热点文章王延江阿尔茨海默病的免疫治
2018-11-21 来源：本站原创 浏览次数：次阿尔茨海默病（Alzheimer’sDisease,AD）是一种最为常见的神经系统退行性疾病，已成为老年人健康和生命的主要原因。目前全球有AD患者万，我国有AD患者万，随着全球人口的不断老龄化，预计到本世纪中叶全球AD患者将超过1亿。但是，当前面临的严峻问题是临床上尚无有效的预防和治疗方法，目前临床上使用的药物本质上为对症治疗，因此寻找和建立针对AD病因的AD防治方法是急需解决的重要问题。
要建立有效的AD防治方法和措施，首先要明确AD的病因。老年斑和神经元纤维缠结是AD的重要病理特征。老年斑的主要组成物质是β淀粉样肽（Amyloid-beta,Aβ），而神经元纤维缠结主要由过度磷酸化的Tau蛋白组成。当前的研究明确Aβ是AD的致病物质，Aβ在脑内过度产生和沉积，引起神经元突触功能障碍、Tau蛋白过度磷酸化和继发炎症反应，导致神经元变性死亡，最终产生痴呆。这就是Aβ假说的主要观点。Aβ具有高度聚集能力，经神经元产生分泌后，会迅速聚集，形成可溶状态的寡聚体，然后进一步聚集形成Aβ纤维而沉积在脑内。Aβ寡聚体的神经毒性最强，是AD的核心致病物质，也是AD防治最为重要的靶点。Aβ纤维的形成在一定程度上减少Aβ寡聚体的水平，被认为是体内减低Aβ毒性的保护性机制。但是，沉积于脑内的Aβ纤维是引起神经轴突变性和炎症反应的主要原因。因此，如何降低脑内Aβ水平成为防治AD的重要策略1。
年澳大利亚神经病理学家ColinMasters和德国化学家KonradBeyreuther首先分离和鉴定出Aβ，年克隆出Aβ前体蛋白（APP）基因，90年代初期相继发现家族性AD患者Aβ代谢相关基因突变，开辟了探讨以Aβ为靶点的AD防治新局面。自上世纪90年代开始，首先探讨的是通过抑制Aβ产生的关键酶（β分泌酶和γ分泌酶）活性来减少Aβ的产生。但是，由于β分泌酶和γ分泌酶参与众多底物的代谢过程，简单地抑制其活性会干扰神经元的正常生理功能而产生严重副作用2。如何提高抑制剂的特异性，仅调控Aβ代谢而不影响其他生理功能，是今后研究的一个重要方面。最近出现了通过调节γ分泌酶活性的方法，来减少Aβ42产量，降低Aβ42/Aβ40比例（Aβ42的毒性和聚集能力强于Aβ40）3。从理论上讲，该方法仅能延缓AD进展，不能达到根治目的。
如何清除脑内Aβ是AD防治最为重要的方向，由于不干扰细胞生理代谢过程，因而比分泌酶抑制剂具有更好的安全性。年美国Elan制药公司的Schenk等首先发现以Aβ作为疫苗接种APPSwe转基因小鼠，可有效清除沉积于脑内的Aβ4。该研究开辟了免疫治疗的新领域，找到了一个有效的Aβ清除方法。随后研究证实，无论通过Aβ疫苗接种（主动免疫），还是直接输注抗Aβ抗体（被动免疫），均能有效清除小鼠脑内Aβ，并改善认知功能5。年FDA批准了Aβ免疫治疗的临床实验，Aβ免疫治疗被寄予厚望，被认为将是第一个走向临床应用的AD根治方法。
然而，迄今为此已完成的免疫治疗临床试验均宣告失败。一是Elan制药公司开展的Aβ疫苗临床试验（AN），该研究在临床试验启动半年后终止，原因在于Aβ疫苗接种后有6％的患者产生自身免疫性脑膜脑炎。研究人员对参与试验的患者进行6年的随访，发现Aβ接种能产生抗Aβ抗体并有效清除脑内Aβ，但并不能改善患者认知功能，也不能延长生存时间6,7。该试验中自身免疫性脑膜脑炎的原因在于Aβ作为自身抗原，激活了自身反应性T细胞，导致T细胞浸润到脑组织从而产生炎症。Aβ的清除依靠抗Aβ抗体。为避免Aβ疫苗的副作用，辉瑞公司开展了直接采用抗Aβ抗体（Bapineuromab）的临床试验，今年7月揭盲的III期临床研究表明Bapineuromab并不能改善或延缓AD病情进展，且引起血管源性脑水肿和微血管出血；该公司进行的另外一项免疫治疗临床试验（Ponezumab）由于未达到预期的疗效也宣告终止。新近发现抗Aβ寡聚体抗体Solanezumab可改善轻度AD患者认知功能，又为免疫治疗燃起了希望。
