神經退行性疾病及其防治藥物的研究進展

1、1,碩士研究生藥理學講座,神經退行性疾病及其防治藥物的研究進展,2,1911-2004,3,1994年11月5日，離任5年的美國前總統里根在致美國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成為遭受阿爾茨海默氏病折磨的數百萬美國人中的一員…… 我的夫人南希和我都認為應該將其公之于眾，希望藉此提高公眾對該疾病的認識。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，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系……”,4,1 概述,神經退行性疾病(Neurodegenerative disease) 是一類慢性、進行性神經疾病。不同類型神經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)性神經細胞退行性病變、細胞丟失是它們的共同特征，因此統稱為神經退行性疾病。神經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) 脊髓小腦共濟失調（spinal cerebellar ataxias） 齒狀核紅核蒼白球丘腦下核萎縮(denatatorubropallidoluydian atrophy) 肌萎縮側索硬化癥（Amyotrophic Lateral Sclerosis

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

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

6、癥機制及細胞凋亡機制等。它們之間相互影響，最終導致神經功能失調和細胞死亡。導致神經病理變化的主要致病原因 近年來采用組織化學方法在人腦中陸續(xù)發(fā)現不溶性沉積物（包涵體），如Lewy體（Lewy bodies）。進一步研究發(fā)現，這些沉積物是由某些蛋白質異常積聚或淀粉樣化形成的，是某些神經退行性疾病的主要致病原因（如表1所示）。,7,不同類型神經退行性疾病的研究進展 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行性退化性腦變性疾病，以進行性記憶減退、認知障礙、人格改變?yōu)橹饕卣鳌?1907年由德國巴伐利亞州精神病醫(yī)生和神經解剖學家Alois Alzheimer最先報道。他描述了一個51歲女病人的大腦皮層內神經元纖維纏結和粟粒狀病灶，伴有進行性癡呆（病人有進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5年）。 曾經有一個時期，

8、65歲以前由于神經系統變性造成的癡呆病例稱作早老性癡呆（presenile dementia），即Alzheimer病。65歲以后由于神經系統變性造成的癡呆病例稱作老年性癡呆（senile dementia）。近年來研究認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），簡稱AD。,2.1 老年性癡呆(AD)

9、的研究進展,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 )。目前，美國有約400-450萬人患有AD，每年因AD死亡的人數約10萬，每年的醫(yī)療費用超過800億美元。預計到2050年，將有1600萬美國人患上這種病。 我國有關AD的流行病學調查尚不完善，一般認為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%。據估計， 我國AD患病人數已超過500萬，約占全世界總患病人數的1/4；北京市65歲以上

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

11、D關系最為密切的兩個因素。,10,近10-15年，有關AD的分子遺傳學研究取得了明顯進展，通過基因連鎖技術對家族性AD（FAD）進行研究的結果表明，至少有4種基因與FAD的發(fā)病密切相關。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。目前已發(fā)現至少有12種錯義突變，分別和早發(fā)型或晚發(fā)型AD相關。 載脂蛋白E(apoE)基因：定位在19號染色體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蛋白和微管相關蛋白(MAP)-2相結合，被認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)的重要危險因子，有近2/3的AD患者至少有一個apoE-ε4等位基因。,2.1.1 基因學說——AD的分子遺傳學研究進展,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，在染色體14q上有與AD相關連鎖的PS-1基因(14q243)?，F已闡明了PS-1基因組的結構，并已發(fā)現至少有35種錯義突變與FAD相關。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1號染色體上的PS-2基因也和AD的發(fā)病機制相關，并發(fā)現其編碼的多肽可讀框中，含448個氨基酸，和PS-1基因蛋白相似。該基因的突變與祖先來自德

