腦內(nèi)補(bǔ)體系統(tǒng)與阿爾茨海默?、?/h1>
2012-01-23 12:04:18李聞文中南大學(xué)湘雅醫(yī)學(xué)院檢驗系長沙410013
中國免疫學(xué)雜志 2012年12期
羅 浩 李聞文 周 軍 (中南大學(xué)湘雅醫(yī)學(xué)院檢驗系，長沙410013)
阿爾茨海默病(Alzheimer＇s Disease，AD)是臨床上最為常見的老年癡呆性疾病，臨床上表現(xiàn)為隱性起病、不可逆進(jìn)行性發(fā)展的記憶減退，認(rèn)知、語言功能障礙及人格的改變等，其病理特點為腦內(nèi)Aβ聚集形成老年斑(Senile plaques，SP)，神經(jīng)元內(nèi)tau蛋白異常改變形成神經(jīng)纖維纏結(jié)(Neurofibrillary tangles，NFT)，腦皮質(zhì)及海馬膽堿能神經(jīng)元及其突觸的大量丟失，皮質(zhì)動脈出現(xiàn)血管淀粉樣變性［1］。目前，關(guān)于AD的病因及機(jī)制主要以遺傳因素、炎癥免疫學(xué)說、自由基學(xué)說為主，但這些學(xué)說解釋AD的發(fā)生發(fā)展有待于進(jìn)一步完善，隨著研究的不斷深入，補(bǔ)體介導(dǎo)的免疫炎性學(xué)說越來越受到人們的重視［2］。
1 腦內(nèi)補(bǔ)體系統(tǒng)
由于血腦屏障的存在，血細(xì)胞以及血漿蛋白等物質(zhì)難以進(jìn)入中樞神經(jīng)系統(tǒng)。雖然血腦屏障并非能絕對阻止大分子物質(zhì)進(jìn)入腦內(nèi)，但大多數(shù)補(bǔ)體蛋白不能完全透過血腦屏障，因此認(rèn)為大腦是免疫豁免器官，其固有免疫反應(yīng)受到極大限制［3］。近年研究發(fā)現(xiàn)，固有免疫的許多因子能在大腦中表達(dá)，腦內(nèi)存在活躍的固有免疫反應(yīng)，在維持膠質(zhì)細(xì)胞內(nèi)環(huán)境自穩(wěn)，識別和清除侵襲性微生物、衰老細(xì)胞、過量神經(jīng)遞質(zhì)以及老化糖化蛋白等方面起到重要作用。如大腦受損后，所有補(bǔ)體成分都能在大腦內(nèi)生成，伴隨疾病不同進(jìn)展過程起著損傷或保護(hù)作用［4］。綜上所述，大腦細(xì)胞產(chǎn)生的補(bǔ)體蛋白可形成腦內(nèi)局部固有防御體系，這些補(bǔ)體成分在大腦發(fā)育過程以及急慢性大腦損傷中均起到極為重要的調(diào)控作用。腦內(nèi)細(xì)胞同時表達(dá)多種調(diào)控蛋白，如C1NH、H因子、備解素、MCP、P因子、DAF及其CD59等，這些蛋白為防止補(bǔ)體過度活化而導(dǎo)致自身組織損傷起到重要調(diào)控作用。由此可見，補(bǔ)體對中樞神經(jīng)系統(tǒng)是防御，還是過度防御導(dǎo)致相關(guān)疾病，完全取決于補(bǔ)體蛋白在腦內(nèi)的表達(dá)程度，一旦平衡失調(diào)，腦內(nèi)結(jié)構(gòu)及功能均出現(xiàn)紊亂。
目前認(rèn)為，腦內(nèi)補(bǔ)體一般分為三種來源：①膠質(zhì)細(xì)胞見表1：包括星形膠質(zhì)細(xì)胞、小膠質(zhì)細(xì)胞、少突膠質(zhì)細(xì)胞。Lévi-Strauss等［5］曾報道，小鼠星形膠質(zhì)細(xì)胞能夠產(chǎn)生補(bǔ)體活化旁路途徑中的補(bǔ)體蛋白。近年研究表明，人類星形膠質(zhì)細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞可產(chǎn)生經(jīng)典途徑及其旁路途徑中的絕大多數(shù)的補(bǔ)體蛋白以及補(bǔ)體調(diào)節(jié)蛋白［6］。②神經(jīng)元：腦組織原位雜交方法檢測證實 AD 腦組織神經(jīng)元有 C1q、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9mRNA 的表達(dá)［7］。③某些病理情況下［8］，血腦屏障被破壞，從外周循環(huán)進(jìn)入腦實質(zhì)的中性粒細(xì)胞等能分泌補(bǔ)體，釋放炎癥因子，通過進(jìn)一步的反饋作用促進(jìn)腦內(nèi)細(xì)胞補(bǔ)體自分泌。以上三條途徑均認(rèn)為是參與腦內(nèi)免疫炎性反應(yīng)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。
