李麗娟 肖軒盛 鄭 焱
選自《新華文摘》2022年第2期
阿爾茨海默?。ˋlzheimer’s disease，AD），也被稱為老年癡呆，是發(fā)生在老年人群中最常見的神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病，也是近2/3老年期癡呆的主要病因。1901年，德國精神病醫(yī)生阿洛伊斯·阿爾茨海默（Alois Alzheimer）（1864—1915）首診了一位51歲的女性患者Auguste，他意識到這是一例不同尋常的以記憶減退、人格改變?yōu)橹饕憩F(xiàn)的精神疾病。Auguste于1906年死于褥瘡引發(fā)的敗血癥，之后Alzheimer醫(yī)生獲取了患者的大腦，借助恩斯特·萊茨（Ernst Leitz）與卡爾·蔡斯（Carl Zeiss）的光學(xué)顯微鏡技術(shù)和神經(jīng)病理學(xué)家弗朗茨·尼斯（Franz Nissl）所發(fā)明的尼氏染色法，觀察到了患者大腦葉存在明顯萎縮，并有神經(jīng)元丟失；最為引人注意的是：神經(jīng)元里面出現(xiàn)了纖維狀病變；許多顆粒團(tuán)（granular mass）遍布患者的腦組織內(nèi)。1906年，阿爾茨海默將他的發(fā)現(xiàn)在第37屆德國西南部精神病學(xué)家會議上宣讀，1910年阿爾茨海默的同事克雷佩林（Kraepelin）在他編寫的第8版《精神病學(xué)》中首次以阿爾茨海默病（Alzheimer’s Disease，AD）命名了這類特殊疾病，從此阿爾茨海默病這個(gè)醫(yī)學(xué)名詞就被一直沿用至今。目前對于AD的病理診斷仍采用上述標(biāo)志性病理表現(xiàn)：腦萎縮伴有神經(jīng)元丟失；神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)的神經(jīng)元纖維纏結(jié)（neurofibrillary tangles，NFTs）；細(xì)胞外廣泛存在β淀粉樣斑塊（β-amyloid plaques），也稱為老年斑（senile plaques，SP）。
1 AD研究的進(jìn)展
1.1 對AD病因的解釋
AD患者中有不到1%為家族性AD，其余均為不明原因的散發(fā)病例。家族性AD的遺傳基因?yàn)橥蛔兊腁β前體蛋白（β-amyloid precursor protein，APP）基因（位于第21號染色體）、早老素蛋白1（presenilin 1，PS1）基因（位于第14號染色體）和早老素蛋白2（presenilin 2，PS2）基因（位于第1號染色體）。家族性AD符合孟德爾常染色體顯性遺傳規(guī)律，患者發(fā)病年齡往往早于65歲，因此也被稱為早發(fā)性AD（early-onset AD）。其余絕大多數(shù)散發(fā)性AD患者的病因不明，但毋庸置疑，均為遺傳和環(huán)境因素綜合作用的結(jié)果。因此，圍繞不同的病因，也產(chǎn)生了諸多關(guān)于AD機(jī)制的假說。
1.2 AD發(fā)病機(jī)制的幾種學(xué)說
1.2.1 膽堿能假說
1976年，Davies等首次報(bào)道在AD患者腦內(nèi)存在膽堿能神經(jīng)元特異性丟失，隨后其他臨床證據(jù)表明膽堿能神經(jīng)元的變性丟失也發(fā)生在正常衰老者和老年期癡呆患者的腦內(nèi)。最重要的是，口服可以增加腦內(nèi)乙酰膽堿含量的膽堿酯酶抑制劑毒扁豆堿，或在食物中添加磷脂酰膽堿都可以改善AD患者的記憶?？梢?，無論是正常老化還是AD造成的腦認(rèn)知功能衰退，都有膽堿能神經(jīng)元丟失的原因，因此膽堿能假說為臨床治療AD的藥物研發(fā)提供了最早的藥理學(xué)依據(jù)。實(shí)際上，直至今日，用于臨床治療AD的藥物也只限于膽堿酯酶抑制劑和另外一類藥物，即NMDA（N-methyl-D-aspartate）受體拮抗劑美金剛。
1.2.2 Aβ級聯(lián)假說
