1、1,硕士研究生药理学讲座,神经退行性疾病及其防治药物的研究进展,2,1911-2004,3,1994年11月5日，离任5年的美国前总统里根在致美国人民的一封公开信中，公布了自己患Alzheimers Disease这一消息。,“我最近被告知我已经成为遭受阿尔茨海默氏病折磨的数百万美国人中的一员 我的夫人南希和我都认为应该将其公之于众，希望藉此提高公众对该疾病的认识。我将和我深爱着的南希及家人一起在生命的旅途上继续行进，我打算多享受些大自然的乐趣并与我的朋友们和支持者们保持联系”,4,1 概述,神经退行性疾病(Neurodegenerative disease) 是一类慢性、进行性神经疾病。不同
2、类型神经退行性疾病的病变部位和病因虽然各不相同，但大脑特定区域的迟发性神经细胞退行性病变、细胞丢失是它们的共同特征，因此统称为神经退行性疾病。神经退行性疾病主要包括 老年性痴呆(Alzheimers disease, AD, 阿尔兹海默病 ) 帕金森病（Parkinsons disease, PD） 亨廷顿病 (Huntingtons disease, HD) 脊髓小脑共济失调（spinal cerebellar ataxias） 齿状核红核苍白球丘脑下核萎缩(denatatorubropallidoluydian atrophy) 肌萎缩侧索硬化症（Amyotrophic Lateral S
3、clerosis, ALS） 脊髓肌萎缩症（Spinal Musclar Atrophy） 可传播性海绵样脑病： Creutzfeldt-Jakob病（CJD）及新变异型CJD,5,神经退行性疾病病因及发病机制复杂，迄今尚未阐明，因此这类疾病的治疗一直是个难题。近十年来，随着分子生物学、神经生物学及行为科学等多学科知识研究手段的迅猛发展，神经退行性疾病病因和病变机制的研究有了许多新的发现。这些研究结果不仅为这类疾病病变机制的阐明提供了大量资料，同时也为寻找相应的治疗药物提供了新的思路和作用靶点。,6,2. 神经退行性疾病的研究进展,分子遗传学 遗传因素在神经退行性疾病中发挥着重要作用。近10年
4、，已经阐明多种神经退行性疾病（如AD、PD、HD、ALS等）的突变基因位点及其基因产物。神经细胞死亡的机制 近年研究发现，引起神经细胞死亡的机理主要有氧化应激机制、线粒体机能障碍机制、兴奋性毒性机制、炎症机制及细胞凋亡机制等。它们之间相互影响，最终导致神经功能失调和细胞死亡。导致神经病理变化的主要致病原因 近年来采用组织化学方法在人脑中陆续发现不溶性沉积物（包涵体），如Lewy体（Lewy bodies）。进一步研究发现，这些沉积物是由某些蛋白质异常积聚或淀粉样化形成的，是某些神经退行性疾病的主要致病原因（如表1所示）。,7,不同类型神经退行性疾病的研究进展 AD、PD、HD、ALS等,8,老
5、年性痴呆症(Alzheimers disease, AD, 阿尔兹海默病) 是发生在老年期及老年前期的一种慢性进行性退化性脑变性疾病，以进行性记忆减退、认知障碍、人格改变为主要特征。 1907年由德国巴伐利亚州精神病医生和神经解剖学家Alois Alzheimer最先报道。他描述了一个51岁女病人的大脑皮层内神经元纤维缠结和粟粒状病灶，伴有进行性痴呆（病人有进展性妄想狂和短期记忆力缺失，最后明显痴呆，直到死亡历时5年）。 曾经有一个时期，65岁以前由于神经系统变性造成的痴呆病例称作早老性痴呆（presenile dementia），即Alzheimer病。65岁以后由于神经系统变性造成的痴呆病
6、例称作老年性痴呆（senile dementia）。近年来研究认为早老性痴呆和老年性痴呆两者的病理过程基本上是一致的，总称为Alzheimer型老年性痴呆（Senile dementia of Alzheimers type, SDAT），简称AD。,2.1 老年性痴呆(AD)的研究进展,9,AD在西方是死亡原因的第四位 (前三位分别为冠心病、癌症和中风 )。目前，美国有约400-450万人患有AD，每年因AD死亡的人数约10万，每年的医疗费用超过800亿美元。预计到2050年，将有1600万美国人患上这种病。 我国有关AD的流行病学调查尚不完善，一般认为65岁以上人群中痴呆的患病率约为4%，
