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alzheimer病(AD)是伴有常染色體1(1q31-42/STM22)、14(14q24.3/S182)、19(ApoE)及21(App21m位點)缺陷和神經(jīng)元喪失的神經(jīng)退行性病變。由于缺乏有效的治療方法，在發(fā)達國家AD已成為繼心臟病、癌癥和中風之后人類第四位的死因。該病的臨床特點是近期記憶和智力功能進行性惡化。神經(jīng)病理學特點是在大腦皮層和海馬出現(xiàn)大量的老年炎斑(senileplaque,SP)和神經(jīng)纖維纏結(jié)(neurofibrilarytangle,NFT),并伴隨出現(xiàn)神經(jīng)元喪失。就發(fā)病的機理而言，AD似乎是一種多原因引起、涉及多種病理機制和出現(xiàn)多種病理表現(xiàn)的“多因異質(zhì)性疾病”。近年來許多資料表明，免疫炎癥機制在AD的發(fā)生發(fā)展中起著重要作用［1～3］。McGeer和Rodgers首先提出AD的神經(jīng)慢性退行性變可能是腦內(nèi)免疫和炎癥反應不適當激活的結(jié)果，超強的免疫反應可“方向錯誤”性地攻擊神經(jīng)組織，造成細胞損傷和死亡［4］。目前認為，細胞死亡可分為兩大類，一類是由各種突發(fā)的、意外的事件所致的細胞死亡，即病理性細胞死亡，形態(tài)學上表現(xiàn)為細胞壞死(necrosis);另一類為生理性細胞死亡，又稱為編程性細胞死亡(programmedcelldeath,PCD),形態(tài)學上表現(xiàn)為細胞凋亡(apoptosis)。一般說來細胞凋亡過多，會引起退行性變或早衰。AD患者的海馬神經(jīng)元中有TRPM-2RNA表達，是神經(jīng)細胞凋亡的一種表現(xiàn)。晚近實驗證據(jù)提示：細胞凋亡為衰老及AD等神經(jīng)退行性疾病神經(jīng)元喪失的原因之一，內(nèi)外因素激活細胞自身基因程序而引起神經(jīng)元凋亡。

1神經(jīng)元凋亡的慢性炎癥學說

近年的免疫組織化學研究表明，許多神經(jīng)疾病尤其AD患者腦內(nèi)有強烈的局灶性炎癥反應，組織培養(yǎng)及分子生物學方法也證明腦細胞可產(chǎn)生許多炎性細胞因子(如IL-1β、IL-6、TNF-α、TGF-β等)、補體蛋白及其他免疫分子。這些炎性蛋白質(zhì)及小膠質(zhì)細胞(microglia,Mi)活化同AD病變間的密切關系，使人們提出了神經(jīng)元退化的炎癥學說。近年來有關β-淀粉樣蛋白(amyloidproteinβ，Aβ)激活免疫炎癥過程而間接造成神經(jīng)退行性病變的假說獲得了不少新的證據(jù)。AD患者腦內(nèi)的Aβ類不溶性大分子以及胞外的NFTs,極易被吞噬細胞發(fā)現(xiàn)，因而作為慢性刺激物質(zhì)而逐漸積累，并刺激炎癥反應不斷加強，造成AD的慢性炎癥狀況。

AD的許多促發(fā)因素如遺傳、年齡、環(huán)境因素等均可誘發(fā)初始病變(如AD的SP及NFT)，這些病變即使引起某些神經(jīng)元死亡，也是較為輕微的，因而病變進展緩慢；然而這些初始病變可激發(fā)炎癥反應，后者發(fā)展至一定程度則導致更多神經(jīng)元死亡，造成更多的病變，進而激發(fā)更嚴重的炎癥反應，如此形成一個不斷加強的自身毒性環(huán)路(autotoxicloop)。這個正反饋環(huán)路導致了臨床所觀察到的AD及其類似疾病在起始階段進展較緩，到某個時期病情才急劇惡化。由此可見，慢性炎癥可能是AD發(fā)病機制的必要因素。AD是一種由Aβ沉積，通過激活周圍Mi產(chǎn)生細胞因子和神經(jīng)系統(tǒng)免疫炎癥應答，加速神經(jīng)細胞死亡，而致記憶減退和認知障礙的疾病。而記憶與顳葉海馬CA1區(qū)神經(jīng)元活性有關，提示AD發(fā)病機制之一可能是Aβ等啟動CA1區(qū)神經(jīng)元細胞凋亡。