現(xiàn)在已知，構(gòu)成老年斑的核心成分是Aβ，Aβ是由其前體蛋白APP經(jīng)由β-分泌酶和γ-分泌酶順序水解產(chǎn)生的中間片段，大部分為39~43個(gè)氨基酸的多肽。Aβ級聯(lián)假說的核心是：Aβ是造成AD型癡呆的“始作俑者”，過量產(chǎn)生的Aβ聚集形成寡聚體或SP，其中尤其是寡聚體形式的Aβ不但直接損傷突觸，而且還可以激活小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞，造成補(bǔ)體分子和細(xì)胞因子的大量釋放，進(jìn)一步損傷神經(jīng)元和突觸；進(jìn)行性的突觸變性和神經(jīng)炎癥互為因果，惡性循環(huán)，加之隨后出現(xiàn)的神經(jīng)元離子穩(wěn)態(tài)失衡和氧化性損傷，使神經(jīng)元內(nèi)激酶/磷酸酶活性失衡，導(dǎo)致tau蛋白過度磷酸化，NFTs形成；終至神經(jīng)元丟失、突觸變性及遞質(zhì)缺乏，由此引發(fā)癡呆。
1984年，Glenner等從AD患者腦組織中分離了Aβ，并觀察到Aβ沉積在腦實(shí)質(zhì)和腦血管管壁。之后，Glenner等及Masters等相繼報(bào)道了AD患者與唐氏綜合征（21三體綜合征）患者具有共同的病理學(xué)表現(xiàn)，即血管壁淀粉樣蛋白沉積，這一臨床證據(jù)是對“Aβ級聯(lián)假說”的有力支持，因?yàn)樘剖暇C合征的患者多攜帶了1條可以編碼APP的21號染色體，可以造成Aβ的過量產(chǎn)生。雖然“Aβ級聯(lián)假說”引導(dǎo)了過去29年的AD藥物研發(fā)的主流方向，但是至今仍未有藥物在臨床試驗(yàn)中獲得成功。
1.2.3 免疫炎癥學(xué)說
在AD患者腦組織中致密的SP核心，存在表達(dá)人類白細(xì)胞抗原（human leukocyte antigen，HLA）-DR的反應(yīng)性小膠質(zhì)細(xì)胞；除小膠質(zhì)細(xì)胞外，星形膠質(zhì)細(xì)胞也出現(xiàn)在SP周圍，并且在Aβ作用下的星形膠質(zhì)細(xì)胞活化與炎癥通路和補(bǔ)體激活有關(guān)，這些證據(jù)為免疫炎癥學(xué)說的建立提供了臨床病理學(xué)的依據(jù)。小膠質(zhì)細(xì)胞作為腦內(nèi)常駐的免疫監(jiān)視細(xì)胞，在AD的發(fā)生發(fā)展中是一把雙刃劍，當(dāng)血腦屏障被破壞或有害物質(zhì)入侵時(shí)，小膠質(zhì)細(xì)胞可以立刻由靜息態(tài)轉(zhuǎn)為激活態(tài)，由此即可以清除Aβ等過量的病理蛋白，也可以引起過度的炎癥反應(yīng)，加重AD病理。隨著超高分辨率顯微成像技術(shù)的發(fā)展，小膠質(zhì)細(xì)胞被發(fā)現(xiàn)在AD樣病程早期即可吞噬神經(jīng)突觸，又為免疫炎癥學(xué)說增加了新的實(shí)驗(yàn)證據(jù)。最近的一項(xiàng)研究顯示，炎癥激活的干擾素誘導(dǎo)的跨膜蛋白3（interferon-induced transmembrane protein 3，IFITM3）通過直接調(diào)節(jié)γ-分泌酶的活性促進(jìn)Aβ的產(chǎn)生，且IFITM3在遲發(fā)性AD患者腦內(nèi)上調(diào)，這一工作提示固有免疫反應(yīng)直接參與了AD的發(fā)病過程，或許可以為從免疫調(diào)節(jié)角度防治AD提供新的思路。但另一方面，抗炎藥物干預(yù)的臨床試驗(yàn)因心腦血管事件而被終止，提示對單純抗炎策略的應(yīng)用來說，應(yīng)予以謹(jǐn)慎對待。
1.2.4 糖脂代謝學(xué)說