7、发病率为0.6%-1.2%。据估计， 我国AD患病人数已超过500万，约占全世界总患病人数的1/4；北京市65岁以上老年人痴呆患病率为7%。随着老龄化社会进程的加剧，预计到2050年，我国AD患者将超过3000万，预期医疗费用将超过1万亿。AD主要病理改变为老年斑 (SP)、神经原纤维缠结 (NFT)及大量神经元丧失，主要发生在前脑基底、海马和大脑皮层。AD的病因复杂，目前尚未明确，但有以下几种学说与AD发病有关。包括基因学说、胆碱能学说、传染学说、铝中毒学说、自由基学说、炎症学说、钙超载学说、代谢紊乱学说等。但目前可以肯定的是，遗传和衰老是与AD关系最为密切的两个因素。,10,近10-15年
8、，有关AD的分子遗传学研究取得了明显进展，通过基因连锁技术对家族性AD（FAD）进行研究的结果表明，至少有4种基因与FAD的发病密切相关。淀粉样蛋白前体蛋白(APP)基因：位于第21染色体(21q21.3-q22.05)，该基因和FAD及Down综合征(21三体)都有关。目前已发现至少有12种错义突变，分别和早发型或晚发型AD相关。 载脂蛋白E(apoE)基因：定位在19号染色体19q12-q13，人类apoE具有多态性(至少已知有2、3、4三种类型)，其中3型可与tau蛋白和微管相关蛋白(MAP)-2相结合，被认为是生成淀粉样斑的分子伴体。apoE-4基因是晚发AD (60岁以上起病)的重要
9、危险因子，有近2/3的AD患者至少有一个apoE-4等位基因。,2.1.1 基因学说AD的分子遗传学研究进展,11,早老蛋白-1(也叫早老素-1，presenilin，PS-1) 基因：近年来从早发型AD的连锁分析研究中发现，在染色体14q上有与AD相关连锁的PS-1基因(14q243)。现已阐明了PS-1基因组的结构，并已发现至少有35种错义突变与FAD相关。早发型AD起病年龄多在40-50岁之间，但也有部分病人起病于2040岁。早老蛋白-2（PS-2）基因：近年从PS-1基因克隆研究中，发现1号染色体上的PS-2基因也和AD的发病机制相关，并发现其编码的多肽可读框中，含448个氨基酸，和P
10、S-1基因蛋白相似。该基因的突变与祖先来自德国黑森州VG家族性AD患者有关。 遗传因素是AD发病的重要因素，但不是唯一因素，其他非遗传因素亦起着重要作用。,12,70年代初发现胆碱能系统与学习记忆密切相关。随后经过大量的研究证实AD患者胆碱乙酰化酶 (ChAT)、乙酰胆碱酯酶 (AChE)和乙酰胆碱 (ACh)合成、释放、摄取等功能均有不同程度损害，伴胆碱能神经元缺失和变性，进而提出AD的胆碱能损伤学说。但胆碱能损伤并非特异，其他原因所致痴呆也可造成，故胆碱能受损可能是多种原因所致痴呆的共同的归宿。胆碱能假说被药理学家接受后开发出胆碱酯酶抑制剂，反过来证明了这一假说的正确性。到目前为止，调节胆
11、碱能系统功能仍然是临床治疗AD药物的作用主流。,2.1.2 胆碱能学说,13,为数不少的研究者认为AD可能类似于Kuru及Creutzfeldt-Jakob病，是由朊病毒 (Prion)引起的。朊病毒是一种缺乏核酸的蛋白性传染颗粒，由于某种原因，朊病毒的正常形式经过复杂的过程转变成不正常的蛋白形式。在AD中可出现严重的病理改变嗜银、嗜刚果红的淀粉沉着斑，这种斑被命名为Kuru斑。使人们有理由相信病理改变相似性是AD中朊病毒感染证据。但直至今日，尚未从AD脑中真正分离出病毒。,2.1.3 传染学说,14,研究表明，遗传、年龄、环境等因素，可使炎性蛋白质和小胶质细胞活化。在AD患者，神经元的损害大
12、多因机体对病原体的炎症反应，而非因病原体本身所致。炎症反应既对病变区的病原体碎片，也对周围旁观神经元造成损害而产生更多病灶，形成一个不断加强的自身毒性环路，由病变局部的胶质细胞产生并维持。胶质细胞吞噬外源性A，但不产生分解反应，它们在吞噬后被激活，产生各种炎性介质，如炎性补体C1a、C3 、C4，细胞因子如IL-1、IL-6、IFN-、TNF-等，造成AD的慢性炎症并能促进APP合成，导致 A大量产生而在脑组织中沉积。通过免疫组织化学、生物化学及分子生物学等手段对AD及未患AD尸体脑组织进行研究发现，AD脑内炎性反应的中心是A、NFT及神经元退行性变。,2.1.4 免疫炎症学说,15,铝中毒学
