澱粉樣蛋白級聯假說一直占有阿爾茨海默病(Alzheimer's disease，AD)發病機制的主要地位．該假說認為：腦內澱粉樣蛋白前體(amyloid proteinprecursor，APP)的異常代謝使得β- 澱粉樣蛋白(β-amyloid，Aβ)產量增多、降解減少，引起Aβ 大量聚積．過量Aβ 聚積形成澱粉樣斑塊，產生神經毒性．目前認為，過量Aβ 是AD 觸發因素中的必要條件，但非充分條件．以Aβ 為靶點的AD 治療藥物成為臨床研究的主要方向之一．
1 AD 治療藥物的臨床研究
APP 是Aβ 前體蛋白．正常情況下，人體內APP 存在2 條水解途徑：一條是非澱粉樣蛋白途徑，APP 被α- 分泌酶水解成sAPPα；另一條是澱粉樣蛋白途徑，APP 分別被β- 分泌酶和γ- 分泌酶水解為Aβ40
和Aβ42．Aβ42更傾向形成β 摺疊結構而易於聚集為寡聚體和纖維，較Aβ40具有更強的細胞毒性．家族性AD 患者存在多種APP、γ- 分泌酶等基因突變，Aβ42產生量大幅增加；散發性AD 患者腦中Aβ 清除能力不足．因此靶向Aβ 產生、聚集和清除等關鍵環節的藥物研發成為近年的研究熱點(圖1)．
1.1 抑制Aβ生成類藥物
抑制β、γ- 分泌酶活性、減少Aβ 生成是治療AD 的策略之一．γ- 分泌酶復合物由至少4 個不同的蛋白質亞基組成．早老素1 或2(Presenilin1/2)是γ- 分泌酶的催化亞基，目前在該亞基發現的約150個顯性點突變，均可增加Aβ42的產生，導致早發性AD．
Fig. 1 The diagram of the therapy strategies targeting β-amyloid pathology in Alzheimer's disease
圖1 靶向Aβ的AD 治療策略示意圖
2001 年，禮來公司首先報道口服γ- 分泌酶抑制劑，可以降低AD 轉基因和非轉基因動物模型腦內Aβ 含量．然而，γ- 分泌酶參與體內多個信號轉導通路，其抑制劑影響包括Aβ42在內的多種蛋白質．其中跨膜Notch 受體與人體機能密切相關，一旦其裂解受到抑制會引起人體胃腸道、胸腺以及脾功能發生異常．這是γ- 分泌酶抑制劑在臨床前和臨床試驗中引起多種毒副反應的主要原因．同時，Notch 信號與成體腦結構和功能可塑性有關，並參與部分腫瘤抑制通路．禮來公司的γ-分泌酶抑制劑Semagacestat 在Ⅲ期臨床試驗中顯示受試者認知功能惡化、皮膚癌患病幾率上升．另外，一些γ- 分泌酶抑制劑在臨床試驗中也沒有顯示出良好的特異性，如LY450139 和GSI-953 可減少體內Aβ含量，但主要降低血液而非腦脊液中Aβ 含量. 現有數據表明，正在進行臨床試驗的3種γ- 分泌酶抑制劑存在的主要問題在於：動物實驗上沒有顯示出長期服用後可以改變腦內澱粉樣斑塊的數量，以及缺乏改善動物行為學的研究數據.近年來的研究發現，一些非甾體類抗炎藥可以調節γ- 分泌酶裂解APP 的活性，但是不干擾γ- 分泌酶對其他底物的裂解，這類不作用於Notch 受體的藥物稱為γ- 分泌酶調節劑．其中Tarenflurbil 在Ⅱ期臨床試驗中對於輕度AD 患者有積極的治療效果，但在兩個Ⅲ期臨床試驗中均沒有顯著療效．目前有2 種γ- 分泌酶調節劑正在進行臨床試驗，均顯示出較好的安全性．然而這些候選藥物存在的問題包括：血腦屏障穿過率低下，動物長期服用後腦內澱粉樣斑塊的數量未發生改變．