代謝學(xué)說應(yīng)追溯到AD的風(fēng)險(xiǎn)基因，位于第19號染色體的載脂蛋白E（apolipoprotein E，ApoE）ε4等位基因的發(fā)現(xiàn)，即攜帶ApoE ε4等位基因的人較攜帶ε2或ε3的人更易患AD，因此ApoE ε4等位基因常被用來預(yù)測晚發(fā)型AD。另外，攜帶ApoE ε4等位基因的人由于更容易出現(xiàn)高脂血癥和高膽固醇血癥而成為腦動脈粥樣硬化、冠心病和腦卒中的高危人群，這些臨床證據(jù)提示脂質(zhì)代謝參與了AD的病程。在腦內(nèi)，ApoE主要來源于星形膠質(zhì)細(xì)胞的合成和分泌，是一種載脂蛋白，通過作用于低密度脂蛋白受體向神經(jīng)元輸送膽固醇，對神經(jīng)元生理功能的維持具有重要的作用；另外，ApoE還可以促進(jìn)Aβ進(jìn)入細(xì)胞降解。ApoE ε4較另外兩種ApoE來說，上述作用減弱，從而使神經(jīng)元膽固醇穩(wěn)態(tài)受損；Aβ更容易在細(xì)胞外沉積。
此外，糖代謝紊亂與AD的發(fā)病也有密切關(guān)系，其中Ⅱ型糖尿?。╰ype 2 diabetes mellitus，T2DM），尤其是胰島素抵抗（insulin resistance）階段與AD關(guān)系最為密切。據(jù)報(bào)道，糖尿病患者罹患AD的幾率高于正常血糖者65%。另一方面，81%的AD患者罹患T2DM或發(fā)生空腹血糖異常（impaired fasting glucose，IFG）現(xiàn)象。T2DM的標(biāo)志性前期事件胰島素抵抗在AD患者和動物模型腦內(nèi)普遍存在，且被認(rèn)為是AD認(rèn)知功能障礙的最常見獨(dú)立危險(xiǎn)因素之一。但腦內(nèi)胰島素信號通路與外周胰島素信號通路如何相互作用，影響認(rèn)知功能，仍需探討。
1.2.5 興奮毒性學(xué)說
來源于臨床的證據(jù)表明，在無癥狀的AD遺傳因素?cái)y帶者和輕度認(rèn)知功能障礙（MCI）患者的海馬區(qū)出現(xiàn)神經(jīng)元活動增強(qiáng)，且其與Aβ的沉積呈相關(guān)性，對癡呆癥狀的出現(xiàn)具有預(yù)警作用。基于這些臨床現(xiàn)象，探究AD腦內(nèi)海馬區(qū)SP周圍神經(jīng)元異常興奮的分子機(jī)制及如何早期干預(yù)這一異常的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)活動已經(jīng)成為近幾年AD研究的熱點(diǎn)問題。Holtzman實(shí)驗(yàn)室先后報(bào)道了突觸活性增強(qiáng)可以引起Aβ產(chǎn)生和釋放增多，這一過程依賴于細(xì)胞膜的內(nèi)吞機(jī)制，可能是突觸前神經(jīng)元興奮時(shí)，細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度增加，觸發(fā)了突觸囊泡與突觸前膜的融合，與此同時(shí)內(nèi)吞活動增強(qiáng)，突觸前膜上的APP也發(fā)生內(nèi)吞，進(jìn)而在內(nèi)體（endosome）里被β-分泌酶水解，隨后經(jīng)β-分泌酶水解產(chǎn)生Aβ；且這種突觸活性依賴的Aβ產(chǎn)生和釋放可以被GABAA受體阻斷劑（抑制GABA功能）或mGluR2/3阻斷劑（增加谷氨酸的釋放）增強(qiáng)，提示降低興奮性遞質(zhì)谷氨酸或激活抑制性遞質(zhì)GABA的功能是阻止Aβ過量產(chǎn)生的有效途徑。這些臨床和基礎(chǔ)研究證據(jù)曾經(jīng)為藥物研發(fā)人員指出了一個(gè)新的方向，即從抗癲癇藥物中篩選能夠抑制神經(jīng)元過度放電并由此平衡AD腦內(nèi)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的有效藥物，例如曾經(jīng)在美國進(jìn)入臨床三期試驗(yàn)的丙戊酸鈉和應(yīng)用于動物實(shí)驗(yàn)中的另一抗癲癇藥左乙拉西坦。研究結(jié)果顯示，左乙拉西坦通過抑制神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的異?；钴S保護(hù)了神經(jīng)元突觸功能并改善了AD轉(zhuǎn)基因鼠的認(rèn)知行為。但這些化學(xué)藥物對AD這樣一種發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，病程長且逐漸發(fā)展的神經(jīng)退行性疾病來說存在公認(rèn)的缺陷：靶點(diǎn)單一，調(diào)節(jié)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)平衡的效果“過猶不及”；長期應(yīng)用會對肝、腎等外周器官造成毒副作用。
