阿爾茨海默病與膽堿酯酶

       阿爾茨海默病(Alzheimer s，AD)是一種多發生于老年人中的緩慢進行性、智能衰退性疾病，其病理特征爲β-澱粉樣蛋白(A-β)沉積腦内形成老年斑及神經原纖維纏結^〔1〕，約占癡呆病人的40%～60%。其發病機理與乙酰膽堿(ACh)、興奮性氨基酸、5-羟色胺、多巴胺等多種神經遞質紊亂有關，其中膽堿能系統功能缺陷尤爲突出。增堿能系統功能可改善AD病人的臨床症狀^〔2〕。本文就膽堿酯酶(ChE)在AD的發病機理及治療中的作用綜述如下。

　　1　AD的發病機理與膽堿酯酶

　　ChE分兩類。一爲真性膽堿酯酶，乙酰膽堿酯酶(AChE)，主要水解神經遞質(ACh)；二爲假性膽堿酯酶，丁酰膽堿酯酶(BChE)。研究表明前腦基底核的膽堿能神經原、海馬和它們之間的通路，是學習記憶功能的重要結構基礎；AD病人屍檢和腦活檢分析結果顯示前腦基底核内膽堿能神經原有70%～80%損毀或死亡；突觸前ACh合成、膽堿乙酰化酶活力、受體、突觸前受體和膽堿攝取功能均明顯減少，腦組織中ACh減少的程度與癡呆的嚴重程度呈正相關^〔2，3〕；提示分解ACh的膽堿酯酶在AD的形成過程中起作用。Berri等用大腦神經組織中過量表達的AChE轉基因鼠^〔4〕，說明AChE在認知障礙的形成中起着重要的作用。Smith等發現在AD病人損傷的不同腦神經組織中都有AChE存在^〔5〕，CNS中膽堿酯酶的活性顯著降低，以G₄型AChE減少爲主，減少活性占10%～60%，而G₁、A₈、A₁₂卻相對稍有增加^〔6，7〕，增加的活性占4%^〔6〕。AD病人腦中高活性AChE多集聚在神經斑和神經纖維纏結處^〔8〕。Massoulie等報道AChE在神經末稍突觸前以可溶性形式分泌并與分泌型A-β樣澱粉蛋白共沉積是老年斑形成的早期過程^〔9〕。在體外合成A-β肽片，發現其聚積形成澱粉樣纖維的形式與AD病人腦中的形式相同^〔10〕，A-β肽的Glu22 Gln突變體在Dutch形澱粉樣變病人中能增加澱粉樣纖維沉積的形成^〔11〕，A-β肽中單個氨基酸Val-18-Ala的突變能增加其α-螺旋的卷曲度并顯著減少澱粉樣纖維的形成^〔12〕，而牛腦AChE、人及鼠重組AChE，能增加天然A-β_1～40及突變體A-β-Val-18-Ala形成澱粉樣纖維沉積，說明AChE在A-β澱粉樣蛋白纖維沉積中起着一個有效啓動因子的作用^〔13〕。AChE這種啓動因子樣作用可被作用于外周陰離子部位的特異抑制劑Propidium所抑制，而不能被作用于活性中心部位的特異抑制劑edrophonium抑制，說明AChE啓動A-β形成澱粉樣纖維沉積是通過外周陰離子部位而起作用的。動物實驗表明ACh減少，可使澱粉樣前體蛋白的mRNA水平升高，緻使腦中及腦脊液中澱粉樣前體蛋白增加，A-β澱粉樣蛋白形成及沉積不斷增加^〔14〕，AD進行性發展。

　　BChE同AChE一樣，與A-β蛋白共存于老年斑和神經纖維纏結中^{〔15，16〕}，但BChE不能啓動A-β_1～40及A-β-Val-18 Ala突變體的纖維樣沉積，可能是因爲BChE缺少AChE外周部位的芳香氨基酸Tyr72，Tyr124，Trp286。研究發現在腦的胚胎發育過程中，在脊柱的體軸伸入到神經管以前，BChE的表達稍早于AChE，BChE可促進神經元及神經膠質細胞的增殖，并且能調節AChE的表達，而AChE隻起着指導和穩定體軸生長的作用^〔17〕。Layer認爲在AD病人腦病變中，BChE也起着像胚胎發育過程中相似的作用，能促進老年斑中細胞的增殖并上調AChE的表達。研究還發現BChE出現在老年斑形成前期，參與了A-β澱粉樣蛋白沉積從良性到惡性轉變的傳遞過程^〔15〕。Small等報道BChE還起着細胞與細胞以及其它物質的粘附因子作用，這在老年斑形成中也占一定的地位^〔18〕。

