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期刊名称: 解放军医学杂志
主管单位: 中央军委后勤保障部卫生局
主办单位: 人民军医出版社
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邮政编码: 100036
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国内统一刊号:CN 11-1056/R
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Nature:阿尔茨海默病抗淀粉样蛋白治疗多以失败告终
信息来源:丁香园  发布日期:2014-5-18 17:59:16

阿尔茨海默病(AD)是发生于老年和老年前期、以进行性认知功能障碍和行为损害为特征的中枢神经系统退行性变。临床上表现为记忆障碍、失语、失用、失用、视空间能力损害、抽象思维和计算力损害、人格和行为改变等。

AD是老年期最常见的痴呆类型,约占老年期痴呆的50%-70%,世界范围内受累人数约为3560万人,然而,目前没有任何能改变AD病情的药物出现。根据以往的研究提示,淀粉样蛋白- β (Aβ)在AD的发病机制中起关键作用,并且也作为主要的治疗靶点。

近期辉瑞及强生的bapineuzumab以及礼来公司的Solanezumab抗Aβ单克隆抗体药物III期临床试验以失败而告终,未能改善AD患者的认知功能,但对未来AD免疫疗法提供了很宝贵的经验。

(一)Aβ与AD的联系

老年斑和神经元纤维缠结是AD的重要病理特征。老年斑的主要组成物质是β-淀粉样蛋白(amyloid β-protein,Aβ),而神经元纤维缠结主要由过度磷酸化的Tau蛋白组成。

当前的研究明确Aβ是AD的致病物质,Aβ在脑内过度产生和沉积,引起神经元突触功能障碍、Tau蛋白过度磷酸化和继发炎性反应,导致神经元变性死亡,最终产生痴呆。

Aβ具有高度聚集能力,经神经元产生分泌后,会迅速聚集,形成可溶状态的寡聚体,然后进一步聚集形成Aβ纤维而沉积在脑内。Aβ寡聚体的神经毒性最强,是AD的核心致病物质,也是AD防治最为重要的靶点。

Aβ纤维的形成在一定程度上减少Aβ寡聚体的水平,被认为是体内减低Aβ毒性的保护性机制。但是,沉积于脑内的Aβ纤维是引起神经轴突变性和炎性反应的主要原因。因此,如何降低脑内Aβ水平成为防治AD的重要策略。

(二)为何抗Aβ之路如此艰辛?

在过去20年里,不断开发出许多的药物来消除Aβ斑块,抑制Aβ聚集和沉积,或者通过抑制γ-分泌酶和β-分泌酶来降低脑内Aβ的生成,但这些治疗策略在临床试验中均以失败而告终。

近期,关于免疫治疗AD的两种抗Aβ单克隆抗体药物在III期临床试验也失败了,结果表明不能显著改善轻度至中度AD患者认知功能,主要终点事件使用阿尔茨海默病认知功能评价量表评分及痴呆残疾障碍量表评分进行评价,均不能延缓认知功能的减退以及功能的降低。

目前,迄今为止完成的免疫治疗临床试验均宣告失败,不得不让我们重新思考Aβ作为治疗靶点的有效性,抗Aβ免疫治疗的临床试验失败提出了两个重要的问题:①Aβ是否是AD的致病物质?②抗Aβ免疫治疗失败的原因到底是什么?

1 Aβ是否是AD的致病物质?

目前仍然认为Aβ是AD的核心致病物质,关键证据为:

①Aβ代谢相关基因突变(APP和PS1、PS2)引起Aβ过度产生,导致家族性AD的发生。②APP基因位于21号染色体,21三体综合征因为多出一条APP基因拷贝,最终导致AD样病理改变和认知损害。最近一项对冰岛老年人的研究发现,APP基因上BACE酶切位点的突变(A673T)可明显减少Aβ产量,并显著降低AD发生危险性。

2 抗Aβ免疫治疗失败的原因到底是什么?

