圖 2. 示例時(shí)鐘繪圖[1]。
圖像的 Shulman 評(píng)分范圍為 0 到 5,評(píng)分越低,表示認(rèn)知障礙越嚴(yán)重。每個(gè)評(píng)分中的圖像數(shù)量顯示在評(píng)分標(biāo)簽下方。圖 3. AD 發(fā)病機(jī)理:“膽堿能假說(shuō)”示意圖[3]。
如圖所示:首先,乙酰膽堿 (ACh) 由膽堿和乙酰輔酶 A 在膽堿轉(zhuǎn)移酶 (ChAT) 的作用下合成,然后通過(guò)囊泡乙酰膽堿轉(zhuǎn)運(yùn)體 (VAChT) 轉(zhuǎn)運(yùn)到突觸囊泡中。當(dāng)神經(jīng)信號(hào)到達(dá)時(shí),ACh 被釋放,并與突觸后膜上的毒蕈堿和煙堿乙酰膽堿受體 (mAChRs 和 nAChRs) 結(jié)合,傳遞神經(jīng)信號(hào)。隨后,突觸間隙中的 ACh 被乙酰膽堿酯酶 (AChE) 降解為膽堿,并被重新吸收到突觸前膽堿能神經(jīng)元中。由于 ChAT 活性下降,加上 Aβ 對(duì)營(yíng)養(yǎng)失衡、ACh 合成、釋放和降解的不利影響,導(dǎo)致 ACh 水平降低。這種下降會(huì)損害其在學(xué)習(xí)、記憶、運(yùn)動(dòng)調(diào)節(jié)和睡眠周期調(diào)節(jié)中的生理功能。▐ 相關(guān)藥物/療法
乙酰膽堿酯酶抑制劑 (AChEis):減少內(nèi)源性釋放的 ACh 的分解,從而導(dǎo)致突觸后 ACh 受體的激活度增加 (圖 4)。
例如:多奈哌齊(Donepezil)、卡巴拉汀(Rivastigmine) 和加蘭他明(Galantamine),在 20 多年前被批準(zhǔn),目前仍然是臨床治療 AD 的主要藥物。
圖 4. 使用乙酰膽堿酯酶抑制劑矯正神經(jīng)傳遞功能[4]。
如圖所示,AChE 抑制劑減少內(nèi)源性釋放的 ACh 的分解,從而導(dǎo)致突觸后 ACh 受體的激活度增加 (1)。其可能會(huì)導(dǎo)致:(2) Tau 的磷酸化減少;(3) sAPP 的分泌恢復(fù)正常;(4) β-淀粉樣蛋白的產(chǎn)生減少;(5) 谷氨酸能神經(jīng)傳遞恢復(fù)正常,可能是由于毒蕈堿和煙堿受體的激活。
Aβ 淀粉樣蛋白假說(shuō)
淀粉樣蛋白假說(shuō) (Amyloid hypothesis) 認(rèn)為阿爾茨海默病的主要原因是大腦中淀粉樣蛋白的異常聚積和沉積。Aβ 的積累是廣泛研究的常染色體顯性 AD 和散發(fā)性晚發(fā)型 AD 患者的標(biāo)志性病理特征。
需要注意的是,目前淀粉樣蛋白級(jí)聯(lián)假說(shuō)仍然存在爭(zhēng)議。該理論在解釋多種病理特征方面面臨挑戰(zhàn),顯示 Aβ 與認(rèn)知能力下降之間存在弱相關(guān)性,并且未能證明多種針對(duì) Aβ 的臨床藥物有效。
圖 5. AD 發(fā)病機(jī)理:“淀粉樣蛋白假說(shuō)”示意圖[3]。
如圖所示:Aβ 來(lái)源于跨膜糖蛋白 APP (Amyloid precursor protein) 的剪切加工,經(jīng)過(guò) β-分泌酶和 γ-分泌酶的裂解生成多種不同長(zhǎng)度的 Aβ 片段,其中 Aβ40 和 Aβ42 占主導(dǎo)地位。Aβ42 的疏水 C 末端促進(jìn) β-sheet 的構(gòu)象轉(zhuǎn)變和老年斑核心成分的聚集形成。Aβ 可能通過(guò)聚集過(guò)程中生理功能的喪失導(dǎo)致 AD 病理。
圖 6. AD 發(fā)病機(jī)理:“Tau 蛋白假說(shuō)”示意圖[3]。
如圖所示:在病理?xiàng)l件下,磷酸酶和激酶活性失衡導(dǎo)致 Tau 蛋白過(guò)度磷酸化。這一過(guò)程導(dǎo)致Tau 蛋白從微管中分離,隨后是構(gòu)象改變和錯(cuò)誤定位,Tau 蛋白低聚物的積累,成對(duì)螺旋細(xì)絲結(jié)構(gòu) (Paired helical filaments, PHFs),以及細(xì)胞和樹(shù)突內(nèi)的神經(jīng)纖維纏結(jié) (NFTs)。這些變化最終損害神經(jīng)元功能并導(dǎo)致細(xì)胞死亡。
