痴呆的发病机制

关于痴呆的发病机制，目前尚不清楚。已有的各类研究结果均指向脑细胞凋亡。凋亡是一种细胞主动性死亡模式。过去数年，对凋亡的基因调控及其机制的研究越来越多，原因如下。①凋亡不仅见于生长发育阶段，也见于一些病理状态，如脑卒中、β淀粉样肽中毒。②调控凋亡的某些基因如Bcl-2、p35、p53等亦参与调控过程。③基因调控下发生凋亡的机制可能与神经元退行性变有关，有助于研制治疗神经变性疾病的药物。④凋亡在神经元死亡中的主动作用，以及与此有关的调控基因的发现，提示通过治疗阻止凋亡的发生是可能的。

阿尔茨海默病（AD）是一种神经退行性疾病，大脑的神经元丢失是最基本的病理改变。近年研究表明，老年斑的核心组成β淀粉样蛋白（amyloid protein β，Aβ），其水平与阿尔茨海默病严重程度明显相关，而β淀粉样蛋白的毒性作用的基本特征是神经元凋亡，因而细胞凋亡是阿尔茨海默病发病的重要的病理学机制。前体蛋白基因（APP）位于21号染色体，遗传性的家族型阿尔茨海默病患者的β淀粉样蛋白区域附近有7个点突变及其过度表达与阿尔茨海默病有关。但是前体蛋白基因的突变仅占阿尔茨海默病中的很少一部分，而大部分阿尔茨海默病与14号染色体上的PS1及1号染色体上衰老蛋白（presenilin 2，PS2）基因突变相关。

研究亦表明，免疫炎症机制在阿尔茨海默病的发生发展中起重要作用。McGeer及Rodgers首先提出，阿尔茨海默病的神经慢性退行性变可能是脑内免疫与炎症反应不适当激活的结果，超强的免疫反应可“方向错误”性地攻击神经组织，致使细胞损伤及死亡。目前认为，细胞死亡可分两大类：一类是由各种突发的意外的事件所致的细胞死亡，即病理性细胞死亡，形态学上表现为细胞坏死；另一类为生理性细胞死亡，形态学上表现细胞凋亡一般而言，细胞凋亡过多，会引起退行性变或早衰。阿尔茨海默病患者的海马神经元之中有TRPM-2RNA表达，是神经细胞凋亡的一种表现。近期实验研究提示，细胞凋亡为衰老及阿尔茨海默病等神经退行性疾病神经元丧失的原因之一，内外因素激活细胞自身基因程序而引起神经元凋亡。

1．神经元凋亡的慢性炎症学说　免疫组化研究表明，许多神经疾病，尤其是阿尔茨海默病患者脑内有强烈的局灶性炎症反应，组织培养及分子生物学方法证明脑细胞可产生许多炎性细胞因子（如IL-1β、IL-6、TNF-α、TNF-β等）、补体蛋白及其他免疫分子。炎性蛋白质及小胶质细胞（microglia，Mi）活化同阿尔茨海默病病变间的密切关系，为此提出了神经元退化的炎症学说。有关β淀粉样蛋白激活免疫炎症过程而间接造成神经退行性变的假说已获得不少新的证据。阿尔茨海默病患者脑内的β淀粉样蛋白类不溶性大分子及胞外的神经原纤维缠结（neurofibillary tangle，NFT），极易被吞噬细胞发现，因而作为慢性刺激物质而逐渐积累，并刺激炎症反应不断加强，造成阿尔茨海默病的慢性炎症状况。

阿尔茨海默病的许多促发因素，如遗传、年龄、环境因素等均可诱发初始病变（如阿尔茨海默病的老年斑及神经原纤维缠结），此类病变即使引起某些神经元死亡，亦较轻微，因而病变进展缓慢。然而这些初始病变可激发炎症反应，后者发展至一定程度导致更多的病变，进而激发更严重的炎症反应，如形成一个不断加强的自身毒性环路（auto toxic loop）。该正反馈环路导致临床所观察到的阿尔茨海默病及其类似疾病在起始阶段进展较缓，到某个时期病情才急剧恶化。由此可见，慢性炎症可能是阿尔茨海默病发病机制的必要因素。阿尔茨海默病是一种由β淀粉样蛋白沉积，通过激活周围小胶质细胞产生细胞因子和神经系统免疫炎症应答，加速神经细胞死亡，而致记忆减退及认知障碍的疾病。而记忆与颞叶海马CA1区神经元活性有关，提示阿尔茨海默病发病机制之一可能是β淀粉样蛋白启动CA1区神经元细胞凋亡。

