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阿尔茨海默病发病机制研究进展

  • 投稿宁哲
  • 更新时间2015-09-16
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雷小峰

天津市第四中心医院神经内科,天津 300000

[摘要] 阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease, AD)是一种渐进性的神经退行性疾病,发病后会逐渐出现记忆力减退、认知功能障碍、行为异常和社交障碍;虽有多种假说提出,但其发病机制目前仍不清楚。该研究将对AD的发病机制做一综述,从而寻找治疗AD的有效方法,为AD的治疗提供依据。

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关键词 阿尔茨海默病;发病机制;治疗

[中图分类号] R749.16;R971 [文献标识码] A [文章编号] 1674-0742(2014)08(b)-0196-03

阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease, AD)是典型的老年痴呆症,是一种渐进性的神经退行性疾病,其病理特征主要是出现老年斑、神经纤维缠结、神经元原发变性、坏死[1];而临床特征是逐渐出现记忆力减退、认知功能障碍、行为异常和社交障碍,最终丧失独立生活能力,发病多年后会因并发症死亡[2-3]。目前,AD已成为死亡原因最多的疾病之一,仅次于心脏病、癌症和中风。关于AD的发病机制目前还不完全清楚,但仍有许多假说被提出,除了目前得到支持较多的β淀粉样蛋白(Aβ)毒性假说和Tau蛋白功能异常假说外,还有基因突变假说、血管因素假说、胰岛素假说等。只有将AD的发病机制探讨清楚,才能找到靶向治疗的基因或蛋白。因此,在本研究中,我们将对AD的发病机制进行综述,为临床上AD的治疗提供依据。

1 β淀粉样蛋白与阿尔茨海默病

Aβ蛋白是老年斑的主要成分之一,它在大脑组织中异常沉积是导致AD发生的重要因素之一[4-5]。Aβ具有神经毒性,可诱导神经元凋亡,损伤胆碱能神经元,影响细胞内钙离子的平衡;Aβ可导致AD患者学习记忆障碍,诱发的慢性炎症反应,从而介导神经元损伤和凋亡[6]。Aβ是淀粉样前体蛋白(APP)的水解产物,后者是一种大分子跨膜糖蛋白,在神经元和星形胶质细胞中表达丰富。Aβ可由α-分泌酶、β-分泌酶和γ-分泌酶剪切APP产生,这些不同方式产生的Aβ的沉积均可引起AD。Barnwell等[7]发现抑制γ-分泌酶可以减少分泌的Aβ蛋白的沉积。因此,针对这项机制,寻找α-分泌酶激动药、β-分泌酶抑制剂或γ-分泌酶抑制剂均可以在一定程度上抑制Aβ的产生和沉积,从而预防或治疗AD;这也是目前治疗AD的主要方向。除了寻找与Aβ产生相关酶的抑制剂,其相关基因突变也能避免AD的发生。Hampel等[8]发现APP罕见基因突变可保护AD基因携带者进展为AD,研究者通过全基因组测序方法评价了一组冰岛大型人群队列,发现rs63750847单核苷酸多态性,其导致淀粉样蛋白前体Ala673Thr的替换,在没有AD的老年患者中较常见。淀粉样蛋白前体Ala673Thr的替换位点紧邻APP的β位点剪切酶(BACE)基因位点,从而猜测该突变破坏了BACE水解酶,从而使Aβ产生水平下降,从而起到对阿尔茨海默病的保护作用。Kim等[9]直接注射Aβ蛋白或Aβ抗体到AD病人体内,这种免疫方法在治疗AD方面有一定的效果,但目前Aβ疫苗还未进入临床;相信随着免疫技术的发展,Aβ疫苗将为AD患者带来福音。