AD 相關(guān)的其他假說(shuō)
01 神經(jīng)炎癥假說(shuō):
神經(jīng)炎癥通常以中樞神經(jīng)系統(tǒng) (CNS) 的慢性炎癥反應(yīng)為特征。它通常涉及神經(jīng)炎癥期間神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的激活和促炎因子的釋放。小膠質(zhì)細(xì)胞在免疫防御中發(fā)揮巨噬細(xì)胞的作用,腦內(nèi) β–淀粉樣蛋白的聚集可能會(huì)引起小膠質(zhì)細(xì)胞過(guò)度激活,導(dǎo)致促炎因子大量釋放促進(jìn) AD 的發(fā)展。
相關(guān)藥物/療法:目前,許多針對(duì)炎癥相關(guān)受體、信號(hào)通路和促炎細(xì)胞因子的藥物正在進(jìn)行臨床試驗(yàn)。
02 氧化應(yīng)激假說(shuō):
機(jī)體在正常的代謝過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生活性氧 (ROS)、活性氮 (reactive nitrogen) 等高活性、不穩(wěn)定的物質(zhì)。這些物質(zhì)通常被有效的抗氧化防御系統(tǒng)保持在低水平,以保護(hù)細(xì)胞免受氧化損傷。然而,在 AD 患者的大腦中,金屬積累、相關(guān)酶 (如 NADPH 氧化酶) 的過(guò)度表達(dá)、線粒體功能障礙等因素參與了過(guò)量 ROS 的產(chǎn)生,超過(guò)了內(nèi)源性抗氧化系統(tǒng)的能力,導(dǎo)致氧化失衡。它會(huì)破壞神經(jīng)元膜脂、蛋白質(zhì)和核酸,最終導(dǎo)致神經(jīng)元細(xì)胞死亡。
相關(guān)藥物和療法:暫無(wú)
03 金屬離子紊亂假說(shuō):
在生理?xiàng)l件下,微量金屬維持神經(jīng)細(xì)胞金屬離子微環(huán)境的穩(wěn)態(tài)。這種平衡可能被金屬離子的不適當(dāng)沉積或不正確分布所破壞,其中 Fe2+、Cu2+ 和 Zn2+ 的不平衡與 AD 密切相關(guān)。這些生物金屬在 β 斑塊和 NFTs 中的積累在病理蛋白沉積中起著關(guān)鍵作用。例如,它們可以調(diào)節(jié)必需酶的活性,改變蛋白質(zhì)的構(gòu)象,或破壞清除途徑。
相關(guān)藥物和療法:暫無(wú)
04 谷氨酸能興奮毒性假說(shuō):
谷氨酸是中樞神經(jīng)系統(tǒng)中谷氨酸能神經(jīng)傳遞的主要興奮性神經(jīng)遞質(zhì)。它們的受體包括嗜離子性谷氨酸受體,包括 NMDA 受體、AMPA 受體和海因酸鹽受體,以及代謝性谷氨酸 (mGlu) 受體。谷氨酸主要與 NMDA 受體相互作用,控制鈉和鈣向神經(jīng)元的流入。
生理?xiàng)l件下,鎂離子關(guān)閉 NMDA 受體的陽(yáng)離子通道,阻斷離子進(jìn)入神經(jīng)元。然而,在 AD 中,NMDA 受體受到過(guò)度刺激,導(dǎo)致鎂的移位,并允許鈉和鈣離子過(guò)量進(jìn)入。鈉離子進(jìn)入神經(jīng)元導(dǎo)致其暫時(shí)腫脹,而鈣離子水平的增加啟動(dòng)了各種 Ca2+ 依賴過(guò)程。這些過(guò)程包括 ROS 的產(chǎn)生、線粒體功能的破壞和壞死/凋亡途徑的激活,最終導(dǎo)致神經(jīng)元永久性興奮性毒性損傷。
相關(guān)藥物和療法:神經(jīng)遞質(zhì)相關(guān)藥物
05 微生物-腸-腦軸假說(shuō):
近年來(lái),微生物-腸道-腦軸假說(shuō)引起了人們的極大關(guān)注,揭示了新的治療策略的潛在途徑。腸上皮屏障受損后,腸道中的有害物質(zhì)和微生物可能進(jìn)入血液,引發(fā)可能導(dǎo)致全身炎癥的免疫反應(yīng)。全身性炎癥的發(fā)生可能使炎癥介質(zhì)穿過(guò)血腦屏障并影響小膠質(zhì)細(xì)胞,進(jìn)一步加劇神經(jīng)炎癥。這一過(guò)程伴隨著不平衡的神經(jīng)傳遞,最終導(dǎo)致神經(jīng)元退化和損傷。
相關(guān)藥物和療法:暫無(wú)
06 自噬異常假說(shuō):
