1、阿尔茨海默病免疫治疗的老年斑清除机制国外医学?老年医学分册 200r7 年 3 月第 28 卷第 2 期effectsofalpha?lipoicacidmediatedbysuppressionofhy?pothalamicAMPactivatedproteinkinase.NatMed,2004;10(7):727733.25RudermanNB,SahaAK,KraegenEW.Minireview:一73 一malonylCoA,AMPactivatedproteinkinase,andadi.posity.Endocrinology,2003;144(12):5166-5171(20
2、o60918 收稿)阿尔茨海默病免疫治疗的老年斑清除机制中山大学基础医学院解剖学教研室脑研究室(510080)徐晓综述姚志彬审校摘要阿尔茨海默病是一种最常见的老年期痴呆综合征,其特征性的病理改变之一是以 B 淀粉样蛋白为核心的老年斑,减少 B 淀粉样蛋白被认为是阿尔茨海默病治疗的主要靶向之一,针对 B 淀粉样蛋白的免疫疗法也已成为当今阿尔茨海默病研究的一大热点,但阿尔茨海默病免疫治疗后其清除老年斑的机制具体是什么?本文将对此进行综述 .关键词阿尔茨海默病;B 淀粉样蛋白;疫苗;机制阿尔茨海默病(AlzheimerSdisease,AD),是以神经元丢失,神经原纤维缠结(NFT),以及老年斑(S
3、P)形成为特性的一种神经退化性疾病j.临床上表现为记忆和认知功能的进行性的,不可逆的损害.研究表明 B 淀粉样蛋白(A13)是组成 SP的主要成分,针对 A13 在 AD 发病的关键作用,研究如何阻断和延迟 AD 患者早期 A13 的积聚以及如何消除已形成的 A13 斑块沉淀成为治疗 AD 的切入点.通过免疫方法减少和清除 A13 可能是 AD 治疗的重要途径,目前的研究己初步证实了免疫治疗的成效.但是疫苗接种后清除 sP 的机制是什么?本文综述近年来 AD 疫苗接种后的对 SP 的清除机制的有关研究进展.1 免疫治疗对老年斑的清除作用1999 年,Schenk 等首次发现用 A13 蛇疫苗接
4、种 AD 转基因鼠(PDAPP) 后,可以阻止幼年鼠(6 周龄 )淀粉样沉积的形成以及神经性营养不良和星形胶质细胞增生,同时对老年鼠(11 月龄)可以明显缩小 AD 样病变的范围和缓解其类似 AD的病理进程.Janus 等和 Morgan 等的进一步研究发现,A13 鸵疫苗减少 PDAPP 脑内老年斑及 B 淀粉样沉积的同时还改善了 PDAPP 的认知,学习和记忆功能.Lemere 等用 Ap 柏鼻黏膜接种 PDAPP小鼠,使其大脑 A13 沉积减少了 50%一 60%.Frerlkel 等人将 A1336 即 EFRH 四氨基酸表位展示于丝状噬菌体表面(与表面蛋白融合),免疫 APP(V71
5、71)转基因小鼠 ,在抗体滴度达到 l:100 以上的个体中都能够观察到脑内 A13 沉积的显着减少.在所观察的样本中,淀粉样沉积的减少和抗体的滴度呈现剂量相关关系.AD 治疗的关键是降低A13 的同时能达到安全治疗目的,降低脑中淀粉样蛋白沉积从而延缓 AD 的发展.国外报道 A13 疫苗的主动免疫治疗已经进入期临床试验阶段,但是在少数的个体中出现了脑膜脑炎,到目前为止出现脑膜脑炎的原因还不清楚.可能是 T 细胞介导的细胞免疫反应过程,另外一种可能认为这些不良反应的发生与疫苗本身没有任何关系,是病例自身的特异性体质所导致.有研究表明聚集态的 A13或其活性片断 A13:,具有神经毒性,因此选择
6、A13 的某些片断,如不含 2535 位氨基酸的片段作为免疫原,这样既去除了可能的毒性片断,又保留了有效抗原决定簇,确保产生应有的免疫效果.我们课题组选用 A13 作为抗原片段,在小鼠 J,大鼠 j,Tg2576 转基因鼠_l 及恒河猴上证实了构建的 A13.肽疫苗可有效产生高滴度抗 A13 鸵抗体,接种动物未见不良反应;其产生的抗体可以特异的和老年斑结合,改善 AD 转基因模型鼠的认知功能.通过研究亚单位疫苗,人们已经认识到去除毒性片段的 A13 鸵的片段可以有效的诱导免疫应答 ,清除老年斑和改善 AD 模型鼠的认知功能.2 免疫治疗的老年斑清除机制虽然已有充足的证据表明,AD 疫苗主动免疫
