同酶切割產(chǎn)生不同產(chǎn)物,這些產(chǎn)物與神經(jīng)元不同受體相互作用,構(gòu)成一個(gè)平衡網(wǎng)絡(luò),以此來維持大腦穩(wěn)態(tài);若轉(zhuǎn)運(yùn)或細(xì)胞定位紊亂,會(huì)使APP裂解產(chǎn)生Aβ增多,甚至可能會(huì)直接導(dǎo)致如神經(jīng)發(fā)育與突觸可塑性受損等神經(jīng)系統(tǒng)功能的異常[34-35]。若Aβ 產(chǎn)生與清除失衡,也會(huì)導(dǎo)致大腦中Aβ 沉積。在人體中主要有3 種途徑清除過量的Aβ(圖1)。其一,Aβ被各種蛋白酶系統(tǒng)清除降解。小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞的胞外如腦啡肽酶(neprilysin,NEP)、胰島素降解酶(insulin degrading enzyme,IDE)、血管緊張素轉(zhuǎn)換酶(angiotensin converting enzyme,ACE)和胞內(nèi)如溶酶體、核內(nèi)體、泛素-蛋白酶體(ubiquitinproteasome system,UPS) 等均可降解可溶性Aβ[36]。其二,在血腦屏障處,Aβ可經(jīng)腦內(nèi)內(nèi)皮細(xì)胞的特殊轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)進(jìn)入血液而被清除。其三,在細(xì)胞間質(zhì)中,Aβ 可由膠質(zhì)淋巴系統(tǒng)和血管周圍引流通路進(jìn)入血液而被清除[37]。若Aβ產(chǎn)生異常增多或清除出現(xiàn)障礙,都導(dǎo)致其在腦內(nèi)的沉積,沉積的β折疊結(jié)構(gòu)的Aβ 單體可自發(fā)聚集成核(或稱核種子),形成的核結(jié)構(gòu)像種子一樣誘導(dǎo)更多Aβ單體進(jìn)一步聚集到核中形成原纖維,原纖維通過組裝、聚集可形成一系列低聚物,也可進(jìn)一步形成不溶性斑塊[38-39]。Aβ 聚集成斑塊是多步驟,依賴于成核的一個(gè)過程,核種子的形成是其中的限速步驟,它的形成可加快斑塊形成過程[40],其中Aβ42單體是成核的主要分子[41]。腦內(nèi)Aβ 單體、寡聚體、原纖維、斑塊等不同形態(tài)在AD發(fā)病中發(fā)揮怎樣的作用還有待探究,何種寡聚形態(tài)導(dǎo)致認(rèn)知下降也不明確。

        Fig. 1 The process from Aβ peptide production to plaque formation and clearance mechanism圖1 Aβ肽的產(chǎn)生到斑塊形成過程和清除機(jī)制

        2.2 Aβ沉積到癡呆癥狀的出現(xiàn)

        Aβ 在診斷或解釋部分AD 病理改變上發(fā)揮一定的作用[42-43],但斑塊和癡呆之間聯(lián)系及針對(duì)清除Aβ治療手段的夭折,提示ACH已不足以全面描述AD 的癥狀和發(fā)病機(jī)制[44]。在Aβ 單體聚集成寡聚體過程中會(huì)形成二聚體(兩個(gè)肽形成)的中間形式。研究發(fā)現(xiàn),Aβ 二聚體可通過抑制突觸長時(shí)程增強(qiáng)(long-term potentiation,LTP)和降低樹突棘的密度,使突觸可塑性降低,并損害記憶的形成[45]。Aβ二聚體也可在線粒體中與銅離子相互作用抑制氧化呼吸鏈中細(xì)胞色素C,導(dǎo)致能量供給障礙[44]。Aβ寡聚體可在胞外與不同受體結(jié)合產(chǎn)生不同效應(yīng),如與膜受體緊密結(jié)合阻斷膜受體功能、與GM1 神經(jīng)節(jié)苷脂(GM1 ganglioside)結(jié)合降低膜穩(wěn)態(tài),損害神經(jīng)系統(tǒng)功能[46-47]。此外,Aβ 寡聚體也可在胞內(nèi)通過過量消耗突觸前囊泡或改變突觸后修飾位點(diǎn)損害突觸功能[48-49]。有研究表明,相對(duì)于Aβ 單體而言,Aβ 寡聚體具有更高的神經(jīng)毒性[50],且寡聚體可通過外泌體在神經(jīng)元中傳播,加速腦內(nèi)病理進(jìn)展[51]。然而Aβ沉積并不是導(dǎo)致癡呆癥狀出現(xiàn)的唯一因素,Aβ 沉積前后還有其他因素共同影響著AD 的進(jìn)展(圖2)。Tau 蛋白是一種微管相關(guān)蛋白,主要由N 端、C 端、1 個(gè)脯氨酸結(jié)構(gòu)域和1個(gè)微管結(jié)合結(jié)構(gòu)域構(gòu)成。微管結(jié)合結(jié)構(gòu)域能與不同信號(hào)分子相互作用,從而調(diào)節(jié)軸突和突觸功能。正常情況下,Tau蛋白因其特殊回形針樣構(gòu)象而不易自聚集。當(dāng)病理環(huán)境下,Tau蛋白的某些特定基團(tuán)(如酪氨酸、蘇氨酸、絲氨酸殘基)被磷酸化,其構(gòu)象改變而易于聚集,形成神經(jīng)纖維纏結(jié),沉積于細(xì)胞內(nèi)[52]??扇苄訲au 蛋白出現(xiàn)在疾病早期,導(dǎo)致鈣離子信號(hào)通路失調(diào)以及腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子 (brain-derived neurotrophic factor,BDNF)水平降低,從而損害突觸功能和記憶[26]。不溶性Tau聚集體通過改變膜離子電導(dǎo)、激活電壓門控鈣通道和NADPH 氧化酶(nicotinamide adenine dinucleotide phosphate oxidase),誘導(dǎo)神經(jīng)元死亡[53]。此外,神經(jīng)炎癥也可加劇AD進(jìn)展。小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞是腦內(nèi)產(chǎn)生神經(jīng)炎癥的兩類主要細(xì)胞,它們與神經(jīng)發(fā)生、突觸可塑性及大腦的免疫防御相關(guān)[19]。小膠質(zhì)細(xì)胞被Aβ寡聚體、磷酸化的Tau 蛋白等誘導(dǎo)因素刺激激活,從“靜息態(tài)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤凹せ顟B(tài)”,處于激活態(tài)的小膠質(zhì)細(xì)胞因形態(tài)發(fā)生改變,而吞噬功能受損,導(dǎo)致Aβ 清除減少。激活后的小膠質(zhì)細(xì)胞釋放多種炎癥因子(如IL-1、TNF-α),加速AD進(jìn)展[17]。靜息型星形膠質(zhì)細(xì)胞可被神經(jīng)炎癥誘導(dǎo)轉(zhuǎn)變反應(yīng)性星形膠質(zhì)細(xì)胞,反應(yīng)性星形膠質(zhì)細(xì)胞可上調(diào)補(bǔ)體級(jí)聯(lián)基因的表達(dá)(如C3),并產(chǎn)生TNF-α、IFN-γ、IL-1β 等促炎因子,導(dǎo)致神經(jīng)元和少突膠質(zhì)細(xì)胞的死亡[54]。氧化損傷也是AD中常見的損傷因素。氧化損傷是指體內(nèi)活性氧(ROS)、活性氮(RNS)產(chǎn)生和清除失衡,造成機(jī)體生物分子的損傷。在AD中出現(xiàn)DNA和RNA分子的氧化損傷。DNA的氧化損傷可影響啟動(dòng)子的功能,導(dǎo)致基因的轉(zhuǎn)錄受損和突變。而RNA氧化損傷會(huì)使RNA提前降解,損害蛋白質(zhì)翻譯功能,從而干擾蛋白質(zhì)合成[55]。NADPH氧化酶4(NADPH oxidase 4,NOX4)是ROS 的主要來源,過表達(dá)NOX4可損害星形膠質(zhì)細(xì)胞線粒體電子傳遞鏈(electron transport chain,ETC)的功能,抑制線粒體呼吸和ATP產(chǎn)生。形膠質(zhì)細(xì)胞中線粒體氧化呼吸鏈斷裂會(huì)增加線粒體ROS 的產(chǎn)生,從而抑制抗氧化,并誘導(dǎo)氧化應(yīng)激,進(jìn)一步加重腦內(nèi)的氧化性損傷[56]。