2 腦內(nèi)補(bǔ)體激活途徑與調(diào)節(jié)作用
生理情況下，多數(shù)血清補(bǔ)體成分是以酶前體的形式存在。補(bǔ)體激活過程是一系列放大連鎖反應(yīng)，包括三條途徑［9］：由抗原抗體復(fù)合物結(jié)合C1q啟動激活的經(jīng)典途徑(Classical pathway，CP);由病原微生物等提供接觸表面，而從C3開始激活的旁路途徑(Alternative pathway，AP);由甘露聚糖結(jié)合凝集素(Mannose-binding lectin，MBL)結(jié)合細(xì)菌啟動的MBL途徑(MBL pathway，MBLP);最終通過C3的激活進(jìn)入共同的終末途徑(Terminal pathway，TP)形成MAC［10］。近年有研究者用Aβ1-42處理大鼠海馬組織切片，發(fā)現(xiàn)C1q及其mRNA表達(dá)上調(diào)，表明大腦存在以C1q作為起始物的補(bǔ)體CP［11］。Strohmeyer等［12］在AD尸檢中發(fā)現(xiàn)，在大腦額葉皮質(zhì)中補(bǔ)體B及激活產(chǎn)物Ba、Bb和FHL-1顯著高于對照組，而補(bǔ)體抑制物I因子和H因子與對照無顯著意義，證實腦內(nèi)存在AP［12］。另外有學(xué)者認(rèn)為MBLP也可能參與AD的病理過程。
炎癥反應(yīng)導(dǎo)致大腦結(jié)構(gòu)發(fā)生病理改變使其正常功能紊亂，而大腦具有自我調(diào)節(jié)機(jī)制可維持自穩(wěn)。有研究報道，白細(xì)胞介素IL-1β、IL-6、干擾素INF-γ、腫瘤壞死因子TNF-α、H因子、ICAM、血清P蛋白、Aβ等多種細(xì)胞因子都可作為補(bǔ)體調(diào)節(jié)劑，其調(diào)節(jié)作用與上述因子產(chǎn)生的數(shù)量及其病理反應(yīng)密切相關(guān)。C反應(yīng)蛋白(CRP)是一種急性時相反應(yīng)蛋白，它可作為一種補(bǔ)體系統(tǒng)激活劑，與相應(yīng)配基結(jié)合，激活C1q從而激活經(jīng)典的補(bǔ)體激活途徑［13］。在老年化相關(guān)疾病的研究中發(fā)現(xiàn)，AD是由于不斷積累的Aβ誘發(fā)補(bǔ)體成分活化，使膠質(zhì)細(xì)胞上調(diào)，產(chǎn)生促炎癥因子、氧自由基等細(xì)胞毒性物質(zhì)，最終大腦局部產(chǎn)生慢性炎癥反應(yīng)。由于補(bǔ)體激活產(chǎn)物和補(bǔ)體調(diào)節(jié)蛋白失衡，如C1抑制物C1INH，C3轉(zhuǎn)化酶抑制物I因子、MCP、DAF等，該慢性炎癥反應(yīng)將相應(yīng)加重?；罨难a(bǔ)體成分也能通過激活靜止的血管內(nèi)皮細(xì)胞呈現(xiàn)多種生物學(xué)效應(yīng)。
表1 人類小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞所表達(dá)的補(bǔ)體蛋白及調(diào)節(jié)蛋白［8］Tab．1 Expression of C proteins and C-regulators by human astrocytes and microglia［8］
3 Aβ與補(bǔ)體在AD中的生物效應(yīng)