14、國黑森州VG家族性AD患者有關。 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)現膽堿能系統與學習記憶密切相關。隨后經過大量的研究證實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，伴膽堿能神經元缺失和變性，進而提出AD的膽堿能損傷學說。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，調節(jié)膽堿能系統功能仍然是臨床治療AD藥物的作用主流。,2.1.2 膽堿能學說,13,,,,,為數不少的研究者認為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過復雜的過程

16、轉變成不正常的蛋白形式。在AD中可出現嚴重的病理改變——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。但直至今日，尚未從AD腦中真正分離出病毒。,2.1.3 傳染學說,14,,,,,研究表明，遺傳、年齡、環(huán)境等因素，可使炎性蛋白質和小膠質細胞活化。在AD患者，神經元的損害大多因機體對病原體的炎癥反應，而非因病原體本身所致。炎癥反應既對病變區(qū)的病原體碎片，也對周圍旁觀神

17、經元造成損害而產生更多病灶，形成一個不斷加強的自身毒性環(huán)路，由病變局部的膠質細胞產生并維持。膠質細胞吞噬外源性Aβ，但不產生分解反應，它們在吞噬后被激活，產生各種炎性介質，如炎性補體C1a、C3 、C4，細胞因子如IL-1、IL-6、IFN-γ、TNF-α等，造成AD的慢性炎癥并能促進APP合成，導致 Aβ大量產生而在腦組織中沉積。通過免疫組織化學、生物化學及分子生物學等手段對AD及未患AD尸體腦組織進行研究發(fā)現，AD腦內炎性反應的

18、中心是Aβ、NFT及神經元退行性變。,2.1.4 免疫炎癥學說,15,,,,,鋁中毒學說：流行病學調查表明，長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照組的4倍。鋁在腦內以硅酸鹽形式存在，能夠促進 Aβ的沉積和神經元纖維纏結 (NFT)，阻抑蛋白質的合成。但也有不同的實驗結果，一些研究表明，鋁所造成的NFT和AD患者大腦內的NFT病理結構不盡相同，也有認為AD患者血清及腦鋁并不升高。自由基學說：由于腦

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

20、功能所必須的，如葡萄糖代謝降低則會引起Ca2+內流增加。Aβ過度產生則會引發(fā)細胞內Ca2+濃度升高，導致神經細胞功能紊亂。過高的Ca2+水平激活一系列與細胞毒性有關的酶，引起細胞結構區(qū)的破壞，并促進Tau蛋白高度磷酸化，導致細胞進一步受損，為AD神經變性病變提供最后共同通路。代謝紊亂學說：人體衰老、機體能量代謝下降，導致腦功能不足。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，進而形成老年斑和NFT。另外谷氨酸

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

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

23、有了突破性進展。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)現這種物質的三維結構呈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，這種蛋白質與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合，從而證實了老年斑中心也是由Aβ組成 。,19,1987年Kang等在21號染色體長臂中段發(fā)現了一個基因，它含

24、有Aβ的全部密碼，這個基因編碼的蛋白被稱為Aβ前體蛋白(APP)，由695～770個氨基酸組成，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位的賴氨酸上進行裂解并產生可溶性的β-APPs，β-APPs具有神經營養(yǎng)和促神經細胞發(fā)育作用，可通過降低細胞內的Ca2+濃度起到神經細胞保護作用。另一條途徑是在β-分泌酶(β-Secretase)和γ-分泌酶(γ-Secretas

25、e)的作用下裂解產生1-40或1-42個氨基酸的Aβ肽，即Aβ40和Aβ42個氨基酸的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，二者分別產生Aβ40和Aβ42，它們均是神經細胞的正常代謝產物。在正常情況下腦組織以生成Aβ40為主，而在AD時，Aβ42升高。Aβ42是一種不溶性的肽，它比Ａβ40更容易導致淀粉樣物質的生成。已有大量的研究證明，Aβ42增加與AD發(fā)病密切相關，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，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，Aβ具有神經毒性作用,它