        Fig. 2 Multiple factors lead to neuronal damage圖2 多因素作用導(dǎo)致神經(jīng)元損傷

        目前關(guān)于Aβ、Tau蛋白、神經(jīng)炎癥及氧化損傷在AD發(fā)病中具體的關(guān)聯(lián)尚不明確,但它們都可損害神經(jīng)系統(tǒng),導(dǎo)致癡呆癥狀的出現(xiàn)。有研究表明,Aβ 寡聚體主要損傷突觸功能,而高度磷酸化Tau蛋白主要損傷軸突功能[57],且它們的可溶形式都出現(xiàn)在AD 早期[58]。總之,Aβ 寡聚體可促進(jìn)Tau蛋白病理和激活小膠質(zhì)細(xì)胞,誘發(fā)神經(jīng)炎癥,而神經(jīng)炎癥又會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大Aβ和Tau蛋白病理。Aβ寡聚體和Tau 蛋白都會(huì)損害線粒體氧化呼吸功能[59-60],增加氧自由基(如ROS)的產(chǎn)生則誘導(dǎo)氧化應(yīng)激,造成氧化損傷。而氧自由基還可能參與小膠質(zhì)細(xì)胞激活和神經(jīng)炎癥過程[61]。因此,AD中神經(jīng)系統(tǒng)的損害是一個(gè)多因素作用的結(jié)果,癡呆癥狀的出現(xiàn)與Aβ 病理也并不呈單一的線性關(guān)系。在看待癡呆癥狀發(fā)生時(shí)不應(yīng)只關(guān)注Aβ 單一因素的影響,更需注意多種因素間的相互作用。

        2.3 Aβ與家族性AD、散發(fā)性AD的相關(guān)性

        在AD患者中存在FAD和SAD兩種疾病亞型,且兩者在神經(jīng)病理方面均表現(xiàn)出腦內(nèi)及血管壁內(nèi)Aβ 沉積,但在發(fā)病機(jī)制及表現(xiàn)形式上卻有不同[62]。FAD的發(fā)病呈家族聚集性、早發(fā)性等特點(diǎn),主要與APP、PS1、PS2 等基因顯性突變有關(guān),這些基因突變幾乎直接參與Aβ肽形成過程,使Aβ肽產(chǎn)生增多而加速沉積[63]。Aβ 沉積先于FAD 癥狀,且Aβ 沉積加速會(huì)使癥狀提前出現(xiàn),表現(xiàn)出較早的癡呆癥狀[16]。與FAD 不同,SAD 的發(fā)病呈散發(fā)性、遲發(fā)性特點(diǎn),其癥狀出現(xiàn)較FAD 晚,被認(rèn)為是遺傳、代謝、環(huán)境等因素共同作用的結(jié)果。年齡、APOE基因異常、表觀遺傳修飾異常被認(rèn)為是SAD的高風(fēng)險(xiǎn)因素,這些風(fēng)險(xiǎn)因素與Aβ沉積存在聯(lián)系,但更主要是由于年齡增長、異常表觀遺傳修飾累積等途徑造成體內(nèi)DNA 片段殘缺或丟失,從而影響神經(jīng)系統(tǒng)正常功能[34,64]。因此,F(xiàn)AD 常表現(xiàn)為單純的AD 癥狀,而SAD 多會(huì)伴發(fā)腦血管病、海馬硬化癥等。研究發(fā)現(xiàn),Aβ38具有高度聚集性,更易于被成核種子吸引形成斑塊。Aβ38在FAD 腦區(qū)中積累而在SAD中大多沉積在血管[65]。另有研究發(fā)現(xiàn),SAD 額葉皮質(zhì)的Aβ38負(fù)荷比FAD 多,而Aβ42沉積比FAD 少[66]。這兩個(gè)相矛盾的研究提示Aβ38或可作為研究FAD 和SAD 關(guān)聯(lián)的關(guān)鍵分子。盡管FAD 與SAD 之間的聯(lián)系尚不清晰,但從SAD發(fā)病來看,Aβ 沉積只是AD 損傷因素之一,其并不足以解釋AD的發(fā)生及神經(jīng)系統(tǒng)的損傷。

