阿爾茨海默病的疫苗研究進(jìn)展

來(lái)源：中國(guó)老年學(xué)雜志作者：王鑫張瑩瀏覽：發(fā)布時(shí)間：2009/8/20 9:49:00

    阿爾茨海默病(AD)，由德國(guó)醫(yī)師Alois Alzheimer于1906年首先發(fā)現(xiàn)，并以其名字命名。這是一種漸進(jìn)性的神經(jīng)退行性疾病，其臨床特點(diǎn)是逐漸出現(xiàn)記憶力減退、認(rèn)知功能障礙、行為異常和社交障礙，最終喪失獨(dú)立生活能力，發(fā)病后10～20年因并發(fā)癥死亡。在病理方面，該病有三大特征：大腦皮層及海馬區(qū)的β淀粉樣蛋白（Aβ）在胞外積累并形成老年斑(SP)、腦神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)tau蛋白異常聚集形成的神經(jīng)原纖維纏結(jié)(NFT)、神經(jīng)元突觸功能異常及錐體神經(jīng)細(xì)胞丟失。目前人們普遍認(rèn)為Aβ是AD發(fā)病機(jī)制的核心。Aβ來(lái)源于其前體物質(zhì)——淀粉樣前體蛋白(APP)。APP是一種跨膜蛋白質(zhì)，在體內(nèi)各種組織廣泛存在，在腦組織的表達(dá)最高。APP代謝產(chǎn)生Aβ的過(guò)程是APP被β和γ分泌酶裂解為具有40、42或43個(gè)氨基酸的Aβ分子。Aβ分子具有自發(fā)聚合的能力，它能夠在細(xì)胞外聚集成寡聚體、纖維和斑塊等淀粉樣沉積物。淀粉樣沉積物可以誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，導(dǎo)致神經(jīng)細(xì)胞損壞。已經(jīng)發(fā)生異常積聚的Aβ蛋白還可以啟動(dòng)tau蛋白的過(guò)磷酸化過(guò)程。經(jīng)過(guò)異常過(guò)磷酸化修飾的tau蛋白，將構(gòu)成神經(jīng)原纖維纏結(jié)的核心。新的研究顯示，不僅已經(jīng)發(fā)生沉積的Aβ蛋白，Aβ分子的寡聚體也可通過(guò)干擾大鼠腦部海馬區(qū)神經(jīng)元突觸間的長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)作用而影響突觸的可塑性，干擾學(xué)習(xí)記憶。以清除Aβ斑塊為目的的Aβ疫苗，是治療AD的重要方法。
　　1 Aβ肽疫苗、治療機(jī)制
1999年Schenk等用Aβ142分子為多肽疫苗免疫PDAPP轉(zhuǎn)基因小鼠，經(jīng)過(guò)治療，幼年小鼠腦組織沒有產(chǎn)生Aβ沉積、神經(jīng)細(xì)胞萎縮等AD的典型病變。已經(jīng)發(fā)病的老齡鼠，治療后病變明顯減輕。此后，眾多學(xué)者開始采用Aβ142肽疫苗免疫TgCRND8、Tg2576、APP/PS1和PDAPP等轉(zhuǎn)基因模型小鼠，取得了不同程度的療效，大腦組織內(nèi)Aβ沉積減輕。這些研究表明，Aβ肽疫苗誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生Aβ特異性抗體是清除或抑制腦組織內(nèi)Aβ沉積及改善認(rèn)知的主要因素。
