276 生 物 技 术 通 讯v LETTERSIN BIOTECHNOLOGY olV - 24N。.Z斗 0・ 2 Mar.Mar 2,…013 j .doi:10.3969/j.issn.1009—0002.2013.02.031 综 述 阿尔茨海默症的诊断与治疗研究进展 尹雅菲 ,童贻刚 ,庆宏 1.北京理工大学生命学院,北京100081; 2.军事医学科学院微生物流行病研究所,病原微生物生物安全国家重点实验室,北京100071 [摘要] 阿尔茨海默症(AD)即老年痴呆症,是以老年斑和神经元纤维缠结为主要病理特征的神经退行性疾病。AD 的发病机制是多种发病因素、多种通路和分子机制的相互参与,例如信号异常、炎症和免疫系统、脂质转运、细胞内吞 作用、细胞凋亡、氧化损伤和应激反应、tau病理学、神经元和突触的损失、能量代谢等。目前没有一种AD治疗方法能 从根本上停止其病理的退行性改变,但仍有多种治疗策略。我们从生物标志物、遗传、神经影像、药物治疗、B淀粉样 蛋白免疫治疗方面,对阿尔茨海默症的治疗研究进展进行了简要综述。 [关键词] 阿尔茨海默症;生物标志物;基因;神经影像;免疫治疗 [中图分类号]R742 [文献标识码]A [文章编号] 1009—0002(2013)02—0276—04 Progress in the Treatment of Alzheimer S Disease YIN Ya-Fei ,TONG Yi-Gang ,Qing—Hong 1.School of Life Science,Beijing Institute of Technology,Beijing 100081;2.State Key Laboratory of Pathogen and Biosecurity,Beijing Institute of Microbiology and Epidemiology,Beijing 1 0007 1;China Corresponding author,E-maih hqing@bit.edu.en [Abstract]Alzheimer S disease(AD)is a progressive neurodegenerative disorder characterized by two pathological hallmarks:senile plaques and neurofibrillary tangles,AD is related to muhiple interactive systems,pathways and molecular mechanisms such as aberrant signaling,inflammation and immune system,lipid transport,endocytosis, apoptosis,oxidative damage and response to stress,tau pathology,neuron and synapse loss,energy metabolism.Cur— rently approved treatments,including the acety1cholinesterase inhibitors(AChEI)donepezil,galantamine,rivastig- mine,and the N-methyl-D—aspartate(NMDA)antagonist memantine,do not halt the progression of the disease, and have provided marginal therapeutic benefits.However,there are still many treatment strategies.In this article we introduced the progress in the treatment of AD from many aspects,such as biomarkers,genetic,neuroimaging, drug treatment,and amyloid B peptide immunotherapy. [Key words]Alzheimer s disease;biomarker;genetics;neuroimaging;immunotherapy 阿尔茨海默症(Alzheimer S disease,AD)是老年 期大脑皮质的神经系统变性疾病,其主要临床特征 包括进行性记忆障碍、认知障碍、日常生活能力下降 等 。