        3 以Aβ為核心的治療方式

        鑒于Aβ 在AD 病理進(jìn)展中的關(guān)鍵性,涌現(xiàn)許多針對(duì)Aβ的治療方法,主要從抑制Aβ的產(chǎn)生、促進(jìn)Aβ的清除、抑制Aβ的聚集3方面進(jìn)行研究。

        3.1 抑制Aβ的產(chǎn)生

        在Aβ 產(chǎn)生途徑的不同階段進(jìn)行抑制,表1 列舉不同干預(yù)手段抑制Aβ 的產(chǎn)生效果。星形膠質(zhì)細(xì)胞通過膽固醇信號(hào)調(diào)節(jié)APP 的轉(zhuǎn)運(yùn),再經(jīng)淀粉樣蛋白途徑產(chǎn)生Aβ,而低水平膽固醇使APP 經(jīng)非淀粉樣蛋白途徑進(jìn)行降解。在APP 轉(zhuǎn)運(yùn)階段,將APP/PS1/Tau(3×Tg-AD)小鼠與SREBP2 基因純合缺失小鼠雜交可生成星形膠質(zhì)細(xì)胞缺乏膽固醇的AD小鼠模型。在該模型小鼠中,由于APP的轉(zhuǎn)運(yùn)缺乏膽固醇信號(hào)調(diào)節(jié),APP從脂質(zhì)簇中流出,被α分泌酶裂解的機(jī)會(huì)增加,從而減少Aβ 肽的產(chǎn)生[67-68]。在APP 表達(dá)階段,有研究利用富硒補(bǔ)充劑抑制4月齡的3×Tg-AD小鼠中APP及APP的β位點(diǎn)裂解酶1 (beta-site amyloid precursor protein cleaving enzyme 1,BACE1或β-secretase)的表達(dá),發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)了AMPK/AKT/mTOR/p70S6K 通路的活性,并促進(jìn)Aβ 的自噬降解,最終抑制Aβ 的沉積[69]。Sortilin是由sort1基因編碼,包含10個(gè)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)域的空泡蛋白分選受體。Sortilin 的胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域參與調(diào)節(jié)APP非淀粉樣蛋白途徑,抑制Aβ產(chǎn)生。在APP 降解階段,研究發(fā)現(xiàn),在9 月齡APP/PS1(2×Tg-AD)小鼠中敲除sort1基因,可促進(jìn)淀粉樣蛋白途徑,使Aβ沉積增加[70]。在APP剪接階段,通過體內(nèi)蛋白質(zhì)表達(dá)調(diào)節(jié)分泌酶BACE1功能。APPSwe突變小鼠細(xì)胞質(zhì)FMR1 相關(guān)蛋白2(cytoplasmic FMR1-interacting protein, CYFIP2)表達(dá)降低,導(dǎo)致BACE1 及α 鈣/鈣調(diào)素依賴性蛋白激酶II 蛋白增加,造成小鼠腦內(nèi)Aβ 沉積增加和Tau 蛋白過度磷酸化[71]。過表達(dá)Sorting-Nexin-4(SNX4)蛋白或磷酸化真核細(xì)胞翻譯起始因子4B(eukaryotic initiation factor 4B,eIF4B)均可增加BACE1 的表達(dá),此外SNX4 蛋白還可能通過與BACE1相互作用,阻止BACE1轉(zhuǎn)運(yùn)到溶酶體,阻斷溶酶體對(duì)BACE1 降解[72-73]。通過天然或人工合成的化合物調(diào)節(jié)分泌酶BACE1。淫羊藿次苷II(icariside II,ICA II)是一種天然化合物,來源于淫羊藿屬植物的異戊烯基黃酮類成分。研究發(fā)現(xiàn),ICA II 可增加2×Tg-AD 小鼠中ADAM10 表達(dá)而抑制BACE1的表達(dá),從而減少Aβ產(chǎn)生,并改善小鼠的空間學(xué)習(xí)記憶障礙[74-75]。利用烘焙咖啡處理SHSY5Y細(xì)胞24 h,發(fā)現(xiàn)可以促進(jìn)BACE1的降解并減少Aβ 沉積[76]。利用20 μmol/L(中劑量)的植物天然提取物白藜蘆醇(resveratrol)處理HEK293細(xì)胞6~24 h,發(fā)現(xiàn)增加APP 產(chǎn)生和Aβ 生成,而利用50 μmol/L(高劑量)白藜蘆醇處理卻降低β 分泌酶活性,減少Aβ 生成。利用人工合成分子如抗抑郁藥物氟西?。‵luoxetine)對(duì)3×Tg-AD 小鼠連續(xù)4 個(gè)月灌胃給藥,發(fā)現(xiàn)增強(qiáng)蛋白磷酸酶2A(protein phosphatase 2A, PP2A) 活性和抑制GSK3β 活性,并激活Wnt/β-catenin 信號(hào),最終抑制神經(jīng)凋亡和Aβ沉積[77]。