1.2.6 其他蛋白相關(guān)
在Aβ被成功分離的同一時(shí)期，磷酸化tau蛋白也被發(fā)現(xiàn)是構(gòu)成NFTs的主要成分，此后圍繞tau蛋白展開的研究在AD研究領(lǐng)域里也占有重要的地位。AD患者較同年齡正常對照者腦脊液中的Aβ減少，而tau蛋白升高，這2個(gè)蛋白在腦脊液中的水平也被作為臨床診斷AD的生物標(biāo)記物。盡管tau蛋白過度磷酸化是AD病程中神經(jīng)元變性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，但是如果只有tau蛋白的改變，例如編碼tau蛋白的基因突變是另外一種癡呆性疾病，即前額葉癡呆（frontotemporal dementia，F(xiàn)TD）的病因，而非AD型癡呆的病因?？梢?，雖然SP和NFTs二者的共存是AD病理學(xué)診斷的金標(biāo)準(zhǔn)，但是如果只有NFTs尚不能診斷為AD。因此，Aβ事件對于AD來說更特異，但是tau蛋白過度磷酸化導(dǎo)致的NFTs與AD病程的進(jìn)展相關(guān)性更強(qiáng)。此外，β-突觸核蛋白（β-synuclein）和反式反應(yīng)DNA結(jié)合蛋白（transactive response DNA binding protein，TDP-43）等病理性蛋白的錯誤折疊和異常聚集也參與了AD的發(fā)病或病程進(jìn)展，這些證據(jù)都提示了AD病因的復(fù)雜性和異質(zhì)性。
1.3 AD治療策略及藥物研發(fā)
1991年，旨在治療AD的第一個(gè)藥物Tacrine進(jìn)入多中心臨床試驗(yàn)，但接受藥物治療的患者與給予安慰劑患者組比較，在AD認(rèn)知量表（Alzheimer’s Disease Assessment Scale）中僅有2.4分的降低，說明該藥物的療效是非常有限的。除此之外，令人擔(dān)憂的事情在于這一膽堿酯酶抑制劑的副作用，有些受試者表現(xiàn)出了胃腸癥狀、轉(zhuǎn)氨酶升高、頭痛等。但盡管如此，Tacrine還是作為第一個(gè)FDA批準(zhǔn)上市的藥物用于臨床治療AD，自此開辟了膽堿酯酶抑制劑治療AD的歷史。雖然Tacrine已因副作用嚴(yán)重不再應(yīng)用于臨床，但是目前處于臨床治療AD的藥物依然以膽堿酯酶抑制劑為主。另外一類用于中晚期AD患者的藥物，基于興奮毒性假說，即NMDA受體的拮抗劑美金剛。遺憾的是，這些藥物也只是暫時(shí)改善癥狀，對疾病進(jìn)程并無阻止甚至延緩作用。
隨著Aβ級聯(lián)假說的提出，以減少或清除Aβ的策略占據(jù)了過去29年AD藥物研發(fā)的主要管線。其他處于臨床前期研究或臨床試驗(yàn)的藥物包括抵抗NFTs形成的藥物、突觸和神經(jīng)元保護(hù)藥物、作用于炎癥過程的藥物、干預(yù)血管因素的藥物、表觀遺傳調(diào)控的藥物等，其中43%處于臨床試驗(yàn)的藥物屬于“老藥新用”（repurposed agents），說明從疾病的共性角度探尋AD的治療策略或許是一條捷徑。雖然作用機(jī)制不同，但目前藥物研發(fā)的目的卻殊途同歸，即針對AD病程的早期事件。但對于AD早期究竟發(fā)生了什么，依然是本領(lǐng)域的未解之謎。
2 新技術(shù)帶來的新進(jìn)展
對一種疾病認(rèn)識的深入需要科技進(jìn)步的支撐，對AD的精準(zhǔn)解析包括近幾年超高分辨率的分子顯像技術(shù)、光遺傳及化學(xué)遺傳學(xué)技術(shù)、冷凍電鏡技術(shù)、基因編輯技術(shù)及組學(xué)/多組學(xué)等。