2神經(jīng)元凋亡的誘導

細胞凋亡(PCD)是由細胞基因控制的一種主動死亡過程，特定基因由于種種原因編碼自殺性蛋白而致DNA裂解。愈來愈多的證據(jù)表明，大多數(shù)動物細胞皆能自我致死，而且這種普遍性的自殺程序能由發(fā)自其他細胞的信號所激活或抑制。例如許多發(fā)育中的脊椎動物神經(jīng)元的生存依賴于與其連接的靶細胞分泌的神經(jīng)營養(yǎng)因子(NTF)，若NTF缺乏可致神經(jīng)元發(fā)生PCD。細胞的PCD也受外源性因素的影響，但誘導PCD的內(nèi)源性與外源性因素都必須通過特定基因而發(fā)揮作用。

2.1淀粉樣蛋白與神經(jīng)毒越來越多的證據(jù)表明，Aβ是各種原因誘發(fā)AD的共同通路，是AD形成和發(fā)展的關鍵因素［5］。分子克隆研究證明，Aβ來自一分子量更大的β-淀粉樣前體蛋白(β-amyloidprecursorprotein,APP)。目前多數(shù)學者認為，Aβ在大腦皮層內(nèi)的蓄積是AD病理發(fā)生過程中的一個早期必然事件，超前于其他腦區(qū)損傷和臨床癥狀數(shù)年［6］。在發(fā)生順序上，Aβ的出現(xiàn)早于神經(jīng)纖維纏結(jié)、軸索缺乏營養(yǎng)等病理變化以及臨床癥狀。最為直接的證據(jù)是Aβ在一定條件下能表現(xiàn)出神經(jīng)毒性。90年代初，Yankner等首先觀察到較高濃度的Aβ能引起神經(jīng)元退化和死亡，并證實引起毒性的必需結(jié)構(gòu)是其25～35位的氨基酸序列(Aβ25～35)。最近發(fā)現(xiàn)，Aβ的神經(jīng)毒性包括兩個方面［7］，一是增強或放大各種傷害性刺激如低糖、興奮毒素、自由基等的細胞損傷效應，一是直接的細胞毒性。實驗發(fā)現(xiàn)，多數(shù)細胞與Aβ接觸后就能表現(xiàn)出細胞腫脹、染色質(zhì)濃縮、核內(nèi)DNA斷裂等細胞凋亡典型的形態(tài)和生化特征［8］，僅在少數(shù)細胞內(nèi)或與興奮毒素共存時才表現(xiàn)出神經(jīng)元腫脹、膜溶解、乳酸脫氫酶釋放等壞死(necrosis)的特征［9］。Aβ的神經(jīng)毒性涉及到復雜的分子機制，主要包括促進自由基的形成、破壞細胞內(nèi)的Ca2+穩(wěn)態(tài)［7］，降低K+通道的功能［10］，增強致炎細胞因子(cytokine)引起的炎癥反應［11］。由于多種因素相互影響給研究帶來了相當大的難度。

