靶向β淀粉样蛋白治疗阿尔茨海默病机制的研究进展

刘超，李哲，陈永庄，石小东

(徐州医科大学江苏省麻醉学重点实验室及江苏省麻醉与镇痛应用技术重点实验室，江苏徐州221004)

阿尔茨海默病(AD)是一种普遍存在的中枢神经系统退行性病变，其突出的特点是记忆的进行性退化、认知功能障碍及行为异常。据不完全统计，我国罹患AD的人已超800万。预计到2030年，我国将有1 000万以上的AD患者，而80岁以上的人AD患病率将达30%。目前临床上使用的治疗AD的药物不仅效能低，而且常引起各种不良反应。β淀粉样蛋白(Aβ)是AD发生的重要始动因素并且在AD发展过程中发挥至关重要的作用。Aβ通过多种机制损伤神经元，扰乱突触功能，最终导致AD相关的认知功能障碍。近年来，靶向Aβ治疗AD的研究取得了进展，其中免疫疗法发展尤其迅速。本文将分别从Aβ的生成、聚集和清除角度出发，对靶向Aβ治疗AD的机制进行综述，以期推动对该疾病的研究。

1 Aβ概述

Aβ是由36～43个氨基酸残基组成的多肽，由淀粉样前体蛋白(APP)先后经β-分泌酶和γ-分泌酶水解生成。在体内，Aβ往往聚合形成毒性更强的寡聚体、Aβ原纤维以及Aβ纤维丝等超分子结构[1]。生理情况下，机体能通过多种途径清除Aβ，使其浓度维持于较低水平，不会大量寡聚化形成典型的病理性Aβ斑块。然而，随着生理功能的退化，Aβ生成和清除之间的动态平衡逐渐被打破。没有被及时清除的Aβ常沉积于海马区，通过多种机制损伤神经元，干扰突触功能，最终导致AD相关的症状[2]。首先，Aβ可以直接作用于细胞膜，改变膜的通透性，导致氧化损伤；其次，Aβ可以激活神经胶质细胞，介导炎症反应，间接损伤神经元并引起血管源性的水肿。此外，Aβ还能够与神经元表面受体结合，干扰突触信号传递并导致突触功能障碍[3]。值得注意的是，Aβ在脑内沉积并最终引起AD典型症状的过程十分缓慢。处于临床AD前阶段的患者脑内往往已有Aβ标记物的升高及少量Aβ斑块的出现，但尚未出现明显的神经元和突触受损[4]，这为AD的早期诊断及治疗提供了便利。

2 靶向Aβ治疗AD的机制

2.1 减少Aβ生成

2.1.1 γ-分泌酶 除影响Aβ生成，γ-分泌酶还广泛地调节如Notch结构域的表达等重要生理过程。第一代γ-分泌酶的抑制剂，如LY-450139和MK-0752等选择性较差，在Ⅱ期临床试验中均出现了胃肠道中毒、血液系统功能障碍、皮肤反应及发色改变等多种Notch相关的缺陷与异常，致相关研究被叫停[5]。NIC5-15是第二代γ-分泌酶抑制剂，能选择性地抑制γ-分泌酶对APP羧基端片段的裂解作用，对Notch蛋白却没有影响。Ⅱ期临床研究表明NIC5-15的安全性和有效性均可[6]，后续临床试验正在筹备中。

2.1.2 β-分泌酶 β位点APP水解酶1(BACE1)可对APP进行初步水解，其抑制剂能够有效减少Aβ生成，且无明显不良反应[7]。MK8931是由默克公司研发的BACE1抑制剂。该药物在针对轻中度AD患者的临床试验中未达到预期效能，因而相关临床试验被终止。但针对仅表现出AD前驱症状患者的Ⅱ、Ⅲ期临床试验仍在进行中[8]。此外，多种BACE1抑制剂如E2609、AZD3293和CNP520等均在目前Ⅱ、Ⅲ期临床试验中表现出较好的安全性和降低患者脑内Aβ的效能[9]，具有较好的发展前景。

2.2 阻止Aβ聚集

2.2.1 肌醇类化合物 肌醇类化合物是一种内源性活性物质，可与Aβ单体结合，并促进Aβ形成稳定的结构，使之无法寡聚化。在AD模型小鼠中，肌醇类化合物可有效地减少Aβ的聚集以及Aβ斑块的形成，并可显著改善小鼠的认知功能[10]。由于鲨肌醇可以通过血脑屏障上的肌醇转运体进入中枢，此药物在针对轻中度的AD患者的Ⅱ期临床试验中表现良好。

2.2.2 由Aβ特异性配体以及金属纳米颗粒组成的多价轭合物 某些小分子物质、多肽或金属纳米颗粒能结合Aβ并使其失去寡聚化的能力，但过低的亲和力限制了其临床应用。研究表明，在金或铂等金属纳米颗粒的表面覆盖多个Aβ特异性的配体能够显著提高其与Aβ的亲和力[11]。这种多效价配体与金属纳米颗粒轭合物在体外可以有效阻止Aβ的聚集，这或许能够为未来AD的治疗提供新思路。

2.3 促进Aβ清除

2.3.1 Aβ降解酶 Aβ降解酶(AβDPs)能有效地降解Aβ，是重要的内源性Aβ调节因素。目前，被研究得相对透彻的一类AβDPs是镀锌金属蛋白酶M13家族的neprilysin(NEP)[12]。有研究表明，一些临床上已有的药物如Gleevec、Bexarotene等能够提高NEP的浓度[13]，这对未来研制可促进Aβ降解的药物具有一定指导意义。另外，Spencer等[14]研究出一种能够通过血脑屏障的NEP重组体——ASN12。研究证实，外周注射该重组体蛋白能够有效降低中枢神经系统内Aβ的水平并改善认知功能。通过不断改进，静脉内注射AβDPs或将成为未来治疗AD的策略之一。