近期發現的一系列可以調節γ- 分泌酶活性的蛋白質，也可作為潛在的藥物靶點．β- 分泌酶又稱β 位的BACE1，是Aβ40產生的限速酶[8]．目前，以β- 分泌酶為靶點的藥物尚在臨床前試驗階段．如β- 分泌酶抑制劑GSK188909，體外實驗中可減少細胞外Aβ40和Aβ42的表達量，也可減少APP 轉基因小鼠大腦內Aβ40和Aβ42的表達量．Colciaghi 等報道EGb761 能夠通過蛋白激酶C 非依賴途徑誘導APP 向α- 分泌酶方向代謝，增加sAPPα 的釋放．這些動物實驗的結果顯示，靶向BACE1 可能成為有效的AD 治療策略．
1.2 抑制Aβ聚集類和促進Aβ降解類藥物Aβ 聚集是一個多步驟的過程，涉及多個中間體，包括寡聚體和原纖維．
Fig. 2 Neuronal damage is too extensive to rescue in dementia phase of AD
圖2 AD 痴呆期神經元嚴重損傷已無法逆轉臨床試驗結果顯示，長期使用Tramiprosate 的安全性良好，並可以減少腦脊液中的Aβ42．但其在Ⅲ期臨床試驗中未顯示出明顯效果，已被停止試驗.研究發現，大腦內的金屬離子可通過與Aβ 相互作用促進後者的聚集，而金屬螯合物可以顯著逆轉Aβ 的沉積．如Cu/Zn 螯合劑PBT-1，Ⅱ期臨床試驗中顯示其對於中重度AD 患者有顯著療效.PBT-2，是一種金屬蛋白衰變分子，目前針對早期AD 患者開展Ⅱ 期臨床試驗研究．ELND05(A2D-103)，一種干擾Aβ 聚集和纖維化的藥物，也處於臨床研究中．腦內酶降解作用是Aβ 清除的重要機制．Aβ降解酶包括胰島素降解酶(IDE)、腦啡肽酶(NEP)、內皮素轉換酶、血管緊張素轉換酶以及纖溶酶等.研究發現，敲除IDE 的小鼠腦中，Aβ 產生量顯著增加[17]，而過表達IDE 和NEP 的小鼠腦中Aβ 水平下降．AD 患者的海馬區以及大腦皮層也可檢測到NEP 表達量顯著減少．生長抑制素可以上調大腦中NEP 的活性，進而降低腦內Aβ 水平．如生長抑制素釋放劑FK962，可以增強小鼠的認知能力，在2006 年就進入了Ⅱ期臨床試驗，但由於沒有顯著療效而被放棄．
1.3 以Aβ為靶點的免疫治療類藥物
1999 年，Schenk 等[20]提出Aβ 免疫療法．動物實驗顯示注射疫苗可以減少轉基因小鼠大腦中澱粉樣斑塊，隨後的實驗證實，疫苗可以改善轉基因小鼠的記憶障礙，減少Tau 蛋白形成的神經纖維纏結．進一步的證據包括，抗Aβ 免疫治療可以減少非人靈長類動物的澱粉樣斑塊，改善記憶能力．目前，有十餘種Aβ 免疫治療藥物處於臨床試驗中.免疫療法第一代藥物的代表為主動免疫疫苗AN1792．臨床研究顯示，AN1792 可以減緩患者認知障礙並減少腦脊液中Tau 蛋白總量．但Ⅰ、Ⅱ期的臨床試驗中均發生嚴重副反應，6%的受試者出現了腦膜炎或血管淋巴細胞浸潤．第二代免疫藥物包含減短的Aβ 片段，其T 細胞激活毒性大大減弱，但毒副反應仍難以避免．其中ACC-001 因為在一個受試者身上引起皮膚損傷而在Ⅱ期臨床試驗中被叫停，目前引起該損傷的原因還在調查中.第三代免疫藥物是被動免疫藥物人源單克隆抗體，其作用機制與天然被動免疫相類似．其中Bapineuzumab 在Ⅱ期臨床試驗中約10%受試者出現如血管性腦水腫、微量出血、血鐵黃質沉積等多種毒副作用[24]．但部分受試者認知能力顯著改善，因此已進入Ⅲ期臨床試驗．