典型的病理特征主要是大脑及海马区的B淀 粉样蛋白(amyloid B peptide,A13)在细胞外积累并 其症状。我们从生物标志物、遗传、神经影像、药物 治疗、A13免疫治疗等方面,对阿尔茨海默症的治疗 研究进展进行简要综述。 l 阿尔茨海默症的治疗研究进展 1.1 生物标志物 形成老年斑(senile plaque,SP)、脑神经细胞内tau蛋 白异常聚集、出现由成对螺旋丝(paired helical fila— ments,PHF)组成的神经纤维缠结(neurofibrillary tangle,NTF)、脑皮质神经细胞减少,以及新皮层和 脑膜的血管淀粉样变性等 ]。 阿尔茨海默症是目前公认的世界性医学难题, 在过去的数十年里,仅有有限的药物可以暂时缓解 收稿日期:2012—10—29 基金项目:重大新药创制科技重大专项“十二五”实施计划 (2011zX09401—023) 临床诊断的AD患者多已处于中晚期,现有治疗 均难以取得满意疗效,因此AD的早期识别和干预更 受关注。迄今,大部分工作已直接表明和验证了在 AD疾病的前期存在生物标志物,这有助于早期预 测、诊断和治疗,以及检测疾病的进程。这些生物标 志物需要结合预测价值较高的高灵敏度(高特异性) 的物质,理论上,应该是在临床症状表现之前,验证 一作者简介:尹雅菲(1988一),女,硕士研究生 通信作者:庆宏,(E—mail)hqing@bit.edu.en 些神经病理学的黄金标准。 目前较为常用的脑脊液(CSF)生物学标志物主 尹雅菲等:阿尔茨海默症的诊断与治疗研究进展 277 要有A[31~42、总tau蛋白(T—tau)、磷酸化tau蛋白 的活跃领域,但在全基因组关联分析(GWAS)出现 (P—tau)、特异位点磷酸化tau(包括P—tau231、 P—taul81) 。AD患者CSF中T—tau、P—tau、特异位点 之前进展缓慢 。除了在常染色体显性遗传的家族 性早老性AD上发现3个基因的突变(淀粉样肽前体 磷酸化tau均升高,CSF A[342降低 】。T—tau和A[342 的特异性较差;P—tau提高了诊断AD的特异性,其中 P—tau231鉴别AD和额颞叶痴呆的敏感性和特异性 蛋白、早老素1和早老素2)外,在迟发性AD中只有 载脂蛋白E4(APOE4)等位基因明确是AD的危险因 素【l“。但APOE4等位基因既不是发生AD的必要条 件,也不是充分条件,故不能单独用来作为AD的诊 较高,P—taul81鉴别AD和路易体痴呆的特异性较 高。有研究表明,AD患者CSF中分泌型钙离子依赖 的磷脂酶A2(sPLA2)的活性和视锥蛋白样蛋白1 (VILIP一1)的浓度变化能反映AD的早期病变,可能 成为AD早期诊断的生物学标志物。相比于其他标 志物,VILIP一1可更好地预测AD的进展。脊髓液蛋 白质水平的变化主要反映A[3和tau开始在大脑中异 常聚集。相比之下,VILIP一1似乎能指示AD造成多 少脑细胞损害。 A[342、T—tau和P—tau等可通过ELISA、xMAP技 术等检测 。采用ELISA方法,在不同的研究中或采 用不同的抗体时,所测得的绝对数值存在较大差 异。若运用ELISA技术对血清或血浆中A[342或A[3 40进行分析,A[542与A[340的比值可能具有一定的 诊断价值。与只能测定单个蛋白的ELISA方法相 比,能同时测定多个指标的xMAP技术体现出高通 量、高自动化特点,而且和ELISA技术一样具有高灵 敏度和高特异性。 由于获取CSF属于有创操作,患者不易接受,因 此血浆生物标志物逐渐引起人们的重视嘲。Sch. neider等 提出了在血清和血浆中发现的几种生物 标志物的病理概况,进而描绘了它们在临床前期AD 的变化。