2.3.2 Aβ抗体 AD患者体内可以产生针对Aβ的催化性抗体(CAb)，能与Aβ结合并迅速水解Aβ。Kou等[15]在实验中利用腺病毒将催化性抗体IgVL5D3基因转入AD模型小鼠体内并成功表达后，小鼠脑内Aβ浓度降低，且无脑淀粉样血管病和出血等不良反应，但其治疗效果仍需更多临床试验的验证。近年来，多种CAb被成功构造，其中金属依赖的2E6催化性抗体能够特异性地水解Aβ而不影响APP或其他含有Aβ序列的非相关蛋白[16]。尽管CAb半衰期较短，但由于清除Aβ的效能强且不良反应少，其在治疗AD方面仍存在巨大的潜力。

2.3.3 免疫疗法 首支Aβ主动免疫疫苗AN-1792于2000年开始研发，它由一个完整的Aβ1～42分子以及免疫刺激佐剂QS21组成。由于不良反应较多且治疗效果不佳，该疫苗的临床试验在2002年被叫停。但患者尸检结果显示，AN-1792的确能够降低患者脑内Aβ斑块的水平，这为未来进一步的临床试验以及疫苗的改进工作奠定了基础。CAD106是将Aβ1～6片段附着在噬菌体Qβ壳蛋白上制成的疫苗。Ⅱ期临床试验结果显示，该疫苗无明显的不良反应且有75%的患者产生了足量的抗体，后续的临床试验还在进行中[17]。此外，Affitope AD-02目前处于Ⅱ期临床试验阶段[18]。

被动免疫疗法直接将高效能的单抗注入体内，较少引起炎症反应，是AD治疗研究的热点。Solanezumab是针对Aβ13～28的人源化单抗，曾有Ⅲ期临床试验显示，Solanezumab能够改善轻度AD患者的症状。然而在2016年11月，美国礼来公司宣布Solanezumab因Ⅲ期试验没有达到预期而放弃申请上市[19]，这一度使Aβ假说的可靠性受到质疑。但德国神经退行性疾病研究中心慕尼黑分局的负责人表示，Solanezumab的失败是由于自身的缺点而不能说明Aβ假说的错误，这种抗体很有可能因在血液中被中和，从而导致没有足够数量的抗体到达脑中的靶点。Crenezumab抗体能够以较高的亲和力结合Aβ寡聚体和Aβ斑块，但与Aβ单体亲和力较低。Crenezumab抗体针对临床前以及轻度AD患者的Ⅲ期临床试验在2016年开展，预计于2020年结束[20]。Gantenerumab抗体能特异性地结合Aβ纤维，针对轻度AD患者的Ⅲ期临床试验正在进行中。此外，由Biogen公司开发的Aducanumab抗体是通过反向转化医学技术获得的人源重组单抗，该抗体能自由通过血脑屏障，特异性地结合并清除Aβ聚集物[21]。Ⅰ、Ⅱ期临床试验结果显示，Aducanumab抗体具有较强的安全性且能够呈剂量依赖性地降低患者脑内Aβ水平并延缓认知功能衰退。目前两个全球性Ⅲ期临床试验ENGAGE和EMERGE正在进行中，旨在研究Aducanumab抗体缓解早期AD患者认知功能障碍的安全性和有效性。于2016年11月召开的AD临床试验会议上更新的数据支持了Aducanumab抗体在Ⅱ期临床试验中取得的良好结果。这是否将成为AD治疗的新希望，仍需要后续Ⅲ期临床试验的验证以及对长期治疗效果的观察。

目前虽尚无任何一种靶向Aβ的药物成功通过临床试验，但仍可从失败的教训中寻找新药开发的思路。首先，靶向Aβ的药物对早期甚至无症状期AD患者的作用明显优于中重度患者。一旦患者神经系统出现了广泛的、不可逆的神经损伤，任何药物都很难逆转认知功能的进行性衰退。Solanezumab的Ⅲ期临床试验结果表明，中重度AD患者脑内Aβ以及脑脊液中磷酸化的Tau蛋白水平均下降但认知功能并未得到任何改善，而部分轻度患者认知功能却得到了改善[22]。这提示早期用药能够一定程度上减缓AD的发展。AD早期标记物的研究随着蛋白质组学、基因组学等技术的不断引入而得到了很大的发展，多项预防性临床研究正在开展[23]。早期应用抗Aβ药物是否能够减缓，阻止甚至逆转AD的病程发展仍然需要更多预防性临床研究来进一步阐述与证实。

AD是一种复杂的、多因素参与的疾病，单纯以Aβ为靶点治疗AD的方案存在其自身的局限性，多靶点药物的研发或将是AD药物研发的趋势之一。Aβ寡聚体和tau蛋白寡聚体具有类似的β-折叠方式和神经毒性。基于此，Davtyan等研发出一种靶向Aβ和tau蛋白的疫苗。该疫苗以Advax作为佐剂，能够改善AD模型小鼠的认知功能且耐受度良好，目前尚处于临床前阶段。如果这种佐剂加强的联合疫苗真如研发者所述，既可以产生特殊抗体来强有力地结合AD患者脑内Aβ和tau蛋白的寡聚体，同时又不会诱导潜在有害的自体细胞免疫反应。该疫苗在预防和治疗AD方面将具有巨大潜力，或成为未来AD预防和治疗的有力手段。相信随着研究的不断深入、AD治疗窗口的前移以及更多多靶点抗AD药物的陆续研发，将来可能找到防治AD的有效手段。

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