----當我坐在蘋果牌計算機前,將“記憶(Memory)” 與“藥物(pharmaceutical)”
同時鍵入雅虎搜索引擎,幾秒鐘后,4.7萬多個條目被檢索出來。這些條目--有出售計算
機輔助程序以加速學習進程,有出售各種藥物以幫助提高記憶能力,有提供新的程式服
務(wù)以改善老年癡呆癥患者的記憶等等--清晰地給檢索者一個印象:人類似乎正面臨著一
個嚴峻的挑戰(zhàn),需要以各種可能的方式刺激和提升腦力,增強記憶。僅1997年,美國就
銷售出價值2.4億美元的銀杏樹葉提取物,據(jù)說這種生長在中國境內(nèi)的樹葉提取物能增強
記憶。
----環(huán)顧四周,一方面,信息潮水般涌來,快得多得令人有點不知所措;另一方面,生
活的改善導致人類壽命延長,老年性智力衰退及相關(guān)疾病成為越來越大的陰影,每三個
80歲老人中,就有一位老年癡呆癥患者,比如美國前總統(tǒng)里根。這些患者甚至忘掉了怎
樣系鞋帶和怎樣用刀叉或筷子吃飯,生活不能自理,給家庭和社會帶來極大的焦慮和經(jīng)
濟負擔。
----人類能借助藥物和遺傳學的方法來使自身變得更聰明嗎?人類能戰(zhàn)勝衰老帶來的記
憶退化及相關(guān)疾病,以獲取更好的生活質(zhì)量嗎?在這個系列內(nèi),我將討論基礎(chǔ)研究所得
到的最新理解,及在這些理解的基礎(chǔ)上各大制藥公司和新興起的高科技公司對記憶藥物
的需求。
----在進入專題討論之前,我想簡單地勾勒出當代神經(jīng)生物學家探索記憶的分子與細胞
機制的軌跡,這個過程不僅派生出很有意思的故事,也為討論作了必要的鋪墊。
第一次高潮
----1962年,密歇根大學教授James McConnell在《神經(jīng)精神病學》雜志上發(fā)表了一篇文
章,題目是《通過食肉而達到記憶在扁蟲之間的轉(zhuǎn)移》。報告所依據(jù)的實驗是這樣的:
先訓練一批扁蟲學會避光,然后把這些扁蟲殺死并切成碎肉,再喂食給一批沒有受過訓
練的扁蟲,結(jié)果是一些吃過肉的扁蟲自動具有了避光性,也就是說經(jīng)過學習的扁蟲通過
吞食受訓者的肉而獲得了受訓者的記憶。這個結(jié)論對人類的認知方式和能力所具有的潛
在意義是革命性的,從而掀起了第一次神經(jīng)科學的熱潮。
----美國政府一下就資助了上千個研究計劃,以擴展對這個現(xiàn)象的理解。三年后,加州
的科學家在最有聲望的《科學》雜志上報道,將受訓后的大鼠腦中的RNA抽提出來后,注
射未受訓的大鼠,這些大鼠于是獲得了經(jīng)過長期訓練才能得到的技能。1972年后,貝勒
大學的George Ungar在英國《自然》雜志上發(fā)表文章,報告吃食從大鼠腦中提取的一個
小蛋白分子能使不同種的小鼠也能獲得新的技能。這就意味著所有的記憶是以蛋白分子
的形式貯存的,如果想得到某種記憶或新的技能,只需吞食一片相應(yīng)的含有特定蛋白的
藥片。
----如果這些實驗成立的話,我們今天所面臨的世界就會大不一樣。不過,在Ungar文章
發(fā)表不久,人們就找出了這些實驗不嚴格之處,及由此而產(chǎn)生錯誤結(jié)論的因素。
第二次高潮
----在20世紀六七十年代期間,另一批科學家采取了不同的方式探索這個問題,這些工
作可以歸類為兩條不同的路線:其一是主要依據(jù)于遺傳學的方法,其二是利用細胞學的
方法,在90年代,這兩類不同的研究匯集在一起,掀起了第二次社會對神經(jīng)學科的熱情
,并奠定了我們今天對記憶機制的理解。
----在第一類遺傳學方法中,開拓者是加州理工學院的Semor Benzer教授,他曾對經(jīng)典
分子生物學做出里程碑式的貢獻,在60年代末,當經(jīng)典分子生物學的框架確定后,他便
將視野轉(zhuǎn)向行為的分子基礎(chǔ),以果蠅為模型,他的實驗室在70年代中第一次分離出學習
與記憶的突變體。每一個突變體中都有一個特定的基因被突變,并因此而喪失了功能,