2.1 冷凍電鏡技術(shù)引領(lǐng)了小分子藥物的研發(fā)
Aβ的過量產(chǎn)生是AD病程進(jìn)展的關(guān)鍵事件，因此解析其前體蛋白APP水解過程的細(xì)節(jié)對于深入了解AD發(fā)病機(jī)制及靶向性藥物設(shè)計(jì)非常關(guān)鍵。施一公采用冷凍電鏡技術(shù)率先在國際上解析了β分泌酶的結(jié)構(gòu)，分辨率達(dá)到3.4?；在此基礎(chǔ)上，繼續(xù)揭示了β分泌酶與APP跨膜段相互作用的模式，分辨率達(dá)到2.6 ?，并解構(gòu)了人γ分泌酶與小分子抑制劑和調(diào)節(jié)劑結(jié)合的結(jié)構(gòu)。這一系列的工作為以γ分泌酶為靶點(diǎn)設(shè)計(jì)防治AD的小分子藥物提供了結(jié)構(gòu)生物學(xué)基礎(chǔ)。另外，隨著冷凍電鏡技術(shù)日益應(yīng)用于結(jié)構(gòu)生物學(xué)，之前對tau蛋白和Aβ構(gòu)成的病理性結(jié)構(gòu)的認(rèn)識也不斷被更新。例如，從AD患者腦組織中提取到的tau蛋白的雙股螺旋絲和直細(xì)絲狀tau，分辨率達(dá)3.4~3.5 ?；來自于AD患者腦膜的Aβ纖絲體具有右手扭曲的結(jié)構(gòu)特征，有別于以往在體外形成的Aβ纖絲體的左手扭曲狀結(jié)構(gòu)，將冷凍電鏡圖像進(jìn)行三維重構(gòu)后，分辨率達(dá)到4.4 ?，這樣可以在z軸方向上清晰辨識單分子的Aβ。這些研究將AD患者的病理學(xué)特征精細(xì)化到了原子水平，為未來更精細(xì)地解讀AD病理性蛋白的成因及設(shè)計(jì)藥物奠定了結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。
2.2 光遺傳學(xué)技術(shù)在解答基礎(chǔ)性科學(xué)問題中的應(yīng)用
以往囿于技術(shù)的局限性，科學(xué)家對一些認(rèn)知領(lǐng)域的問題一直沒有找到直接答案。例如，記憶儲存在哪里？以何種形式儲存？是否會在某些特定類型的神經(jīng)元中打入印記，需要時(shí)被激活？光遺傳學(xué)技術(shù)的發(fā)明將神經(jīng)科學(xué)帶入了操控神經(jīng)元的電活動從而解析神經(jīng)環(huán)路工作原理的新紀(jì)元。Tonegawa團(tuán)隊(duì)采用光遺傳學(xué)技術(shù)結(jié)合新型神經(jīng)示蹤等技術(shù)，發(fā)現(xiàn)小鼠的記憶儲存在海馬印跡細(xì)胞里，在AD樣病程早期，AD小鼠對記憶的提取出現(xiàn)困難，他們認(rèn)為這是造成AD小鼠病程早期情景式記憶丟失的部分原因。對于AD患者來說，在病程早期往往首先出現(xiàn)對熟悉的場地甚至自己多年居住的住所都無法識別的情況。
Tonegawa等的基礎(chǔ)研究發(fā)現(xiàn)或許對理解AD患者早期記憶丟失的機(jī)制提供了重要的線索。另外，腦區(qū)特異性的節(jié)律性腦電活動，如gamma節(jié)律（30～80 Hz）以往被認(rèn)為參與了多種行為的編碼，但是一直到光遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了特異性操控某一類型神經(jīng)元的放電頻率后方實(shí)驗(yàn)證明了這種推測，現(xiàn)在已知具有快速放電特性的parvalbumin陽性（PV+）抑制性神經(jīng)元是貢獻(xiàn)gamma節(jié)律的主要神經(jīng)元，并且通過調(diào)控環(huán)路中的興奮性神經(jīng)元活動，對輸入信息進(jìn)行濾波處理，使信息的編碼過程更加精確。既然PV+神經(jīng)元可以通過特定頻率的活動參與調(diào)控腦電節(jié)律，其是否參與AD這樣的神經(jīng)環(huán)路功能性障礙呢？Etter等將光敏感通道ChETA特異性表達(dá)人PV+神經(jīng)元，采用40 Hz光激活內(nèi)側(cè)隔閡的PV+神經(jīng)元，J20-APP AD轉(zhuǎn)基因小鼠已經(jīng)下降的海馬gamma節(jié)律得以恢復(fù)，并且其空間記憶能力得到改善?？傊膺z傳學(xué)技術(shù)的問世，將認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)研究領(lǐng)域帶入了一個(gè)全新的階段，使一些老的科學(xué)問題得以解答或正在被解答。
