神經(jīng)退行性疾病及其防治藥物的研究進(jìn)展

1、1,碩士研究生藥理學(xué)講座,神經(jīng)退行性疾病及其防治藥物的研究進(jìn)展,2,1911-2004,3,1994年11月5日，離任5年的美國(guó)前總統(tǒng)里根在致美國(guó)人民的一封公開信中，公布了自己患Alzheimer’s Disease這一消息。,“我最近被告知我已經(jīng)成為遭受阿爾茨海默氏病折磨的數(shù)百萬美國(guó)人中的一員…… 我的夫人南希和我都認(rèn)為應(yīng)該將其公之于眾，希望藉此提高公眾對(duì)該疾病的認(rèn)識(shí)。我將和我深愛著的南希及家人一起在生命的旅途上繼續(xù)行

2、進(jìn)，我打算多享受些大自然的樂趣并與我的朋友們和支持者們保持聯(lián)系……”,4,1 概述,神經(jīng)退行性疾病(Neurodegenerative disease) 是一類慢性、進(jìn)行性神經(jīng)疾病。不同類型神經(jīng)退行性疾病的病變部位和病因雖然各不相同，但大腦特定區(qū)域的遲發(fā)性神經(jīng)細(xì)胞退行性病變、細(xì)胞丟失是它們的共同特征，因此統(tǒng)稱為神經(jīng)退行性疾病。神經(jīng)退行性疾病主要包括 老年性癡呆(Alzheimer’s disease, AD, 阿爾茲海默病 )

3、 帕金森病（Parkinson’s disease, PD） 亨廷頓病 (Huntington’s disease, HD) 脊髓小腦共濟(jì)失調(diào)（spinal cerebellar ataxias） 齒狀核紅核蒼白球丘腦下核萎縮(denatatorubropallidoluydian atrophy) 肌萎縮側(cè)索硬化癥（Amyotrophic Lateral Sclerosis

4、, ALS） 脊髓肌萎縮癥（Spinal Musclar Atrophy） ………… 可傳播性海綿樣腦病： Creutzfeldt-Jakob病（CJD）及新變異型CJD,5,神經(jīng)退行性疾病病因及發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，迄今尚未闡明，因此這類疾病的治療一直是個(gè)難題。近十年來，隨著分子生物學(xué)、神經(jīng)生物學(xué)及行為科學(xué)等多學(xué)科知識(shí)研究手段的迅猛發(fā)展，神經(jīng)退行性疾病病因和病變機(jī)制的研究有了許多新的發(fā)現(xiàn)。這些研究結(jié)果不僅

5、為這類疾病病變機(jī)制的闡明提供了大量資料，同時(shí)也為尋找相應(yīng)的治療藥物提供了新的思路和作用靶點(diǎn)。,6,2. 神經(jīng)退行性疾病的研究進(jìn)展,分子遺傳學(xué) 遺傳因素在神經(jīng)退行性疾病中發(fā)揮著重要作用。近10年，已經(jīng)闡明多種神經(jīng)退行性疾?。ㄈ鏏D、PD、HD、ALS等）的突變基因位點(diǎn)及其基因產(chǎn)物。神經(jīng)細(xì)胞死亡的機(jī)制 近年研究發(fā)現(xiàn)，引起神經(jīng)細(xì)胞死亡的機(jī)理主要有氧化應(yīng)激機(jī)制、線粒體機(jī)能障礙機(jī)制、興奮性毒性機(jī)制、炎

6、癥機(jī)制及細(xì)胞凋亡機(jī)制等。它們之間相互影響，最終導(dǎo)致神經(jīng)功能失調(diào)和細(xì)胞死亡。導(dǎo)致神經(jīng)病理變化的主要致病原因 近年來采用組織化學(xué)方法在人腦中陸續(xù)發(fā)現(xiàn)不溶性沉積物（包涵體），如Lewy體（Lewy bodies）。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，這些沉積物是由某些蛋白質(zhì)異常積聚或淀粉樣化形成的，是某些神經(jīng)退行性疾病的主要致病原因（如表1所示）。,7,不同類型神經(jīng)退行性疾病的研究進(jìn)展 AD、PD、HD、ALS等,8,老年性癡呆

7、癥(Alzheimer’s disease, AD, 阿爾茲海默病) 是發(fā)生在老年期及老年前期的一種慢性進(jìn)行性退化性腦變性疾病，以進(jìn)行性記憶減退、認(rèn)知障礙、人格改變?yōu)橹饕卣鳌?1907年由德國(guó)巴伐利亞州精神病醫(yī)生和神經(jīng)解剖學(xué)家Alois Alzheimer最先報(bào)道。他描述了一個(gè)51歲女病人的大腦皮層內(nèi)神經(jīng)元纖維纏結(jié)和粟粒狀病灶，伴有進(jìn)行性癡呆（病人有進(jìn)展性妄想狂和短期記憶力缺失，最后明顯癡呆，直到死亡歷時(shí)5年）。 曾經(jīng)有一個(gè)時(shí)期，

8、65歲以前由于神經(jīng)系統(tǒng)變性造成的癡呆病例稱作早老性癡呆（presenile dementia），即Alzheimer病。65歲以后由于神經(jīng)系統(tǒng)變性造成的癡呆病例稱作老年性癡呆（senile dementia）。近年來研究認(rèn)為早老性癡呆和老年性癡呆兩者的病理過程基本上是一致的，總稱為Alzheimer型老年性癡呆（Senile dementia of Alzheimer’s type, SDAT），簡(jiǎn)稱AD。,2.1 老年性癡呆(AD)

9、的研究進(jìn)展,9,AD在西方是死亡原因的第四位 (前三位分別為冠心病、癌癥和中風(fēng) )。目前，美國(guó)有約400-450萬人患有AD，每年因AD死亡的人數(shù)約10萬，每年的醫(yī)療費(fèi)用超過800億美元。預(yù)計(jì)到2050年，將有1600萬美國(guó)人患上這種病。 我國(guó)有關(guān)AD的流行病學(xué)調(diào)查尚不完善，一般認(rèn)為65歲以上人群中癡呆的患病率約為4%，發(fā)病率為0.6%-1.2%。據(jù)估計(jì)， 我國(guó)AD患病人數(shù)已超過500萬，約占全世界總患病人數(shù)的1/4；北京市65歲以上