13、说：流行病学调查表明，长期接触或高铝饮食者，AD的患病率明显提高。AD患者脑中铝含量往往是正常对照组的4倍。铝在脑内以硅酸盐形式存在，能够促进 A的沉积和神经元纤维缠结 (NFT)，阻抑蛋白质的合成。但也有不同的实验结果，一些研究表明，铝所造成的NFT和AD患者大脑内的NFT病理结构不尽相同，也有认为AD患者血清及脑铝并不升高。自由基学说：由于脑含有高度不饱和脂肪酸、儿茶酚胺，进行着较高水平的氧化代谢。故是自由基最易侵袭的靶器官，而脑内自由基清除形成保护剂的水平相当低。脑老化过程中，神经元细胞膜上不饱和脂肪酸被氧化而产生大量自由基，损伤细胞膜、细胞器。以线粒体的损伤最为严重。但究竟AD脑中自由
14、基增加是引起AD病因抑或是AD发病过程中的结果，虽未有定论，但趋向于“因果同一”的观点。,2.1.5 铝中毒学说和自由基学说,16,钙超载学说：正常生理性钙浓度是维持神经元的正常功能所必须的，如葡萄糖代谢降低则会引起Ca2+内流增加。A过度产生则会引发细胞内Ca2+浓度升高，导致神经细胞功能紊乱。过高的Ca2+水平激活一系列与细胞毒性有关的酶，引起细胞结构区的破坏，并促进Tau蛋白高度磷酸化，导致细胞进一步受损，为AD神经变性病变提供最后共同通路。代谢紊乱学说：人体衰老、机体能量代谢下降，导致脑功能不足。通常在正常情况下所有组织均可合成APP。在AD患者则易发生 A沉积，进而形成老年斑和NFT
15、。另外谷氨酸是脑内兴奋性氨基酸，在学习记忆、突触可塑性等方面有重要作用。若脑内谷氨酸升高使其受体过度激活， Ca2+内流增加，细胞内钙超载致神经元死亡，并可使Tau蛋白产生类神经纤维缠结的聚合物。,2.1.6 钙超载学说和代谢紊乱学说,17,人们通过脑病理研究发现，老年性痴呆(AD)患者脑组织内-淀粉样蛋白(Amyloid-protein，A)明显增多，并形成大量的老年斑。现有大量的实验结果和临床资料表明，A是各种原因诱发AD的共同通路，是AD形成和发展的关键因素。,2.1.7 -淀粉样蛋白(A) 与AD,18,1853年德国病理学家Virchow发现，大脑皮层含有一种球状斑，斑的中心是一种细
16、丝样物质，周围是一些不正常的神经突。他认为细丝样物质是一种淀粉样物质，并命名为“Amyloid”。1907年Alzheimer第一次报告了老年斑是进行性痴呆的病理基础。由此，这种以老年斑为病理特点的进行性痴呆称之为Alzheimer病。到本世纪80年代，对Amyloid的研究有了突破性进展。1984年，Glenner和Wong从AD患者的脑膜血管壁中首次分离出了Amyloid。他们发现这种物质的三维结构呈型折叠，从而称“-Amyloid” (A)。1985年Masters和Beyreuther从老年斑中心分离出来了一种蛋白质，这种蛋白质与A具有相同的分子量和氨基酸序列，并且能与相同的抗体结合，
17、从而证实了老年斑中心也是由A组成 。,19,1987年Kang等在21号染色体长臂中段发现了一个基因，它含有A的全部密码，这个基因编码的蛋白被称为A前体蛋白(APP)，由695770个氨基酸组成，是一种跨膜糖蛋白。APP有二条代谢途径。原发途径是在-分泌酶(-Secretase)作用下，在APP第16位的赖氨酸上进行裂解并产生可溶性的-APPs，-APPs具有神经营养和促神经细胞发育作用，可通过降低细胞内的Ca2+浓度起到神经细胞保护作用。另一条途径是在-分泌酶(-Secretase)和-分泌酶(-Secretase)的作用下裂解产生1-40或1-42个氨基酸的A肽，即A40和A42个氨基酸的
18、肽(即40和42)。,20,Amyloid precursor protein (APP) and its metabolites,NATURE REVIEWS | NEUROSCIENCE,2004,21,用不同的蛋白酶抑制剂可分别阻断A40和A42的生成，提示-分泌酶可能有二种不同的形式。-40分泌酶是一种半胱氨酸分泌酶；-42分泌酶是一种丝氨酸蛋白分泌酶，二者分别产生A40和A42，它们均是神经细胞的正常代谢产物。在正常情况下脑组织以生成A40为主，而在AD时，A42升高。A42是一种不溶性的肽，它比40更容易导致淀粉样物质的生成。已有大量的研究证明，A42增加与AD发病密切相关，主要引