使得AD致病的Aβ多為含有39～43個氨基酸殘基的多肽，分子量為4 kD。多肽構(gòu)成β-片層結(jié)構(gòu)，來源于淀粉樣前體蛋白(Amyloid precursor protein，APP)。APP基因在轉(zhuǎn)錄后由于不同的剪接產(chǎn)生10余種不同的mRNA和365～770個氨基酸殘基的蛋白質(zhì)異構(gòu)體，其中APP695、APP770是人腦內(nèi)主要存在形式。Aβ是各種細(xì)胞APP正常代謝產(chǎn)物，中樞神經(jīng)系統(tǒng)中神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細(xì)胞、小膠質(zhì)細(xì)胞、少突膠質(zhì)細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞均表達(dá)APP，APP在α-分泌酶、β-分泌酶和 γ-分泌酶的作用下裂解產(chǎn)生Aβ［14］。由于三種酶對Aβ的作用位點不一致，產(chǎn)生的Aβ對人體的生物學(xué)效應(yīng)也不一致。研究證實，α-分泌酶裂解APP產(chǎn)生分泌性APP(APPsa)，其可促進(jìn)神經(jīng)存活、抗神經(jīng)興奮性氨基酸的毒副作用，在減少AD及神經(jīng)退行性疾病中具有一定生理作用，即正常人大腦中存在Aβ，其可分泌至細(xì)胞外，具有可溶性，無積聚性及毒性作用。β-分泌酶主要裂解APP695中Met-595與 ASP-597之間膜外氨基端肽鍵，γ-分泌酶主要裂解Aβ39-43位跨膜羧基端任意肽鍵而產(chǎn)生分子大小不一的完整Aβ分子，其產(chǎn)生的Aβ具有很強(qiáng)的疏水性，因此認(rèn)為β-分泌酶和γ-分泌酶的作用決定了Aβ的毒性作用［15］。綜上所述，正常情況下主要表現(xiàn)為α-分泌酶活性，而當(dāng)大腦存在病理改變時β-分泌酶和γ-分泌酶含量將會升高或活性增強(qiáng)。研究表明，Aβ可引起膽堿能神經(jīng)元損傷、神經(jīng)細(xì)胞凋亡、氧應(yīng)激和免疫炎癥反應(yīng)，從而損傷神經(jīng)細(xì)胞。但是可溶性的Aβ本身并無神經(jīng)毒性，只有當(dāng)β-折疊形成絲狀纖維聚集物變?yōu)椴豢扇苄猿练e物后則具有神經(jīng)細(xì)胞毒性作用，研究發(fā)現(xiàn)，Aβ42、Aβ43毒性最強(qiáng)。亦有研究報道，可溶性、呈寡居狀態(tài)的Aβ寡聚體(Amyloid-beta oligomers，AβOs)也可能引起AD神經(jīng)元功能失調(diào)，并可升高TNF-α、MCP-1、MIP-1α，促進(jìn) Aβ沉積，形成惡性循環(huán)的慢性免疫過程［16］。
研究表明，MAC有很明顯的神經(jīng)毒性，其作用可溶解神經(jīng)元［17］。凋亡的神經(jīng)元周圍存在C1q和C5b-9等補(bǔ)體蛋白成分，提示AD患者神經(jīng)元的凋亡很可能與經(jīng)典補(bǔ)體途徑相關(guān)。據(jù)報道，C1q作為補(bǔ)體經(jīng)典途徑活化的起始物，通過與Aβ結(jié)合，參與形成老年斑［18］。補(bǔ)體裂解產(chǎn)物 C3a、C4a、C5a 及其MAC具有過敏毒素作用，其中以C5a作用最強(qiáng)。AD在其不同的進(jìn)展期，表現(xiàn)出不同的補(bǔ)體表達(dá)成分。在AD的早期，C1q、C4d和C3d的表達(dá)上調(diào)，而終末階段的C5b-9則缺失或不占主導(dǎo)作用;在疾病的發(fā)生發(fā)展過程中，NP及NFT周圍可觀察到較強(qiáng)的C1q、C4d、C3d以及部分C5b-9，提示補(bǔ)體經(jīng)典途徑和C3在AD的主導(dǎo)作用［19］。對患有AD不同年齡段的尸檢研究也證實了這一主導(dǎo)作用。補(bǔ)體因子H近來倍受關(guān)注，其作為負(fù)性免疫炎性反應(yīng)的調(diào)節(jié)因子，可通過抑制AP進(jìn)而起到保護(hù)作用。有學(xué)者指出，聯(lián)合AD患者腦脊液中補(bǔ)體因子H和C3的檢測，可以作為評價 AD病理進(jìn)程的指標(biāo)［20］。Lukiw 等［21］研究發(fā)現(xiàn)，在 AD 中，miRNA-9、miRNA-125b、miRNA-146a和miRNA-155作為上調(diào)表達(dá)NF-κB的因素，可下調(diào)補(bǔ)體因子H的表達(dá)，即在AD進(jìn)展中，補(bǔ)體因子H的表達(dá)受到抑制，從而加速了由AP引起的病理損害。