受試者為輕、中度AD患者，現有證據顯示其可以減少患者腦脊液中總Tau 蛋白含量，但Aβ 水平無顯著改變．另外，單抗藥物Solanezumab，通過清除外周神經系統的Aβ 來逆轉行為與認知方面的退化，在Ⅰ期與Ⅱ期的臨床試驗中，也出現了血管源性腦水腫等一系列副反應．大部分數據顯示Aβ 免疫治療後受試者的認知功能改善，以及PET 成像中澱粉樣斑塊的減少.治療的副反應仍然是目前免疫療法的主要問題．小鼠實驗和人類臨床試驗[28]都報道免疫療法伴有微量出血(局部腦出血)、血管源性水腫(血腦屏障損傷導致的腦內細胞外液體積增加)、血管澱粉樣沉澱增加等毒副作用．主動或被動免疫均可引起上述問題．
2 早期藥物治療的研究
第一代抗Aβ 疫苗臨床試驗結束後，一項對受試者的長期跟蹤研究報道了試驗結束後8 年間去世的12 名受試者的屍檢腦片結果．在免疫後4～6年間兩名受試者腦內的澱粉樣斑塊包括血管周圍澱粉樣沉澱已被完全清除，腦內亦未發現殘存的微量出血現象．然而，這兩名受試者生前的認知狀況並未隨澱粉樣斑塊的清除而得到改善．上述結果意味著，澱粉樣蛋白可能並不直接影響認知水平；另一個可能性是，在受試者出現認知障礙症狀時，腦內神經細胞已經大量凋亡，神經元的嚴重損傷已不可逆轉(圖2)．
2.1 模型動物的早期治療研究
動物實驗發現，腦內澱粉樣斑塊增長速度與斑塊大小呈負相關．在斑塊形成早期，其增長速度顯著快於晚期．Gordon 等發現，在AD 小鼠的病程進展到晚期前，斑塊的數量呈現年齡依賴性．上述結果提，若從AD 發病早期開始介入治療，治療效果將更加顯著．在AD 模型動物的研究也顯示，早期治療更加有效．Yan 等[31]報道，抑制γ- 分泌酶活性可以阻止動物腦中現有澱粉樣斑塊生長，並減少新的斑塊形成，但是無法誘導已有斑塊減小．使用藥物降低可溶性Aβ 水平會顯著減少6 月齡小鼠腦內澱粉樣斑，對於10 月齡小鼠則無作用，證實在AD 病理過程早期斑塊尚小時，採用靶向Aβ 的治療，療效更加顯．採用APP/PS1/Tau 三轉基因鼠的研究也顯示，使用Aβ 免疫藥物不僅可以減少Aβ 總量，還可以清除高度磷酸化的Tau 蛋白，但是對於已經聚集的Tau 蛋白則沒有作用．這一結果提示，Aβ 免疫藥物在痴呆前階段使用可能會有更顯著的療效．
2.2 早期治療研究的藥物靶點
有學者提出，腦內的澱粉樣斑塊可能是對神經元損傷過程的一種防禦性反應．儘管Aβ 的正常生理功能尚未完全闡明，有一些研究顯示，它可能參與神經可塑性的調節．體內研究發現，正常小鼠海馬注射皮摩爾(pmol)級Aβ42單體或寡聚體，可以顯著增強海馬長時程增強作用(LTP)和動物的參考與背景記憶．低劑量Aβ 可以促進正常小鼠記憶的保留和海馬區乙醯膽鹼的合成，阻斷或降低內源性Aβ 的表達會導致小鼠空間學習能力障礙．這些實驗提示，在正常、健康的動物腦中，Aβ 的存在有益於維持正常的突觸功能和學習與記憶能力．因此，AD 早期藥物治療的靶點研究不應局限於Aβ.適合作為AD 早期藥物治療的靶點分子是未來AD 研究的重要領域．近期有研究提出，神經炎症和氧化壓力增加、腦代謝和神經環路異常發生在AD 臨床認知症狀出現前5 年左右．腦代謝能力的降低可以引起神經元突觸活力降低， 促進BACE1 的表達和活性，增加Aβ 沉積．對AD 病人屍檢研究發現，腦組織內的生物大分子(如蛋白質、DNA、磷脂等)的氧化產物明顯升高，提示AD病人腦內的氧化應激反應增強．大量有關AD發病機制的研究將為阻止或延緩神經退行性變的藥物研究提供豐富的靶點分子．