19、起脑组织形成不溶性的淀粉样沉积，即AD特有的病理改变。同时，研究也已证明，A42是淀粉样斑块中的主要成份。,22,目前已证实，A具有神经毒性作用,它通过破坏膜的完整性及增加细胞内离子的渗透性导致细胞损伤。不溶性的A聚集可能在细胞膜上形成非特异性的离子通道，并引起细胞内Ca2+浓度增加。A还可阻滞膜的Na+/K+ATP酶的活性, Na+/Ca2+交换增加，并导致细胞内Ca2+浓度增高。另外， A可使细胞膜磷脂超氧化，从而抑制磷酸化过程并减少ATP的形成及降低细胞内的pH值，最终导致细胞损伤和死亡。A增高可引起斑块沉积，还可能激活小胶质神经细胞，而触发炎症反应，引起神经退行性变。在正常情况下，小胶
20、质细胞通过清除淀粉样沉积物，对减少和防止斑块的形成起到了积极的作用。但在AD情况下，不溶性A过度产生，可造成A生成和吸收、降解之间的平衡产生紊乱，从而促进斑块形成。,A级联效应假说（ The amyloid cascade hypothesis）,(a) After processing of APP by - and -secretase, A is secreted and (b) aggregates into fibrils that deposit in senile plaques. Fibrils and plaques can induce neurotoxicity (c)
21、directly or (d) indirectly, e.g. by the formation of NFTs. (e) A possible treatment concept is immunization with A, which can induce an Fc receptor mediated clearance process by phagocytic microglia cells.,24,The cascade is initiated by the generation of amyloid-42 (A42). In familial early onset AD,
22、 A42 is overproduced owing to pathogenic mutations. In sporadic AD, various factors can contribute to an increased load of A42 oligomers and aggregates. Amyloid- oligomers might directly injure the synapses and neurites of brain neurons, in addition to activating microglia and astrocytes. Tau pathol
23、ogy, which contributes substantially to the disease process through hyperphosphorylated tau and tangles, is triggered by A42.,NATURE REVIEWS | NEUROSCIENCE,2004,25,神经原纤维缠结(NFTs，AD的主要病理改变之一），是引起神经元退化的主要原因之一，其主要成分是异常过度磷酸化的微管相关蛋白(MAP)tau。微管是神经细胞中参与胞体与轴突营养输送的通道，是细胞骨架的重要成分，由管蛋白和MAP组成，tau是MAP的主要成分。在AD脑中，异
24、常过度磷酸化的tau蛋白含量显著增高，它聚集成双螺旋丝(PHFs)形式，丧失了促进微管组装的生物活性，导致细胞骨架的结构异常和神经细胞死亡。另外，tau蛋白也是神经纤丝(NT)及老年斑中的营养不良突起的主要成分。,2.1.8 tau蛋白与AD,26,正常的tau蛋白是一种含磷的蛋白质，主要分布于人类大脑的额叶、颞叶、海马及内嗅区，躯体感觉及运动区的皮质均有分布，外周神经系统含量也较丰富，而小脑中较少。人tau蛋白主要定位于神经元轴突内。研究证明，海马、内嗅区回路之轴突内的PHF-tau病理变化决定痴呆的临床表现，同时也是老年痴呆中发生各类记忆功能障碍的解剖学基础。近年来，tau在AD病理变化中