2.3 物理性刺激在AD治療策略研發(fā)中的應(yīng)用
既然可以用一定頻率的光刺激操控神經(jīng)元及其所處神經(jīng)環(huán)路的電活動，那么，可否利用光刺激治療AD呢？MIT的Tsai團(tuán)隊(duì)嘗試用非侵入性40Hz頻閃的光刺激治療AD轉(zhuǎn)基因鼠，發(fā)現(xiàn)光刺激顯著減少了視覺皮層Aβ的水平。40 Hz處于海馬腦電的gamma頻段內(nèi)，gamma節(jié)律的腦電活動與學(xué)習(xí)記憶關(guān)系密切，本研究組與Tsai實(shí)驗(yàn)室同期的工作顯示，用40 Hz的磁刺激也可以改善AD小鼠的認(rèn)知行為，并減輕了AD樣病理表型。之后，Tsai實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合應(yīng)用gamma節(jié)律聲音和光刺激對AD轉(zhuǎn)基因小鼠進(jìn)行干預(yù)，發(fā)現(xiàn)多感官刺激可以改善AD小鼠的新物體識別能力和空間參考記憶，并且發(fā)現(xiàn)了一個(gè)引人關(guān)注的現(xiàn)象：在給予gamma節(jié)律的聽覺或聽覺+視覺聯(lián)合型感官刺激后，AD小鼠感覺皮層和海馬CA1區(qū)的小膠質(zhì)細(xì)胞的反應(yīng)性升高，吞噬Aβ的能力增強(qiáng)。盡管gamma節(jié)律物理性刺激如何引起神經(jīng)元或膠質(zhì)細(xì)胞的反應(yīng)尚需闡明，但這樣的無創(chuàng)性聯(lián)合型感官刺激方法在臨床有效性的驗(yàn)證，倒是值得期待的事情。在對中樞神經(jīng)系統(tǒng)的疾病治療中，靶向性精準(zhǔn)治療不但可以規(guī)避外周器官和系統(tǒng)的副作用，還可以大大提高治療的效率，有證據(jù)表明不但重復(fù)性的掃描超聲可以幫助清除腦內(nèi)沉積的Aβ，還可以改善AD小鼠的認(rèn)知能力。另外，Rezai等利用磁共振引導(dǎo)的靶向性超聲可以短暫打開處于AD病程早期患者的海馬組織血腦屏障（BBB），借此可以幫助治療藥物準(zhǔn)確進(jìn)入發(fā)生功能障礙的局部腦區(qū)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)治療。上述無創(chuàng)性的物理干預(yù)方式或許可以成為未來AD防治的主流策略。
2.4 組學(xué)研究
隨著測序技術(shù)的不斷進(jìn)步，對疾病病因和發(fā)病機(jī)制的解析也逐漸進(jìn)入到分子網(wǎng)絡(luò)水平。近幾年發(fā)展起來的RNA測序、轉(zhuǎn)錄組分析及單細(xì)胞水平的測序技術(shù)使基礎(chǔ)研究日益精準(zhǔn)化。Tsai實(shí)驗(yàn)室對48個(gè)處于AD病程不同階段患者的前額葉皮層的80660個(gè)單細(xì)胞核轉(zhuǎn)錄組進(jìn)行了測序，提示性別和髓鞘形成在AD病理中的作用。在這樣的單細(xì)胞RNA測序中，雖然可以通過特異性標(biāo)志物區(qū)分細(xì)胞類型，例如興奮性神經(jīng)元、抑制性神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細(xì)胞、小膠質(zhì)細(xì)胞、少突膠質(zhì)細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞和周細(xì)胞等，但即使這樣，也無法解讀神經(jīng)元構(gòu)成的環(huán)路信息和不同腦區(qū)信息相關(guān)的空間差異基因表達(dá)。