自噬是一種高度保守的代謝降解過(guò)程,通過(guò)傳遞細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)維持細(xì)胞內(nèi)平衡聚集體和受損細(xì)胞器到溶酶體降解和回收。在 AD 中,自噬缺陷介導(dǎo)蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)網(wǎng)絡(luò)的破壞(Aβ 的產(chǎn)生和細(xì)胞外分泌,Tau 蛋白的異常聚集),并導(dǎo)致受損細(xì)胞器的積累,如功能失調(diào)的線粒體
相關(guān)藥物和療法: 自噬刺激相關(guān)小分子療法和基因療法
03
藥物進(jìn)展
上市藥物
自 1993 年第一款治療阿茲海默癥的藥物 Tacrine 被批準(zhǔn)上市以來(lái),已經(jīng)有十余種藥物先后上線。
一種乙酰膽堿抑制劑,通過(guò)增加乙酰膽堿的水平和作用時(shí)間來(lái)促進(jìn)突觸后刺激,從而增強(qiáng)患者的認(rèn)知和行為功能。2013 年 Tacrine 因肝毒性退出市場(chǎng)。
第二代乙酰膽堿抑制劑
包括 Donepezil、Rivastigmine、Galantamine,這些藥物表現(xiàn)出更強(qiáng)的選擇性、更少的副作用或更好的藥代動(dòng)力學(xué)特征,使它們成為治療阿爾茨海默病的一線藥物。
Lecanemab
針對(duì) Aβ 的單克隆抗體,Aducanumab 靶向可溶性低聚物和不溶性原纖維。Lecanemab 與可溶性 Aβ 聚集體(低聚物和原纖維)的結(jié)合比 Aducanumab 更強(qiáng)。Donanemab 靶向焦谷氨酸修飾的 Aβ,特異性結(jié)合 β 斑塊。這三種藥物都顯示出清除 β 斑塊和減緩認(rèn)知能力下降的功效。 通常用于治療抑郁癥和精神分裂癥,作用于血清素、多巴胺和去甲腎上腺素受體。它有助于減輕 AD 患者的躁動(dòng)。表 1. 部分針對(duì)不同靶點(diǎn)類型的臨床 AD 代表性藥物。
藥物名稱 |
臨床狀態(tài) | 藥物類型 | 給藥途徑 |
Phase Ⅲ | γ-secretase inhibitor | 口服 | |
Phase Ⅱ | γ-secretase inhibitor | 口服 | |
Phase Ⅱ/Ⅲ |
BACE1 reversible inhibition |
靜脈注射 | |
Phase Ⅲ |
BACE1 reversible inhibition |
口服 | |
Phase Ⅲ |
Prevent Aβ42 from forming oligomers |
口服 | |
Varoglutamstat |
Phase Ⅱ |
Glutaminyl cyclase inhibitor |
口服 |
Phase Ⅱ |
Tau protein kinase inhibitor with neuroprotective and anti-inflammatory effects |
口服 | |
TRx0237 |
Phase Ⅲ |
Tau aggregation inhibitor |
口服 |
Phase Ⅲ | Reduces inflammation | 口服 | |
ALZT-OP1 | Phase Ⅲ |
Promote microglia recruitment to plaques, and phagocytosis of Aβ deposits |
口服 |
Masitinib | Phase Ⅲ |
Targets activated cells of the neuroimmune system (mast cells and microglia) |
口服 |
Nilvadipine | Phase Ⅲ |
Calcium channel blocker |
口服 |
Pioglitazone | Phase Ⅲ | PPARγ agonist | 口服 |
新一代藥物