10、老年人癡呆患病率為7%。隨著老齡化社會(huì)進(jìn)程的加劇，預(yù)計(jì)到2050年，我國(guó)AD患者將超過3000萬，預(yù)期醫(yī)療費(fèi)用將超過1萬億。AD主要病理改變?yōu)槔夏臧?(SP)、神經(jīng)原纖維纏結(jié) (NFT)及大量神經(jīng)元喪失，主要發(fā)生在前腦基底、海馬和大腦皮層。AD的病因復(fù)雜，目前尚未明確，但有以下幾種學(xué)說與AD發(fā)病有關(guān)。包括基因?qū)W說、膽堿能學(xué)說、傳染學(xué)說、鋁中毒學(xué)說、自由基學(xué)說、炎癥學(xué)說、鈣超載學(xué)說、代謝紊亂學(xué)說等。但目前可以肯定的是，遺傳和衰老是與A

11、D關(guān)系最為密切的兩個(gè)因素。,10,近10-15年，有關(guān)AD的分子遺傳學(xué)研究取得了明顯進(jìn)展，通過基因連鎖技術(shù)對(duì)家族性AD（FAD）進(jìn)行研究的結(jié)果表明，至少有4種基因與FAD的發(fā)病密切相關(guān)。β淀粉樣蛋白前體蛋白(APP)基因：位于第21染色體(21q21.3-q22.05)，該基因和FAD及Down綜合征(21三體)都有關(guān)。目前已發(fā)現(xiàn)至少有12種錯(cuò)義突變，分別和早發(fā)型或晚發(fā)型AD相關(guān)。 載脂蛋白E(apoE)基因：定位在19號(hào)染色體19

12、q12-q13，人類apoE具有多態(tài)性(至少已知有ε2、ε3、ε4三種類型)，其中ε3型可與tau蛋白和微管相關(guān)蛋白(MAP)-2相結(jié)合，被認(rèn)為是生成淀粉樣斑的分子伴體。apoE-ε4基因是晚發(fā)AD (60歲以上起病)的重要危險(xiǎn)因子，有近2/3的AD患者至少有一個(gè)apoE-ε4等位基因。,2.1.1 基因?qū)W說——AD的分子遺傳學(xué)研究進(jìn)展,11,早老蛋白-1(也叫早老素-1，presenilin，PS-1) 基因：近年來從早發(fā)型AD的連

13、鎖分析研究中發(fā)現(xiàn)，在染色體14q上有與AD相關(guān)連鎖的PS-1基因(14q243)。現(xiàn)已闡明了PS-1基因組的結(jié)構(gòu)，并已發(fā)現(xiàn)至少有35種錯(cuò)義突變與FAD相關(guān)。早發(fā)型AD起病年齡多在40-50歲之間，但也有部分病人起病于20～40歲。早老蛋白-2（PS-2）基因：近年從PS-1基因克隆研究中，發(fā)現(xiàn)1號(hào)染色體上的PS-2基因也和AD的發(fā)病機(jī)制相關(guān)，并發(fā)現(xiàn)其編碼的多肽可讀框中，含448個(gè)氨基酸，和PS-1基因蛋白相似。該基因的突變與祖先來自德

14、國(guó)黑森州VG家族性AD患者有關(guān)。 遺傳因素是AD發(fā)病的重要因素，但不是唯一因素，其他非遺傳因素亦起著重要作用。,12,,,,,70年代初發(fā)現(xiàn)膽堿能系統(tǒng)與學(xué)習(xí)記憶密切相關(guān)。隨后經(jīng)過大量的研究證實(shí)AD患者膽堿乙?；?(ChAT)、乙酰膽堿酯酶 (AChE)和乙酰膽堿 (ACh)合成、釋放、攝取等功能均有不同程度損害，伴膽堿能神經(jīng)元缺失和變性，進(jìn)而提出AD的膽堿能損傷學(xué)說。但膽堿能損傷并非特異，其他原因所致癡呆也可

15、造成，故膽堿能受損可能是多種原因所致癡呆的共同的歸宿。膽堿能假說被藥理學(xué)家接受后開發(fā)出膽堿酯酶抑制劑，反過來證明了這一假說的正確性。到目前為止，調(diào)節(jié)膽堿能系統(tǒng)功能仍然是臨床治療AD藥物的作用主流。,2.1.2 膽堿能學(xué)說,13,,,,,為數(shù)不少的研究者認(rèn)為AD可能類似于Kuru及Creutzfeldt-Jakob病，是由朊病毒 (Prion)引起的。朊病毒是一種缺乏核酸的蛋白性傳染顆粒，由于某種原因，朊病毒的正常形式經(jīng)過復(fù)雜的過程

16、轉(zhuǎn)變成不正常的蛋白形式。在AD中可出現(xiàn)嚴(yán)重的病理改變——嗜銀、嗜剛果紅的淀粉沉著斑，這種斑被命名為Kuru斑。使人們有理由相信病理改變相似性是AD中朊病毒感染證據(jù)。但直至今日，尚未從AD腦中真正分離出病毒。,2.1.3 傳染學(xué)說,14,,,,,研究表明，遺傳、年齡、環(huán)境等因素，可使炎性蛋白質(zhì)和小膠質(zhì)細(xì)胞活化。在AD患者，神經(jīng)元的損害大多因機(jī)體對(duì)病原體的炎癥反應(yīng)，而非因病原體本身所致。炎癥反應(yīng)既對(duì)病變區(qū)的病原體碎片，也對(duì)周圍旁觀神