抗Aβ免疫治疗的失败提出了两个重要的问题：Aβ是否是AD的致病物质？抗Aβ免疫治疗失败的原因是什么？目前仍然认为Aβ是AD的核心致病物质，关键证据为：（1）Aβ代谢相关基因突变（APP和PS1、PS2）引起Aβ过度产生，导致家族性AD的发生；（2）APP基因位于21号染色体，21三体综合征因为多出一条APP基因拷贝，最终导致AD样病理改变和认知损害。最近一项冰岛老年人的研究发现，APP基因上BACE酶切位点的突变（AT）可明显减少Aβ产量，并显著降低AD发生危险性8。但是Aβ学说需要进行修正。从免疫治疗失败中认知到，Aβ在AD早期发挥启动发病的作用。但是一旦AD病程启动，继发于Aβ的一系列继发性病理过程，如炎症、Tau蛋白过度磷酸化等，将形成自身恶性循环而不再依赖于Aβ9。我们把Aβ比作火柴，这一过程犹如用火柴点火，当火柴点燃一堆干柴后，干柴的后续燃烧（类似于AD的继发病理过程）将不再依赖于火柴的作用，此时即使去除火柴也不能阻止干柴的燃烧。这就是为什么免疫治疗临床试验中脑内Aβ的清除却未能改善认知功能、延缓病情进展。因此，对于AD的治疗需要在AD发生之前或早期才能发挥作用。这一认识强调了AD早期诊断的重要性，推动了年AD诊断新标准的产生，该标准将AD作为一个由临床前期（无症状阶段）、轻度认知损害阶段和痴呆期等组成的一个连续的演变过程10。最新的研究表明，在AD痴呆出现前25年脑内就开始出现Aβ沉积和相关病理损害11。如何在AD发生的轻度认知功能损害阶段，甚至在症状出现之前的临床前阶段，就能预测和诊断AD，是早期防治AD的重要条件12。
对于免疫治疗的有效性，除了需要在疾病早期进行干预外，免疫治疗本身也存在一些重要问题需要解决：
（一）Aβ-抗体复合物诱发的副作用：Aβ作为自身抗原，与进入脑内的抗体形成免疫复合物后，将可能诱发继发免疫反应而导致中枢神经系统炎症和血管壁的损害，是免疫治疗引起脑内炎症、脑微血管出血、血管源性脑水肿等副作用的可能原因。另外，由于APP蛋白胞外段含Aβ第1-28位氨基酸序列，很可能部分针对该序列表位的抗体会与神经元膜上的APP蛋白发生交叉反应，从而启动对神经元的免疫攻击而导致神经元损害死亡。
（二）扬灰效应：Aβ由神经元产生时为单体，迅速聚合成寡聚体，Aβ寡聚体的进一步聚集形成不溶性Aβ纤维，沉积在胞外而形成老年斑。Aβ寡聚体的神经毒性最强，是Aβ纤维的10倍以上。因此Aβ纤维的形成可降低脑内寡聚体水平，在一定程度上起保护作用。目前的免疫治疗只能清除处于沉积状态的Aβ纤维，不能降低脑内可溶性Aβ水平，甚至在Aβ清除过程中，增加脑内可溶性Aβ水平13。原因在于抗Aβ抗体通过血脑屏障进入脑内，促进Aβ纤维的解聚，从而提高了可溶性Aβ水平。这一过程虽然有利于Aβ的外流和清除，但是可溶性Aβ水平的增加也将促进毒性作用更强的Aβ寡聚体的形成，进一步加重神经损害。如将空气中的灰尘比作可溶性的Aβ寡聚体，地面的灰尘比作沉积的Aβ纤维，那么免疫治疗对脑内Aβ的清除类似于扫地。在清除地面沉积的灰尘的同时，却将灰尘扬起到空气中，最后地上的灰尘被扫净，却因空气中灰尘过多而致人生病。对于这一现象，我们称之为“扬灰效应”14{Liu,#}。