為了更好地回答神經(jīng)系統(tǒng)疾病相關(guān)的分子網(wǎng)絡(luò)機(jī)制，原位解析差異基因表達(dá)應(yīng)該是最好的策略。最近，有一項(xiàng)研究采用了空間轉(zhuǎn)錄組和原位測序技術(shù)，在AD小鼠模型腦內(nèi)發(fā)現(xiàn)相關(guān)基因轉(zhuǎn)錄水平的改變發(fā)生在距離Aβ斑塊周圍100 μm范圍內(nèi)，在病程早期發(fā)生改變的是少突膠質(zhì)細(xì)胞基因（OLIG）網(wǎng)絡(luò)，這些基因是髓鞘形成相關(guān)的基因；而斑塊誘導(dǎo)基因（plaque-induced gene，PIG）共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)與補(bǔ)體系統(tǒng)、氧化應(yīng)激、溶酶體途徑、炎癥有關(guān)，這些基因的表達(dá)改變反而出現(xiàn)在病程的晚期，重點(diǎn)是這些基因網(wǎng)絡(luò)的變化在AD患者的腦組織中也得到了驗(yàn)證。這些組學(xué)研究的結(jié)果為未來采用生物信息學(xué)分析方法，并聯(lián)合生物學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行功能驗(yàn)證提供了數(shù)據(jù)庫，使疾病的病因和機(jī)制的研究有的放矢。
總之，新技術(shù)的涌現(xiàn)為AD的基礎(chǔ)和臨床研究提供了無限可能，可以想象，或許在未來的某一天，每一位AD患者的發(fā)病機(jī)制都一目了然，然后實(shí)現(xiàn)一人一策，精準(zhǔn)施治。
3 問題和挑戰(zhàn)
3.1 所見并非所屬
診斷AD的病理標(biāo)志是Aβ聚集形成的SP和源于tau蛋白過度磷酸化的NFTs，那是否意味著Aβ和tau蛋白也是始作俑者呢？在過去的20~30年間，以此為靶點(diǎn)的AD藥物研發(fā)屢遭失敗，是否提示近幾十年的研究走向了一個(gè)錯誤的方向？Aβ和tau就像是偶爾出現(xiàn)在犯罪現(xiàn)場的兩個(gè)潛在的無辜嫌疑人，其罪行被越來越多的專家學(xué)者予以徹底否認(rèn)。但從另一個(gè)角度看，似乎認(rèn)為這兩個(gè)蛋白并非致病的關(guān)鍵因素還為時(shí)尚早，畢竟二者是AD存在的標(biāo)定物。在大腦里面錯綜復(fù)雜的案發(fā)過程中，Aβ和tau各自扮演了怎樣的角色？是在對抗外環(huán)境入侵的細(xì)菌、病毒等病原微生物過程中無力回天而犧牲，又被冤枉為犯罪份子，還是一開始就做為主謀啟動了一系列的連環(huán)病理事件？如果事實(shí)如此，那么這些病理性蛋白作案的動機(jī)，即腦內(nèi)的觸發(fā)機(jī)制又是什么？這些問題尚待進(jìn)一步研究。
3.2 AD或許是一種極端衰老
順著犯罪動機(jī)這個(gè)思路繼續(xù)梳理下去，自然聯(lián)想到的就是衰老這個(gè)因素，畢竟AD是發(fā)生在老年人群中的疾病。在正常的老年人腦內(nèi)也會出現(xiàn)Aβ聚集，提示AD與正常衰老之間共享了一些機(jī)制。氧化應(yīng)激反應(yīng)、炎癥效應(yīng)的累積、免疫系統(tǒng)功能異常、腦內(nèi)Aβ等病理性蛋白的清除障礙等都是伴隨增齡而逐步加重的事件，這些事件彼此聯(lián)系，共同加速了腦衰老的進(jìn)程。從這些腦老化的共性事件來看，AD或許是一種加速了的衰老或者是一種極端的衰老？如果事實(shí)如此，那么又如何防控AD呢？首先，我們需要知道腦老化的機(jī)制。