25、的作用及其分子机制研究取得了明显进展。,人类tau蛋白基因位于17号染色体长臂上，长度在100kb以上，有16个外显子。Tau蛋白有6种变异体，分子量在4867kD之间，它们是来源于同一单基因的不同mRNA剪辑产物，它们的区别在于C-末端有3或4个微管结合区以及N-末端有0、1或2个插入序列。,已发现的21个异常过度磷酸化位点主要集中在N-末端(Ser-198Thr-217)和C-末端(Ser-396Ser-422)至微管结合重复区。有研究证实，完整的tau蛋白分子包括含有34个微管结合重复区的tau的6种变异体，它们的聚合作用可被外显子e2和e3所促进。,A. Schematic repre
26、sentation of the tau protein domains and its phosphorylation sites, indicating the hyperphosphorylated sites (rectangles in red) found in paired helical filaments in AD. Tau hyperphosphorylations block its capacity to modulate cytoskeletal dynamics and promote tau self-aggregation into PHFs and tang
27、les. The microtubule binding repeats are denoted by R1 through R4. B. Schematic representation of the amyloid precursor protein major domains, indicating the sequence of the 4-kDa A peptide (in orange) cleaved by secretases.,30,AD的病因甚为复杂，多因异质是其病因学的基本特点。各种假说虽有其合理的一面，但均有其局限性，不能全面解释AD复杂、广泛的神经系统病理变化。但有两
28、点是值得肯定的，一是AD的发病与机体衰老有关，二是遗传因素在多数AD发病中是重要因素。A学说已成为研究的热点之一，许多研究表明 A是在机体衰老基础上产生的结果，同时正是由于 A在脑内的大量聚集而导致AD发生。随着分子生物学和相关学科的发展，对AD的病因及发病机制的认识必将更加深入。,31,帕金森病（Parkinsons disease, PD）又称震颤麻痹(paralysis agitans, shaking palsy), 是一种常发生于中老年人的中枢神经系统变性性疾病，其主要临床表现为震颤、肌强直和进行性运动徐缓。PD的患病率仅次于AD，主要发生于中年以上人群，65岁以上人群中患病率为2%
29、。PD的病理学特征是黑质致密区内多巴胺能神经元退行性改变及胞浆中出现球型嗜酸性颗粒Lewy体。但造成这一损害的原发机制尚无定论。PD的病因有遗传因素，也与环境因素有关。在PD病人中，大约有5%-10%有家族史。在它们的近亲中，PD发生率比其他人高2-14倍。,2.2 帕金森病(AD)的研究进展,表2. PD研究的里程碑,33,2.2.1 神经毒素MTPT的发现及其对PD发病机制的贡献,1983年春，美国圣荷西市地区医院精神科1周内连续收了3位全身僵硬，活动受限，年龄25岁的年轻人。家属称他们在较短时间无明显诱因出现面目呆滞、不能说话或说话不清和四肢僵硬、行动不能。当时被诊断为重度抑郁症而收住院
30、。当时该院神经科主任（现为美国帕金森病研究所所长）J. William Langston博士被请去会诊，发现病人形如“僵尸”，但能通过缓慢书写来表达自己的意思和与人沟通。说明这些病人头脑清晰，不是重症抑郁患者。 Langston博士将他们诊断为帕金森综合征，给予左旋多巴制剂后，病人一个一个奇迹般“活”了过来。令人迷惑的是，一般老人才患帕金森病，但这几位病人才20几岁，又几乎在同一时间和同一地区发病。 Langston博士发现，这些病人有一个共同特点，那就是他们都使用毒品海洛因，而且都在旧金山附近买毒品。,34,Langston博士经研究发现，他们所购毒品均为人工合成，并因合成过程中温度控制不严