2.2炎性細胞因子和神經(jīng)毒

2.2.1白細胞介素6(IL-6)：在中樞神經(jīng)系統(tǒng)(CNS)，IL-6主要由Mi和星形膠質(zhì)細胞(astrocyte,As)產(chǎn)生，其受體也廣泛存在于丘腦、海馬、皮層等腦區(qū)的神經(jīng)元膜上。IL-6的神經(jīng)元毒性作用主要在轉(zhuǎn)基因小鼠腦內(nèi)得到證實。Campbell［12］報道，IL-6轉(zhuǎn)基因小鼠具有嚴重的神經(jīng)疾病癥狀，表現(xiàn)為瘦小、行為異常、震顫、共濟失調(diào)和癲癇。神經(jīng)病理特征為，海馬與小腦出現(xiàn)明顯的神經(jīng)元退化，尤其是海馬CA1區(qū)域樹突萎縮，樹突空泡化和樹突數(shù)目減少，并且伴隨著高表達的IL-6mRNA和高水平的IL-6。這些結(jié)果表明，腦內(nèi)IL-6水平的升高是導致轉(zhuǎn)基因小鼠神經(jīng)元退化的主要原因。此外IL-6轉(zhuǎn)基因小鼠研究還發(fā)現(xiàn)，隔一海馬膽堿能通路的功能受到嚴重損害［13］，由于隔一海馬通路參與記憶印跡的形成，因此腦內(nèi)高水平的IL-6有可能影響學習與記憶功能。

有關IL-6與Aβ或APP關系的研究已有報道［14］。在原代培養(yǎng)的大鼠皮層神經(jīng)元實驗中，IL-6200ng/mL與神經(jīng)元接觸6h之后，APPmRNA的表達增加了大約一倍。由于IL-6與APP或Aβ共存于AD的SP內(nèi)，提示IL-6對APP的表達具有直接調(diào)控作用，可以促進APP產(chǎn)生，進而導致Aβ沉積，誘發(fā)AD。α2-M是已知最強的蛋白酶抑制劑，與IL-6共存于AD皮層與海馬SP內(nèi)。曾有報道［15］，在培養(yǎng)的人神經(jīng)元細胞株內(nèi)，α2-M可抑制APP的正常分泌，導致Aβ形成增加。在人SH-SY5Y神經(jīng)元細胞培養(yǎng)實驗中，α2-M的基礎合成很低，但用IL-6刺激后其合成被強烈誘導，α2-M水平大約增加了20倍［16］。這些結(jié)果提示，IL-6與α2-M在AD腦內(nèi)的共存具有功能性聯(lián)系，IL-6可能通過誘導α2-M合成，進而抑制APP的正常酶解，導致Aβ生成與沉積異常增加，從而誘發(fā)AD病理發(fā)生。

2.2.2腫瘤壞死因子-α(TNF-α)：LPS可刺激Mi產(chǎn)生TNF-α，As也可能產(chǎn)生少量TNF-α。在人胚胎原代神經(jīng)元培養(yǎng)中發(fā)現(xiàn)，TNF-α有增強N-甲基-D-門冬氨酸(NMDA)受體介導的神經(jīng)毒性作用［17］，且對人神經(jīng)元細胞HN33.1有細胞毒作用。大鼠神經(jīng)細胞培養(yǎng)中，TNF-α通過作用于As間接發(fā)揮了細胞毒性而引起神經(jīng)元的損傷。直接將TNF-α注射到小鼠小腦，可引起普遍性損傷。TNF-α可引起牛及嚙齒類動物的Mi通過PCD機制發(fā)揮細胞毒作用。但這一作用在人類尚沒有被發(fā)現(xiàn)。

2.2.3轉(zhuǎn)化生長因子-β(TGF-β)：TGF-β是具有多功能作用的細胞因子，它可由多種細胞產(chǎn)生，在胚胎發(fā)生期的神經(jīng)細胞發(fā)育過程及免疫炎癥反應過程中，TGF-β都具有重要作用。大鼠新皮層神經(jīng)細胞培養(yǎng)中，TGF-β可減少由細胞毒物、缺氧、缺血或谷氨酸引起的細胞損傷，而起到了神經(jīng)保護作用［18］。使用人類胚胎皮層細胞培養(yǎng)，也發(fā)現(xiàn)了TGF-β可減輕由Aβ引起的神經(jīng)細胞損傷。TGF-β對神經(jīng)細胞的這些保護機制目前并不清楚。相反的結(jié)果也發(fā)現(xiàn)，TGF-β可能具有細胞損傷作用。由于其抑制了星形細胞谷氨酰胺合成酶的活性而增加了外源性谷氨酸造成的神經(jīng)細胞損傷。也有報道TGF-β伴隨Fos-Iacz的表達而參與細胞凋亡過程。