从免疫治疗失败中认识到,Aβ在AD早期发挥启动发病的作用。但是一旦AD病程启动,继发于Aβ的一系列病理过程,如炎症、Tau蛋白过度磷酸化等,将形成自身恶性循环而不再依赖于Aβ。

如果将Aβ比作火柴,这一过程犹如用火柴点火,当火柴点燃一堆干柴后,干柴的后续燃烧(类似于AD的继发病理过程)将不再依赖于火柴的作用,此时即使去除火柴也不能阻止干柴的燃烧。

这就是为什么免疫治疗临床试验中脑内Aβ的清除未能改善认知功能,延缓病情进展,对于AD的治疗需要在AD发生之前或早期才能发挥作用。因此,对于AD的治疗需要在AD发生之前或早期才能发挥作用。这一认识强调了AD早期诊断的重要性,推动了2011年AD诊断新标准的产生。

该标准将AD作为一个由临床前期(无症状阶段)、轻度认知损害阶段和痴呆期等组成的一个连续的演变过程。最新的研究表明,在AD痴呆出现前25年脑内就开始出现Aβ沉积和相关病理损害。如何在AD发生轻度认知功能损害阶段,甚至在症状出现之前的临床前阶段,就能预测和诊断AD,是早期防治AD的重要前提。

使用bapineuzumab治疗的AD患者组,在PET 淀粉样物质成像显示Aβ沉降率减少,且APOEε4基因携带者脑脊液磷酸化tau蛋白浓度降低。使用 solanezumab治疗的AD患者组,虽有一定效果,但在临床结局无显著改善。

在这些经抗Aβ单克隆抗体治疗的患者中,其血清Aβ浓度显著降低,这提示可溶性Aβ由脑内外流至外周。此外,经solanezumab和bapineuzumab治疗的患者总Aβ负荷未改变,且抗体未显著移除Aβ斑块。

此外,在这两项试验中,1/4的患者被分类为轻度AD,但在PET上显示淀粉样蛋白为阴性,这提示他们并未患AD。因此,在这两项试验中抗淀粉样蛋白疗法的益处并未充分的研究。

3 曾进行临床试验的抗体是否为移除脑内 Aβ斑块最佳的选择?

根据这些临床试验结果,又产生了另一个疑虑:这些曾进行过临床试验的抗体是否为移除脑内 Aβ斑块最佳的选择?Bapineuzumab和solanezumab治疗AD患者,在临床试验中并未显示出强大的Aβ清除能力。

Bapineuzumab为小鼠抗体3D6人源化类似物,作用于Aβ氨基端,能识别出可溶性和不可溶性Aβ,在动物实验中,由于抗体和可溶性Aβ的饱和现象, 这种抗体并不能有效的清除Aβ斑块。Solanezumab为小鼠抗体266人源化类似物,作用于Aβ中央部位,只能识别出可溶性Aβ,在动物实验中,这种266抗体能减缓Aβ在脑内的沉积,但不能移除Aβ斑块。

此外,动物实验的研究提示,由于在脑组织液和脑脊液中Aβ-抗体复合物的形成,solanezumab可能会阻碍患者脑内Aβ的外流。在今后的研究中,并提高抗体表位特异性,且建议将来的AD免疫治疗试验只选用能清除 Aβ斑块的抗体作为研究对象。

表位特异性对于抗体抗Aβ的有效性起着至关重要的作用,对于 Aβ斑块清除能力不足或认知功能改善不佳的解释可能为:当使用作用于Aβ中央部位的抗体(例如solanezumab)或作用于Aβ羧基端的抗体时,Aβ氨基端在Aβ纤维表面暴露。

然而Aβ中央部位和羧基端隐藏在Aβ纤维内,目前Aβ氨基端表位抗体,例如bapineuzumab,能识别可溶性和不可溶性的Aβ,然而其他的抗体只能作用于可溶性Aβ。

也许作用于Aβ氨基端的抗体更合移除Aβ 斑块,能治疗和预防AD。相反的是,对作用于Aβ羧基端和中央部分的抗体,例如solanezumab,虽不能有效的清除斑块,但也许更能有效的预防斑块的形成。

(三)Bapineuzumab与solanezumabIII期临床试验虽败走麦城,但焉知非福?