31、而生成了吡啶类化合物1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氢吡啶（MPTP），这些化合物注入动物体内可以出现帕金森病的表现。这一重要发现，不但使我们进一步认识到环境因素可能在PD的发生中起重要作用，使我们有了研究PD的最好模型，而且使我们对外源性或内源性毒素如何选择性破坏中脑黑质DA能神经元而导致PD有了进一步的认识。MPTP首先在脑内星型胶质细胞或五羟色胺能神经元中，在单胺氧化酶B的作用下生成活性离子MPP+，然后被DA能神经元膜上的DA转运载体（DAT）选择性地转运入DA能神经元内，并依浓度梯度进入线粒体而抑制呼吸链复合物I，引起ATP合成减少，最终导致细胞死亡。当使用MAO-B或DAT抑
32、制剂后，MPTP引起的神经毒性作用可被完全阻断。,35,虽然MPTP可以引起DA能神经元的选择性破坏而出现类似PD的临床征候群，但自然界并不大量存在MPTP，它必须经过人工合成而产生。因此，MPTP本身应不是导致我们临床所见PD的原因。但自然界存在许多与MPTP结构相似的毒物，如居住或工作环境中的杀虫剂、杀草剂等，常与这些化学物质接触均可能增加PD发生的危险。此外，与PD有关的有害物质包括某些微量元素、氰化物、油漆稀释剂、有机溶剂、一氧化碳及二硫化碳等。少数调查发现PD病人有与某一特定农药的过多接触史，如有机氯、氨基甲酸酯、百草枯等，也有发现，PD病人死后脑组织中含有较高浓度的农药氧桥氯甲桥萘
33、（Dieldrin）。,36,2.2.2 -突触核蛋白（-synnuclein）和Parkin基因与PD,-突触核蛋白（-synnuclein）Golbe等报告一个家族四代中有60人患有PD，表现为常染色体显性遗传。经家系连锁分析，致病基因被定位于4号染色体长臂的4q21-23，随后该基因被克隆，称为-synnuclein。已知该基因有6个外显子，第三号外显子的第209核苷酸位点的G被A替代，导致所编码蛋白质53位的丙氨酸被苏氨酸取代是导致该家族性PD的致病原因。另一个第一号外显子第80位核苷酸位点的G被C取代与在德国发现的一个大家族性遗传性PD连锁。但多个研究单位对不同国家的人群包括中国PD
34、病人的-synnuclein基因进行分析未发现有任何变化，提示该基因突变只与少数家族性PD有关。对多数PD患者，不能通过检测该基因突变来诊断PD。但后来发现PD特征性病理表现路易小体以及路易神经轴束中存在大量-synnuclein，但这些患者并不存在该基因突变。,37,随后，大量证据表明，-synnuclein是多系统萎缩（MSA）特征性小胶质细胞胞浆内包涵体、弥漫性路易小体病、路易小体痴呆和老年性痴呆路易小体型的路易小体中的主要成分。2000年，有人将人野生型-synnuclein 基因转入小鼠胚胎干细胞，发现所产生的转基因小鼠脑皮质、海马和中脑神经元中存在含-synnuclein的包涵体。
35、而同时，有人将人野生型-synnuclein转入果蝇后，发现果蝇不但出现运动行为障碍，而且有DA 神经元选择性变性和死亡，同时出现类似于路易小体的包涵体。这些结果说明-synnuclein 在神经元变性死亡中起关键作用。目前尚不清楚-synnuclein 的确切功能，但有研究显示它可能与神经元的发育、可塑性及突触小泡的转运有关。,38,Parkin1972年Yamamura等首先报道一种少见的以运动迟缓和肌张力增高为主要表现的早发性PD, 发病年龄多在40岁以下。Yokochi等病理检查后发现病人黑质纹状体存在多巴胺能神经元的丧失和胶质细胞的增生，但不存在路易小体。1997年，Matsumin
36、e等利用连锁分析将其基因定位于第6号染色体上，随后, 该基因被Kitada等克隆，命名为Parkin，并发现该基因的外显子缺失和突变是导致疾病的原因。 Parkin基因约500kb大小，共含12个外显子，与泛素(ubiquitin)的结构相似，编码序列为1395bp所编码的蛋白质含有含465个氨基酸残基，其生物活性尚不十分清楚。,39,至今，已在日本、欧美和以色列人中发现十多种不同突变与早发性PD有关。研究表明中国人50岁前发病的PD病人的Parkin基因存在缺失突变，进一步证明该基因突变与早发性PD有密切关系。因此，检测病人的Parkin基因突变可作为早发PD的基因诊断手段。通过近二百多年不