從而導致了記憶能力的明顯降低。至今已有十幾個基因被證實是與學習和記憶有關(guān)的。
沿此思路發(fā)展,在Cold Spring Harbor 實驗室工作的Jerry Yin和 Tim Tally在歷史上
第一次用遺傳學的方法通過調(diào)節(jié)一個叫作CREB的基因的功能而制造出聰明果蠅,這個實
驗和四年后出現(xiàn)的聰明小鼠一起掀起了記憶研究的第二次高潮。這些基因的發(fā)現(xiàn)為開展
記憶藥物提供了堅實的理論基礎(chǔ)。
----在第二類的以細胞學方法為基礎(chǔ)的研究中,哥倫比亞大學的Eric Kandel教授是以無
脊椎動物海兔(Aplysia)為模型的開拓者。因為這個研究,他分享了2000年的諾貝爾獎。
而Tim Bliss教授則是以脊椎動物大腦中的海馬區(qū)所發(fā)現(xiàn)的一個叫作長時程增強(Long-
Term Potentiation)的現(xiàn)象為模型的開拓者。
----在過去的30年中,對長時程增強的研究成為神經(jīng)生物學中的一個熱點,吸引了大批
優(yōu)秀的科學家。他們的工作使人們對中樞神經(jīng)元之間的信息傳遞和記憶的細胞及化學基
礎(chǔ)的認知有了長足的進展。根據(jù)這些研究所建立的假說,普林斯頓大學的錢卓教授和他
的合作者用分子遺傳學的方法制造了第一只聰明小鼠,從而為人類用藥物和遺傳工程的
手段來調(diào)整自身的認知能力的時代的到來拉開了序幕。
----在以后的系列中,我將就這些實驗帶給我們的希望和其中的問題與大家共同討論。
基因與記憶之謎(之二)
對有超常記憶的人,我們常用“過目不忘”一詞來形容。英文則稱為Photographic mem
ory--照相式記憶。有沒有“過目不忘”的人呢?《三國演義》里曾提及一位張松,過目
一遍曹操的《孟德新書》便能一字不差地背誦下來。有心理學家對生活在20世紀二三十
年代莫斯科的一位報社記者“S”作過研究。S能記住一切他所聽到或看到的細節(jié)。十年
二十年后,他仍能把某次會議中某人的發(fā)言一字不漏地復述出來。
----按今天的理解,張松和S的某些基因可能有不同尋常的變異。
為什么是果蠅
----理解一個生理過程的分子機理,最有效的途徑之一是用遺傳學的方法--也就是研究
基因突變對所感興趣的生理及細胞功能的影響。比如說,為了理解學習與記憶,我們可
以先篩選學習和記憶的突變體。如果能找到突變的位子,即確定所突變的基因,并進而
解讀出此基因的序列,我們就能了解這個基因所編碼蛋白的結(jié)構(gòu)及可能的功能。進一步
在生化及細胞水平上研究和對所有可能有關(guān)的基因進行研究,就有可能使科學家們重構(gòu)
整個學習與記憶的生化反應(yīng)過程,從而獲得對分子基礎(chǔ)的理解。
----常用于遺傳學研究的動物模型有三種:線蟲、果蠅和小鼠。小鼠的討論放在以后進
行;線蟲則太笨太簡單,不適宜于行為學的研究;果蠅則不同,經(jīng)過近百年的持續(xù)研究
,科學家們創(chuàng)造出一套強有力的遺傳學和分子生物學的工具與方法,并能“制造”出各
種奇異的果蠅來:有腳長在頭上的,有沒有眼睛的,有眼睛長在翅膀上或腳上的,有“
男性”身體加“女性”大腦的,有失眠的,有易醉酒的,有長壽的或短命的,有傻瓜也
有“過目不忘”的。其中一些方法也能漸漸地運用于人類了。
過目不忘
----現(xiàn)代的研究令人驚異地發(fā)現(xiàn),果蠅愛吸“毒”,飲“酒”,唱“愛情歌曲”,并可
能會做“夢”(動眼睡眠)。果蠅能學會辨認“T”與“┻”,也能學會躲避與電刺痛關(guān)
連在一起的氣味;如果氣味與電刺激關(guān)連一次的話,這種記憶能持續(xù)一天;訓練10次的
話,這種記憶能延續(xù)超過七天,即形成長期記憶。果蠅成蟲的壽命只有60天左右,七天
相當長了。
----70年代中期,加州理工學院的Berger實驗室分離出有史以來第一個學習和記憶的突