任何潜在的免疫疗法对于AD所带来的安全性问题和担忧也不容忽视,在接受bapineuzumab治疗的AD患者中,出现了血管源性脑水肿,脑沟积液的不良反应,但接受solanezumab治疗的患者组中却很少发生。

接受bapineuzumab治疗的患者水肿发生率高的原因可能与在脑小动脉抗体参与淀粉样斑块有关,通过预防性抗体疗法抗Aβ斑块形成来防止淀粉样沉积成像异常。

以往的临床试验表明,免疫疗法可能导致其他的副作用,例如微出血和神经炎症,Aβ作为自身抗原,与进入脑内的抗体形成免疫复合物后,将可能诱发继发免疫反应而导致中枢神经系统炎症和血管壁的损害,是免疫治疗引起脑内炎症、脑微血管出血和血管源性脑水肿等不良反应的可能原因。

斑块动员相关Aβ寡聚化,可增强Aβ的神经毒性。且由于APP蛋白胞外段含Aβ第1~28位氨基酸序列,很可能部分针对该序列表位的抗体会与神经元膜上的APP蛋白发生交叉反应,从而启动对神经元的免疫攻击而导致神经元损害死亡。

总的来说,这些副作用都与抗Aβ抗体进入脑内有关,因此,通过建立有效的外周清除机制,避免抗体进入脑内,加强抗体在外周对Aβ的清除是非常重要的。有一个策略是阻断抗体进入,通过外周隔离Aβ(外周Aβ清除)同时促进Aβ外流,这可能是安全清除淀粉样斑块的可行之路。

一项小鼠实验表明,增加外周Aβ的沉降,并结合通过上调肝脏中-低密度脂蛋白受体相关蛋白和脑啡肽酶(NEP)的表达增强降解的Aβ,可降低脑内Aβ的水平。然而,在动物模型中重复注射能增强Aβ降解的脑啡肽酶,不能有效的减轻脑内Aβ负荷。对于外周如何清除Aβ的潜在机制目前仍知之甚少,进一步的探索外周清除Aβ的机制对于日后开发抗淀粉样蛋白疗法至关重要。

先前与目前的免疫疗法临床试验提示,仅仅作用于Aβ是不足以预防或延缓AD的进展的,AD的病理过程涉及多种机制,并且在疾病的不同阶段对疾病的影响也不尽相同,目前对于AD抗淀粉样蛋白疗法疗法的共识是,应该早期阶段应用作为一种预防性措施。然而,开发出一种用于AD晚期的药物也是必要的。

(四)展望

如何成功治疗AD?需要作用于AD不同阶段时的具体发病机制。在临床前期,目标为防止Aβ的产生,保护突触功能和抑制tau蛋白过度磷酸化;在轻度认知受损阶段,目标为去除Aβ斑块,保护神经元和突触功能,并降低tau蛋白过度磷酸化;在痴呆阶段,目标为解决Aβ沉积,突触功能障碍,tau蛋白磷酸化,神经炎症和氧化应激等问题,以及提供神经保护和认知训练。

Bapineuzumab与solanezumabIII期临床试验的失败,虽未得到我们想要的结果,但从中我们可得到许多宝贵的经验,以便于指导我们接下来的研究,选用恰当的抗体和特异性高的表位,针对性的作用于AD的不同阶段,AD的治疗与预防将一片光明。

信源地址:http://www.nature.com/nrneurol/journal/vaop/ncurrent/full/nrneurol.2014.44.html

sn

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