        Table 1 Different interventions inhibit the production of amyloid protein in cells or different AD model mice表1 不同干預(yù)手段抑制細(xì)胞或不同AD模型小鼠中淀粉樣蛋白的產(chǎn)生

        盡管抑制Aβ 產(chǎn)生的干預(yù)方法有許多,但其在AD患者中的臨床效果還有待進(jìn)一步驗(yàn)證。Aβ在正常人群腦部和血液中均有表達(dá),說明其在正常健康人體中可能具有某些生理功能。因此在抑制Aβ 產(chǎn)生時(shí),應(yīng)注意完全抑制其產(chǎn)生可能對(duì)人體產(chǎn)生不利影響。

        3.2 促進(jìn)Aβ的清除

        清除Aβ 有直接和間接兩種途徑。第一代主動(dòng)免疫試劑AN1792(全長Aβ42與Qs-21 佐劑)可使人體獲得對(duì)Aβ42的主動(dòng)免疫,但在一項(xiàng)試驗(yàn)中有6%的受試者產(chǎn)生了T細(xì)胞介導(dǎo)的腦膜炎[83],因而第二代的ACC-001和CAD106疫苗,設(shè)計(jì)為限制性N端抗體,避免了由C端T細(xì)胞表位而引起對(duì)的腦膜炎[84]。此外,注射外源性抗體如人源性單抗Aducanumab 也可獲得對(duì)Aβ 的被動(dòng)免疫。給Tg2576 轉(zhuǎn)基因小鼠尾靜脈注射Aducanumab 抗體,抗體可進(jìn)入大腦與Aβ 結(jié)合,并以劑量依賴方式減少可溶和不溶性Aβ 的產(chǎn)生。給輕度AD 或前驅(qū)期患者靜脈注射Aducanumab 抗體,1 次/月,持續(xù)12月,可以減少Aβ的沉積,并減緩認(rèn)知下降[85]。表2 綜述了針對(duì)Aβ 清除的臨床干預(yù)治療數(shù)據(jù)。不管是主動(dòng)免疫還是被動(dòng)免疫,它們都是直接與體內(nèi)的Aβ 相互作用而減少Aβ 沉積。與Aβ 直接作用途徑不同的是,間接途徑通過增加降解酶的表達(dá)或提高膠質(zhì)細(xì)胞吞噬能力等方式間接清除Aβ。

        Table 2 Clinical interventions and therapeutic effects for Aβ clearance表2 臨床上針對(duì)Aβ清除的干預(yù)措施和治療效果

        在降解Aβ 方面:利用能夠穩(wěn)定和持續(xù)表達(dá)腦啡肽酶Neprilysin(NEP)的PPAR-sisox9(PBAEPLGA-AgIs-RA-sisox9)納米制劑轉(zhuǎn)染進(jìn)神經(jīng)干細(xì)胞,再將神經(jīng)干細(xì)胞移植到9月齡2×Tg-AD小鼠腦部海馬區(qū),治療1、6 個(gè)月后小鼠腦部NEP 表達(dá)增多,降解Aβ,從而斑塊的面積和大小明顯降低,并有利于神經(jīng)干細(xì)胞在大腦內(nèi)存活及分化成熟,從而改善小鼠學(xué)習(xí)記憶障礙[86];利用貝沙羅?。˙exarotene)衍生物oAB-14 對(duì)8 月齡2×Tg-AD 小鼠進(jìn)行15 d(急性)和3個(gè)月(慢性)的灌胃治療后,發(fā)現(xiàn)oAB-14 提高小膠質(zhì)細(xì)胞吞噬功能和增加IDE 表達(dá),促進(jìn)Aβ 降解,從而使小鼠海馬和皮層中的Aβ40和Aβ42明顯降低,斑塊沉積面積減小,改善小鼠空間記憶能力[87]。在促進(jìn)Aβ吞噬和清除方面,CX3CR1是一種在小膠質(zhì)細(xì)胞上表達(dá)的趨化因子受體,在CX3CR1 缺乏的2×Tg-AD 小鼠中發(fā)現(xiàn)IDE、腦啡肽酶NEP 和基質(zhì)金屬蛋白酶9(matrix metalloproteinase 9,MMP9)顯著升高,而腦內(nèi)Aβ40、Aβ42水平和斑塊負(fù)荷顯著降低,提示CX3CR1 可能參與小膠質(zhì)細(xì)胞的吞噬功能[88]。利用濃度50 或100 mg/L 氧化石墨烯(graphene oxide,GO)處理BV2 小膠質(zhì)細(xì)胞和SH-SY5Y 細(xì)胞24 h,可誘導(dǎo)自噬相關(guān)蛋白LC3的表達(dá),促進(jìn)細(xì)胞的自噬能力,增強(qiáng)Aβ 的清除[89]。ATG8 家族蛋白(LC3/GABARAPs)與核內(nèi)體膜結(jié)合,可介導(dǎo)小膠質(zhì)細(xì)胞的內(nèi)化吞噬過程。在5×FAD 小鼠中,缺乏LC3/GABARAPs介導(dǎo)的內(nèi)吞作用,導(dǎo)致Aβ沉積加重及加速了神經(jīng)變性[90]。在8~11 月齡2×Tg-AD 小鼠中特異性敲除星形膠質(zhì)細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)子和轉(zhuǎn)錄活化子stat-3 (signal transducer and activator of transcription 3),可增強(qiáng)膠質(zhì)細(xì)胞吞噬功能,增強(qiáng)Aβ 的內(nèi)化和降解,減小斑塊負(fù)擔(dān)[91]。除了通過膠質(zhì)細(xì)胞吞噬清除,還可通過類淋巴系統(tǒng)清除。類淋巴系統(tǒng)是一個(gè)具有高度極性的腦脊液(cerebrospinal fluid,CSF)轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng),依賴星形膠質(zhì)細(xì)胞血管側(cè)“終足”(endfeet)上的水通道蛋白4(aquaporin 4,AQP4),通過血管旁(perivascular)和“終足”途徑,完成腦脊液和組織液的交換,清除大腦代謝廢物,為大腦正常神經(jīng)活動(dòng)提供最佳內(nèi)環(huán)境。類淋巴系統(tǒng)功能障礙會(huì)造成神經(jīng)毒性物質(zhì)的累積,其與生理(如衰老)或病理(如AD等)現(xiàn)象密切相關(guān)[92-93]。給8 周齡TgCRND8 AD 小鼠長期抗凝藥Dabigatran治療(每周5 mg/g,治療22或52 周),發(fā)現(xiàn)抗凝藥Dabigatran 上調(diào)大腦中星形膠質(zhì)細(xì)胞血管側(cè)“終足”上的AQP4表達(dá),從而通過血管旁和“終足”途徑促進(jìn)Aβ 清除,改善小鼠空間記憶能力[94]。此外,敲除12月齡AppNL-F小鼠早期核內(nèi)體的特異性鈉氫交換體6(early endosomespecific sodium hydrogen exchanger 6,EE-NHE6)基因,增強(qiáng)核內(nèi)體酸化,可提高核內(nèi)體對(duì)Aβ 的清除及恢復(fù)囊泡的運(yùn)輸功能,斑塊減少了約80%[95]。