變體,其方法是給果蠅喂食一種化學藥劑。這種化學品能造成基因隨機突變,然后把每
個突變體分離培養(yǎng),以供測試學習能力。篩選了近四百個突變體后,找到了第一個學習
能力被降低的突變體。這個基因被命名為“低能學生(dunce)”。以后,對幾千個突變
體的測試,發(fā)現(xiàn)了一批與學習有關(guān)的基因,比如被命名為“大頭菜(rutabaga)”,“小
蘿卜(turnip)”、“白菜(cabbage)”的基因等,其中一些基因影響學習,另一些基
因的突變對學習影響不大,但卻嚴重破壞短期記憶或者長期記憶。這些研究使我們懂得
,學習、短期記憶及長期記憶需要啟動不同的生物化學反應(yīng)。比方說,短期記憶只需磷
酸化反應(yīng)。而長期記憶的形成卻需要合成新的蛋白。蛋白合成的啟動是通過一個叫做CR
EB的轉(zhuǎn)錄因子蛋白來介導的。這種理解導致一個猜想:抑制CREB蛋白的活性,能阻斷長期
記憶的形成,而不影響短期記憶;相反,刺激CREB的活性,有可能加速長期記憶的形成。
這正是“制作”有“過目不忘”能力的果蠅的基礎(chǔ)。
----20世紀80年代末在麻省理工學院做博士后的Jerry Yin--一位美籍華人--所研究的課
題是通過改變CREB的活性來影響果蠅長期記憶的形成。90年代初期,他轉(zhuǎn)到冷泉港研究
所Tim Tully的實驗室繼續(xù)這一研究。Yin和Tully通過誘導表達經(jīng)過修飾的外源性CREB基
因,以抑制或加強CREB的活性。他們的實驗表明,需要經(jīng)過10次訓練才能建立的長期記
憶,在CREB活性得到加強的情況下,只需訓練一次(即“過目不忘”);而在CREB活性
被抑制的情況下,訓練50次也沒用;從而在歷史上第一次表明,調(diào)控一個基因的活性,
能阻斷或加速長期記憶的形成。
記憶藥丸
----對于果蠅的理解能否延伸到人類呢?根據(jù)已測定的基因組圖譜,果蠅約有一萬多個
基因,而人類則只有三萬個左右。這些基因在進化上大都有一定的保守性(evolutiona
rily conserved),即人類總能找與果蠅相對應(yīng)的基因,其結(jié)構(gòu)與功能都很相似。比如
說小鼠和人類都有與果蠅相類似的CREB基因。在冷泉港工作的Silva實驗室證實抑制小鼠
CREB活性也能同樣地阻斷長期記憶的形成,但受技術(shù)限制,還不能在小鼠身上證明刺激
CREB活性能加速記憶的形成。
----基于這些結(jié)果,Tully和Yin決定直接做人的研究,即篩選能刺激CREB活性的小分子
化合物以改善人的記憶并治療相關(guān)疾病,但這種研發(fā)所需資金已遠遠超出學術(shù)研究所能
承擔的范圍。他們把這個想法告知了冷泉港實驗室主席華生。華生是DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)
現(xiàn)者之一,并因此而獲得諾貝爾獎,也是人類基因組計劃的發(fā)起者和第一任主持人。在
華生的幫助安排下,1997年成立了一個由冷泉港、美國OSI制藥公司和瑞士Hoffman Roc
he藥廠三方合資的Helicon Therapeutic公司。
----Helicon的主要開發(fā)集中在篩選能刺激CREB的小分子上?;A(chǔ)是Roche提供的一個含
十多萬種不同小分子的分子庫,大多數(shù)是從野生植物中分離出來的。Helicon設(shè)計了一種
以細胞培養(yǎng)為基礎(chǔ)的評價系統(tǒng),作為第一道篩選;由此選出的能刺激CREB活性的小分子
再喂食或注射給果蠅和小鼠,以檢驗其對記憶的影響。篩選了十多萬種分子后,到現(xiàn)在
已有13類小分子被注冊作為有可能增強記憶的藥物。據(jù)Tully的保守估計,四年后,Hel
icon將進行小的實驗。
----用一位諾貝爾獎獲得者Eric Kindle的話:記憶藥物就在前面拐彎處。
基因與記憶之謎(之三)