動物實驗發(fā)現(xiàn)，補(bǔ)體激活產(chǎn)物存在于大腦發(fā)育以及神經(jīng)元形成過程中［22］。這些發(fā)現(xiàn)不但有助于了解大腦發(fā)育和神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)形成的機(jī)理，同時也為補(bǔ)體系統(tǒng)在與CNS相關(guān)疾病中的神經(jīng)退行性和神經(jīng)保護(hù)性作用提供理論支撐。Webster等［23］通過離體實驗證實，C1q可增強(qiáng)小膠質(zhì)細(xì)胞吞噬Aβ的作用，進(jìn)而保護(hù)神經(jīng)元免受損傷。也有研究表明，C1q能抑制Aβ和血清P蛋白所致的神經(jīng)毒性。此外，C3也具有神經(jīng)保護(hù)作用。Rogers等［24］發(fā)現(xiàn)C3b有助于C1R與Aβ結(jié)合，促進(jìn)Aβ的清除，而另一補(bǔ)體激活物C3a可以誘導(dǎo)神經(jīng)營養(yǎng)因子生成，防止門冬氨酸介導(dǎo)的神經(jīng)毒性。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，C3a還具有抗炎作用。C5a作為過敏毒素最強(qiáng)的因子，仍有可能具有神經(jīng)保護(hù)作用。體外誘導(dǎo)實驗發(fā)現(xiàn)，C5a能夠減少多種神經(jīng)元的凋亡以及谷氨酸所誘發(fā)的神經(jīng)毒性作用。C5a能夠促使小膠質(zhì)細(xì)胞表達(dá)谷氨酸受體(GLT-1)，進(jìn)而促進(jìn)了谷氨酸的吸收，通過阻斷谷氨酸的毒素作用保護(hù)神經(jīng)系統(tǒng)［24］。Fonseca等［25］研究證實，C5a受體拮抗劑可抑制AP的激活，進(jìn)而起到保護(hù)小鼠作用，同時也指出抑制補(bǔ)體活化能夠延緩AD小鼠病理進(jìn)程。以上研究結(jié)果充分說明補(bǔ)體系統(tǒng)在腦內(nèi)的復(fù)雜作用機(jī)制。
4 AD的免疫靶向治療和展望
補(bǔ)體受體拮抗劑和補(bǔ)體調(diào)節(jié)劑的使用，對于慢性神經(jīng)退行性疾病以及急性神經(jīng)系統(tǒng)疾病的治療具有不可低估的前景。研究顯示，AD的發(fā)病過程中，補(bǔ)體系統(tǒng)存在過度的活化。目前認(rèn)為調(diào)節(jié)補(bǔ)體是最有希望干預(yù)AD發(fā)生發(fā)展的治療方法。藥物研究發(fā)現(xiàn)，痘病毒相關(guān)調(diào)節(jié)蛋白(VCP)、C5a受體拮抗劑PMX205、半枝蓮提取物B3-ps1等對AD有較好療效。VCP作為一種溫和的補(bǔ)體調(diào)節(jié)劑，可抑制補(bǔ)體系統(tǒng)的激活，減少Aβ的沉積改善大鼠的學(xué)習(xí)記憶能力。但目前為止，補(bǔ)體調(diào)節(jié)劑尚處于AD的動物研究階段［26］。此外，有研究報道，通過免疫方式減少腦內(nèi)Aβ和過度磷酸化的Tau蛋白沉積，就能阻礙AD的發(fā)展［27，28］。目前進(jìn)入臨床實驗的疫苗主要分為兩類：一類為通過主動免疫作用的疫苗，如CAD-106、ACC-001、ACI-24、UB-311、V-950 等;另一類為通過被動免疫作用的疫苗，如 Solanezumab(LY2062430)、Ponezumab(PF-04360365)等。
預(yù)計到2050年，全球?qū)⒂?.06億AD患者，AD將成為全球致死性的神經(jīng)退行性疾病。隨著人口老齡化日趨明顯，AD必將成為一個嚴(yán)重的社會問題。AD為一種不可逆進(jìn)行性發(fā)展的腦損傷，除導(dǎo)致患者自身痛苦，也關(guān)系著家庭乃至整個社會的和諧，因此加大對AD的研究力度十分有必要。鑒于AD的藥物治療存在各種缺陷，就目前補(bǔ)體介導(dǎo)的炎性免疫反應(yīng)機(jī)制提示，研制相應(yīng)的補(bǔ)體激活劑、抑制劑，及其相關(guān)疫苗，在免疫炎性及補(bǔ)體效應(yīng)的損傷階段進(jìn)行干預(yù)，將有望能改善或治愈AD。