（三）免疫治疗可能促进Aβ产生。研究发现，人体内存在天然的抗Aβ抗体，具有抑制Aβ聚集和拮抗Aβ神经毒性的作用，起保护性作用。与健康人比较，AD患者体内自身抗Aβ抗体水平是增高还是降低，目前尚无定论。部分AD患者体内抗Aβ抗体水平增高，意义尚不清楚。新近研究发现，在AD脑内神经元表面结合了大量自身抗体，且自身抗体结合水平与细胞内Aβ水平显著相关15。我们的研究发现，针对Aβ氨基端的抗体具有促进神经元产生Aβ的作用16{Li,#}。这些研究表明部分抗Aβ自身抗体具有促进Aβ产生的作用，参与了AD的发生。值得注意的是，目前开展的免疫治疗临床试验中采用的抗体或疫苗绝大部分是针对Aβ氨基端的，因此很可能在Aβ清除过程中具有促进Aβ产生的作用。同时，在APP中，Aβ氨基端的序列位于APP的胞外段，因此这些抗Aβ氨基端的抗体很可能同神经元的APP结合而导致免疫攻击。
针对免疫治疗存在的上述问题，我们提出如下几个方向，以提高免疫治疗的安全性和有效性：
（一）采用外周清除策略
免疫治疗对Aβ的清除主要通过三个机制：（1）抗体进入脑内激活小胶质细胞吞噬Aβ；（2）进入脑内的抗体抑制Aβ聚集，并促进Aβ纤维的解聚；（3）在血液中抗体结合Aβ，降低血液游离Aβ水平，从而改变血脑屏障两侧游离Aβ的平衡状态，从而促进脑内Aβ的外流5。前面两个机制是免疫治疗清除脑内Aβ的主要途径。但是如我们前面的讨论，抗体进入脑内将会引起一系列不良后果，包括脑内抗原抗体复合物形成所引起的中枢神经系统炎症反应和血管壁损害，抗体促进Aβ纤维的解聚而引起的“扬灰效应”17，以及抗体同神经元膜上的APP发生交叉结合而促进Aβ的产生和对神经元的免疫攻击。因此，通过建立有效的外周清除机制，避免抗体进入脑内，加强抗体在外周对Aβ的清除，是今后免疫治疗的一个重要方向。我们最近发现脑内40％的Aβ是由外周脏器组织来清除的，将外周清除能力提高1倍，可使脑内Aβ沉积减少80％，表明外周途径是清除脑内Aβ的一条有效途径18。
（二）以Aβ毒性位点为防治靶点
在Aβ清除的过程中，如能同时拮抗Aβ的神经毒性，将会显著提高免疫治疗安全性和有效性。迄今为此尚未建立类似方法。研究表明，Aβ的第25-35位氨基酸（AA25-35）是Aβ聚合能力和神经毒性的主要区域。AA25-35存在于老年人脑内，并且与AD的发生密切相关。因此，如果能够设计针对AA25-35的抗体，将会实现抑制Aβ单体聚合，促进Aβ纤维解聚和清除，并同时阻断Aβ的神经毒性，避免Aβ清除过程中的“扬灰效应”。一个类似的例子是神经营养因子受体p75NTR的胞外段。P75NTR是Aβ受体，介导了Aβ的神经毒性作用（神经元死亡和轴突变性），并促进Aβ的产生。P75NTR代谢过程中释放其胞外段到细胞外。P75NTR的Aβ结合位点位于其胞外段，而Aβ上的p75NTR作用位点正好位于AA25-35。我们发现，p75NTR胞外段具有抑制Aβ聚集，促进Aβ纤维解聚的作用，脑内注射p75NTR可明显清除局部Aβ沉积；同时p75NTR还能有效拮抗Aβ神经毒性作用，在清除Aβ过程中发挥保护神经元的作用19。这一过程类似于在扫地过程中戴上口罩，是今后免疫治疗非常值得研究的一个方面。
（三）提高抗体特异性
当前免疫治疗临床试验中采用的疫苗或抗体主要是针对Aβ氨基端表位的。如前面的讨论，抗Aβ氨基端的抗体具有促进Aβ产生的作用。机制在于抗Aβ氨基端抗体能同神经元膜上的APP结合，促进APP的内化和代谢，最终产生Aβ16,20。同时，由于Aβ氨基端序列位于APP的胞外段，抗Aβ氨基端抗体可能同APP结合而激活免疫系统对神经元的攻击。因此，今后的研究应当避免采用抗Aβ氨基端抗体，并提高抗体特异性，避免抗体同APP交叉结合，从而提高免疫治疗的安全性。
Aβ作为AD防治最为重要的靶点，如何减少Aβ产生、促进清除，并拮抗其神经毒性作用，是今后AD防治研究的核心问题。免疫治疗临床试验的失败深化了对AD发生机制的认识，促进了Aβ学说的修订和AD诊断新标准的出台。随着对免疫治疗Aβ清除和副作用相关机制的深入认识，抗Aβ免疫治疗将有望成为第一个走向临床的Aβ清除新疗法。参考文献（略）
赞赏
健康热线：