----我們已經(jīng)探討了具有“照相式記憶”能力的果蠅和長期記憶的機制。在這里,我們
將走進聰明老鼠的大腦中,透過離子通道來窺視一下初始記憶形成的分子過程。
----在科學研究領(lǐng)域內(nèi),有一個很有名的病人,叫做H.M。為了緩解嚴重的癲癇活動,H
.M大腦中一塊叫做海馬區(qū)的組織被切除掉。手術(shù)后的心理測試表明,H.M的智力正常,并
略有改善。但他的夫人卻感覺到了一些奇異的變化。比如說H.M有點過分熱情。夫人出去
買了一塊比薩回來,H.M便欣喜萬分地迎上來,表現(xiàn)出一番久別重逢后的新鮮與喜悅。H.
M似乎也變得更喜好看書,而且同一本書看了一遍又一遍,每一遍都興趣盎然。原來H.M喪
失了形成新的記憶的能力,而手術(shù)前的老記憶卻完好無損。所以,幾十分鐘以前與夫人在
一起的經(jīng)歷在其腦中沒有留下一絲痕跡,幾分鐘后再見時,便有一種恍如新逢的驚喜。
同樣,一本書看完后,因沒有一點印象,便又津津樂道地看第二、三、四遍。
海馬區(qū)的記憶
----人的大腦由很多不同部分組成,包括小腦、大腦皮層、海馬區(qū)等等。海馬區(qū)與記憶
有關(guān)。記憶可以大致分為形象記憶和程序性記憶。程序性記憶與動作性技巧有關(guān),比如
說學習操作機器或?qū)W會一個投籃動作。這種記憶與海馬區(qū)無關(guān)。而形象記憶則包括對一
個事件發(fā)生過程的記憶。這種記憶則跟海馬區(qū)相關(guān)。海馬區(qū)還與記憶概念、名稱、事實
、空間關(guān)系等相關(guān)。
----進一步的分析表明,貯存在海馬區(qū)內(nèi)的記憶是暫時的。幾天后,這種記憶便會被轉(zhuǎn)
移到大腦的其它部位而形成可靠的長期記憶。這就是為什么H.M不能形成新的記憶,而過
去的記憶卻并沒受到影響的原因。
突觸的可塑性與記憶
----記憶是怎樣貯存在一個神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)的呢?上個世紀40年代末,一位來自加拿大的科
學家Donald Hebb提出了一個很吸引人的假說。神經(jīng)細胞之間是經(jīng)由一個叫作突觸的結(jié)構(gòu)
相關(guān)連的。通過神經(jīng)遞質(zhì)在突觸間的釋放,編碼信息的電脈沖便能從一個神經(jīng)元傳到另
一個。Hebb的假說提出,記憶是由突觸間藕合強度在一個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中心的分布來決定的
。這種耦合強度是可塑的,這種可塑性就是學習的基礎(chǔ)。在訓練過程中,一些特定的神
經(jīng)元之間的耦合強度被調(diào)整,而達到改變神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對信號的處理從而形成新的記憶。
----打個比方,在我們的腦中,有一個神經(jīng)元控制笑,另一個則編碼相聲演員馬季。這
兩個神經(jīng)元的連接是非常弱的,所以當馬季剛出道的時候,人們看著他并沒有想笑???nbsp;
是當他說相聲時,我們一邊笑,一邊看著他的形象。兩個神經(jīng)元之間的耦合越來越強,
以至于后來人們一看見馬季就會笑。
----一直到了70年代初期,Bliss和Lomo才在海馬區(qū)內(nèi)記錄到一種突觸可塑性的現(xiàn)象,定
名為長時程增強(long term potentiaton,簡稱LTP)。給予海馬區(qū)中一個神經(jīng)元的高
頻刺激,對下一個神經(jīng)元記錄表明,兩個神經(jīng)元之間的突觸傳遞有了明顯的增強。這種
增強能持續(xù)幾個小時、幾天甚至幾個月,非常地類似于Hebb假說中所提出的記憶的細胞
機制。此發(fā)現(xiàn)一經(jīng)發(fā)表,就吸引了大批細胞神經(jīng)生物學家的注意。人們都在問著同一個
問題,這就是大腦的秘密嗎?