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

28、變。在正常情況下，小膠質細胞通過清除淀粉樣沉積物，對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過度產生，可造成Aβ生成和吸收、降解之間的平衡產生紊亂，從而促進斑塊形成。,Aβ級聯效應假說（ 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,神經原纖維纏結

33、(NFTs，AD的主要病理改變之一），是引起神經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蛋白(MAP)tau。微管是神經細胞中參與胞體與軸突營養(yǎng)輸送的通道，是細胞骨架的重要成分，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，喪失了促進微管組裝的生物活性，導致細胞骨架的結構異常和神經細胞死亡。另外，tau蛋白也是神經纖絲(NT)及老

34、年斑中的營養(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，主要分布于人類大腦的額葉、顳葉、海馬及內嗅區(qū)，軀體感覺及運動區(qū)的皮質均有分布，外周神經系統含量也較豐富，而小腦中較少。人tau蛋白主要定位于神經元軸突內。研究證明，海馬、內嗅區(qū)回路之軸突內的PHF-tau病理變化決定癡呆的臨床表現，同時也是老年癡呆中發(fā)生各類記憶功能障礙的解剖學基礎。近年來，tau在AD病理變化中的作用及其分子機

35、制研究取得了明顯進展。,人類tau蛋白基因位于17號染色體長臂上，長度在100kb以上，有16個外顯子。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剪輯產物，它們的區(qū)別在于C-末端有3或4個微管結合區(qū)以及N-末端有0、1或2個插入序列。,已發(fā)現的21個異常過度磷酸化位點主要集中在N-末端(Ser-198～Thr-217)和C-末端(Ser-396～Ser-422)至微管結合重復區(qū)。有研究證實，

36、完整的tau蛋白分子包括含有3～4個微管結合重復區(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。,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的病因甚為復雜，多因異質是其病因學的基本特點。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復雜、廣泛的神經系統病理變化。但有兩點是值得肯定的，一是AD的發(fā)病與機體衰老有關，二是遺傳因素在多數AD發(fā)病中是重要因素。Aβ學說已成為研究的熱點之一，許多研究表明 Aβ是在機體衰老基礎上產生的結果，同時正是由于 Aβ在腦內的大量聚集而導致AD發(fā)生。隨著分子生物學和相關學科的發(fā)展，對AD的病因及發(fā)病機制的認識必將更加深入。,31,,,,,帕金森?。≒arkinson’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系統變性性疾病，其主要臨床表現為震顫、肌強直和進行性運動徐緩。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的病理學特征是黑質致密區(qū)內多巴胺能神經元退行性改變及胞漿中出現球型嗜酸性顆?！狶ewy體。但造成這一損害的原發(fā)機制尚無定論。PD的病因有遺傳因素，也與環(huán)境因素有關。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)的研究進展,表2. PD研究的里程碑,33,2.2.1 神經毒素MTPT的發(fā)現及其對PD發(fā)病機制的貢獻,1983年春，美國圣荷西市地區(qū)醫(yī)院精神科1周內連續(xù)收了3位全身僵硬，活動受限，年齡25歲的年輕人。家屬稱他們在較短時間無明顯誘因出現面目呆滯、不能說話或說話不清和四肢僵硬、行動不能。當時被診斷為重度抑郁癥而收住院。當時該院神經科主任（現為美國帕金森病研

42、究所所長）J. William Langston博士被請去會診，發(fā)現病人形如“僵尸”，但能通過緩慢書寫來表達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博士將他們診斷為帕金森綜合征，給予左旋多巴制劑后，病人一個一個奇跡般“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，又幾乎在同一時間和同一地區(qū)發(fā)病。 Langston博士發(fā)現，這些病人有一個共同特點，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博士經研究發(fā)現，他們所購毒品均為人工合成，并因合成過程中溫度控制不嚴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），這些化合物注入動物體內可以出現帕金森病的表現。這一重要發(fā)現，不但使我們進一步認識到環(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，而且使我們對外源性或內源性毒素如何選擇性破壞中腦黑質DA能神經元而導致PD有了進一步的認識