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羅 浩 李聞文 周 軍 (中南大學(xué)湘雅醫(yī)學(xué)院檢驗系，長沙410013)
阿爾茨海默病(Alzheimer＇s Disease，AD)是臨床上最為常見的老年癡呆性疾病，臨床上表現(xiàn)為隱性起病、不可逆進(jìn)行性發(fā)展的記憶減退，認(rèn)知、語言功能障礙及人格的改變等，其病理特點為腦內(nèi)Aβ聚集形成老年斑(Senile plaques，SP)，神經(jīng)元內(nèi)tau蛋白異常改變形成神經(jīng)纖維纏結(jié)(Neurofibrillary tangles，NFT)，腦皮質(zhì)及海馬膽堿能神經(jīng)元及其突觸的大量丟失，皮質(zhì)動脈出現(xiàn)血管淀粉樣變性［1］。目前，關(guān)于AD的病因及機(jī)制主要以遺傳因素、炎癥免疫學(xué)說、自由基學(xué)說為主，但這些學(xué)說解釋AD的發(fā)生發(fā)展有待于進(jìn)一步完善，隨著研究的不斷深入，補(bǔ)體介導(dǎo)的免疫炎性學(xué)說越來越受到人們的重視［2］。
1 腦內(nèi)補(bǔ)體系統(tǒng)
由于血腦屏障的存在，血細(xì)胞以及血漿蛋白等物質(zhì)難以進(jìn)入中樞神經(jīng)系統(tǒng)。雖然血腦屏障并非能絕對阻止大分子物質(zhì)進(jìn)入腦內(nèi)，但大多數(shù)補(bǔ)體蛋白不能完全透過血腦屏障，因此認(rèn)為大腦是免疫豁免器官，其固有免疫反應(yīng)受到極大限制［3］。近年研究發(fā)現(xiàn)，固有免疫的許多因子能在大腦中表達(dá)，腦內(nèi)存在活躍的固有免疫反應(yīng)，在維持膠質(zhì)細(xì)胞內(nèi)環(huán)境自穩(wěn)，識別和清除侵襲性微生物、衰老細(xì)胞、過量神經(jīng)遞質(zhì)以及老化糖化蛋白等方面起到重要作用。如大腦受損后，所有補(bǔ)體成分都能在大腦內(nèi)生成，伴隨疾病不同進(jìn)展過程起著損傷或保護(hù)作用［4］。綜上所述，大腦細(xì)胞產(chǎn)生的補(bǔ)體蛋白可形成腦內(nèi)局部固有防御體系，這些補(bǔ)體成分在大腦發(fā)育過程以及急慢性大腦損傷中均起到極為重要的調(diào)控作用。腦內(nèi)細(xì)胞同時表達(dá)多種調(diào)控蛋白，如C1NH、H因子、備解素、MCP、P因子、DAF及其CD59等，這些蛋白為防止補(bǔ)體過度活化而導(dǎo)致自身組織損傷起到重要調(diào)控作用。由此可見，補(bǔ)體對中樞神經(jīng)系統(tǒng)是防御，還是過度防御導(dǎo)致相關(guān)疾病，完全取決于補(bǔ)體蛋白在腦內(nèi)的表達(dá)程度，一旦平衡失調(diào)，腦內(nèi)結(jié)構(gòu)及功能均出現(xiàn)紊亂。
目前認(rèn)為，腦內(nèi)補(bǔ)體一般分為三種來源：①膠質(zhì)細(xì)胞見表1：包括星形膠質(zhì)細(xì)胞、小膠質(zhì)細(xì)胞、少突膠質(zhì)細(xì)胞。Lévi-Strauss等［5］曾報道，小鼠星形膠質(zhì)細(xì)胞能夠產(chǎn)生補(bǔ)體活化旁路途徑中的補(bǔ)體蛋白。近年研究表明，人類星形膠質(zhì)細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞可產(chǎn)生經(jīng)典途徑及其旁路途徑中的絕大多數(shù)的補(bǔ)體蛋白以及補(bǔ)體調(diào)節(jié)蛋白［6］。②神經(jīng)元：腦組織原位雜交方法檢測證實 AD 腦組織神經(jīng)元有 C1q、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9mRNA 的表達(dá)［7］。③某些病理情況下［8］，血腦屏障被破壞，從外周循環(huán)進(jìn)入腦實質(zhì)的中性粒細(xì)胞等能分泌補(bǔ)體，釋放炎癥因子，通過進(jìn)一步的反饋作用促進(jìn)腦內(nèi)細(xì)胞補(bǔ)體自分泌。以上三條途徑均認(rèn)為是參與腦內(nèi)免疫炎性反應(yīng)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。