17、經(jīng)元造成損害而產(chǎn)生更多病灶，形成一個(gè)不斷加強(qiáng)的自身毒性環(huán)路，由病變局部的膠質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生并維持。膠質(zhì)細(xì)胞吞噬外源性Aβ，但不產(chǎn)生分解反應(yīng)，它們?cè)谕淌珊蟊患せ睿a(chǎn)生各種炎性介質(zhì)，如炎性補(bǔ)體C1a、C3 、C4，細(xì)胞因子如IL-1、IL-6、IFN-γ、TNF-α等，造成AD的慢性炎癥并能促進(jìn)APP合成，導(dǎo)致 Aβ大量產(chǎn)生而在腦組織中沉積。通過免疫組織化學(xué)、生物化學(xué)及分子生物學(xué)等手段對(duì)AD及未患AD尸體腦組織進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，AD腦內(nèi)炎性反應(yīng)的

18、中心是Aβ、NFT及神經(jīng)元退行性變。,2.1.4 免疫炎癥學(xué)說,15,,,,,鋁中毒學(xué)說：流行病學(xué)調(diào)查表明，長(zhǎng)期接觸或高鋁飲食者，AD的患病率明顯提高。AD患者腦中鋁含量往往是正常對(duì)照組的4倍。鋁在腦內(nèi)以硅酸鹽形式存在，能夠促進(jìn) Aβ的沉積和神經(jīng)元纖維纏結(jié) (NFT)，阻抑蛋白質(zhì)的合成。但也有不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，一些研究表明，鋁所造成的NFT和AD患者大腦內(nèi)的NFT病理結(jié)構(gòu)不盡相同，也有認(rèn)為AD患者血清及腦鋁并不升高。自由基學(xué)說：由于腦

19、含有高度不飽和脂肪酸、兒茶酚胺，進(jìn)行著較高水平的氧化代謝。故是自由基最易侵襲的靶器官，而腦內(nèi)自由基清除形成保護(hù)劑的水平相當(dāng)?shù)?。腦老化過程中，神經(jīng)元細(xì)胞膜上不飽和脂肪酸被氧化而產(chǎn)生大量自由基，損傷細(xì)胞膜、細(xì)胞器。以線粒體的損傷最為嚴(yán)重。但究竟AD腦中自由基增加是引起AD病因抑或是AD發(fā)病過程中的結(jié)果，雖未有定論，但趨向于“因果同一”的觀點(diǎn)。,2.1.5 鋁中毒學(xué)說和自由基學(xué)說,16,,,,,鈣超載學(xué)說：正常生理性鈣濃度是維持神經(jīng)元的正常

20、功能所必須的，如葡萄糖代謝降低則會(huì)引起Ca2+內(nèi)流增加。Aβ過度產(chǎn)生則會(huì)引發(fā)細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度升高，導(dǎo)致神經(jīng)細(xì)胞功能紊亂。過高的Ca2+水平激活一系列與細(xì)胞毒性有關(guān)的酶，引起細(xì)胞結(jié)構(gòu)區(qū)的破壞，并促進(jìn)Tau蛋白高度磷酸化，導(dǎo)致細(xì)胞進(jìn)一步受損，為AD神經(jīng)變性病變提供最后共同通路。代謝紊亂學(xué)說：人體衰老、機(jī)體能量代謝下降，導(dǎo)致腦功能不足。通常在正常情況下所有組織均可合成APP。在AD患者則易發(fā)生 Aβ沉積，進(jìn)而形成老年斑和NFT。另外谷氨酸

21、是腦內(nèi)興奮性氨基酸，在學(xué)習(xí)記憶、突觸可塑性等方面有重要作用。若腦內(nèi)谷氨酸升高使其受體過度激活， Ca2+內(nèi)流增加，細(xì)胞內(nèi)鈣超載致神經(jīng)元死亡，并可使Tau蛋白產(chǎn)生類神經(jīng)纖維纏結(jié)的聚合物。,2.1.6 鈣超載學(xué)說和代謝紊亂學(xué)說,17,人們通過腦病理研究發(fā)現(xiàn)，老年性癡呆(AD)患者腦組織內(nèi)β-淀粉樣蛋白(Amyloidβ-protein，Aβ)明顯增多，并形成大量的老年斑。現(xiàn)有大量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和臨床資料表明，Aβ是各種原因誘發(fā)AD的共同通路，

22、是AD形成和發(fā)展的關(guān)鍵因素。,2.1.7 β-淀粉樣蛋白(Aβ) 與AD,18,1853年德國(guó)病理學(xué)家Virchow發(fā)現(xiàn)，大腦皮層含有一種球狀斑，斑的中心是一種細(xì)絲樣物質(zhì)，周圍是一些不正常的神經(jīng)突。他認(rèn)為細(xì)絲樣物質(zhì)是一種淀粉樣物質(zhì)，并命名為“Amyloid”。1907年Alzheimer第一次報(bào)告了老年斑是進(jìn)行性癡呆的病理基礎(chǔ)。由此，這種以老年斑為病理特點(diǎn)的進(jìn)行性癡呆稱之為Alzheimer病。到本世紀(jì)80年代，對(duì)Amyloid的研究

23、有了突破性進(jìn)展。1984年，Glenner和Wong從AD患者的腦膜血管壁中首次分離出了Amyloid。他們發(fā)現(xiàn)這種物質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)呈β型折疊，從而稱“β-Amyloid” (Aβ)。1985年Masters和Beyreuther從老年斑中心分離出來了一種蛋白質(zhì)，這種蛋白質(zhì)與Aβ具有相同的分子量和氨基酸序列，并且能與相同的抗體結(jié)合，從而證實(shí)了老年斑中心也是由Aβ組成 。,19,1987年Kang等在21號(hào)染色體長(zhǎng)臂中段發(fā)現(xiàn)了一個(gè)基因，它含

24、有Aβ的全部密碼，這個(gè)基因編碼的蛋白被稱為Aβ前體蛋白(APP)，由695～770個(gè)氨基酸組成，是一種跨膜糖蛋白。APP有二條代謝途徑。原發(fā)途徑是在α-分泌酶(α-Secretase)作用下，在APP第16位的賴氨酸上進(jìn)行裂解并產(chǎn)生可溶性的β-APPs，β-APPs具有神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)和促神經(jīng)細(xì)胞發(fā)育作用，可通過降低細(xì)胞內(nèi)的Ca2+濃度起到神經(jīng)細(xì)胞保護(hù)作用。另一條途徑是在β-分泌酶(β-Secretase)和γ-分泌酶(γ-Secretas