        綜上,主動(dòng)免疫可以通過短期給藥獲得長期抗體免疫,成本較小,但由于個(gè)體差異性,免疫反應(yīng)有效性與不良反應(yīng)較難預(yù)測(cè);被動(dòng)免疫較易控制抗體的濃度與不良反應(yīng)的產(chǎn)生,但成本較大且給藥周期長。通過增加各種Aβ降解酶的表達(dá)等間接作用,雖可快速清除或減輕腦內(nèi)Aβ 的負(fù)荷,但這些酶在人體內(nèi)作用不專一,其底物除Aβ 外,可能還有其他蛋白質(zhì),因此可能產(chǎn)生難以預(yù)測(cè)的副反應(yīng)或相反的治療效果。

        3.3 抑制Aβ的聚集

        目前研究抑制Aβ 聚集的化合物主要有天然化合物和人工合成分子兩大類。在天然化合物中,多酚是一種富含芳香族基團(tuán)的小分子,它們存在于食物或草藥提取物中,具有抑制聚集或分解錯(cuò)誤折疊聚集體的作用。依據(jù)多酚結(jié)構(gòu)不同,可分為黃酮類和非黃酮類[100]。黃酮類多酚如芹菜素,具有穩(wěn)定Aβ單體、阻止Aβ原纖維化、減少原纖維數(shù)量等功能[101]。綠茶中活性成分表沒食子兒茶素沒食子酸酯(epigallocatechin gallate,EGCG)通過與錯(cuò)誤折疊的Aβ直接相互作用及穩(wěn)定Aβ單體,減少早期階段Aβ 單體聚集形成低聚物[102]。多肽KLVFFA是Aβ 纖維核心序列肽,可促進(jìn)Aβ 的纖維化產(chǎn)生。在非黃酮類多酚中,姜黃素可防止多肽KLVFFA堆積,抑制Aβ 寡聚體形成纖維化所需的空間結(jié)構(gòu)[103]。姜黃素還可直接與Aβ 結(jié)合并抑制其聚集,從而顯著降低了Aβ 斑塊負(fù)荷[104]。迷迭香酸可與寡聚體Aβ 蛋白直接相互作用從而降低寡聚體穩(wěn)定性,還可與纖維狀A(yù)β結(jié)合抑制其延伸,減弱Aβ神經(jīng)毒性[105]。此外,疏水和靜電相互作用是穩(wěn)定Aβ聚集體間形成β折疊結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵。非多酚類天然化合物芳香族可通過共價(jià)/非共價(jià)(氫鍵或電荷)與Aβ疏水區(qū)相互作用,親電碳基可與Aβ的胺和親核側(cè)鏈硫醇結(jié)合,從而影響一個(gè)或多個(gè)Aβ 聚集,削弱Aβ 的聚集特性,并可分解成熟的Aβ 原纖維[106]。小檗堿是從中藥黃連中分離出的一種季銨生物堿,是一種多靶點(diǎn)的非多酚類天然化合物。小檗堿與Aβ低聚物疏水表面的苯丙氨酸(Phe19)和纈氨酸(Val24)建立疏水鍵,再與Aβ殘基相互作用,抑制Aβ 的纖維化,降低Aβ 神經(jīng)毒性[107]。在人工合成化合物中,許多新型納米分子具有抑制Aβ 聚集的作用。原卟啉IX(protoporphyrins IX,PpIX)修飾的氧化碳納米顆粒是具有多個(gè)靶點(diǎn)的新型抗AD 納米藥物,其與聚集超聲(3W/cm2,1 MHz)結(jié)合作用,可顯著降低2×Tg-AD 小鼠中Aβ 的聚集和Tau 蛋白的磷酸化,從而改善小鼠的認(rèn)知水平[108]。聚(D,L-丙交酯-共-乙交酯)(poly(D,L-lactide-co-glycolide),PLAG)是一種可生物降解的生物相容性聚合物,用于藥物輸送。綠色合成銀納米顆粒(green synthesis silver nanoparticles,AgNPs)和未結(jié)合藥物的PLAG納米顆粒都可通過與Aβ42的疏水結(jié)構(gòu)域相互作用,阻止Aβ42構(gòu)象向β折疊轉(zhuǎn)變,減少Aβ 聚集。AgNPs 表現(xiàn)出溫度依賴性,而PLAG納米顆粒則表現(xiàn)出特定范圍的濃度依賴性[109-110]。天然分子香豆素與N-芐基三唑基團(tuán)相連,通過人工合成新的香豆素衍生物,可顯著降低Aβ 聚集和拮抗小膠質(zhì)細(xì)胞誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激反應(yīng),從而起到神經(jīng)保護(hù)作用[111]。另一種香豆素磷酰肼衍生物也可抑制Aβ 聚集[112]。色氨酸-半乳糖綴合物可分解預(yù)先形成的Aβ 原纖維[113]。此外,以藥物為基礎(chǔ)的衍生物,如基于他克林(Tacroline)的強(qiáng)效膽堿抑制劑、他克林與海洋產(chǎn)物PulmonarinB雜合體,可抑制膽堿酯酶和減少Aβ 的聚集[114-115]。苯丙呋喃類似物、 抗真菌藥物卡泊芬凈(caspofungin,CAS)均可有效抑制Aβ聚集,其中CAS可直接與β折疊部分相互作用,減弱β折疊穩(wěn)定性[116-117]。此外,一些特殊的小分子化合物,如一種新型帶電分子BA-SLOH,具有血腦屏障滲透性和生物相容性,對(duì)體內(nèi)Aβ 斑塊進(jìn)行近紅外成像顯示,BA-SLOH和Aβ斑塊電荷間相互作用,抑制Aβ 自聚集[118]。光活性二氫卟酚e6(chlorin e6,Ce6) 和噻唑烷硫酮(thiazolidinethionone,TZ)修飾的多金屬氧酸鹽(polyoxometalates,POMs)可對(duì)Aβ進(jìn)行定點(diǎn)修飾,Ce6可選擇性破壞Aβ組氨酸殘基,而TZ 在賴氨酸16 位點(diǎn)選擇性共價(jià)修飾Aβ,減少Aβ聚集[119-120]。