　　綜上所述，AD病人腦中可能出現以下病理變化：A-β前體基因突變或α分泌酶活性過高，産生過多分泌型A-β澱粉樣蛋白，它在AChE啓動及BChE協助下與載脂蛋白E結合沉積腦内，尤其是沉積在學習記憶中樞前腦基底核和海馬區，使此部位膽堿能神經原損毀以至死亡，中樞及整個腦組織中ACh減少，出現智能障礙，形成癡呆。

　　2　AD的治療與膽堿酯酶

　　AD發病機理複雜，治療的目的主要是改善認知功能障礙，提高病人的生活能力。目前采用抗澱粉樣蛋白沉積，改善膽堿能功能，調節興奮性氨基酸谷氨酸、抗氧化劑、鈣拮抗劑、神經營養因子、免疫療法及螯合劑療法等^〔19〕。改善膽堿能系統缺陷研究最多，主要通過增加ACh前體(如Lecithin)給予膽堿能激動劑、促進ACh釋放、抑制ACh降解增加腦ACh含量。其中膽堿酯酶抑制劑(CHEI)，應用最多，例如毒扁豆堿(physostigmine)、四氫氨基吖啶(Tacrine,THA)、石杉堿甲(Huperzine A)、velnacrine,加蘭他敏(galanthamine)等。毒扁豆堿是較早應用的一種可逆性ChEI藥物，在一個短時期内可顯著改善AD病人認知能力，但是膽堿能系統副作用大，給藥次數多且血漿中藥物濃度變化大^〔20〕。Velnacrine是THA1位羟基代謝物，能改善AD病人的臨床表現，但肝毒性很大^〔21〕。加蘭他敏是一個競争性AChEI，不抑制BChE，半衰期比毒扁豆堿長。研究表明加蘭他敏及其衍生物效果好且安全，但也有相反報道^〔22〕。石杉堿甲對AChE有選擇性抑制，易透過血腦屏障，對AD病人的記憶障礙有改善作用。THA是一個合成的中樞性非競争的可逆性抑制ChE的藥物，1981 Sammers等首次應用治療AD病人。有人認爲此藥對AChE抑制選擇性不強且有肝髒、胃腸系統、膽堿能系統方面的副作用。但近十年來一直用于AD病人，使其臨床表現改善或不再發展，延長壽命，降低死亡率，提示治療作用大于副作用^{〔18，23〕}。

　　THA可抑制血漿及組織中的ChE，直接作用于膽堿能毒蕈堿受體(M)及受體(N)，通過M₁受體作用促進ACh的釋放，可有效降低澱粉樣前體蛋白斷裂水解形成A-β，減少澱粉樣前體蛋白及老年斑中A-β澱粉樣蛋白的形成^〔18〕，降低在老年斑中與A-β結合的載脂蛋白APO E4的水平^〔25〕。但THA并不是對所有AD病人都有理想療效。目前認爲ChEI在抑制中樞ChE的同時也抑制外周ChE，引起一系列外周膽堿能系統副作用。學者們還認爲選擇性抑制AChE藥物比雙抑制AChE及BChE藥物副作用小，因爲CNS中主要存在AChE。

　　尋找治療AD新藥的方向爲：①針對AChE的特異性抑制劑，②易透過血腦屏障增加CNS尤其是老年斑及纖維纏結内濃度的ChEI^{〔26，27〕}。有人用配體和酶對接的計算機模拟技術發現THA既結合于AChE的催化活性位點又可結合于外周部位(Trp 279， Tyr 70， phe 290)，而THA不與BChE的外周部位結合。根據這一特點，設計合成了THA類似物，既和AChE外周低親和力部位結合又和催化位點高親和力部位結合的雙四氫氨基吖啶(Bis-tetra hyolroaminacrine)化合物。動物實驗表明其對AChE的選擇性是THA的10，000倍，強度是THA的1000倍^〔28〕。

　　3　檢測ChE活性在AD診治中的作用

　　研究發現AD病人腦脊液中AChE及BChE水平均很低，可作爲AD病人輔助診斷指标。如發現腦脊液中ChE水平低，即使未出現AD臨床表現及病理改變也表明處于AD病前期，應定期檢測及早預防^〔29〕。應用ChEI治療AD時，紅細胞AChE及血清BChE和藥物的用量、治療效果及副作用都有很高的相關性。監測其活性水平，及時調整藥物劑量及治療方案可減少不良反應的發生，提高療效^〔30〕。