25、e)的作用下裂解產(chǎn)生1-40或1-42個(gè)氨基酸的Aβ肽，即Aβ40和Aβ42個(gè)氨基酸的Ａβ肽(即Ａβ40和Ａβ42)。,20,Amyloid precursor protein (APP) and its metabolites,NATURE REVIEWS | NEUROSCIENCE,2004,21,用不同的蛋白酶抑制劑可分別阻斷Aβ40和Aβ42的生成，提示γ-分泌酶可能有二種不同的形式。γ-40分泌酶是一種半胱氨酸分泌酶；γ-4

26、2分泌酶是一種絲氨酸蛋白分泌酶，二者分別產(chǎn)生Aβ40和Aβ42，它們均是神經(jīng)細(xì)胞的正常代謝產(chǎn)物。在正常情況下腦組織以生成Aβ40為主，而在AD時(shí)，Aβ42升高。Aβ42是一種不溶性的肽，它比Ａβ40更容易導(dǎo)致淀粉樣物質(zhì)的生成。已有大量的研究證明，Aβ42增加與AD發(fā)病密切相關(guān)，主要引起腦組織形成不溶性的淀粉樣沉積，即AD特有的病理改變。同時(shí)，研究也已證明，Aβ42是淀粉樣斑塊中的主要成份。,22,目前已證實(shí)，Aβ具有神經(jīng)毒性作用,它

27、通過破壞膜的完整性及增加細(xì)胞內(nèi)離子的滲透性導(dǎo)致細(xì)胞損傷。不溶性的Aβ聚集可能在細(xì)胞膜上形成非特異性的離子通道，并引起細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度增加。Aβ還可阻滯膜的Na+/K+ATP酶的活性, Na+/Ca2+交換增加，并導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度增高。另外， Aβ可使細(xì)胞膜磷脂超氧化，從而抑制磷酸化過程并減少ATP的形成及降低細(xì)胞內(nèi)的pH值，最終導(dǎo)致細(xì)胞損傷和死亡。Aβ增高可引起斑塊沉積，還可能激活小膠質(zhì)神經(jīng)細(xì)胞，而觸發(fā)炎癥反應(yīng)，引起神經(jīng)退行性

28、變。在正常情況下，小膠質(zhì)細(xì)胞通過清除淀粉樣沉積物，對(duì)減少和防止斑塊的形成起到了積極的作用。但在AD情況下，不溶性Aβ過度產(chǎn)生，可造成Aβ生成和吸收、降解之間的平衡產(chǎn)生紊亂，從而促進(jìn)斑塊形成。,Aβ級(jí)聯(lián)效應(yīng)假說（ The amyloid cascade hypothesis）,,,(a) After processing of APP by β- and γ-secretase, Aβ is secreted and (b) aggreg

29、ates into fibrils that deposit in senile plaques. Fibrils and plaques can induce neurotoxicity (c) directly or (d) indirectly, e.g. by the formation of NFTs. (e) A possible treatment concept is immunization with Aβ, whic

30、h can induce an Fc receptor mediated clearance process by phagocytic microglia cells.,24,The cascade is initiated by the generation of amyloid-β42 (Aβ42). In familial early onset AD, Aβ42 is overproduced owing to pathog

31、enic mutations. In sporadic AD, various factors can contribute to an increased load of Aβ42 oligomers and aggregates. Amyloid-β oligomers might directly injure the synapses and neurites of brain neurons, in addition to

32、activating microglia and astrocytes. Tau pathology, which contributes substantially to the disease process through hyperphosphorylated tau and tangles, is triggered by Aβ42.,NATURE REVIEWS | NEUROSCIENCE,2004,25,神經(jīng)原纖維纏結(jié)

33、(NFTs，AD的主要病理改變之一），是引起神經(jīng)元退化的主要原因之一，其主要成分是異常過度磷酸化的微管相關(guān)蛋白(MAP)tau。微管是神經(jīng)細(xì)胞中參與胞體與軸突營(yíng)養(yǎng)輸送的通道，是細(xì)胞骨架的重要成分，由管蛋白和MAP組成，tau是MAP的主要成分。在AD腦中，異常過度磷酸化的tau蛋白含量顯著增高，它聚集成雙螺旋絲(PHFs)形式，喪失了促進(jìn)微管組裝的生物活性，導(dǎo)致細(xì)胞骨架的結(jié)構(gòu)異常和神經(jīng)細(xì)胞死亡。另外，tau蛋白也是神經(jīng)纖絲(NT)及老

34、年斑中的營(yíng)養(yǎng)不良突起的主要成分。,2.1.8 tau蛋白與AD,26,正常的tau蛋白是一種含磷的蛋白質(zhì)，主要分布于人類大腦的額葉、顳葉、海馬及內(nèi)嗅區(qū)，軀體感覺及運(yùn)動(dòng)區(qū)的皮質(zhì)均有分布，外周神經(jīng)系統(tǒng)含量也較豐富，而小腦中較少。人tau蛋白主要定位于神經(jīng)元軸突內(nèi)。研究證明，海馬、內(nèi)嗅區(qū)回路之軸突內(nèi)的PHF-tau病理變化決定癡呆的臨床表現(xiàn)，同時(shí)也是老年癡呆中發(fā)生各類記憶功能障礙的解剖學(xué)基礎(chǔ)。近年來，tau在AD病理變化中的作用及其分子機(jī)