2．神经元凋亡的诱导

（1）淀粉样蛋白与神经毒：研究表明，β淀粉样蛋白是各种原因诱发阿尔茨海默病的共同通路，是阿尔茨海默病形成和发展的关键因素。分子克隆研究证明，β淀粉样蛋白来自一分子量更大的淀粉样前体蛋白（amyloid precursor protein，APP）。多数学者认为β淀粉样蛋白在大脑皮质内的蓄积是阿尔茨海默病病理发生过程中的一个早期必然事件，超前于其他脑区损伤和临床症状数年。在发生顺序上，β淀粉样蛋白的出现早于神经原纤维缠结轴索缺乏营养等病理变化，以及临床症状。最为直接的证据是β淀粉样蛋白在一定条件下能表现出神经毒性。20世纪90年代初Yankner等首先观察到较高浓度的β能引起神经元退化和死亡，并证实引起毒性的必需结构是其25～35位的氨基酸序列（Aβ25～35）。最近发现。β淀粉样蛋白的神经毒性包括两个方面，一是增强或放大各种伤害性刺激如低糖、兴奋毒素、自由基等的细胞损伤效应；二是直接的细胞毒性。实验发现，多数细胞与β淀粉样蛋白接触后就能表现出细胞肿胀、染色质浓缩、核内DNA断裂等细胞凋亡典型的形态和生化特征，仅在少数细胞内或与兴奋毒素共存时才表现出神经元肿胀、膜溶解、乳酸脱氢酶释放等坏死的特征。β淀粉样蛋白的神经毒性涉及复杂的分子机制，包括促进自由基的形成、破坏细胞内的Ca2+稳态，降低K+通道的功能，增强致炎细胞因子（cytokine）引起的炎症反应。由于多种因素相互影响给研究带来一定的难度。

（2）炎性细胞因子和神经毒。

①白细胞介素6（IL-6）：有关IL-6与β淀粉样蛋白或β淀粉样前体蛋白关系的研究已有报道。在原代培养的大鼠皮质神经元实验中，IL-6 200ng/ml与神经元接触6h之后，β淀粉样前体蛋白mRNA的表达增加了大约1倍。由于IL-6与β淀粉样前体蛋白或β淀粉样蛋白共存于阿尔茨海默病的老年斑内，提示IL-6对β淀粉样前体蛋白基因的表达具有直接调控作用，可以促进β淀粉样前体蛋白产生，进而导致β淀粉样蛋白沉积，诱发阿尔茨海默病。α2-M是已知最强的蛋白酶抑制剂，与IL-6共存于阿尔茨海默病皮质与海马老年斑内。曾有报道，在培养的人神经元细胞株内，α2-M可抑制β淀粉样前体蛋白的正常分解，导致β淀粉样蛋白形成增加。在人SH-SY5Y神经元细胞培养实验中，α2-M的基础合成很低，但用IL-6刺激后其合成被强烈诱导，α2-M水平大约增加了20倍。这些结果提示，IL-6与α2-M在阿尔茨海默病脑内的共存具有功能性联系，IL-6可能通过诱导α2-M合成，进而抑制β淀粉样前体蛋白的正常酶解，导致β淀粉样蛋白生成与沉积异常增加，从而诱发阿尔茨海默病病理发生。