從LTP到聰明老鼠
----LTP的研究分成兩個方向:其一涉及LTP的形成和維持的細胞及分子機制,其二是驗
證LTP是否與記憶的形成有關(guān)。
----不同見解的爭論一直貫穿在這兩個方面的研究中,且曠日持久,三四十年來從未間
斷。所以有人開玩笑地解讀LTP為“長期問題”(long term problem)的縮寫。在LTP機
制的研究中,一個主要爭論點在于突觸傳遞增強是由于突觸前的神經(jīng)元發(fā)生了變化,還
是突觸后的神經(jīng)元發(fā)生了變化。這種理解對機制的解釋及研究機制所采用的方法都有決
定性的影響。
----與LTP緊密相關(guān)的是神經(jīng)遞質(zhì)谷氨酸的兩類受體,即NMDA和AMPA受體。這些受體分布
在突觸后神經(jīng)元的細胞膜上,一旦谷氨酸從突觸前的神經(jīng)元末梢釋放,便能與突觸后的
受體結(jié)合而打開相應(yīng)的離子通道,從而在突觸后的神經(jīng)元引發(fā)適當?shù)碾娀顒?。這就是神
經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)信息傳遞及處理的基本過程。但是只有AMPA受體參與這個信息傳遞與處理的過
程,而NMDA受體則是在LTP的形成中占有一個關(guān)鍵的位子,并且聰明老鼠就是通過調(diào)整N
MDA受體的表達而實現(xiàn)的。其原理如下:
----在海馬區(qū)內(nèi),神經(jīng)元之間的連接突觸有兩類。第一類突觸,表達有NMDA和AMPA受體
,承擔著正常的信息處理功能。另一類則只表達有NMDA受體,在正常的信息處理中,是
沒有活性的,所以叫做“沉默突觸”。但是高頻刺激(模仿學習過程)突觸前神經(jīng)元所
產(chǎn)生的大量釋放谷氨酸都能打開與NMDA相關(guān)的鈣離子通道,使鈣離子得以進入突觸后神
經(jīng)元內(nèi)。進入的鈣離子能激活一種鈣調(diào)蛋白激酶,以產(chǎn)生磷酸化反應(yīng),從而引起一連串
的生化調(diào)控,導致貯藏在細胞內(nèi)的AMPA受體進入或表達在“沉默突觸”,使其轉(zhuǎn)變成具
有正常信號傳遞與處理功能的突觸。這樣,兩個神經(jīng)元之間的關(guān)連得到加強而表現(xiàn)為LT
P。
----基于這樣的理解,科學家們窮盡各種各樣的方法,包括生化的、藥理的、遺傳的、
分子的、電生理的等等,,來阻斷或強化LTP的形成,以檢驗LTP是否與記憶的形成有關(guān)
。
----20世紀90年代末,普林斯頓大學的錢卓教授及合作者們的研究則提供了強有力的證
據(jù),支持LTP作為記憶基礎(chǔ)的觀點。他們的實驗思路如下:LTP形成的關(guān)鍵是打開與NMDA
受體關(guān)連的離子通道,讓鈣離子進入突觸后神經(jīng)元,如果能延長離子通道開放的時間,
讓更多的鈣離子進入,就能更易于形成LTP,從而增強學習的效果。為了達到這個目的,
他們把一種只表達在胚胎時期的NMDA受體用分子遺傳學的方法表達在成年小鼠的海馬區(qū)
內(nèi)。這種受體的開放時間要比正常情況長幾個毫秒。結(jié)果發(fā)現(xiàn)這種經(jīng)過遺傳學方法修飾
的小鼠,更易形成LTP,也學得更快。這個發(fā)現(xiàn)在社會上引起了極大轟動。
基因與記憶之謎(之四)