37、懈的努力，PD的病因和发病机制取得了一定进展，但至今仍未完全阐明。这反映出PD以及其他一些神经系统退行性病的复杂性，以及寻找研究这些多因素疾病新方法的迫切性。在研究这一类疾病时，应同时考虑到遗传易感性和环境毒素暴露等危险因素在发病中所起的作用。,40,亨廷顿病 (Huntingtons disease, HD)又名遗传性舞蹈病，是一种病变累及纹状体、大脑皮层为主的中枢神经系统退行性变性疾病，呈常染色体显性遗传。临床主要表现为舞蹈样不自主动作、精神障碍和进行性痴呆等。 HD的发病年龄多在 40岁左右 ，但可早至 23岁 ，迟至80岁以后。至今尚无任何有效方法对HD进行治疗 ，患者多在发病后 12
38、-15年间死亡。在欧美等国家中 ，HD患病率高达 1/ 10000，且由于其迟发的常染色体显性遗传的特点，患者常在发病前把疾病基因遗传给下一代，因此HD在西方社会被认为是最可怕的疾病之一。,2.3 HD研究进展,41,病理学上，HD患者主要在纹状体和大脑皮层内出现大量神经元死亡, 大脑皮层萎缩，脑室系统扩大。 疾病早期主要在纹状体有广泛的神经元缺失，后期在大脑皮层可见大量神经元缺失。分子遗传学研究克隆了HD的致病基因（HD基因，位于染色体4的短臂），HD基因第一位外显子内含有一段CAG三核苷酸重复扩展序列，(CAG)n动态突变引起HD发病。（正常人9-34个，HD病人40个，重复越多，HD发病
39、越年轻，病情越严重。）HD基因编码的蛋白产物为huntingtin蛋白。随着CAG三核苷酸重复数目的增加，HD基因可表达一个含40-150个谷氨酰胺残基的延长了的huntingtin蛋白。huntingtin亚细胞定位于细胞浆内，它的正常功能尚未阐明，推测它通过与细胞浆中的特异性神经元蛋白发生蛋白-蛋白相互作用导致huntingtin聚集和核包涵体形成，最终选择性引起特定区域内神经元变性脱失。,42,运动神经元缺失是一组选择性累及运动神经系统的慢性疾病，其中肌萎缩侧索硬化症（amyotrophic lateral sclerosis, ALS）最常见。ALS是选择性侵犯上下两级运动神经元的慢性
40、变性疾病。 首先由Charcot于 1869年报道，该病多半为散发性，仅1-10%为家族性，但临床上很难区分。ALS预后差，95%的病人在起病后3-5年死亡。ALS的病理学特征是运动神经损伤，但运动神经元缺失的机制尚不清楚。近年来的研究提出了多种可能的病因学说，涉及兴奋性氨基酸毒性、遗传基因、自身免疫及神经营养因子等。,2.4 其它神经退行性疾病的研究进展,43,近年来通过位置克隆法，发现约有20的家族性肌萎缩侧索硬化症（FALS）病例的突变基因和Cu/Zn超氧化物歧化酶-1(super-oxide dismutase-1，SOD-1)基因连锁，突变位点定位于染色体2lq21-q22之间。但此
41、后又有人报告一个突尼斯家族，突变基因则与染色体2相连锁。散发性ALS虽然不属遗传病，但似乎也具有某些遗传易感性，如在某些病人运动神经元中SOD-l mRNA水平增高。而且，谷氨酸的GluR5受体也定位在染色体2lq上，与SOD-1基因位点相近，提示ALS的发病机制，与兴奋性氨基酸过度释放有密切相关。此外，在显示运动神经元变性的转基因小鼠方面，其突变基因则定位于染色体22q12.1-q13.1。说明ALS的遗传基因，可能不限于单个基因的突变。,44,AD的药物治疗PD的药物治疗HD等神经退行性疾病的药物治疗,3 神经退行性疾病的药物治疗现状,45,改善胆碱系统功能的药物纠正钙稳态失调和抗氧化的药
42、物抗感染剂干扰A形成和沉积的药物神经营养剂促代谢药物中医药,3.1 AD的药物治疗,46,研究表明，AD患者胆碱能活性降低是认知记忆功能障碍的主要原因。其关键症状系由胆碱能神经功能障碍所引起。理论上下列 6类药物可用以改善胆碱能缺陷：AChE抑制剂 (AChEI)：通过抑制ACh降解来提高突触ACh效力。胆碱前体：如磷脂酰胆碱可增加胆碱的生物利用度。ACh促释剂：可使突触前膜ACh释放增加。M1和M3受体激动剂：在突触后受体上能模似ACh。M2 和M4受体拮抗剂：作用于突触前受体，通过负反馈来调节ACh的释放。烟碱激动剂或烟碱样物质：可促进ACh的释放。,3.1.1 AD的药物治疗胆碱能药物（
43、1）,47,胆碱酯酶抑制剂（AChEI） 在胆碱能药物中，目前改善本病胆碱能缺陷与症状最成功者是AChEI。他克林 (tacrine), 第一代产品, 商品名cognex，派可致。于 1993年被FDA批准为治疗AD的第一个药物，具有高度脂溶性，极易透过血脑屏障，其半衰期约为 3.5h。一个为期 30天剂量 160mg/d的临床研究表明，临床治疗每天需服用 4次才能收到较好疗效。近期研究认为患者性别及ApoE基因类型与临床疗效有关。女性、ApoE2 和ApoE3 携带者的治疗效果明显优于ApoE4携带者，而男性则未见有任何差别。表明含有ApoE2-3 基因型的女性AD患者对他克林更为敏感。 其