目前推測(cè)抗體的作用機(jī)制主要有四個(gè)方面。①Bard等認(rèn)為Aβ抗體穿過(guò)血腦屏障結(jié)合在Aβ，通過(guò)其Fc部分與小膠質(zhì)細(xì)胞的Fc受體相互作用介導(dǎo)小膠質(zhì)細(xì)胞吞噬Aβ。②抗體直接作用于Aβ并使其解聚和降解。③“外周血沉槽”假說(shuō)，認(rèn)為抗體與外周血中Aβ結(jié)合使外周血中Aβ大量減少，進(jìn)而改變了Aβ在大腦組織和外周血中的動(dòng)態(tài)平衡，使大腦組織中過(guò)多的小分子量的Aβ穿過(guò)血腦屏障進(jìn)入外周血，減輕中樞的Aβ負(fù)擔(dān)。④近期研究認(rèn)為，抗體對(duì)患者腦組織內(nèi)Aβ斑塊的清除，可能是上述各種因素共同作用的結(jié)果，同時(shí)抗體對(duì)炎性細(xì)胞因子及補(bǔ)體的抑制作用也是其中重要的因素。基于Aβ疫苗在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的良好結(jié)果和一期臨床實(shí)驗(yàn)中安全劑量的確定，2001年對(duì)372名中度AD病人進(jìn)行臨床Ⅱa實(shí)驗(yàn)。使用的疫苗是人工合成的Aβ142 (AN1792)，免疫佐劑為皂角苷（QS21），它是一種Th1型佐劑。300名患者接受治療，72名作為對(duì)照。不幸的是在接受治療的患者中有18名出現(xiàn)了腦膜炎。由于治療可能存在的副作用，該療法在2002年1月被全面停止。有關(guān)Aβ疫苗導(dǎo)致腦炎發(fā)生的機(jī)制，認(rèn)識(shí)尚不一致。由于尸檢時(shí)，在患者的腦膜內(nèi)發(fā)現(xiàn)大量的T細(xì)胞浸潤(rùn)，說(shuō)明可能是抗原引起的T細(xì)胞介導(dǎo)的自身免疫反應(yīng)引發(fā)了腦膜炎。因此，一般認(rèn)為AN1792的毒副作用可能是由于Aβ142包含較多的T細(xì)胞抗原決定簇，疫苗引起了較強(qiáng)的T細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞反應(yīng)，而且所用佐劑QS21主要引起Th1型免疫反應(yīng)，增強(qiáng)了T細(xì)胞反應(yīng)，促進(jìn)腦膜炎癥的發(fā)生。其他可能的機(jī)制包括：抗體激活小膠質(zhì)細(xì)胞的異常活化，抗體介導(dǎo)的補(bǔ)體活化，以及抗體錯(cuò)誤的識(shí)別了正常神經(jīng)細(xì)胞表面的APP蛋白從而啟動(dòng)了半胱氨酸蛋白酶所依賴的細(xì)胞凋亡途徑。在免疫治療中，抗體不僅能清除腦內(nèi)的Aβ斑塊，對(duì)沉積在血管壁上的斑塊同樣具有清除作用，從而導(dǎo)致腦血流異常患者的癥狀加重，導(dǎo)致血管病變的發(fā)生。針對(duì)APP23轉(zhuǎn)基因鼠的被動(dòng)免疫試驗(yàn)的研究發(fā)現(xiàn)負(fù)載Aβ的腦血管內(nèi)有很多小的出血點(diǎn)。可能的原因是隨著衰老，腦血管平滑肌丟失，血管壁變脆。而沉積在血管壁上的Aβ斑塊正好起到了密閉劑的作用。應(yīng)用免疫治療后，產(chǎn)生的抗體清除了腦血管內(nèi)沉積的Aβ，從而導(dǎo)致血管壁通透性加大，發(fā)生了腦出血。
　　2 新型疫苗:表位疫苗