7、可以预防或清除老年斑.但是抗体如何清除这些斑块的机制尚未明确,目前对此免疫机制有 3 种观点:抗体 Fc 片段受体介导的单核/Jb 胶质细胞吞噬-74-作用】,抗体介导的淀粉样蛋白纤维解聚和外周降解理论.2.1 受体介导吞噬理论受体介导吞噬理论由 Schenk 等提出,推测抗一 AB 抗体经血脑屏障进入中枢神经系统后,通过其 Fc 段介导的单核/4,胶质细胞吞噬作用来清除Ap.他们发现用 A 免疫小鼠后在其外周血中产生了滴度高达 1:10000 以上的抗一 n13 抗体,并观察到有 Ap 免疫反应性的单核/4胶质细胞出现在剩余斑块的周围.以后的实验结果也证明,产生了高滴度抗体的小鼠都能够阻止脑
8、内 Ap 沉积的形成.Elan 公司在试验中发现了疫苗不良反应,这也支持了抗体穿过血脑屏障进入了脑,激活小胶质细胞的观点.Podusb 等 u 发现血脑屏障上存在Ap 的转运体,它可以控制一些小肽包括 Ap 在中枢和外周之间的转运.抗体在血脑屏障上的 PS 指数(通过系数 表面积) 很低,故较难通过血脑屏障,不过一旦抗体与 AB 结合后在血脑屏障上 PS指数会明显升高,表明抗体在血脑屏障上的转运与n13 有直接关系,其转运量主要取决于循环中 Ap的水平.Dickstein 等副发现 AD 模型小鼠 Tg2576的血脑屏障完整性遭到破坏,通过免疫治疗后,血脑屏障的通透性,脑内 Ap 含量均明显降
9、低,一旦Ap 得到完全清除,血脑屏障的完整性得予恢复.Schenk 的推测还获得了来自被动免疫实验的证据.Bard 等给 PDAPP 小鼠腹腔内连续注射抗 Ap 的单克隆抗体(10D5,21F12,3136,16C11 等),结果能激活小胶质细胞清除淀粉样蛋白斑块.用荧光色素标记的山羊抗小鼠免疫球蛋白与经单抗 3D6 和10D5 治疗的 PDAPP 小鼠的脑切片反应 ,发现其上有斑块的部位缀满荧光信号.他们并在体外实验中证实了 10D5 确可激活小胶质细胞的吞噬作用,而且这种激活是由单抗的 Fc 而不是 F(ab)片段诱发的.据此,认为这些单抗从外周穿越血脑屏障进入了中枢神经系统,结合在淀粉样
10、蛋白斑块上,由此激活小胶质细胞通过 Fc 受体介导的内吞作用清除已经存在的淀粉样蛋白 l.在随后的研究中,Bard 等钊发现抗 n13 抗体 IgG2a 比其他亚型的 IgG更有效的清除 Ap 沉积,其原因是抗 Ap 抗体IgG2a 相对其他亚型的 IgG 对小胶质细胞 Fc 受体有更高的亲和力,此证据也更有力支持了 Schenk 提出的 Fc 片段受体介导吞噬理论.Bacskai 等用介入治疗方法直接将抗 Ap 单抗 10D5 给至开颅的PDAPP 小鼠大脑皮质表面,后以活体光量子影像国外医学?老年医学分册 20o7 年 3 月第 28 卷第 2 期技术(MultiphotonImaging
11、Technology)观测到在皮质用药部位附近的 Ap 沉积完全被小胶质细胞包围,其体积显着减少.然而,Bacskai后来却发现 FITC 标记的 F(ab)片段的抗体 3d6(缺少Fc 区域)对 Ap 沉积的清除效果和完整长度的抗体 3d6(具有 Fc 区域) 相似.这一结果提示除了Fc 受体介导的清除机制外,还包括了非 Fc 受体介导的清除机制.DasP 等用 FcR 一y 链敲除鼠(FcR 一一)进行疫苗接种后发现 n13 沉积的清除效果和对照组相似,亦证明了上述观点.Wilcock等 l2 提出了抗 n13 抗体清除 Ap 沉积分为两个阶段:第一个阶段较快,在没有激活小胶质细胞情况下,