        盡管針對(duì)Aβ的治療方法很多,但遺憾的是在體外或動(dòng)物模型上有效的治療手段,應(yīng)用在臨床上并不一定有效,大部分治療止步于基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)研究(表3)。臨床治療的失敗,可能有對(duì)Aβ致病形式的認(rèn)識(shí)不夠清晰、對(duì)AD病理不明確及AD動(dòng)物模型繁雜多樣等因素影響。在臨床治療手段上的夭折并不意味著Aβ失去了在AD中的治療價(jià)值。

        Table 3 Molecules or compounds that inhibit amyloid-β protein aggregation表3 抑制淀粉樣蛋白聚集的分子或化合物

        4 AD治療面臨的挑戰(zhàn)

        雖然已經(jīng)進(jìn)行了數(shù)十年的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和臨床治療研究,但AD 病理機(jī)制沒有完全解開,挑戰(zhàn)仍存在。目前,AD 的診斷主要采用體液標(biāo)志物檢測(cè)、神經(jīng)影像學(xué)檢測(cè)、神經(jīng)心理評(píng)估及基因檢測(cè)等方式,但這些診斷方式或具有侵入性或?qū)τ贏D早期診斷不敏感,而且AD與其他退行性疾病間重疊的臨床特征對(duì)準(zhǔn)確的診斷也提出了挑戰(zhàn)[121]。正電子發(fā)射斷層顯像 (positron emission computed tomography,PET)技術(shù)提高了AD的診斷特異性。PET檢查根據(jù)AD相關(guān)的標(biāo)記物質(zhì)的不同,主要包括 Aβ -PET、 Tau-PET、 氟代脫氧葡萄糖(fluorodeoxyglucose,F(xiàn)DG)-PET 三種,但診斷正確率僅在60%~70%范圍[122],且當(dāng)前中國具備PET檢測(cè)能力的醫(yī)院也為數(shù)不多。有研究表明,腦脊液病理標(biāo)志物(如Aβ42、磷酸化Tau 蛋白和總Tau 蛋白)檢測(cè)聯(lián)合PET在診斷疾病前驅(qū)期、早期等方面具有一定的前景[123]。AD 的發(fā)展是一個(gè)復(fù)雜的、緩慢的過程,Aβ在疾病過程中形態(tài)變化的多樣性,增加了PET在開發(fā)特異性診斷示蹤劑上的難度。此外,大多數(shù)AD患者在神經(jīng)元退化和神經(jīng)可塑性變化之后才開始接受治療,導(dǎo)致治療效果不理想,可能與不及時(shí)確診或治療較晚有關(guān)[124],但目前對(duì)于AD 早期的概念和確診的具體時(shí)間區(qū)段比較模糊,也并未找到與早期相關(guān)性強(qiáng)的特異性標(biāo)志物[125],因此探索早期精準(zhǔn)的診斷方式是非常必要的。生物標(biāo)志物不應(yīng)只局限于Aβ 或Tau 蛋白,神經(jīng)炎癥貫穿于整個(gè)AD病程,神經(jīng)炎癥的變化也值得更多的關(guān)注??傊?,目前技術(shù)無法完全滿足早期、快速、特異性的診斷AD的需求。