2 腦內(nèi)補(bǔ)體激活途徑與調(diào)節(jié)作用
生理情況下，多數(shù)血清補(bǔ)體成分是以酶前體的形式存在。補(bǔ)體激活過程是一系列放大連鎖反應(yīng)，包括三條途徑［9］：由抗原抗體復(fù)合物結(jié)合C1q啟動激活的經(jīng)典途徑(Classical pathway，CP);由病原微生物等提供接觸表面，而從C3開始激活的旁路途徑(Alternative pathway，AP);由甘露聚糖結(jié)合凝集素(Mannose-binding lectin，MBL)結(jié)合細(xì)菌啟動的MBL途徑(MBL pathway，MBLP);最終通過C3的激活進(jìn)入共同的終末途徑(Terminal pathway，TP)形成MAC［10］。近年有研究者用Aβ1-42處理大鼠海馬組織切片，發(fā)現(xiàn)C1q及其mRNA表達(dá)上調(diào)，表明大腦存在以C1q作為起始物的補(bǔ)體CP［11］。Strohmeyer等［12］在AD尸檢中發(fā)現(xiàn)，在大腦額葉皮質(zhì)中補(bǔ)體B及激活產(chǎn)物Ba、Bb和FHL-1顯著高于對照組，而補(bǔ)體抑制物I因子和H因子與對照無顯著意義，證實腦內(nèi)存在AP［12］。另外有學(xué)者認(rèn)為MBLP也可能參與AD的病理過程。
炎癥反應(yīng)導(dǎo)致大腦結(jié)構(gòu)發(fā)生病理改變使其正常功能紊亂，而大腦具有自我調(diào)節(jié)機(jī)制可維持自穩(wěn)。有研究報道，白細(xì)胞介素IL-1β、IL-6、干擾素INF-γ、腫瘤壞死因子TNF-α、H因子、ICAM、血清P蛋白、Aβ等多種細(xì)胞因子都可作為補(bǔ)體調(diào)節(jié)劑，其調(diào)節(jié)作用與上述因子產(chǎn)生的數(shù)量及其病理反應(yīng)密切相關(guān)。C反應(yīng)蛋白(CRP)是一種急性時相反應(yīng)蛋白，它可作為一種補(bǔ)體系統(tǒng)激活劑，與相應(yīng)配基結(jié)合，激活C1q從而激活經(jīng)典的補(bǔ)體激活途徑［13］。在老年化相關(guān)疾病的研究中發(fā)現(xiàn)，AD是由于不斷積累的Aβ誘發(fā)補(bǔ)體成分活化，使膠質(zhì)細(xì)胞上調(diào)，產(chǎn)生促炎癥因子、氧自由基等細(xì)胞毒性物質(zhì)，最終大腦局部產(chǎn)生慢性炎癥反應(yīng)。由于補(bǔ)體激活產(chǎn)物和補(bǔ)體調(diào)節(jié)蛋白失衡，如C1抑制物C1INH，C3轉(zhuǎn)化酶抑制物I因子、MCP、DAF等，該慢性炎癥反應(yīng)將相應(yīng)加重?；罨难a(bǔ)體成分也能通過激活靜止的血管內(nèi)皮細(xì)胞呈現(xiàn)多種生物學(xué)效應(yīng)。
表1 人類小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞所表達(dá)的補(bǔ)體蛋白及調(diào)節(jié)蛋白［8］Tab．1 Expression of C proteins and C-regulators by human astrocytes and microglia［8］
3 Aβ與補(bǔ)體在AD中的生物效應(yīng)