12、清除弥散的 Ap;第二阶段相对较慢,通过 Fc片段的受体介导的单核/4胶质细胞吞噬作用来清除 Ap.Wilcock【2 用地塞米松抑制小胶质细胞的激活,发现大大减弱了疫苗对 n13 的清除作用,从而也证明了小胶质细胞在免疫治疗中的重要性.2.2 抗体介导的淀粉样蛋白纤维解聚Solomon 等 l2 从蛋白折叠的角度提出,单抗AMY 一 33 像分子伴侣一样,识别淀粉样蛋白的折叠起始位点,并能够将纤维化的 n13 逆转为非纤维化构型.在体外实验中已经证实了这一点.有理由推测,体内清除淀粉样沉积斑块也可能使用了同样的机制.后来 Solomon 延伸这一策略 ,提出用这种方法治疗蛋白折叠病.即用位点
13、特异性单抗与体内蛋白不正确折叠的起始位点作用,从而使蛋白稳定,不至沉积.McLaurinL2 副用位点特异性单抗识别 A-1.氨基酸残基,抑制了体内的 Ap 纤维化凝聚和诱发毒性,且无明显的炎性反应.SolomonL2将 Ap,一抗原表位展示于丝状噬菌体表面免疫转基因小鼠可以诱导特异性抗体并溶解 AB.体内诱发特异性的抗体,也可能会通过影响 APP 或 n13 的构型而使蛋白保持可溶状态.这一理论还可很好解释主动免疫不影响 Ap 的产生但阻止其沉积的问题.2.3 外周降解理论上述两种机制的共同前提是主动免疫产生的抗体必须穿过血脑屏障.Hozman 在研究中发现参与血液循环的抗体只有 0.05%
14、出现在小鼠的脑脊髓液里,认为没有足够的抗体穿血脑屏障去激活小胶质细胞.DeMattosLl 提出外周降解理论 (Pefipher.alApSink),认为 Ap 可以在脑脊液和血液之间实现快速双相运输,脑,脑脊液和血液=三者之间 AB水平存在动态平衡.疫苗接种后机体产生的特异性抗 n13 抗体导致血液 Ap 水平降低,从而引起中枢国外医学?老年医学分册 2O0r7 年 3 月第 28 卷第 2 期来源的 AB 外流至脑脊液和血液,并在血液中被清除.DeMattos 等 将抗 AB 单抗 m266 从静脉注射至 PDAPP 小鼠体内 ,结果血浆中的 AB 水平上升一了 1000 倍左右.DeMa
15、ttos 提出,由于未治疗动物的血浆 AB 水平非常低,而且 AB 只在转基因小鼠的脑中产生,故认为注射到外周血中的 m266 事实上促使中枢神经系统产生的 AB 从脑内穿过血脑屏障流动到外周血中,起到了一个“外周降解“的作用,从而阻止了 At3 在中枢神经系统的沉积.有实验表明,可溶性的 AI3 可以自由通过血脑屏障,脑内 AB 的转运包括血脑屏障(bloodbrainbarrier,BBB)转运和经非特异性脑间质液(inter.stitialfluid,ISF)泵流到脑脊液(CSF) 后进入血流.脑内绝大部分的 At3 是经过 BBB 途径转运出脑,10% 15%的 AB 由 ISF 泵流
16、清除引,这为DeMattos 的外周降解理论提供了有力证据.长期注射 m266 能够显着减少其脑内的 AB 沉积,但外周血中标记的 m266 并没有进人中枢神经系统.显然,m266 不是通过激活小胶质细胞的机制清除 SP的.因此 DeMattos 认为是 AB 从中枢神经系统进入外周血,而抗体则不能穿越血脑屏障进入中枢神经系统.Lemere 等在对 PSAPP 鼠免疫接种疫苗后发现外周血清 AB 水平增加了 28 倍同时伴随脑脊液中 AB 水平下降,同时测出只有 0.1%抗体能通过血脑屏障进入脑脊液.除了用 AB 抗体,Masuo-ka 等人用具有对 AB 高亲和力的试剂(肌动蛋白或 GM1)
17、进行外周治疗,发现其也可以降低脑内 AB 水平.这些发现为外周降解理论提供了有力的支持.3 结束语综上所述,不同形式的 AD 免疫治疗在大量的动物实验中均获得了成功,而且临床试验中主动免疫治疗在部分患者体内可诱导较高滴度的抗 AB 抗体,也可清除脑内的老年斑.但是 AD 疫苗接种后清除老年斑等机制目前尚未明确,三种学说仅从不同角度提出了清除 AB 沉积的可能机制,但体内究竟是哪种机制在作用或者哪种方式占主导地位还需要进一步的研究.深入研究和探讨免疫治疗对体内AB 沉积的清除机制,对探讨 AD 有效治疗措施具有重要的指导意义.参考文献1SelkoeDJ,SchenkD.AlzheimerDise
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