        除了在診斷方面的問題外,AD 動(dòng)物模型多樣化和實(shí)用性仍存在較大爭(zhēng)議。選擇合適的動(dòng)物模型對(duì)于實(shí)驗(yàn)的開展及實(shí)驗(yàn)結(jié)果的臨床轉(zhuǎn)化都起著至關(guān)重要的作用。在AD研究領(lǐng)域中,轉(zhuǎn)基因動(dòng)物模型繁多,針對(duì)Aβ 斑塊和Tau 病理形成的動(dòng)物模型就有,APP 轉(zhuǎn)基因模型、Tau 轉(zhuǎn)基因模型、PS1 轉(zhuǎn)基因模型、APP/PS1 雙轉(zhuǎn)基因模型、APP+PS+Tau 多轉(zhuǎn)基因模型,而且每一種轉(zhuǎn)基因動(dòng)物模型下又含有多分支的突變體(表4)[126]。在AD 小鼠模型上實(shí)驗(yàn)成功的研究結(jié)果,卻一次次在臨床試驗(yàn)中失敗,AD 動(dòng)物模型的適用性也應(yīng)被重新審視。研究發(fā)現(xiàn),AD 小鼠模型雖然有AD 患者類似的癥狀和病理,但許多典型病理并未出現(xiàn),如在APP 小鼠模型中,Aβ 負(fù)荷和斑塊形成的增加不足以導(dǎo)致Tau蛋白病理變化,此外盡管觀察到突觸功能障礙和神經(jīng)元丟失,但隨著時(shí)間推移也并未觀察到明顯的腦萎縮現(xiàn)象,這表明AD患者大腦變化的復(fù)雜程度在AD 小鼠模型上并不能全面呈現(xiàn)。此外AD 患者大腦并不呈單一的Aβ 相關(guān)病理變化,往往還伴隨著如DNA/RNA 結(jié)合蛋白TDP-43 的聚集和血管疾病為標(biāo)準(zhǔn)的其他病理變化[127]。表達(dá)單個(gè)FAD突變的轉(zhuǎn)基因小鼠僅可表現(xiàn)出部分病理癥狀,而需3個(gè)或更多的相關(guān)基因突變才能復(fù)制出人類多數(shù)的病理癥狀,但在AD 患者中少有報(bào)道出現(xiàn)多個(gè)基因突變[126],提示模擬人類AD并不是簡單的病理疊加。另一方面,在臨床試驗(yàn)中AD 患者間由于遺傳背景、所處社會(huì)環(huán)境的不同存在明顯的個(gè)性化特征,而AD 小鼠模型在培養(yǎng)過程中所處環(huán)境基本相同,因而在小鼠模型上不能體現(xiàn)環(huán)境因素對(duì)AD病理變化的影響[127]。AD小鼠與AD患者在藥物代謝方面也存在差異性,導(dǎo)致在小鼠上耐受的藥物而在人類上并不如此,致使有些藥物在臨床試驗(yàn)中出現(xiàn)明顯副作用而停用。這些問題的存在,提醒人們根據(jù)研究目的選擇精準(zhǔn)合適的動(dòng)物模型的重要性。

        Table 4 Summary table of commonly used AD transgenic animal models表4 常見AD轉(zhuǎn)基因動(dòng)物模型的歸納表

        針對(duì)Aβ 的臨床藥物治療也面臨各種阻礙。首先是針對(duì)APP 裂解酶的治療藥物。β 分泌酶(BACE1)和γ 分泌酶都是APP 淀粉樣蛋白途徑中的關(guān)鍵酶。學(xué)術(shù)界開展了許多有關(guān)兩種分泌酶抑制劑的臨床試驗(yàn),但試驗(yàn)結(jié)果并不理想。第一代分泌酶抑制劑主要是模仿BACE1 底物序列的擬肽抑制劑(如Verubecestat),存在生物利用度低和穿透血腦屏障差等問題。BACE1 抑制劑在基礎(chǔ)研究和臨床試驗(yàn)中均發(fā)現(xiàn)可減少腦脊液中Aβ 水平,但對(duì)于患者認(rèn)知癥狀并無明顯改善[127]。另外,β 分泌酶和γ分泌酶在體內(nèi)存在多種底物,如神經(jīng)調(diào)節(jié)蛋白1(Neuregulin-1)也是β 分泌酶的底物,它參與了周圍神經(jīng)髓鞘化的過程,γ分泌酶也還可以作用于Notch 蛋白,從而在調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖、分化、通信和存活中扮演著重要角色,而使用γ 分泌酶抑制劑(如Semagacestat)后在臨床試驗(yàn)中觀察到嚴(yán)重的認(rèn)知惡化[127]。由于這兩種分泌酶抑制劑藥物的低特異性,在臨床試驗(yàn)中產(chǎn)生各種嚴(yán)重的不良反應(yīng)。α 分泌酶激動(dòng)劑可減少Aβ 水平和增加sAPPα 片段的產(chǎn)生來發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用,但大多藥物處于臨床試驗(yàn)前期,試驗(yàn)治療效果也尚不明確。以抗Aβ 為核心的主動(dòng)免疫(Aβ 疫苗)與被動(dòng)免疫(Aβ 抗體)治療也面臨挑戰(zhàn)。免疫療法核心在于誘導(dǎo)特異性自身免疫,在臨床試驗(yàn)中免疫治療方法可使Aβ或斑塊水平降低,但均未改善患者的認(rèn)知情況,反而會(huì)加重病情。Aβ 的主動(dòng)免疫治療(如AN1792)相較于被動(dòng)免疫(如Crenezumab)可維持更長的治療效果,但由于主動(dòng)免疫藥物在AD患者試驗(yàn)中出現(xiàn)腦膜炎、腦水腫、腦內(nèi)微血管出血等嚴(yán)重免疫副反應(yīng),導(dǎo)致這些藥物大多在臨床試驗(yàn)前期就停止。另外,疫苗在體內(nèi)難以產(chǎn)生高滴度保護(hù)性抗體,并維持長期持續(xù)的抗體反應(yīng),抗Aβ 抗體在體內(nèi)的閾值也尚未確定。針對(duì)Aβ 單體的被動(dòng)免疫治療(如ACC-001)也并未達(dá)到改善AD患者認(rèn)知癥狀的效果。 針對(duì)Aβ 低聚物的抗體(如Aducanumab)產(chǎn)生較小的不良反應(yīng),但由于其在臨床試驗(yàn)中的治療效果存在不確定性,對(duì)于它們的應(yīng)用也存在很大的爭(zhēng)議。此外,患者在接受免疫治療還面臨免疫耐受性和毒性自身免疫反應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn),且需要重復(fù)給藥以維持有效的抗體滴度,其次有些抗體穿透血腦屏障能力很差,因此抗體是否能穿透血腦屏障達(dá)到腦部時(shí)仍保持有效治療劑量也是一道難題。