35、制研究取得了明顯進(jìn)展。,人類tau蛋白基因位于17號(hào)染色體長(zhǎng)臂上，長(zhǎng)度在100kb以上，有16個(gè)外顯子。Tau蛋白有6種變異體，分子量在48～67kD之間，它們是來源于同一單基因的不同mRNA剪輯產(chǎn)物，它們的區(qū)別在于C-末端有3或4個(gè)微管結(jié)合區(qū)以及N-末端有0、1或2個(gè)插入序列。,已發(fā)現(xiàn)的21個(gè)異常過度磷酸化位點(diǎn)主要集中在N-末端(Ser-198～Thr-217)和C-末端(Ser-396～Ser-422)至微管結(jié)合重復(fù)區(qū)。有研究證實(shí)，

36、完整的tau蛋白分子包括含有3～4個(gè)微管結(jié)合重復(fù)區(qū)的tau的6種變異體，它們的聚合作用可被外顯子e2和e3所促進(jìn)。,A. Schematic representation of the tau protein domains and its phosphorylation sites, indicating the hyperphosphorylated sites (rectangles in red) found in paired

37、 helical filaments in AD. Tau hyperphosphorylations block its capacity to modulate cytoskeletal dynamics and promote tau self-aggregation into PHFs and tangles. The microtubule binding repeats are denoted by R1 through R

38、4. B. Schematic representation of the amyloid precursor protein major domains, indicating the sequence of the 4-kDa Aβ peptide (in orange) cleaved by secretases.,30,,,,,AD的病因甚為復(fù)雜，多因異質(zhì)是其病因?qū)W的基本特點(diǎn)。各種假說雖有其合理的一面，但均有其局限性，不能全面

39、解釋AD復(fù)雜、廣泛的神經(jīng)系統(tǒng)病理變化。但有兩點(diǎn)是值得肯定的，一是AD的發(fā)病與機(jī)體衰老有關(guān)，二是遺傳因素在多數(shù)AD發(fā)病中是重要因素。Aβ學(xué)說已成為研究的熱點(diǎn)之一，許多研究表明 Aβ是在機(jī)體衰老基礎(chǔ)上產(chǎn)生的結(jié)果，同時(shí)正是由于 Aβ在腦內(nèi)的大量聚集而導(dǎo)致AD發(fā)生。隨著分子生物學(xué)和相關(guān)學(xué)科的發(fā)展，對(duì)AD的病因及發(fā)病機(jī)制的認(rèn)識(shí)必將更加深入。,31,,,,,帕金森病（Parkinson’s disease, PD）又稱震顫麻痹(paralysis

40、 agitans, shaking palsy), 是一種常發(fā)生于中老年人的中樞神經(jīng)系統(tǒng)變性性疾病，其主要臨床表現(xiàn)為震顫、肌強(qiáng)直和進(jìn)行性運(yùn)動(dòng)徐緩。PD的患病率僅次于AD，主要發(fā)生于中年以上人群，65歲以上人群中患病率為2%。PD的病理學(xué)特征是黑質(zhì)致密區(qū)內(nèi)多巴胺能神經(jīng)元退行性改變及胞漿中出現(xiàn)球型嗜酸性顆粒——Lewy體。但造成這一損害的原發(fā)機(jī)制尚無定論。PD的病因有遺傳因素，也與環(huán)境因素有關(guān)。在PD病人中，大約有5%-10%有家族

41、史。在它們的近親中，PD發(fā)生率比其他人高2-14倍。,2.2 帕金森病(AD)的研究進(jìn)展,表2. PD研究的里程碑,33,2.2.1 神經(jīng)毒素MTPT的發(fā)現(xiàn)及其對(duì)PD發(fā)病機(jī)制的貢獻(xiàn),1983年春，美國(guó)圣荷西市地區(qū)醫(yī)院精神科1周內(nèi)連續(xù)收了3位全身僵硬，活動(dòng)受限，年齡25歲的年輕人。家屬稱他們?cè)谳^短時(shí)間無明顯誘因出現(xiàn)面目呆滯、不能說話或說話不清和四肢僵硬、行動(dòng)不能。當(dāng)時(shí)被診斷為重度抑郁癥而收住院。當(dāng)時(shí)該院神經(jīng)科主任（現(xiàn)為美國(guó)帕金森病研

42、究所所長(zhǎng)）J. William Langston博士被請(qǐng)去會(huì)診，發(fā)現(xiàn)病人形如“僵尸”，但能通過緩慢書寫來表達(dá)自己的意思和與人溝通。說明這些病人頭腦清晰，不是重癥抑郁患者。 Langston博士將他們?cè)\斷為帕金森綜合征，給予左旋多巴制劑后，病人一個(gè)一個(gè)奇跡般“活”了過來。令人迷惑的是，一般老人才患帕金森病，但這幾位病人才20幾歲，又幾乎在同一時(shí)間和同一地區(qū)發(fā)病。 Langston博士發(fā)現(xiàn)，這些病人有一個(gè)共同特點(diǎn)，那就是他們都使用毒品海洛

43、因，而且都在舊金山附近買毒品。,34,Langston博士經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，他們所購(gòu)毒品均為人工合成，并因合成過程中溫度控制不嚴(yán)而生成了吡啶類化合物1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氫吡啶（MPTP），這些化合物注入動(dòng)物體內(nèi)可以出現(xiàn)帕金森病的表現(xiàn)。這一重要發(fā)現(xiàn)，不但使我們進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到環(huán)境因素可能在PD的發(fā)生中起重要作用，使我們有了研究PD的最好模型，而且使我們對(duì)外源性或內(nèi)源性毒素如何選擇性破壞中腦黑質(zhì)DA能神經(jīng)元而導(dǎo)致PD有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)

44、。MPTP首先在腦內(nèi)星型膠質(zhì)細(xì)胞或五羥色胺能神經(jīng)元中，在單胺氧化酶B的作用下生成活性離子MPP+，然后被DA能神經(jīng)元膜上的DA轉(zhuǎn)運(yùn)載體（DAT）選擇性地轉(zhuǎn)運(yùn)入DA能神經(jīng)元內(nèi)，并依濃度梯度進(jìn)入線粒體而抑制呼吸鏈復(fù)合物I，引起ATP合成減少，最終導(dǎo)致細(xì)胞死亡。當(dāng)使用MAO-B或DAT抑制劑后，MPTP引起的神經(jīng)毒性作用可被完全阻斷。,35,雖然MPTP可以引起DA能神經(jīng)元的選擇性破壞而出現(xiàn)類似PD的臨床征候群，但自然界并不大量存在MPTP