2.3 早期診斷技術的發展
目前的研究結果顯示，僅在痴呆階段患者中進行新藥臨床試驗並無太大意義．2011 年，美國國立老化研究所(National Institute of Aging)和AD 協會(Alzheimer's Association)發布的阿爾茨海默病診斷指南首次將AD 劃分為三個階段：無症狀臨床前階段、痴呆前有症狀階段以及痴呆階段．在指南中， 輕度認知障礙期(mild cognitive impairment，MCI)被明確定義為AD 連續譜中的痴呆前有症狀階段，這將有助於AD 藥物的開發研究．近年來，AD 領域的一個重要進展是檢測手段的發展．診斷技術的發展提供了在AD 早期對患者進行干預的可能性，從而增加了延緩或阻止老年性痴呆發展的可能性．正電子放射斷層造影術(positron emission tomography，PET)與可以結合澱粉樣蛋白的配基聯用， 如匹茲堡復合物B
(Pittsburgh compound B，PIB)，PIB 能夠特異地與腦內纖維狀Aβ 結合，可用於觀察腦內Aβ 蛋白含量和分布．大量研究顯示PIB-PET 陽性信號與腦中澱粉樣沉澱的相關性．PIB- 陽性的MCI 患者進展為AD 的轉化率較陰性者為高．重要的是，PIB滯留可出現在無認知功能下降的老年人腦皮層中．跟蹤研究顯示，在無認知功能下降的受試者腦內測定的PIB 信號對於這些老年人是否轉化為痴呆具有高度預測性，提示這些信號在臨床症狀出現前就可檢測．這與流行病學調查的結果相吻合，即痴呆臨床症狀出現前10～15 年腦內即出現Aβ沉積．採用PET 掃描結合腦脊液分子標誌物分析，就可能識別出腦中帶有澱粉樣沉澱而神經元尚未出現嚴重損傷的潛在患者．在老年痴呆的臨床症狀前階段對AD 進行干預，可能減緩甚至防止疾病的發生．
3 總結與展望
以Aβ 為治療靶點的藥物，是從Aβ 的產生、聚集、清除等途徑來減少Aβ，防止澱粉樣斑塊的沉積．這些藥物，部分因為不同程度的副反應退出了臨床試驗，部分雖然在動物模型上療效顯著，但是進入臨床試驗後效果不佳．至今尚未得到一種切實有效的AD 治療藥物．改造藥物結構以減輕其帶來的副作用是一個發展方向，如第二代免疫藥物的減短Aβ 片段設計就減少了出血的情況．多靶點藥物組合治療的思路也是近來藥物研發的發展方向．近年來AD 的新藥臨床試驗屢屢失敗，使澱粉樣蛋白學說的正確性受到質疑．另外，目前臨床試驗治療對象主要是痴呆期AD 患者，在這一階段神經元功能嚴重障礙，給予治療已難以逆轉疾病進程，這也是國際上AD 藥物臨床試驗反覆失敗的主要原因之一．AD 的發病因素和機制十分複雜，如基因變異、表觀遺傳學、內外環境因素、蛋白質異常修飾及在腦內的沉積、神經營養及可塑性改變、氧化應激、離子通道、金屬離子代謝及能量代謝紊亂等等．然而，β 澱粉樣蛋白在腦的沉積仍然是AD 病理機制研究的核心領域，特別是AD 早期發生的標誌之一．因此，重視MCI、reMCI 的病理機制、診斷與干預研究，可能是打開AD 藥物治療的突破點．隨著多種檢測手段的發展，AD 前期的患者可能被及時診斷，從而實現治療窗口前移，有望改變目前的局面，開發出延緩AD 發生和發展的有效藥物。
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