使得AD致病的Aβ多為含有39～43個氨基酸殘基的多肽，分子量為4 kD。多肽構(gòu)成β-片層結(jié)構(gòu)，來源于淀粉樣前體蛋白(Amyloid precursor protein，APP)。APP基因在轉(zhuǎn)錄后由于不同的剪接產(chǎn)生10余種不同的mRNA和365～770個氨基酸殘基的蛋白質(zhì)異構(gòu)體，其中APP695、APP770是人腦內(nèi)主要存在形式。Aβ是各種細(xì)胞APP正常代謝產(chǎn)物，中樞神經(jīng)系統(tǒng)中神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細(xì)胞、小膠質(zhì)細(xì)胞、少突膠質(zhì)細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞均表達(dá)APP，APP在α-分泌酶、β-分泌酶和 γ-分泌酶的作用下裂解產(chǎn)生Aβ［14］。由于三種酶對Aβ的作用位點不一致，產(chǎn)生的Aβ對人體的生物學(xué)效應(yīng)也不一致。研究證實，α-分泌酶裂解APP產(chǎn)生分泌性APP(APPsa)，其可促進(jìn)神經(jīng)存活、抗神經(jīng)興奮性氨基酸的毒副作用，在減少AD及神經(jīng)退行性疾病中具有一定生理作用，即正常人大腦中存在Aβ，其可分泌至細(xì)胞外，具有可溶性，無積聚性及毒性作用。β-分泌酶主要裂解APP695中Met-595與 ASP-597之間膜外氨基端肽鍵，γ-分泌酶主要裂解Aβ39-43位跨膜羧基端任意肽鍵而產(chǎn)生分子大小不一的完整Aβ分子，其產(chǎn)生的Aβ具有很強(qiáng)的疏水性，因此認(rèn)為β-分泌酶和γ-分泌酶的作用決定了Aβ的毒性作用［15］。綜上所述，正常情況下主要表現(xiàn)為α-分泌酶活性，而當(dāng)大腦存在病理改變時β-分泌酶和γ-分泌酶含量將會升高或活性增強(qiáng)。研究表明，Aβ可引起膽堿能神經(jīng)元損傷、神經(jīng)細(xì)胞凋亡、氧應(yīng)激和免疫炎癥反應(yīng)，從而損傷神經(jīng)細(xì)胞。但是可溶性的Aβ本身并無神經(jīng)毒性，只有當(dāng)β-折疊形成絲狀纖維聚集物變?yōu)椴豢扇苄猿练e物后則具有神經(jīng)細(xì)胞毒性作用，研究發(fā)現(xiàn)，Aβ42、Aβ43毒性最強(qiáng)。亦有研究報道，可溶性、呈寡居狀態(tài)的Aβ寡聚體(Amyloid-beta oligomers，AβOs)也可能引起AD神經(jīng)元功能失調(diào)，并可升高TNF-α、MCP-1、MIP-1α，促進(jìn) Aβ沉積，形成惡性循環(huán)的慢性免疫過程［16］。
研究表明，MAC有很明顯的神經(jīng)毒性，其作用可溶解神經(jīng)元［17］。凋亡的神經(jīng)元周圍存在C1q和C5b-9等補(bǔ)體蛋白成分，提示AD患者神經(jīng)元的凋亡很可能與經(jīng)典補(bǔ)體途徑相關(guān)。據(jù)報道，C1q作為補(bǔ)體經(jīng)典途徑活化的起始物，通過與Aβ結(jié)合，參與形成老年斑［18］。補(bǔ)體裂解產(chǎn)物 C3a、C4a、C5a 及其MAC具有過敏毒素作用，其中以C5a作用最強(qiáng)。AD在其不同的進(jìn)展期，表現(xiàn)出不同的補(bǔ)體表達(dá)成分。在AD的早期，C1q、C4d和C3d的表達(dá)上調(diào)，而終末階段的C5b-9則缺失或不占主導(dǎo)作用;在疾病的發(fā)生發(fā)展過程中，NP及NFT周圍可觀察到較強(qiáng)的C1q、C4d、C3d以及部分C5b-9，提示補(bǔ)體經(jīng)典途徑和C3在AD的主導(dǎo)作用［19］。對患有AD不同年齡段的尸檢研究也證實了這一主導(dǎo)作用。補(bǔ)體因子H近來倍受關(guān)注，其作為負(fù)性免疫炎性反應(yīng)的調(diào)節(jié)因子，可通過抑制AP進(jìn)而起到保護(hù)作用。有學(xué)者指出，聯(lián)合AD患者腦脊液中補(bǔ)體因子H和C3的檢測，可以作為評價 AD病理進(jìn)程的指標(biāo)［20］。Lukiw 等［21］研究發(fā)現(xiàn)，在 AD 中，miRNA-9、miRNA-125b、miRNA-146a和miRNA-155作為上調(diào)表達(dá)NF-κB的因素，可下調(diào)補(bǔ)體因子H的表達(dá)，即在AD進(jìn)展中，補(bǔ)體因子H的表達(dá)受到抑制，從而加速了由AP引起的病理損害。