2 Tau蛋白和阿尔茨海默病

Tau蛋白是一种微管相关蛋白,可促进管蛋白组装成微管和维持微管的结构,在神经组织中广泛表达,并在AD患者脑组织中被异常激活[10-11]。正常情况下,Tau蛋白的磷酸化和去磷酸化处于动态平衡,但异常情况下,Tau会过磷酸化,失去维持微管结构的功能,从而引起帕金森氏综合征、AD等疾病的发生[12]。Arsenault等[11]研究表明Tau蛋白和Aβ蛋白可以在细胞和细胞间传输扩散,形成一种Aβ蛋白级联假说;Miller等[13]也表明Tau蛋白过磷酸化和其错误定位可引起Aβ寡聚体诱导的AMPA谷氨酸受体信号缺失。因此,这为AD的治疗提供了新的干预靶点。Chhatwal等[14]评价了88例AD基因的携带者和40例健康非携带对照人群,检测所有病例脑脊液Aβ、Tau和磷酸化Tau蛋白水平。根据其父母出现AD的年龄分别评估携带者出现痴呆症状的年龄(EYO),结果表明在EYO出现15年前,基因突变携带者出现明显Aβ沉积,脑脊液Tau蛋白在EYO出现15年前即开始升高,而这为成人晚发AD的突出表现。这些研究结果显示,早在痴呆发现20年,AD即开始起病进展;因此,对有遗传倾向的AD患者尽早进行预防性治疗成为必要。针对这些特点,研发抑制Tau磷酸化的药物、Tau抗体、靶向Aβ和Tau的药物对治疗AD有一定疗效。

3 其它因素与阿尔茨海默病

目前研究认为Aβ的沉积和Tau的过磷酸化是引起AD的主要原因[10-14],因此针对这两种蛋白研究的靶向药物较多,如2012年研发的bapineuzumab和solanezumab就是很好的尝试[15]。除此之外,对AD的治疗还可从消除炎症、降胆固醇、注射雌激素等方面入手。

3.1 炎症因子与AD

在AD进展过程中,大量炎症因子,如IL-6、TNF-α、IL-1等,会在大脑中引起炎症反应,使小胶质细胞和星形细胞过度激活,产生毒性物质,致神经元变性和凋亡[16]。Veerhuis等[17]研究表明Aβ可促进炎症因子的分泌,以及激活补体,共同促进神经元损伤,导致AD进展。针对这一特点,Prati等[18]使用非类固醇抗炎药物或固醇类抗炎药物治疗AD,发现这类药物可有效预防AD,并在一定程度上减轻AD的症状。

3.2 胆固醇与AD

在AD患者中,会出现胆固醇升高等并发症。有研究表明,高血压、糖尿病、高脂血症等都是AD发生的危险因素。因此,使用他汀类药物也可有效防治AD的发生,如洛伐他汀、普伐他汀等。Abdanipour 等[19]用洛伐他汀处理神经干细胞后发现,其可有效影响抗凋亡基因Nrf2和PGC-1α的表达,从而改善AD的病症。

3.3 乙酰胆碱神经元与AD

乙酰胆碱(acetyl choline, ACH)与近期记忆密切相关,而近期记忆障碍正是AD?早期的主要临床症状。研究表明AD?患者的脑脊液和脑组织中胆碱乙酰转移酶(ChAT)和乙酰胆碱酯酶(ACHE)活性明显下降[20]。因此,提高AD患者ACH脑含量可改善AD症状。针对这一特点,注射雌激素也可以对AD有神经保护作用,如增强胆碱能系统功能,降低凋亡因子的表达水平等,从而改善AD的认知功能障碍[21]。

3.4 基因学说与AD

到目前为止,利用基因芯片的方法,已筛选出许多与AD相关的基因。如致病基因有APP基因、早老素-1(PS-1)基因和早老素-2(PS-2)基因,另外,还有易感基因载脂蛋白E(ApoE)基因 [22]。因此,我们可以从基因水平上治疗AD,如用RNAi的方法干扰AD致病基因,Zhao等[23]报道APP-RNAi可有效降低APP转基因小鼠神经元凋亡率,提示RNA干扰可作为治疗AD的有效手段。

4 展望

在AD中,β淀粉样蛋白的沉积和微管相关蛋白Tau的过磷酸化,或两基因的突变占主要因素,并且两者可以在细胞内和细胞间传输扩散。因此,以后的研究重点还是应该集中在Aβ蛋白和Tau蛋白上,但仍可和其它手段联合使用,如联合消炎、降胆固醇等手段;为阿尔茨海默病以后的治疗提供有效依据。

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(收稿日期:2014-05-13)