45、，它必須經(jīng)過人工合成而產(chǎn)生。因此，MPTP本身應(yīng)不是導(dǎo)致我們臨床所見PD的原因。但自然界存在許多與MPTP結(jié)構(gòu)相似的毒物，如居住或工作環(huán)境中的殺蟲劑、殺草劑等，常與這些化學(xué)物質(zhì)接觸均可能增加PD發(fā)生的危險(xiǎn)。此外，與PD有關(guān)的有害物質(zhì)包括某些微量元素、氰化物、油漆稀釋劑、有機(jī)溶劑、一氧化碳及二硫化碳等。少數(shù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)PD病人有與某一特定農(nóng)藥的過多接觸史，如有機(jī)氯、氨基甲酸酯、百草枯等，也有發(fā)現(xiàn)，PD病人死后腦組織中含有較高濃度的農(nóng)藥氧橋氯

46、甲橋萘（Dieldrin）。,36,2.2.2 α-突觸核蛋白（α-synnuclein）和Parkin基因與PD,α-突觸核蛋白（α-synnuclein）Golbe等報(bào)告一個(gè)家族四代中有60人患有PD，表現(xiàn)為常染色體顯性遺傳。經(jīng)家系連鎖分析，致病基因被定位于4號(hào)染色體長(zhǎng)臂的4q21-23，隨后該基因被克隆，稱為α-synnuclein。已知該基因有6個(gè)外顯子，第三號(hào)外顯子的第209核苷酸位點(diǎn)的G被A替代，導(dǎo)致所編碼蛋白質(zhì)53位的

47、丙氨酸被蘇氨酸取代是導(dǎo)致該家族性PD的致病原因。另一個(gè)第一號(hào)外顯子第80位核苷酸位點(diǎn)的G被C取代與在德國(guó)發(fā)現(xiàn)的一個(gè)大家族性遺傳性PD連鎖。但多個(gè)研究單位對(duì)不同國(guó)家的人群包括中國(guó)PD病人的α-synnuclein基因進(jìn)行分析未發(fā)現(xiàn)有任何變化，提示該基因突變只與少數(shù)家族性PD有關(guān)。對(duì)多數(shù)PD患者，不能通過檢測(cè)該基因突變來診斷PD。但后來發(fā)現(xiàn)PD特征性病理表現(xiàn)路易小體以及路易神經(jīng)軸束中存在大量α-synnuclein，但這些患者并不存在該基

48、因突變。,37,隨后，大量證據(jù)表明，α-synnuclein是多系統(tǒng)萎縮（MSA）特征性小膠質(zhì)細(xì)胞胞漿內(nèi)包涵體、彌漫性路易小體病、路易小體癡呆和老年性癡呆路易小體型的路易小體中的主要成分。2000年，有人將人野生型α-synnuclein 基因轉(zhuǎn)入小鼠胚胎干細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)基因小鼠腦皮質(zhì)、海馬和中腦神經(jīng)元中存在含α-synnuclein的包涵體。而同時(shí)，有人將人野生型α-synnuclein轉(zhuǎn)入果蠅后，發(fā)現(xiàn)果蠅不但出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)行為障礙

49、，而且有DA 神經(jīng)元選擇性變性和死亡，同時(shí)出現(xiàn)類似于路易小體的包涵體。這些結(jié)果說明α-synnuclein 在神經(jīng)元變性死亡中起關(guān)鍵作用。目前尚不清楚α-synnuclein 的確切功能，但有研究顯示它可能與神經(jīng)元的發(fā)育、可塑性及突觸小泡的轉(zhuǎn)運(yùn)有關(guān)。,38,Parkin1972年Yamamura等首先報(bào)道一種少見的以運(yùn)動(dòng)遲緩和肌張力增高為主要表現(xiàn)的早發(fā)性PD, 發(fā)病年齡多在40歲以下。Yokochi等病理檢查后發(fā)現(xiàn)病人黑質(zhì)紋狀體存在

50、多巴胺能神經(jīng)元的喪失和膠質(zhì)細(xì)胞的增生，但不存在路易小體。1997年，Matsumine等利用連鎖分析將其基因定位于第6號(hào)染色體上，隨后, 該基因被Kitada等克隆，命名為Parkin，并發(fā)現(xiàn)該基因的外顯子缺失和突變是導(dǎo)致疾病的原因。 Parkin基因約500kb大小，共含12個(gè)外顯子，與泛素(ubiquitin)的結(jié)構(gòu)相似，編碼序列為1395bp所編碼的蛋白質(zhì)含有含465個(gè)氨基酸殘基，其生物活性尚不十分清楚。,39,至今，已在日本

51、、歐美和以色列人中發(fā)現(xiàn)十多種不同突變與早發(fā)性PD有關(guān)。研究表明中國(guó)人50歲前發(fā)病的PD病人的Parkin基因存在缺失突變，進(jìn)一步證明該基因突變與早發(fā)性PD有密切關(guān)系。因此，檢測(cè)病人的Parkin基因突變可作為早發(fā)PD的基因診斷手段。通過近二百多年不懈的努力，PD的病因和發(fā)病機(jī)制取得了一定進(jìn)展，但至今仍未完全闡明。這反映出PD以及其他一些神經(jīng)系統(tǒng)退行性病的復(fù)雜性，以及尋找研究這些多因素疾病新方法的迫切性。在研究這一類疾病時(shí)，應(yīng)同時(shí)考慮到