動物實驗發(fā)現(xiàn)，補(bǔ)體激活產(chǎn)物存在于大腦發(fā)育以及神經(jīng)元形成過程中［22］。這些發(fā)現(xiàn)不但有助于了解大腦發(fā)育和神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)形成的機(jī)理，同時也為補(bǔ)體系統(tǒng)在與CNS相關(guān)疾病中的神經(jīng)退行性和神經(jīng)保護(hù)性作用提供理論支撐。Webster等［23］通過離體實驗證實，C1q可增強(qiáng)小膠質(zhì)細(xì)胞吞噬Aβ的作用，進(jìn)而保護(hù)神經(jīng)元免受損傷。也有研究表明，C1q能抑制Aβ和血清P蛋白所致的神經(jīng)毒性。此外，C3也具有神經(jīng)保護(hù)作用。Rogers等［24］發(fā)現(xiàn)C3b有助于C1R與Aβ結(jié)合，促進(jìn)Aβ的清除，而另一補(bǔ)體激活物C3a可以誘導(dǎo)神經(jīng)營養(yǎng)因子生成，防止門冬氨酸介導(dǎo)的神經(jīng)毒性。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，C3a還具有抗炎作用。C5a作為過敏毒素最強(qiáng)的因子，仍有可能具有神經(jīng)保護(hù)作用。體外誘導(dǎo)實驗發(fā)現(xiàn)，C5a能夠減少多種神經(jīng)元的凋亡以及谷氨酸所誘發(fā)的神經(jīng)毒性作用。C5a能夠促使小膠質(zhì)細(xì)胞表達(dá)谷氨酸受體(GLT-1)，進(jìn)而促進(jìn)了谷氨酸的吸收，通過阻斷谷氨酸的毒素作用保護(hù)神經(jīng)系統(tǒng)［24］。Fonseca等［25］研究證實，C5a受體拮抗劑可抑制AP的激活，進(jìn)而起到保護(hù)小鼠作用，同時也指出抑制補(bǔ)體活化能夠延緩AD小鼠病理進(jìn)程。以上研究結(jié)果充分說明補(bǔ)體系統(tǒng)在腦內(nèi)的復(fù)雜作用機(jī)制。
4 AD的免疫靶向治療和展望
補(bǔ)體受體拮抗劑和補(bǔ)體調(diào)節(jié)劑的使用，對于慢性神經(jīng)退行性疾病以及急性神經(jīng)系統(tǒng)疾病的治療具有不可低估的前景。研究顯示，AD的發(fā)病過程中，補(bǔ)體系統(tǒng)存在過度的活化。目前認(rèn)為調(diào)節(jié)補(bǔ)體是最有希望干預(yù)AD發(fā)生發(fā)展的治療方法。藥物研究發(fā)現(xiàn)，痘病毒相關(guān)調(diào)節(jié)蛋白(VCP)、C5a受體拮抗劑PMX205、半枝蓮提取物B3-ps1等對AD有較好療效。VCP作為一種溫和的補(bǔ)體調(diào)節(jié)劑，可抑制補(bǔ)體系統(tǒng)的激活，減少Aβ的沉積改善大鼠的學(xué)習(xí)記憶能力。但目前為止，補(bǔ)體調(diào)節(jié)劑尚處于AD的動物研究階段［26］。此外，有研究報道，通過免疫方式減少腦內(nèi)Aβ和過度磷酸化的Tau蛋白沉積，就能阻礙AD的發(fā)展［27，28］。目前進(jìn)入臨床實驗的疫苗主要分為兩類：一類為通過主動免疫作用的疫苗，如CAD-106、ACC-001、ACI-24、UB-311、V-950 等;另一類為通過被動免疫作用的疫苗，如 Solanezumab(LY2062430)、Ponezumab(PF-04360365)等。
預(yù)計到2050年，全球?qū)⒂?.06億AD患者，AD將成為全球致死性的神經(jīng)退行性疾病。隨著人口老齡化日趨明顯，AD必將成為一個嚴(yán)重的社會問題。AD為一種不可逆進(jìn)行性發(fā)展的腦損傷，除導(dǎo)致患者自身痛苦，也關(guān)系著家庭乃至整個社會的和諧，因此加大對AD的研究力度十分有必要。鑒于AD的藥物治療存在各種缺陷，就目前補(bǔ)體介導(dǎo)的炎性免疫反應(yīng)機(jī)制提示，研制相應(yīng)的補(bǔ)體激活劑、抑制劑，及其相關(guān)疫苗，在免疫炎性及補(bǔ)體效應(yīng)的損傷階段進(jìn)行干預(yù)，將有望能改善或治愈AD。
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