新一代 AD 藥物包括: (1) 特異性靶向功能結(jié)構(gòu)域或亞型的選擇性抑制劑;(2) 具有加和或協(xié)同效應(yīng)能夠作用于多個(gè)靶點(diǎn)的多靶點(diǎn)抑制劑;(3) 誘導(dǎo)構(gòu)象變化或以正、負(fù)或中性的作用直接調(diào)節(jié)受體活性的變構(gòu)調(diào)節(jié)劑;(4) 通過(guò)與靶蛋白形成共價(jià)鍵來(lái)增強(qiáng)特異性和穩(wěn)定性的共價(jià)抑制劑。
同時(shí),最新研究表明 IDO1 抑制劑的應(yīng)用顯著改善了海馬區(qū)的葡萄糖代謝,恢復(fù)了空間記憶功能,并增強(qiáng)了海馬長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng) (LTP) ——一種與學(xué)習(xí)和記憶密切相關(guān)的神經(jīng)活動(dòng)形式。這些研究成果為阿爾茨海默癥的治療開(kāi)辟了新的方向[5]。
表 2. 部分新一代 AD 藥物的詳細(xì)信息。
產(chǎn)品推薦 |
靶點(diǎn) | 體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) |
IDO1 | 抑制吲哚胺-2,3-雙加氧酶 1 (IDO1),通過(guò)恢復(fù)星形膠質(zhì)細(xì)胞代謝來(lái)恢復(fù)阿爾茨海默病小鼠臨床前模型的海馬記憶功能。 | |
kadsuranin [(+)-2] |
GSK-3β | 升高肝糖原水平,抑制 p-GSK-3β/p-tau 信號(hào)通路,減輕 AD 小鼠的認(rèn)知障礙。 |
gomisin N [(−)-2] |
GSK-3β | 升高肝糖原水平,抑制 p-GSK-3β/p-tau 信號(hào)通路,減輕 AD 小鼠的認(rèn)知障礙。 |
OCM-51 |
GSK-3β | 降低了磷酸化 Tau 蛋白的水平。 |
dp-FINDY |
Dyrk1A | 減少 Dyrk1A。 |
F681-0222 |
AChE and BACE1 |
可溶性 Aβ42 水平降低。 |
PDK-1 |
激活 Akt,逆轉(zhuǎn) LTP 的抑制。 |
|
ACD856 |
Trk |
減輕了記憶損害,恢復(fù)了認(rèn)知功能。 |
GSK3 | 降解的 GSK3,減弱的 GSK3 介導(dǎo)的 tau 過(guò)度磷酸化,改善學(xué)習(xí)和記憶障礙。 |
04
小結(jié)
除了上述藥物外,基于 PROTACs 技術(shù)利用泛素-蛋白酶體系統(tǒng)精確定位降解靶蛋白質(zhì)的藥物和靶向蛋白質(zhì)互作網(wǎng)絡(luò) (PPI) 的抑制劑也受到越來(lái)越多的關(guān)注;诎柶澓DY的機(jī)制研究及藥物可為個(gè)體患者及其獨(dú)特的病理過(guò)程提供多樣化和精確的治療方案。
產(chǎn)品推薦 |
Tacrine 是一種有效的乙酰膽堿 (AChE) 抑制劑 (IC50=109 nM),同時(shí)也是一種 CYP1A2 底物活性分子。Tacrine 在某些個(gè)體中表現(xiàn)出一定的肝毒性。Tacrine 可用于阿爾茲海默癥的研究。 |
Donepezil (E2020 free base) 是 AChE 抑制劑。 |
Rivastigmine (ENA 713 free base) 是一種具有口服活性的,有效的膽堿酯酶 (ChE) 抑制劑,可抑制丁酰膽堿酯酶 (BChE) 和乙酰膽堿酯酶 (AChE)。Rivastigmine 可透過(guò)血腦屏障 (BBB)。 |
Galanthamine 是一種有效的乙酰膽堿酯酶 (AChE) 抑制劑, IC50 為 500 nM。 |
Memantine 是一種口服活性、非競(jìng)爭(zhēng)性N-甲基-D-天冬氨酸受體 (NMDAR) 拮抗劑。美金剛可用于中重度阿爾茨海默病 (AD) 的研究。 |
PF-06840003 (EOS200271) 是一種有口服活性的,選擇性的,可透過(guò)血腦屏障的 IDO-1 抑制劑。 |
Umibecestat (CNP520) 是一種 β 位點(diǎn)淀粉樣前體蛋白裂解酶-1 (BACE-1) 抑制劑, 可用于阿爾茨海默病的研究。 |
Elenbecestat (E2609) 是一種高效、有口服活性的,能透過(guò) CNS 的 BACE-1 抑制劑。Elenbecestat 有潛力用于阿爾茨海默病 (AD) 的研究。 |