②肿瘤坏死因子-α（TNF-α）：LPS可刺激小胶质细胞产生TNF-α，也可能产生少量TNF-α。在人胚胎原代神经元培养中发现，TNF-α有增强N-甲基-D-门冬氨酸（NMDA）受体介导的神经毒性作用，且对人神经元细胞HN33.1有细胞毒作用。大鼠神经细胞培养中，TNF-α通过作用于β淀粉样蛋白间接发挥了细胞毒性而引起神经元的损伤。直接将TNF-α注射到小鼠小脑，可引起普遍性损伤。TNF-α可引起牛及啮齿类动物的小胶质细胞通过PCD机制发挥细胞毒作用。但这一作用在人类尚未被发现。

③转化生长因子-β（TGF-β）：TGF-β是具有多功能作用的细胞因子，可由多种细胞产生，在胚胎发生期的神经细胞发育过程及免疫炎症反应过程中，TGF-β都具有重要作用。大鼠新皮质神经细胞培养中，TGF-β可减少由细胞毒物、缺氧、缺血或谷氨酸引起的细胞损伤，而起到了神经保护作用。使用人类胚胎皮质细胞培养，发现TGF-β可减轻由β淀粉样蛋白引起的神经细胞损伤TGF-β对神经细胞的这些保护机制目前并不清楚。相反，TGF-β可能具有细胞损伤作用。由于其抑制星形细胞谷氨酰胺合成酶的活性而增加外源性谷氨酸造成的神经细胞损伤。亦有报道TGF-β伴随Fos-Lacz的表达而参与细胞凋亡过程。

3．神经元凋亡的基因调控　细胞凋亡受遗传基因调控，在调控细胞凋亡的过程中常有新基因表达，合成新的蛋白质。在调控的信号中有的是起正调节作用，有的是起负调节作用。不同的细胞由不同的基因诱导其凋亡，如ced-3／ced-4、nedd-2、TRPM-2 Fas（Apo-1）、c-fos、c-jun、c-myc、野生型p53等，抑制基因有ced-9、Bel-2、突变型p53等。此外，IL-1β转化酶家族是一些新发现的细胞“死亡蛋白”，与ced-3、nedd-2具有高度同源性，在炎症因子诱导的神经元细胞凋亡中起重要作用。

IL-1β转化酶（IL-1 beta-converting enzyme，ICE）是存在于许多哺乳动物细胞内的一种蛋白酶，是近年来研究较多的“死亡蛋白”之一。目前认为IL-1β转化酶在由Fas、TNF及一些炎症因子等诱导的细胞凋亡中起重要作用。IL-1β转化酶是Fas、TNF及炎症因子介导的主要通路，其研究的重要性可想而知。阿尔茨海默病患者神经细胞退行性改变有IL-1β转化酶参与。由于细胞死亡基因ced-3与nedd-2和IL-1β转化酶为同种物质，是引起细胞凋亡的重要酶，多种因素均可激活该基因，IL-1β转化酶可在细胞内产生一种细胞死亡蛋白IL-1β，对神经细胞起直接或间接毒性作用，导致神经元凋亡。对IL-1β转化酶表达的调节，寻找一些抑制IL-1β转化酶活性的药物，对一些凋亡过多的疾病如阿尔茨海默病及帕金森病有重要的治疗潜力。

4．抗炎药物抑制神经元凋亡的可能性　阿尔茨海默病发病的炎症学说启发人们用抗炎药物减缓或阻止阿尔茨海默病发病。它不同于近10多年惯用的两种治疗方法，即基于胆碱学说的各种乙酰胆碱酯酶抑制药如他克林（Tacrine）、新斯的明等和以吡拉西坦为代表的促智药（nootropic drug），被用来试图改善大脑皮质的代谢能力，进而减轻痴呆程度。上述治疗方法并不能减缓皮质神经元的急剧损毁，因而未能消除病变的根本原因。人们转而思索用抗炎疗法来抑制神经元死亡。该设想已被临床试验所证实，有人用非甾体消炎药（NSAID）吲哚美辛（Indomethacin，IM）治疗阿尔茨海默病的一项有安慰剂对照的双盲试验中发现，接受吲哚美辛100～150mg/kg体重治疗的患者，其认知功能的改善明显优于安慰剂对照组。然而尚需要更大规模的临床试验及进一步研究，以筛选出选择性调节免疫炎症反应与抑制神经元死亡的新药。