高通量检测血清蛋白分析显示,AD患者与 正常个体的亲炎症蛋白质具有差异,这一检测具有 较高的诊断准确率,这个更系统一体化的方法(整合 影响系统的各种不同的病理生理指标),正在成为非 常有前途的新兴的检测早期AD的方式晴】。研究表 明,血浆内120种分泌型信号蛋白中的18种,如白介 素一3、一11、一1仪及巨噬细胞集落刺激因子等的浓度, 在轻中度AD患者体内发生了显著变化,这些因子在 鉴别AD和非AD患者方面有一定价值 。生物学标 志物研究表明,大多数AD患者尿液中AD相关神经 丝蛋白(AD7c—NTP)的水平升高,其水平与痴呆的 严重程度呈正比。与tau蛋白和A[3 ̄H比,AD7c—NTP 在疾病早期阶段即能检测到,可能更适合作为AD早 期诊断的标志物。最近有研究表明,由一系列的磁 共振灌注成像(MRI—perfusion)和容量变量派生出来 的复合标志物显著提高了轻度认知障碍(MCI)和轻 度AD的诊断准确率。 1.2遗传 自上世纪9O年代起,AD的遗传性已成为研究 断指标。 近年来,随着人类基因组计划完成、HapMap计 划的实施,以及高通量基因分析技术的发展,开创了 GWAS时代。GWAS研究极大地推动了对AD遗传 性状的研究。在AD遗传学领域的进展将继续在很 大程度上依赖于应用新型高通量的基因分析和测序 技术,包括它们在阐明基因和蛋白表达调节的动态 过程中的应用,如转录组和表观基因组。目前已明 确的与患AD相关的10个基因位点[ABCA7、 APOE4、BIN1、CD2AP、CD33、CLU(凝聚素)、CR1(补 体受体1)、MS4A4E、MS4A6A和PICALM(磷脂酰肌 醇结合网格蛋白组装蛋白)],除了APOE以外,其余 都来自GWAS 。 尽管在遗传方面已有很大进步,但大部分 (50%)与AD相关的基因仍原因不明,可能是由目前 已知的AD风险基因变异而来。这种未知的遗传因 素的改变被称为“稀有突变”,即在人群中DNA序列 变异只有很少发生(<1%) 。为了找出这些罕见变 异在AD和其他神经退行性疾病中的作用,需要在足 够大的样品中应用高通量测序(NGS)技术。最后, 由GWAS和NGS得到的数据都将作为完全无症状 AD的生物标志物 。 AD的分子病理生理模型不断分化,从系统生物 学的角度来看,现在确定与AD相关的病理生理改变 跨多个功能系统:炎症、氧化应激、蛋白质错误折叠、 大脑微环境的变化与代谢、神经退行性病变。AD患 者脑组织的表达谱表明参与NF—KB通路和炎症细 胞因子合成的基因表达上调,而脂类分析证明PLA2 上调和AD中的脂质过氧化途径。AD患者中,基因 功能模块在线粒体功能、胞外运输、髓鞘和突触传 递中具有重要的功能。 1.3神经影像 神经影像学技术能从分子水平、细胞水平、代谢 水平和微循环等角度,对早期尚无明显形态学改变 的AD患者脑功能进行全面评估。神经影像学作为 临床诊断MCI的辅助手段,它在对MCI向AD转化的 预测、早期干预治疗效果的评价等方面的价值已逐 渐被认识 。目前AD神经影像计划(ADNI)正在寻 找最好的方法——如临床和神经心理测试、磁共振 成像(MRI)、正电子发射断层扫描(PET)、遗传筛选、 278 生LE TTER 。1.ol・24N。. 斗l o・2 Mar.z Nla ,2013 uIj TT SINBIOTECHNOLOGY V技 术 通 讯v血液和CSF的标记物——来评价从正常的认知老龄 化到MCI、从MCI到轻度AD和从轻度到重度痴呆这 一予抗A13抗体可中和血液中的A13,改变其分布,并帮 助A13从脑组织内向外周转移,实现治疗作用。并且 抗A13抗体治疗可避免老年人因免疫力降低而产生 对治疗效果的干预,不引起T细胞介导的免疫反应, 可控性好。然而,在抗体研究中观察到的血管淀粉 样蛋白的解体,一直伴随着严重的不良事件,如脑出 过程的进展,以及利用这些标记物做早期诊断。 影像学方法作为一种有效的诊断方式建立在三 个阶段的过程之上 。第一阶段的重点是建立关于 技术需求和个体特征的方法学研究。未来在这一阶 段充满希望的方法是人类超高磁场共振[B(0)≥ 7T],包括子域MRI和体内显微术、扩散光谱成像的 结构连接和PRT、用113低聚物的配体进行的PET成 像技术。