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

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

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等報告一個家族四代中有60人患有PD，表現為常染色體顯性遺傳。經家系連鎖分析，致病基因被定位于4號染色體長臂的4q21-23，隨后該基因被克隆，稱為α-synnuclein。已知該基因有6個外顯子，第三號外顯子的第209核苷酸位點的G被A替代，導致所編碼蛋白質53位的

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

48、因突變。,37,隨后，大量證據表明，α-synnuclein是多系統萎縮（MSA）特征性小膠質細胞胞漿內包涵體、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 基因轉入小鼠胚胎干細胞，發(fā)現所產生的轉基因小鼠腦皮質、海馬和中腦神經元中存在含α-synnuclein的包涵體。而同時，有人將人野生型α-synnuclein轉入果蠅后，發(fā)現果蠅不但出現運動行為障礙

49、，而且有DA 神經元選擇性變性和死亡，同時出現類似于路易小體的包涵體。這些結果說明α-synnuclein 在神經元變性死亡中起關鍵作用。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元的發(fā)育、可塑性及突觸小泡的轉運有關。,38,Parkin1972年Yamamura等首先報道一種少見的以運動遲緩和肌張力增高為主要表現的早發(fā)性PD, 發(fā)病年齡多在40歲以下。Yokochi等病理檢查后發(fā)現病人黑質紋狀體存在

50、多巴胺能神經元的喪失和膠質細胞的增生，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號染色體上，隨后, 該基因被Kitada等克隆，命名為Parkin，并發(fā)現該基因的外顯子缺失和突變是導致疾病的原因。 Parkin基因約500kb大小，共含12個外顯子，與泛素(ubiquitin)的結構相似，編碼序列為1395bp所編碼的蛋白質含有含465個氨基酸殘基，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)現十多種不同突變與早發(fā)性PD有關。研究表明中國人50歲前發(fā)病的PD病人的Parkin基因存在缺失突變，進一步證明該基因突變與早發(fā)性PD有密切關系。因此，檢測病人的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)病機制取得了一定進展，但至今仍未完全闡明。這反映出PD以及其他一些神經系統退行性病的復雜性，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，應同時考慮到

52、遺傳易感性和環(huán)境毒素暴露等危險因素在發(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系統退行性變性疾病，呈常染色體顯性遺傳。臨床主要表現為舞蹈樣不自主動作、精神障礙和進行性癡呆等。 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HD進行治療 ，患者多在發(fā)病后 12-15年間死亡

53、。在歐美等國家中 ，HD患病率高達 1/ 10000，且由于其遲發(fā)的常染色體顯性遺傳的特點，患者常在發(fā)病前把疾病基因遺傳給下一代，因此HD在西方社會被認為是最可怕的疾病之一。,2.3 HD研究進展,41,病理學上，HD患者主要在紋狀體和大腦皮層內出現大量神經元死亡, 大腦皮層萎縮，腦室系統擴大。 疾病早期主要在紋狀體有廣泛的神經元缺失，后期在大腦皮層可見大量神經元缺失。分子遺傳學研究克隆了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含有一段CAG三核苷酸重復擴展序列，(CAG)n動態(tài)突變引起HD發(fā)病。（正常人9-34個，HD病人40個，重復越多，HD發(fā)病越年輕，病情越嚴重。）HD基因編碼的蛋白產物為huntingtin蛋白。隨著CAG三核苷酸重復數目的增加，HD基因可表達一個含40-150個谷氨酰胺殘基的延長了的huntingtin蛋白。huntingtin亞細胞定位于細胞漿內，它的正常功能尚未闡明，推測它通過與細胞漿中的特異性神經