失去記憶
你能想像失去記憶能力的生活會是什么樣的?明代陸灼《艾子后語》中有一則故事
:一人騎馬攜弓箭而行,半路下馬,箭往地上一插,馬往樹上一系,蹲下大便。完事后
往左一瞧,大驚:這支箭差點射中我;往右一顧,大喜:撿了一匹馬;過去牽馬,踩了
自己的糞便,大喊:倒楣,踩了畜生的屎;到了家,左右徘徊,想不起這是誰家的房子
;其妻出來罵了一句,他心里嘀咕:這位娘子素不相識,怎么開口就傷人?——這正是
失去了記憶的老年癡呆癥患者的行為。
----第一篇有關(guān)老年癡呆癥的醫(yī)學報告發(fā)表于1907年,德國神經(jīng)病理學家Alzheimer報告
了一例偏離已知所有疾病模式的病人,起始表現(xiàn)為強烈的忌妒,繼而逐漸失去記憶,并
伴有抑郁和幻覺,進而癡呆,5年后死亡。解剖發(fā)現(xiàn),大腦皮層有廣泛的組織變異和細胞
損傷。所以老年癡呆癥又叫“Alzheimer‘s Disease”,簡稱AD。類似的癥狀在古希臘的
著作、莎士比亞的戲劇及古老的中醫(yī)著作如《靈樞篇》里都曾提及。今天的診斷仍然依
賴于行為癥狀,包括:(一)失去記憶能力;(二)做日常事務(wù)有困難;(三)語言表
達有障礙;(四)時間和方位感混亂;(五)失去正常的判斷能力;(六)不能進行抽
象思維;(七)亂放東西;(八)脾性變壞;(九)個性改變;等等。
----最新研究表明,AD患者在早期只有很輕微的行為癥狀時,核磁共振成像(MRI)能幫
助診斷,即大腦皮層的海馬區(qū)體積變?。êqR區(qū)是早期記憶形成的神經(jīng)中心),但最終
的鑒定有待解剖死后病人的大腦。腦組織解剖表明AD患者有兩個病理特征,其一是有大
量的老年斑塊沉淀物,斑塊的主要組成分子是一種淀粉蛋白Aβ;其二是大量的神經(jīng)纖維
積淀,而它的主要成分則是一種叫做Taci的蛋白。伴隨著的則是大量神經(jīng)元,特別是乙
酰膽堿神經(jīng)元的死亡。乙酰蛋堿神經(jīng)元與認知能力有著密切的關(guān)系。
社會影響
----AD是一種老年退行性疾病。美國的調(diào)查表明,在65歲左右的人群中,有1.5%的人患
AD,而85歲以上的人則有近40%的人是AD患者。前總統(tǒng)里根就是最有名的一位患者。對
于家族遺傳患者來說,癥狀出現(xiàn)得更早,在40~50歲之間,甚至有二十幾歲的。這類病
人很少,只占5%左右。但正是對這些病人的基因的研究使我們開始理解致病的原因。
----據(jù)估計,美國現(xiàn)在大約有400萬AD患者。而治療和照顧一個輕微患者,一年的經(jīng)費大
約超過1.8萬美元,一個中等程度的AD患者需3萬美元,一個重患者則要3.6萬美元。全美
國一年直接和間接的治療AD的費用大約是1000億美元。在其它西方發(fā)達國家也需要類似
的費用。治療和照顧AD患者成為發(fā)達國家的一項重大經(jīng)濟負擔,各國政府都投入大量的
資金來支持AD研究。美國國家健康研究院每年要花費5億多美元來支持與AD相關(guān)的基礎(chǔ)研
究,最近已提出要增加到10億美元。如加上私人基金會和各藥廠用于開發(fā)治療AD的藥物
經(jīng)費則數(shù)倍于此。但效益也將是驚人的。據(jù)估計,如能把患者從輕微發(fā)展到中等程度的
病變推遲一個月,僅美國政府支持的老年醫(yī)療保險計劃一年就能節(jié)省10億美元。
致病機理