52、遺傳易感性和環(huán)境毒素暴露等危險(xiǎn)因素在發(fā)病中所起的作用。,40,,,,,亨廷頓病 (Huntington’s disease, HD)又名遺傳性舞蹈病，是一種病變累及紋狀體、大腦皮層為主的中樞神經(jīng)系統(tǒng)退行性變性疾病，呈常染色體顯性遺傳。臨床主要表現(xiàn)為舞蹈樣不自主動(dòng)作、精神障礙和進(jìn)行性癡呆等。 HD的發(fā)病年齡多在 40歲左右 ，但可早至 2～3歲 ，遲至80歲以后。至今尚無任何有效方法對(duì)HD進(jìn)行治療 ，患者多在發(fā)病后 12-15年間死亡

53、。在歐美等國(guó)家中 ，HD患病率高達(dá) 1/ 10000，且由于其遲發(fā)的常染色體顯性遺傳的特點(diǎn)，患者常在發(fā)病前把疾病基因遺傳給下一代，因此HD在西方社會(huì)被認(rèn)為是最可怕的疾病之一。,2.3 HD研究進(jìn)展,41,病理學(xué)上，HD患者主要在紋狀體和大腦皮層內(nèi)出現(xiàn)大量神經(jīng)元死亡, 大腦皮層萎縮，腦室系統(tǒng)擴(kuò)大。 疾病早期主要在紋狀體有廣泛的神經(jīng)元缺失，后期在大腦皮層可見大量神經(jīng)元缺失。分子遺傳學(xué)研究克隆了HD的致病基因（HD基因，位于染色體4的短

54、臂），HD基因第一位外顯子內(nèi)含有一段CAG三核苷酸重復(fù)擴(kuò)展序列，(CAG)n動(dòng)態(tài)突變引起HD發(fā)病。（正常人9-34個(gè)，HD病人40個(gè)，重復(fù)越多，HD發(fā)病越年輕，病情越嚴(yán)重。）HD基因編碼的蛋白產(chǎn)物為huntingtin蛋白。隨著CAG三核苷酸重復(fù)數(shù)目的增加，HD基因可表達(dá)一個(gè)含40-150個(gè)谷氨酰胺殘基的延長(zhǎng)了的huntingtin蛋白。huntingtin亞細(xì)胞定位于細(xì)胞漿內(nèi)，它的正常功能尚未闡明，推測(cè)它通過與細(xì)胞漿中的特異性神經(jīng)

55、元蛋白發(fā)生蛋白-蛋白相互作用導(dǎo)致huntingtin聚集和核包涵體形成，最終選擇性引起特定區(qū)域內(nèi)神經(jīng)元變性脫失。,42,運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元缺失是一組選擇性累及運(yùn)動(dòng)神經(jīng)系統(tǒng)的慢性疾病，其中肌萎縮側(cè)索硬化癥（amyotrophic lateral sclerosis, ALS）最常見。ALS是選擇性侵犯上下兩級(jí)運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元的慢性變性疾病。 首先由Charcot于 1869年報(bào)道，該病多半為散發(fā)性，僅1-10%為家族性，但臨床上很難區(qū)分。ALS預(yù)后

56、差，95%的病人在起病后3-5年死亡。ALS的病理學(xué)特征是運(yùn)動(dòng)神經(jīng)損傷，但運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元缺失的機(jī)制尚不清楚。近年來的研究提出了多種可能的病因?qū)W說，涉及興奮性氨基酸毒性、遺傳基因、自身免疫及神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子等。,2.4 其它神經(jīng)退行性疾病的研究進(jìn)展,43,近年來通過位置克隆法，發(fā)現(xiàn)約有20％的家族性肌萎縮側(cè)索硬化癥（FALS）病例的突變基因和Cu/Zn超氧化物歧化酶-1(super-oxide dismutase-1，SOD-1)基因連鎖，突變

57、位點(diǎn)定位于染色體2lq21-q22之間。但此后又有人報(bào)告一個(gè)突尼斯家族，突變基因則與染色體2相連鎖。散發(fā)性ALS雖然不屬遺傳病，但似乎也具有某些遺傳易感性，如在某些病人運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元中SOD-l mRNA水平增高。而且，谷氨酸的GluR5受體也定位在染色體2lq上，與SOD-1基因位點(diǎn)相近，提示ALS的發(fā)病機(jī)制，與興奮性氨基酸過度釋放有密切相關(guān)。此外，在顯示運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元變性的轉(zhuǎn)基因小鼠方面，其突變基因則定位于染色體22q12.1-q13.

58、1。說明ALS的遺傳基因，可能不限于單個(gè)基因的突變。,44,AD的藥物治療PD的藥物治療HD等神經(jīng)退行性疾病的藥物治療,3 神經(jīng)退行性疾病的藥物治療現(xiàn)狀,45,改善膽堿系統(tǒng)功能的藥物糾正鈣穩(wěn)態(tài)失調(diào)和抗氧化的藥物抗感染劑干擾Aβ形成和沉積的藥物神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)劑促代謝藥物中醫(yī)藥,3.1 AD的藥物治療,46,研究表明，AD患者膽堿能活性降低是認(rèn)知記憶功能障礙的主要原因。其關(guān)鍵癥狀系由膽堿能神經(jīng)功能障礙所引起。理論上下列 6類藥物

59、可用以改善膽堿能缺陷：AChE抑制劑 (AChEI)：通過抑制ACh降解來提高突觸ACh效力。膽堿前體：如磷脂酰膽堿可增加膽堿的生物利用度。ACh促釋劑：可使突觸前膜ACh釋放增加。M1和M3受體激動(dòng)劑：在突觸后受體上能模似ACh。M2 和M4受體拮抗劑：作用于突觸前受體，通過負(fù)反饋來調(diào)節(jié)ACh的釋放。煙堿激動(dòng)劑或煙堿樣物質(zhì)：可促進(jìn)ACh的釋放。,3.1.1 AD的藥物治療——膽堿能藥物（1）,47,膽堿酯酶抑制劑（ACh

60、EI）—— 在膽堿能藥物中，目前改善本病膽堿能缺陷與癥狀最成功者是AChEI。他克林 (tacrine), 第一代產(chǎn)品, 商品名cognex，派可致。于 1993年被FDA批準(zhǔn)為治療AD的第一個(gè)藥物，具有高度脂溶性，極易透過血腦屏障，其半衰期約為 3.5h。一個(gè)為期 30天劑量 160mg/d的臨床研究表明，臨床治療每天需服用 4次才能收到較好療效。近期研究認(rèn)為患者性別及ApoE基因類型與臨床療效有關(guān)。女