    由于全長(zhǎng)Aβ142含有可引起Th1應(yīng)答的T細(xì)胞表位（Aβ1542），是Aβ142肽免疫治療引起無(wú)菌性腦膜炎的主要原因，因此許多研究采用合成的Aβ氮端1～15個(gè)氨基酸或由部分氨基酸構(gòu)成的B細(xì)胞表位作為疫苗，以提高安全性。Frenkel等用噬菌體展示Aβ分子N端的EFRH或AEFRH表位治療各種模型小鼠，取得了與全長(zhǎng)Aβ142疫苗相似的治療效果。Seabrook等將16個(gè)串聯(lián)的Aβ115偶連在分枝狀的賴氨酸核心上，免疫J20APPtg小鼠產(chǎn)生體液免疫應(yīng)答，大腦組織內(nèi)斑塊明顯減少。除了以轉(zhuǎn)基因鼠進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)外，也有使用與人類更接近的靈長(zhǎng)類動(dòng)物進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的報(bào)道。Gandy等對(duì)2只15歲的恒河猴免疫Aβ142，產(chǎn)生抗Aβ抗體，血液中Aβ增加，大腦組織中Aβ水平無(wú)變化。Lemere用Aβ140與Aβ142的混合物免疫長(zhǎng)尾黑顎猴，產(chǎn)生的抗Aβ抗體可以識(shí)別AD病人尸體大腦組織中的Aβ斑塊，可以識(shí)別Aβ單體和寡聚體，不識(shí)別APP。腦脊液中有低滴度的抗體，腦脊液中Aβ140與Aβ142減少。李少兵等分別使用Aβ142與Aβ115免疫恒河猴，血清中均產(chǎn)生抗Aβ142抗體，分別誘導(dǎo)了Th1型和Th2型的免疫應(yīng)答。免疫組化方法觀察抗血清可以識(shí)別Tg2576轉(zhuǎn)基因鼠小腦腦組織中的Aβ斑塊。
　　3 病毒載體疫苗
    張建民等使用腺相關(guān)病毒載體表達(dá)霍亂毒素B與Aβ142的融合蛋白，經(jīng)滴鼻、口服或肌肉注射途經(jīng)一次給藥，誘導(dǎo)PDAPPV717I轉(zhuǎn)基因小鼠產(chǎn)生特異性抗體，小鼠記憶力與認(rèn)知能力有較大改善，大腦組織中Aβ沉積減少。Kim等將串聯(lián)重復(fù)11次的Aβ16與假單胞菌外毒素受體結(jié)合結(jié)構(gòu)域融合的蛋白PEDI(Aβ16)11的基因連入腺病毒載體及真核表達(dá)質(zhì)粒中，采用質(zhì)粒初免腺病毒加強(qiáng)的免疫策略可誘導(dǎo)Tg2576小鼠產(chǎn)生較強(qiáng)的Th2型免疫反應(yīng)，顯示異源初免加強(qiáng)免疫策略更加安全、有效。
　　4 核酸疫苗
    核酸疫苗具有安全性好、成本低、純化方便等優(yōu)點(diǎn)。在AD的免疫治療研究中，受到高度重視。Qu等使用基因槍將編碼Aβ142與Aβ116的質(zhì)粒接種到雙轉(zhuǎn)基因AD模型小鼠APPswe/PSEN1體內(nèi)，僅誘導(dǎo)小鼠產(chǎn)生具有保護(hù)作用的體液免疫反應(yīng)，避免了細(xì)胞免疫應(yīng)答的產(chǎn)生。He等構(gòu)建了4種PVGE質(zhì)粒分別編碼Aβ的4個(gè)不同的抗原表位與小鼠Ig分子重鏈的融合蛋白，經(jīng)肌肉注射途徑免疫BALB/c小鼠，研究表明表達(dá)Aβ DAEFGH表位的質(zhì)粒疫苗可以誘導(dǎo)BALB/c小鼠產(chǎn)生最有效的體液免疫，作為分子佐劑，BCGDNA具有較好的免疫增強(qiáng)作用，但不會(huì)改變質(zhì)粒疫苗誘導(dǎo)的免疫應(yīng)答類型。Okura等在不使用佐劑的情況下，用可分泌表達(dá)Aβ142或表達(dá)Aβ142與人Ig分子Fc段融合蛋白的裸DNA疫苗，通過(guò)肌肉注射途徑，誘導(dǎo)APP23模型小鼠產(chǎn)生了低到中等水平的Aβ特異性抗體反應(yīng)，腦組織內(nèi)Aβ負(fù)荷可降低50%，沒有出現(xiàn)腦膜炎和針對(duì)Aβ的T細(xì)胞反應(yīng)。Qu等構(gòu)建了可表達(dá)全長(zhǎng)Aβ142的表達(dá)質(zhì)粒，并用基因槍導(dǎo)入APPswe/PS1ΔE9轉(zhuǎn)基因模型小鼠及恒河猴中，產(chǎn)生了Th2型抗體（IgG1），大腦組織中Aβ水平降低41%，血液中Aβ上升43%，大腦皮層和海馬區(qū)Aβ沉積分別減少51%和52%，膠質(zhì)細(xì)胞活性下降。