----正如AD患者有很多癥狀,對病因的解釋也有很多不同的假說,至今還沒有一個被普
遍接受的單一機理。一般認為AD是一個受老年化、遺傳性變形和環(huán)境因素的綜合影響,
而導致細胞內(nèi)線粒體異常、細胞不平衡、神經(jīng)元死亡、突觸損失、痰癥反應(yīng)、膠質(zhì)細胞
增生等癥狀。從進化論的觀點來看,一種學說認為,當動物包括人類失去生育能力即進
入老年期后,其就物種的進化而言已失去存在的意義,由于不受到環(huán)境選擇的壓力(即
適者生存),其在這個時期基因表達的調(diào)控及遺傳錯誤的糾正沒有最優(yōu)化,這樣有害基
因表達的失控和遺傳錯誤的積累便導致細胞和機體的老齡化。在這種老齡化的基礎(chǔ)上,
環(huán)境因素引起的應(yīng)激反應(yīng)、氧化反應(yīng)、損傷反應(yīng)等,再加上遺傳性變異就會導致AD。
----對患有遺傳性AD病人的基因的分析發(fā)現(xiàn)了兩個致病基因。其一是APP基因,另一個是
PS基因。其中任一個基因突變就會造成AD。APP基因編碼的蛋白是形成Aβ淀粉蛋白的前
提,而Aβ淀粉蛋白則是前述AD病理的兩個特征之一的老年斑積淀物的主要成分。PS基因
編碼的蛋白則是一個酶,這個酶能切割A(yù)PP而產(chǎn)生Aβ淀粉蛋白。遺傳學的分析還發(fā)現(xiàn)了
幾個危險基因,這些基因的功能都與生產(chǎn)Aβ淀粉蛋白有關(guān)。這些結(jié)果導致了一個在目前
占據(jù)主導地位的假說:Aβ淀粉蛋白的積累超越正常水平是主要的AD致病因子。積累在老
年斑塊內(nèi)的Aβ淀粉蛋白對神經(jīng)元是有毒性的。把突變的APP和PS基因表達在小鼠大腦里
,也會造成老年斑積淀和隨之而來的記憶衰退。
治療AD
----按照前面所說Aβ淀粉蛋白的假說,要根治AD,應(yīng)從阻止Aβ淀粉蛋白的積累沉淀著
手。細胞制造和分泌Aβ淀粉蛋白需要兩種酶,其一是前面指出的PS基因編碼的r分泌酶
,另一是β分泌酶?,F(xiàn)在許多制藥公司都在競相篩選能抑制這兩種酶活性的分子,以作
為治療AD的藥物。另外,小鼠實驗還表明用注射疫苗的方法也能達到阻止Aβ沉淀斑塊的
形成,并且能清除掉已形成的斑塊,進而改善受影響的小鼠的記憶。但這些藥物應(yīng)用于
人類仍需若干年時間,是否有效仍待驗證。因為支持這些治療方法的基礎(chǔ),即致病機理
仍是一個沒有完全確定的假說。
----另外一些探索則圍繞著減緩病情的發(fā)展而進行。正如前所指出,這種減緩具有巨大
的社會經(jīng)濟效益?,F(xiàn)在經(jīng)美國藥檢局FDA批準使用的三種藥物都與增加乙酰膽堿神經(jīng)遞質(zhì)
有關(guān)。因為大批乙酰膽堿神經(jīng)元在AD病人腦中死亡,這些藥能起到一定程度的改善癥狀
的作用。還有很多可能具有類似緩解性質(zhì)的藥物正在實驗中,包括維生素E及其它抗氧化
劑、雌性激素、能刺激線粒體活性而增加生產(chǎn)細胞所需能量的分子,以及用于治療其它
精神病的藥物,甚至通過發(fā)展計算機程序以協(xié)助病人提高學習和記憶能力,等等,真是
無所不用其極,任何能緩解AD的想法都在探索中?!?nbsp;
作者為美國長島冷泉港研究所教授
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