55、元蛋白發(fā)生蛋白-蛋白相互作用導致huntingtin聚集和核包涵體形成，最終選擇性引起特定區(qū)域內神經元變性脫失。,42,運動神經元缺失是一組選擇性累及運動神經系統的慢性疾病，其中肌萎縮側索硬化癥（amyotrophic lateral sclerosis, ALS）最常見。ALS是選擇性侵犯上下兩級運動神經元的慢性變性疾病。 首先由Charcot于 1869年報道，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預后

56、差，95%的病人在起病后3-5年死亡。ALS的病理學特征是運動神經損傷，但運動神經元缺失的機制尚不清楚。近年來的研究提出了多種可能的病因學說，涉及興奮性氨基酸毒性、遺傳基因、自身免疫及神經營養(yǎng)因子等。,2.4 其它神經退行性疾病的研究進展,43,近年來通過位置克隆法，發(fā)現約有20％的家族性肌萎縮側索硬化癥（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、位點定位于染色體2lq21-q22之間。但此后又有人報告一個突尼斯家族，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，如在某些病人運動神經元中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基因位點相近，提示ALS的發(fā)病機制，與興奮性氨基酸過度釋放有密切相關。此外，在顯示運動神經元變性的轉基因小鼠方面，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，可能不限于單個基因的突變。,44,AD的藥物治療PD的藥物治療HD等神經退行性疾病的藥物治療,3 神經退行性疾病的藥物治療現狀,45,改善膽堿系統功能的藥物糾正鈣穩(wěn)態(tài)失調和抗氧化的藥物抗感染劑干擾Aβ形成和沉積的藥物神經營養(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知記憶功能障礙的主要原因。其關鍵癥狀系由膽堿能神經功能障礙所引起。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，通過負反饋來調節(jié)ACh的釋放。煙堿激動劑或煙堿樣物質：可促進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), 第一代產品, 商品名cognex，派可致。于 1993年被FDA批準為治療AD的第一個藥物，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。近期研究認為患者性別及ApoE基因類型與臨床療效有關。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患者對他克林更為敏感。 其主要不良反應為肝毒性和胃腸道反應。肝毒性是影響其治療的首要原因，因而現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習記憶作用，但作用時間短，安全范圍窄，口服生物

62、利用度低，藥物化學結構穩(wěn)定性差，治療劑量個體差異大，且為非選擇性AChEI，應用受到限制。意大利Mediolanum公司已研究出長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，在體實驗結果表明，膽堿酯酶的抑制是劑量依賴型的，作用時間長，而且在腦組織中特別明顯。已經上市。,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，對神經元及紅細胞中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，以后不良反應消失，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 ), 第二代產品，由衛(wèi)材/Pfizer公司研制， 1996年被FDA批準, 1997年1月和4月分別在美國和英國上市，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。臨床實驗結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，主要表現在：①藥物作用時間長，半衰

65、期達 70h，每日1次即可。②藥效強，是他克林 3倍。③副作用小，無肝毒性。石杉堿甲（huperzine A, 哈伯因，雙益平）是我國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，比其它同類產品作用時間長，副作用小，沒有肝毒性。在國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的石杉堿甲片（商品名哈伯因）于1994年獲得衛(wèi)生部批準新藥生產，并已在臨床應用。,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年進行Ⅲ期臨床實驗， 1997年底在瑞士首先上市，2000年底美國FDA也批準上市，2001年我國引進，并給予Novartis的該藥以行政保護。在肝臟代謝，對大腦皮層和海馬區(qū)AChE抑制作用最強，對

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識能力作用，療效和副作用均呈劑量依賴，維持時間短。不良反應較少且輕微，最常見的有惡心、嘔吐、眩暈和腹瀉，服藥一段時間后可消失。,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)屬有機磷化合物，最早(1952年)由美國的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。臨床試驗表明，服用本品后，人體血紅細胞中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知能力，改善患者的幻覺、抑郁/焦慮、情感淡漠癥狀。 上世紀末曾在美國及歐洲各國申請上市。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III期臨床研究，使其上市計劃向后拖延。其他如NIK-