        很多靶向Aβ或靶向Aβ生成的分泌酶抑制劑的臨床試驗(yàn)都失敗了,是否意味著可以否定Aβ 作為靶點(diǎn)的療效?然而,在這些失敗的臨床試驗(yàn)中存在著諸多問題。a. 臨床試驗(yàn)使用具有安全隱患藥物,導(dǎo)致使用藥物劑量受限或存在副作用,迫使試驗(yàn)提前停止。b. 試驗(yàn)執(zhí)行錯(cuò)誤。試驗(yàn)前沒有預(yù)先嚴(yán)格評(píng)估大腦中Aβ 水平,以及過早的終止臨床試驗(yàn)(患者僅接受12~18 個(gè)月治療),經(jīng)過短時(shí)間治療可能尚不足以緩解疾病進(jìn)展。c. 患者選擇不理想。納入的試驗(yàn)者中出現(xiàn)約25%沒有AD,或患者開始治療時(shí)間太晚即接受臨床治療時(shí)已經(jīng)達(dá)到中晚期AD癥狀[128]。因此,這些早期的“失敗”試驗(yàn)并不能構(gòu)成反對(duì)淀粉樣蛋白假說的嚴(yán)格的科學(xué)證據(jù)。以此放棄抗Aβ 治療探索將是非常不明智的。盡管其他的靶點(diǎn)(如Tau 蛋白、ApoE4 等)也非常有吸引力,但是研究數(shù)據(jù)表明這些靶點(diǎn)在減緩AD病理進(jìn)程中療效遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于靶向Aβ[128]。今后如何嘗試才能更好證明抗Aβ 治療是一個(gè)合理、有效的靶點(diǎn)?一是可靠的臨床前確認(rèn)。首先基礎(chǔ)研究證實(shí)某些抗體(藥物)有效地降低或中和體內(nèi)的Aβ 寡聚體或淀粉樣蛋白成核種子,然后在臨床試驗(yàn)中確認(rèn)納入試驗(yàn)者患有AD病理;二是設(shè)計(jì)一種可靠便捷的生物標(biāo)記物用于量化和監(jiān)測(cè)AD的病理程度。血漿生物標(biāo)志物將是一種理想的評(píng)估指標(biāo),目前比較有前景的標(biāo)記物是血漿中Aβ42/Aβ40的比例、Tau蛋白的可溶性片段[129]、特異性磷酸化的Tau 蛋白表位等[130-131];結(jié)合Aβ-PET、Tau-PET、FDG-PET 等影像學(xué)標(biāo)記物,遴選患AD 的試驗(yàn)者參加臨床試驗(yàn)[132];應(yīng)用血液中某種免疫蛋白水平評(píng)估AD患者大腦免疫細(xì)胞的激活情況,以此對(duì)患者病理進(jìn)行分層;此外,腦脊液中TREM2 的分裂形式也可成為分類AD 患者的重要依據(jù)[133-134]。三是治療周期至少18~24 個(gè)月,且抗Aβ治療選擇一個(gè)合適的時(shí)間點(diǎn)至關(guān)重要,在疾病癥狀的前期或輕度癥狀患者延長治療的時(shí)間,產(chǎn)生的治療效果可能更明顯[128]。相信將來會(huì)出現(xiàn)更多令人信服的臨床證據(jù)證明持續(xù)降低Aβ 水平可以減少病理性Tau蛋白和改善認(rèn)知功能衰退。

        5 展望

        Aβ的發(fā)現(xiàn)與研究對(duì)ACH的提出有著巨大的貢獻(xiàn),雖然ACH 面臨著挑戰(zhàn)與質(zhì)疑,但并不足以將Aβ在AD進(jìn)展中的作用全盤否定。AD神經(jīng)病理的形成是一個(gè)復(fù)雜又長期的過程,Aβ 斑塊引起腦內(nèi)神經(jīng)元病理改變只是其中的一個(gè)誘因,以Aβ 蛋白為核心的臨床治療試驗(yàn)的失利,提示著AD的發(fā)生發(fā)展是多種因素共同的結(jié)果。Aβ 在其中扮演著重要角色,但并不是疾病的全部,它與其他重要因素(如Tau 蛋白、神經(jīng)炎癥、氧化應(yīng)激等)共同促進(jìn)了AD的進(jìn)展。因此,闡明多因素的相互作用是未來AD 研究方向。從Aβ 單體的產(chǎn)生到斑塊的形成是一個(gè)復(fù)雜的過程,且單體、寡聚體、原纖維和斑塊各形式之間存在著相互作用,并在疾病發(fā)展的各個(gè)階段發(fā)揮著不同的作用。因此,針對(duì)Aβ 的靶向治療,要根據(jù)不同疾病階段、不同Aβ 形式選擇合適的靶向抗體?,F(xiàn)階段有許多制備AD模型的動(dòng)物可供研究,但始終缺乏一個(gè)能較大程度模擬人腦的疾病模型,導(dǎo)致許多在動(dòng)物模型上成功的研究卻在臨床試驗(yàn)中夭折。疾病的早期是治療的關(guān)鍵時(shí)期,但在疾病的早期診斷上仍然面對(duì)許多困難。一方面,在AD患者腦部相關(guān)病理指標(biāo)的檢測(cè)技術(shù)方面進(jìn)展緩慢;另一方面,AD仍未找到較為明確的發(fā)病機(jī)制,導(dǎo)致在早期AD 定義上的模糊和不準(zhǔn)確,相應(yīng)的早期治療就難以開展。只有在診斷技術(shù)與發(fā)病機(jī)制的研究上形成合力才有助于AD治療的迅速發(fā)展。此外,不應(yīng)該只關(guān)注到AD 典型病理的本身,病理出現(xiàn)前后腦內(nèi)微環(huán)境的改變可能也是關(guān)鍵的致病因素之一。研究發(fā)病前后腦內(nèi)微環(huán)境改變,通過恢復(fù)腦內(nèi)神經(jīng)細(xì)胞適宜的生存環(huán)境,或是一種更為有效的治療方式。

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