2.3一氧化氮(NO)與神經(jīng)毒在人的中樞神經(jīng)系統(tǒng)，As是產(chǎn)生NO的主要細胞，IL-1β是一個關鍵性因子，可直接刺激人As產(chǎn)生NO［19］。TNF-α及IFN-γ可加強IL-1β的作用。實驗也證明這些白細胞介素處理過的As能產(chǎn)生足夠量的NO，而造成神經(jīng)細胞損傷［19］。Mi產(chǎn)生的NO具有細胞毒性作用，它可能參與神經(jīng)損傷及神經(jīng)退行性疾病的病理過程。NO合酶抑制劑或能抑制Mi活性的物質(zhì)均可減輕Mi介導的神經(jīng)元損傷。此外，能釋放NO的硝普鈉(sodiumnitroprusside,SNP)能直接殺傷培養(yǎng)中的人類胚胎皮層神經(jīng)元。炎癥條件下，腦內(nèi)的膠質(zhì)細胞可以表達誘生型一氧化氮合酶(inducibleNOS,iNOS)，產(chǎn)生大量NO，導致神經(jīng)元壞死或凋亡。一般情況下，持續(xù)與低水平的NO或過氧亞硝酸鹽接觸引起神經(jīng)元凋亡，而短暫與高水平的NO或過氧亞硝酸鹽接觸則引起神經(jīng)元壞死。

此外目前的研究結(jié)果也證實，前列腺素E2(PGE2)直接與海馬神經(jīng)元接觸引起了神經(jīng)元凋亡性死亡［20］。一些神經(jīng)遞質(zhì)如多巴胺(DA)，谷氨酸鹽(glutamate,Glu)等可使某些神經(jīng)元細胞凋亡。Glu是Mi激活后產(chǎn)生的一類神經(jīng)毒物質(zhì)，它是一種興奮性氨基酸(EAA)。目前認為，神經(jīng)細胞的缺血缺氧、退行性病變、變性、炎性損傷等都可能與EAA的神經(jīng)毒性有關。Yamada和Hatanaka報道［21］，在20d胎大鼠海馬神經(jīng)元培養(yǎng)中，Glu與神經(jīng)元接觸15min，可引起海馬神經(jīng)元顯著退化。

3神經(jīng)元凋亡的基因調(diào)控

PCD是受遺傳基因調(diào)控的，在調(diào)控PCD的過程中常有新基因表達，合成新的蛋白。在調(diào)控的信號中有的是起正調(diào)節(jié)作用，也有的是起負調(diào)節(jié)作用。不同的細胞由不同的基因誘導PCD。這些基因有：ced-3/ced-4、nedd2、TRPM-2、Fas(Apo-1)、c-fos、c-jun、c-myc、野生型p53等。抑制PCD的基因有：ced-9、bcl-2、突變型p53等［22］。此外，IL-1β轉(zhuǎn)化酶家族是一些新發(fā)現(xiàn)的細胞“死亡蛋白”，與ced3、nedd2具有高度同源性，在炎癥因子誘導的神經(jīng)元PCD中起重要作用。