61、性、ApoE2 和ApoE3 攜帶者的治療效果明顯優(yōu)于ApoE4攜帶者，而男性則未見有任何差別。表明含有ApoE2-3 基因型的女性AD患者對(duì)他克林更為敏感。 其主要不良反應(yīng)為肝毒性和胃腸道反應(yīng)。肝毒性是影響其治療的首要原因，因而現(xiàn)今臨床上已基本不用。,3.1.1 AD的藥物治療——膽堿能藥物（2）,48,第一代AChEI中尚有毒扁豆堿、氨基吖啶、四羥氨基吖啶等。其中毒扁豆堿雖有改善學(xué)習(xí)記憶作用，但作用時(shí)間短，安全范圍窄，口服生物

62、利用度低，藥物化學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差，治療劑量個(gè)體差異大，且為非選擇性AChEI，應(yīng)用受到限制。意大利Mediolanum公司已研究出長(zhǎng)效緩釋制劑庚基毒扁豆堿（eptastigmine，依斯的明), 是毒扁豆堿的一種衍生物，在體實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，膽堿酯酶的抑制是劑量依賴型的，作用時(shí)間長(zhǎng)，而且在腦組織中特別明顯。已經(jīng)上市。,3.1.1 AD的藥物治療——膽堿能藥物（3）,49,加蘭他敏(galanthamine), 第二代ChEI。 50年代開

63、發(fā)，一直用來治療重癥肌無力、肌營(yíng)養(yǎng)不良和小兒麻痹后遺癥。80年代開始用于治療AD的研究，1987年美國(guó)Davis Bonnie 率先獲得了用加蘭他敏治療AD的專利。加蘭他敏選擇性高，對(duì)神經(jīng)元及紅細(xì)胞中AChE的抑制活性是血漿中丁酰膽堿酯酶（ BuChE ）的50倍，外周膽堿樣副作用小。臨床研究表明，在治療開始2-3周，病人可有惡心、嘔吐等不良反應(yīng)，以后不良反應(yīng)消失，治療開始后6-8周臨床效果明顯。和他克林相比，加蘭他敏沒有肝毒性。,

64、3.1.1 AD的藥物治療——膽堿能藥物（4）,50,安理申 (Aricept, donepezil, E2020 ), 第二代產(chǎn)品，由衛(wèi)材/Pfizer公司研制， 1996年被FDA批準(zhǔn), 1997年1月和4月分別在美國(guó)和英國(guó)上市，是第二代高特異性、可逆性AChEI。安理申和其他非特異性AChEI相比，副作用小。臨床實(shí)驗(yàn)結(jié)果提示安理申能改善輕、中度AD患者的智能。和他克林相比，安理申有許多優(yōu)點(diǎn)，主要表現(xiàn)在：①藥物作用時(shí)間長(zhǎng)，半衰

65、期達(dá) 70h，每日1次即可。②藥效強(qiáng)，是他克林 3倍。③副作用小，無肝毒性。石杉?jí)A甲（huperzine A, 哈伯因，雙益平）是我國(guó)研究人員從石杉科石杉屬植物蛇足石杉（千層塔）中分離得到的一種新生物堿，是一種選擇性AChEI，比其它同類產(chǎn)品作用時(shí)間長(zhǎng)，副作用小，沒有肝毒性。在國(guó)際上已被列為第二代AChEI之一。我所研制、竹林安特制藥有限公司生產(chǎn)的石杉?jí)A甲片（商品名哈伯因）于1994年獲得衛(wèi)生部批準(zhǔn)新藥生產(chǎn)，并已在臨床應(yīng)用。,3.1

66、.1 AD的藥物治療——膽堿能藥物（5）,51,艾斯能 ( Exelon, ENA713 Rivastigmine) 第二代AChEI， 選擇性AChEI和丁酰膽堿脂酶抑制劑 ( BuChEI )，由瑞士Novartis公司， 1996年進(jìn)行Ⅲ期臨床實(shí)驗(yàn)， 1997年底在瑞士首先上市，2000年底美國(guó)FDA也批準(zhǔn)上市，2001年我國(guó)引進(jìn)，并給予Novartis的該藥以行政保護(hù)。在肝臟代謝，對(duì)大腦皮層和海馬區(qū)AChE抑制作用最強(qiáng)，對(duì)

67、紋狀體、腦橋、心臟中AChE活性影響很小，故臨床有明顯提高記憶和認(rèn)識(shí)能力作用，療效和副作用均呈劑量依賴，維持時(shí)間短。不良反應(yīng)較少且輕微，最常見的有惡心、嘔吐、眩暈和腹瀉，服藥一段時(shí)間后可消失。,3.1.1 AD的藥物治療——膽堿能藥物（6）,52,美曲豐(Metrifonate, 美曲磷脂，敵百蟲)屬有機(jī)磷化合物，最早(1952年)由美國(guó)的Bayer公司開發(fā)(用作殺蟲藥)，直到80年代才被用于治療AD。它本身非AchEI，但可從非酶

68、形式轉(zhuǎn)化為有活性的2，2-二甲基-二氯乙烯磷酸鹽，是目前用于AD治療的唯一以無活性前藥形式存在的AChE抑制劑。臨床試驗(yàn)表明，服用本品后，人體血紅細(xì)胞中AchE活性平均下降52.3%，高劑量服用本品能顯著提高患者的認(rèn)知能力，改善患者的幻覺、抑郁/焦慮、情感淡漠癥狀。 上世紀(jì)末曾在美國(guó)及歐洲各國(guó)申請(qǐng)上市。但由于服用本品的患者中有多例發(fā)生肌減弱等，因此Bayer公司不得不暫停其8項(xiàng)III期臨床研究，使其上市計(jì)劃向后拖延。其他如NIK-