44、主要不良反应为肝毒性和胃肠道反应。肝毒性是影响其治疗的首要原因，因而现今临床上已基本不用。,3.1.1 AD的药物治疗胆碱能药物（2）,48,第一代AChEI中尚有毒扁豆碱、氨基吖啶、四羟氨基吖啶等。其中毒扁豆碱虽有改善学习记忆作用，但作用时间短，安全范围窄，口服生物利用度低，药物化学结构稳定性差，治疗剂量个体差异大，且为非选择性AChEI，应用受到限制。意大利Mediolanum公司已研究出长效缓释制剂庚基毒扁豆碱（eptastigmine，依斯的明), 是毒扁豆碱的一种衍生物，在体实验结果表明，胆碱酯酶的抑制是剂量依赖型的，作用时间长，而且在脑组织中特别明显。已经上市。,3.1.1 AD的
45、药物治疗胆碱能药物（3）,49,加兰他敏(galanthamine), 第二代ChEI。 50年代开发，一直用来治疗重症肌无力、肌营养不良和小儿麻痹后遗症。80年代开始用于治疗AD的研究，1987年美国Davis Bonnie 率先获得了用加兰他敏治疗AD的专利。加兰他敏选择性高，对神经元及红细胞中AChE的抑制活性是血浆中丁酰胆碱酯酶（ BuChE ）的50倍，外周胆碱样副作用小。临床研究表明，在治疗开始2-3周，病人可有恶心、呕吐等不良反应，以后不良反应消失，治疗开始后6-8周临床效果明显。和他克林相比，加兰他敏没有肝毒性。,3.1.1 AD的药物治疗胆碱能药物（4）,50,安理申 (Ar
46、icept, donepezil, E2020 ), 第二代产品，由卫材/Pfizer公司研制， 1996年被FDA批准, 1997年1月和4月分别在美国和英国上市，是第二代高特异性、可逆性AChEI。安理申和其他非特异性AChEI相比，副作用小。临床实验结果提示安理申能改善轻、中度AD患者的智能。和他克林相比，安理申有许多优点，主要表现在：药物作用时间长，半衰期达 70h，每日1次即可。药效强，是他克林 3倍。副作用小，无肝毒性。石杉碱甲（huperzine A, 哈伯因，双益平）是我国研究人员从石杉科石杉属植物蛇足石杉（千层塔）中分离得到的一种新生物碱，是一种选择性AChEI，比其它同类产
47、品作用时间长，副作用小，没有肝毒性。在国际上已被列为第二代AChEI之一。我所研制、竹林安特制药有限公司生产的石杉碱甲片（商品名哈伯因）于1994年获得卫生部批准新药生产，并已在临床应用。,3.1.1 AD的药物治疗胆碱能药物（5）,51,艾斯能 ( Exelon, ENA713 Rivastigmine) 第二代AChEI， 选择性AChEI和丁酰胆碱脂酶抑制剂 ( BuChEI )，由瑞士Novartis公司， 1996年进行期临床实验， 1997年底在瑞士首先上市，2000年底美国FDA也批准上市，2001年我国引进，并给予Novartis的该药以行政保护。在肝脏代谢，对大脑皮层和海马区
48、AChE抑制作用最强，对纹状体、脑桥、心脏中AChE活性影响很小，故临床有明显提高记忆和认识能力作用，疗效和副作用均呈剂量依赖，维持时间短。不良反应较少且轻微，最常见的有恶心、呕吐、眩晕和腹泻，服药一段时间后可消失。,3.1.1 AD的药物治疗胆碱能药物（6）,52,美曲丰(Metrifonate, 美曲磷脂，敌百虫)属有机磷化合物，最早(1952年)由美国的Bayer公司开发(用作杀虫药)，直到80年代才被用于治疗AD。它本身非AchEI，但可从非酶形式转化为有活性的2，2-二甲基-二氯乙烯磷酸盐，是目前用于AD治疗的唯一以无活性前药形式存在的AChE抑制剂。临床试验表明，服用本品后，人体血红细胞中AchE活性平均下降52.3%，高剂量服用本品能显著提高患者的认知能力，改善患者的幻觉、抑郁/焦虑、情感淡漠症状。 上世纪末曾在美国及欧洲各国申请上市。但由于服用本品的患者中有多例发生肌减弱等，因此Bayer公司不得不暂停其8项III期临床研究，使其上市计划向后拖延。其他如NIK-247(amiridine)、CP-118954、DP-543、T-82等均显示一定的临床效应，但多数尚未上市。,