第二阶段,选出的患者的样本测其敏感性 血和/或水肿。目前,临床开发的抗体有Genentech/ AC Immune公司的MABT5102A、Eli Lilly公司的So. 1anezumab、Rinat/Pfizer公司的Ponezumab、Roche/ Morphosys公司的Gantenerumab、Elan/Wyeth/Pfizer/ 和特异性,测出的结果被用来定义病理阈值。例如 DIT数据的自动分析、静息态功能磁共振成像定量 评估,都在这个发展阶段。第三阶段,涉及运用既定 的方法,由想要确诊的人口的数目,预测疾病是否流 行。海马体积测量和FDG—PET已经在前期阶段,他 们在大型的多中心评估研究,但仍然被应用到非初 级保存样本 。A13一PET和单体素波谱在不久的未 来将进入前期阶段。鉴于越来越多的功能强大的成 像方法,目前和未来的任务是通过结合最可靠和可 重复性的技术,为前期AD发展一系列多式联运的神 经影像学标志物。未来多式联运成像标记技术将会 对人类大脑新合成的物质提供信息,从而促进新的 预防治疗方法。 1.4 药物治疗 虽然认知干预策略可赋予AD患者额外的治疗 效果,但迄今AD的治疗方法仍然是对症温和治疗。 随着认知功能障碍的胆酰能假说的发展,乙酰 胆碱酯酶抑制剂(AChE—I)目前已演变为轻度到中 度痴呆和一些其他形式的老年痴呆症的主要治疗药 物。3种胆碱酯酶抑制剂多奈哌齐、加兰他敏和利 凡斯的明用于治疗中度痴呆有较好的疗效 。 Ⅳ一甲基一D一天冬氨酸受体(NMDA)拮抗剂通过 减缓兴奋性神经递质谷氨酸的传递,降低对神经细 胞的过度持续兴奋度,发挥神经细胞保护作用[19]o 相关研究表明,美金刚治疗中至重度AD较轻度AD 更有效,不仅对综合评估、功能能力和行为症状改善 有益,而且能适度改善认知功能,耐受性更好 。 用于治疗AD的还有其他很多药物,如脑细胞代 谢改善剂、钙离子拮抗剂、6分泌酶和^y分泌酶抑制 剂、自由基消除和氧化剂等。 1.5 A13免疫治疗 免疫治疗可延缓或清除脑组织中的A13集聚,包 括主动免疫和被动免疫。在一项A13主动免疫治疗 Ⅱ期临床试验中,因6%的患者发生无菌性脑膜炎而 被迫中止 “。为了避免神经发炎和神经毒性,已开 发了以B细胞表位为靶点而不刺激T细胞的疫苗。 A13被动免疫治疗是极具前景的治疗方法。外周给 J&J公司的Bapineuzumab。选择性被动免疫法治疗 AD可以使用人单克隆抗体,包括AAB一001和 LY2062430,前者的Ⅱ期临床试验已结束,正在准备 进行Ⅲ期临床试验忙 1。辉瑞制药公司于2012年7月 披露,Bapineuzumab的Ⅲ期临床试验(需4次)的第 一次并未获得成功口 。辉瑞公司宣布暂停Bapineu. zumab静脉注射试剂的开发,因为在1300个患有轻 度和中等水平AD的患者中,Bapineuzumab并不能改 善他们的精神状态和身体机能。目前,Eli Lilly公 司的实验性药物Solanezumab和Baxter公司的实验 性药物Gammagard可能是AD患者的最后希望。 Gammagard在Ⅱ期临床试验中已取得成功,该药物 来源于捐献者的血液,昂贵且相对稀缺。Gamma. gard是静脉注射型免疫球蛋白,包含来源于捐献者 血液中的天然抗体,通常用于治疗免疫系统或血液 系统疾病。在AD患者中,这些抗体可能有助于清除 患者大脑中的A13。 2 结语 目前,已有获得批准的少数药物用于治疗AD, 但药物只能暂时延缓这种疾病的进展。在AD治疗 领域还面临着诸多挑战,包括需要开发更好的试验 模型,以及在AD的早期阶段启动I临床试验。开发大 脑扫描和其他能够探测到AD最早期阶段的标记物, 是目前研究人员优先考虑的方向。 参考文献 [1】赵娟.BACE基因在阿尔兹海默症中作用机制的研究[DI.北京: 北京理工大学。2008. 【2】王茸.BACAE1的泛素化降解在阿尔茨海默症中的分子机制研 究[DI.北京:北京理工大学,2009. 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