IL-1β轉(zhuǎn)化酶(IL-1beta-convertingenzyme,ICE)是存在于許多哺乳動物細胞內(nèi)的一種蛋白酶，是近年來研究較多的“死亡蛋白”之一。人類ICE最初是在單核細胞中發(fā)現(xiàn)的一種半胱氨酸蛋白酶，可使非活性的前體IL-1β(相對分子質(zhì)量為33000)在116位天冬氨酸和117位丙氨酸之間酶解為具有活性的相對分子質(zhì)量為17000的IL-1β細胞因子。ICE與線蟲細胞死亡基因ced-3有高度同源性［23］。Kumar等先克隆出鼠nedd-2基因，長3.7kb,其基因編碼的蛋白可促進鼠細胞的凋亡，LinWang以nedd-2為模板通過PCR擴增制備探針從人胎腦cDNA文庫篩選出人nedd-2基因，其編碼的氨基酸序列和ICE/ced-3順序同源。轉(zhuǎn)染小鼠ICE基因或ced-3基因，使其過度表達均可引起小鼠纖維母細胞出現(xiàn)凋亡。另外，在發(fā)生凋亡的細胞中可見成熟的IL-1β分泌增多。這一結(jié)果提示，ICE/ced-3基因可能是決定細胞死亡基因之一［24］。目前認為ICE在由Fas、TNF及一些炎癥因子等誘導的細胞凋亡中起重要作用。ICE是Fas、TNF及炎癥因子介導的主要通路，其研究的重要性可想而知。AD患者神經(jīng)細胞退行性改變有ICE參與。由于細胞死亡基因ced-3與nedd-2和ICE為同種物質(zhì)，是引起細胞凋亡的重要酶，多種因素均可激活該基因，ICE產(chǎn)生可在細胞內(nèi)產(chǎn)生一種細胞死亡蛋白，而ced-3、nedd-2和ICE為同種物質(zhì)，是引起細胞凋亡的重要酶，多種因素均可激活該基因，ICE產(chǎn)生的IL-1β對神經(jīng)細胞起直接或間接毒性作用，導致神經(jīng)元凋亡。證明ICE表達促進神經(jīng)細胞凋亡，而對ICE表達的調(diào)節(jié)，尋找一些抑制ICE活性的藥物，對一些凋亡過多的疾病如AD及Parkinson病有重要的治療潛力。

4抗炎藥物抑制神經(jīng)元凋亡的可能性

20世紀的神經(jīng)科學已獲飛速發(fā)展，但造成神經(jīng)元死亡的原因尚未明了，以致許多全球性致死性神經(jīng)疾病一直缺乏有效的防治手段。AD發(fā)病的炎癥學說啟發(fā)人們用抗炎藥物減緩或阻止AD發(fā)病。它不同于近10多年慣用的兩種治療方法，即基于膽堿學說的各種AchE抑制劑如他克林(tacrine)、新斯的明等和以吡烷酮醋胺為代表的促智藥(nootropicdrugs)，被用來試圖改善大腦皮層的代謝能力，進而減輕癡呆程度［25］。上述治療方法并不能減緩皮層神經(jīng)元的急劇損毀，因而無消除病變的根本原因。人們轉(zhuǎn)而思索用抗炎療法來抑制神經(jīng)元死亡。這個設想已被臨床試驗所證實，有人在用非甾體類抗炎藥物(NSAID)吲哚美辛(indomethacin,IM)治療AD的一項有安慰劑對照的雙盲試驗中發(fā)現(xiàn)，接受100～150mg/kgIM治療的患者，其認知功能的改善明顯優(yōu)于安慰劑對照組［26,27］，然而尚需要更大規(guī)模的臨床試驗及進一步研究，以篩選出選擇性調(diào)節(jié)免疫炎癥反應和抑制神經(jīng)元死亡的新藥。

參考文獻

1KeryM,CalebE.Inflammatorymechanismsandanti-inflammatorytherepyinAlzheimer′sdisease.NeurobiolAging,1996,5:669-671

2HullB,FiebichK,LiebS,etal.Interleukin-6-associatedinflammatoryprocessinAlzheimer′sdisease:newtherapeuticoptions.NeurobiolAging,1996,5:795-800

3GiulloM.InflammatorymechanismsinneurodegenerationandAlzheimer′sdisease:theroleofthecomplementsystem.NeurobiolAging,1996,5:707-716

4McGeerPL.RogersJ,McGeerEG.NeuroimmunemechanismsinAlzheimer′sdiseasepathogenesis.Alzheimer′sDisAssocDis,1994,8:149-158

5AshallF,GoateAM.Roleoftheβ-amyloidprecursorproteininAlzheimer′sdisease.TIBS,1994,19:42-46

6SelkoeDJ.Alzheimer′sdisease:genotypes,phenotypes,andtreatments.Science,1997,275:630-631

7Smith-SwintoskyVL,MattsonMP.Glutamate,β-amyloidprecursorproteins,andcalciummediatedneurofibrillarydegeneration.JNeuralTransm,1994,44(suppl):29-45