例如，小膠質(zhì)細(xì)胞的激活既可以是清除異己保護(hù)自身的過程，也會過猶不及，引發(fā)炎癥反應(yīng)和補(bǔ)體激活等一系列的病理事件。如果能追溯小膠質(zhì)細(xì)胞最初是如何被激活的，又會發(fā)現(xiàn)什么呢？既然其作為免疫監(jiān)視細(xì)胞，那就一定發(fā)現(xiàn)了可以被列入監(jiān)視對象的有害物質(zhì)，這個(gè)過程可能因?yàn)檠杆佟㈦[匿而無跡可尋。但隨著更精準(zhǔn)更便捷的活體成像技術(shù)的發(fā)展，動態(tài)解析疾病的進(jìn)展將不再是遙不可及的事情。
3.3 AD最適合的靶點(diǎn)
AD的診斷標(biāo)準(zhǔn)雖然比較明確，但是從病因來看，卻是千人千面。如果有一個(gè)針對所有AD患者的共同藥物靶點(diǎn)，那么這個(gè)靶點(diǎn)應(yīng)該是離Aβ和tau最近的蛋白或環(huán)節(jié)，甚至就是它們本身。但是從藥物研發(fā)的結(jié)果來看，似乎這個(gè)共同靶點(diǎn)是站不住腳的，而且尚存在一個(gè)不能忽視的事實(shí)：Aβ聚集也會出現(xiàn)在認(rèn)知功能正常的老年人腦內(nèi)?？傊?，AD的病因和機(jī)制復(fù)雜，觸發(fā)因素絕不只限于某個(gè)或某幾個(gè)分子，因此從病因入手，個(gè)性化治療，聯(lián)合治療或許是治療AD的一個(gè)普遍思路。
3.4 AD被逆轉(zhuǎn)的可能性
假如以上3個(gè)問題得到了答案，那么這個(gè)問題就顯得多余了。但筆者依然認(rèn)為這個(gè)問題應(yīng)該在現(xiàn)階段提出來，畢竟越來越多的老年人正在面臨記憶和人格的逐漸衰退甚至是喪失，同時(shí)也有越來越多的家庭正在負(fù)擔(dān)生活中不堪承受之重。這個(gè)問題或許也可以這樣問：“衰老可以被逆轉(zhuǎn)嗎？”有科學(xué)家正在嘗試尋找年輕個(gè)體血液中及血腦屏障功能相關(guān)的，有可能逆轉(zhuǎn)腦組織衰老的因子，但是，未來的應(yīng)用前景如何，仍未可知。即便AD不可以被逆轉(zhuǎn)，如果能在可行的范圍內(nèi)盡量改善生活的質(zhì)量，如鼓勵老年人參與豐富的社會活動，從事一些力所能及的具有挑戰(zhàn)性的工作等，或許也是值得嘗試的途徑。
4 結(jié)論
沒有哪一種疾病是孤立存在的，2020年新冠病毒肆虐，阿爾茨海默病協(xié)會國際會議（AAIC）虛擬會議中的2個(gè)報(bào)告都提到了全身新冠病毒感染促進(jìn)了AD病理表現(xiàn)，流感疫苗的使用和AD的患病風(fēng)險(xiǎn)降低有關(guān)。雖然這些流調(diào)結(jié)果尚需在更多的人群中證真，而且還需要捋清楚這兩者之間真正的相關(guān)性。無論如何，AD是一種全身性、系統(tǒng)性疾病，因此面對日益劇烈變化的外部生存壓力，人類對各種疾病的病因、機(jī)制和轉(zhuǎn)歸的探索已經(jīng)不屬于某一學(xué)科專屬的使命。未來的研究不但應(yīng)該由醫(yī)學(xué)領(lǐng)域內(nèi)多學(xué)科集體攻關(guān)，而且應(yīng)注重與其他跨界學(xué)科交叉，將前沿科技積極應(yīng)用于AD科研及診療領(lǐng)域，如開發(fā)宏觀、介觀、微觀尺度的先進(jìn)成像/檢測技術(shù)并應(yīng)用于AD基礎(chǔ)和臨床研究領(lǐng)域，幫助實(shí)時(shí)、動態(tài)研究疾病進(jìn)程，以準(zhǔn)確揭示AD的關(guān)鍵致病環(huán)節(jié)；基于更先進(jìn)、快捷的測序技術(shù)及組學(xué)大數(shù)據(jù)庫檢索和應(yīng)用的精準(zhǔn)診斷和防治；可穿戴式物理治療儀及人工智能化的AD患者照護(hù)系統(tǒng)等。這些方向的研究進(jìn)展或許能為攻克人類共同疾病指明道路。
摘自《科技導(dǎo)報(bào)》2021年第20期
作者單位：首都醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)與病理生理學(xué)系
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