8GschwindM,GerdaH.Apopoticcelldeathinducedbyβ-amyloid-42peptideiscelltypedependent.JNeurochem,1995,65:292-300

9CopaniA,BrunoV,BattagliaG.Activationofmetabotropicglutamatereceptorsprotectsculturedneuroonsagainstapoptosisinducedbyβ-amyloidpeptide.MolPharmacol,1995,47:890-897

10EtcheberrigarayR,ItoE,KimCS.Solubleβ-amyloidinductionofAlzheimer′sphenotypeforhumanfibroblastKchannels.Science,1994,264:276-278

11GitterBD,CoxLM,RydelRE.Amyloidβpeptidepotentiatescytokinesecretionbyinterleukine-1β-activatedhumanastrocytomacells.ProcNatlAcadSciUSA,1995,92:10738-10741

12CampbellIL,AbrahamCR,MasliahE,etal.Neurologicdiseaseinducedintransgenicmicebycerebraloverexpressionofinterleukin6.ProcNatlAcadSciUSA,1993,90:10061-10065

13ArvinB,NevilleLF,BoroneFC,etal.Theroleofinflammationandcytokinesinbraininjury.NeurosciBiobehavRev,1996,20:445-452

14DelboR,AngerettiN,LuccaE,etal.Reciprocalcontrolofinflammatorycytokines,IL-1andIL-6,andβ-amyloidproductionincultures.NeurosciLett,1995,188:70-74

15GanterU,Strauss,JonasU,etal.Alpha2-macroglobulinsynthesisininterleukin-6-stimulatedhumanneuronal(SH-SY5Yneuroblastoma)cell:potentialsignificancefortheprocessingofAlzheimerβ-amyloidprecursorprotein.FEBSLett,1991,282:127-131

16BauerJ,StraussS,Schreiter-GasserU,etal.Interleukin-6andα2-macroglobulinindicateanacute-phasestateinAlzheimer′sdiseasecortices.FEBSLett,1991,285:11-14

17ChaoCC,HuS.Tumornecrosisfactor-αpotentiatesqlutamateneurotoxicityinhumanfetalbraincellcultures.DevNeurosci,1994,16:172-179

18PrehnJH,BackhaussC,KrieglsteinJ.Transforminggrowthfactor-beta1preventsglutamateneurotoxicityinratneocorticalculturesandprotectsmouseneocortexfromischemicinjuryinvivo.JCerebBloodFlowMetab,1993,13:521-525

19ChaoCC,HuS,ShengWS.Cytokine-stimulatedastrocytesdemagehumanneuronsviaanitricoxidemechamism.Glia,1996,16:276-284

20Yamagata,K,AndreassonKI,KaufmannWE,etal.Expressionofamitogen-induciblecyclooxygenaseinbrainneurons:regulationbysynapticactivityandglucocorticoids.Neuron,1993,11:371-386

21YamadaM,HatanakaH.Interleukin-6protectsculturedrathippocampalneuronsagainstglutamate-inducedcelldeath.BrainRes,1994,643:173-180

22WhiteE.Death-defyingacts:ameetingreviewonapoptosis.Genes&Develop,1993,7:2277-2284

23KumarS,KinoshitaM,NodaM,etal.InductionofapoptosisbythemouseNedd2gene,whichencodesaproteinsimiliartotheproductofthecaenorhabditiseleganscelldeathgeneced-3andthemammalianIL-1β-convertingenzyme.GenesDev,1994,8:1613-1626

24MiuraM,ZhuH,RotelloR,etal.InductionofapoptosisinfibroblastsbyIL-1β-convertingenzyme,amammalianhomologoftheC,eleganscelldeathgeneced-3.Cell,1993,75:653-660

25EaggerSA,LevyR,SahakianBJ.TacrineinAlzheimer′sdisease.Lancet,1991,337:989-992

26RogersJ,HempelmanSr.ClinicaltrialofindomethacininAlzheimer′sdisease.Neurology,1993,43:1609-1611

27RichJB,Rasmusson,FolsteinMF.Nonsteroidalanti-inflammatorydrugs inAlzheimer′sdisease.Neurology,1995,45:51-55