　　5 問(wèn)題和展望
    抗Aβ抗體被動(dòng)免疫療法能夠降低大腦組織中Aβ含量并提高認(rèn)知能力，說(shuō)明細(xì)胞免疫反應(yīng)并不是清除Aβ所必需的，因此設(shè)計(jì)疫苗時(shí)的靶點(diǎn)應(yīng)該只瞄準(zhǔn)Th2型反應(yīng)，提高Th2型反應(yīng)，盡可能降低Th1型反應(yīng)。這就需要減少T細(xì)胞的抗原決定簇，只保留B細(xì)胞抗原決定簇，同時(shí)選用Th2偏向型佐劑。許多研究表明經(jīng)過(guò)Aβ疫苗免疫過(guò)的小鼠，猴子和人所產(chǎn)生的抗體絕大多數(shù)是識(shí)別Aβ分子的氨基末端（Aβ116），這說(shuō)明Aβ分子的B細(xì)胞抗原決定簇存在于氨基末端。因此國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者使用各種只包含Aβ分子氨基末端的抗原（如Aβ115）進(jìn)行免疫治療，結(jié)果動(dòng)物腦組織內(nèi)Aβ水平降低，沉積斑塊減少，這說(shuō)明可以用Aβ表位疫苗代替全長(zhǎng)Aβ分子用于主動(dòng)免疫治療。Aβ表位疫苗往往需要與外源性T細(xì)胞表位偶連形成多聚抗原肽，以產(chǎn)生高效價(jià)的抗體，并能避免T細(xì)胞將Aβ分子或APP分子作為自身抗原而活化，然而在人體內(nèi)這能否避免T細(xì)胞性腦炎的發(fā)生還需要做大量的研究工作。還有人提出所用的抗原不應(yīng)該刺激機(jī)體產(chǎn)生強(qiáng)烈的體液免疫反應(yīng)，而是產(chǎn)生較為溫和的體液免疫反應(yīng)。設(shè)計(jì)DNA疫苗也同樣應(yīng)該遵循提高Th2免疫反應(yīng)，降低Th1型反應(yīng)的原則。
    以前使用各種轉(zhuǎn)基因小鼠作為動(dòng)物模型來(lái)評(píng)價(jià)免疫治療效果及疫苗的安全性，但由于小鼠的血腦屏障的結(jié)構(gòu)以及產(chǎn)生抗體的類型與人類的存在差異，無(wú)法完全模擬人體的真實(shí)狀況，沒有表現(xiàn)出人體試驗(yàn)中所出現(xiàn)的自身免疫反應(yīng)性腦炎以及腦萎縮等并發(fā)癥，因此轉(zhuǎn)基因小鼠作為評(píng)價(jià)疫苗安全性的動(dòng)物模型存在巨大缺陷。而使用與人類遺傳更加接近的靈長(zhǎng)類動(dòng)物進(jìn)行治療效果及安全性的評(píng)價(jià)更準(zhǔn)確更具說(shuō)服力。
    盡管臨床實(shí)驗(yàn)中少數(shù)患者出現(xiàn)了副作用，但應(yīng)該看到絕大多數(shù)的患者癥狀得到明顯的改善，說(shuō)明免疫療法具有一定療效。相信隨著對(duì)AD發(fā)病機(jī)制認(rèn)識(shí)的逐漸深入，免疫治療作用機(jī)制的不斷明確，疫苗制備技術(shù)的發(fā)展，更加可靠的靈長(zhǎng)類動(dòng)物模型的建立以及評(píng)價(jià)體系的完善，將來(lái)會(huì)制備出療效更好而且無(wú)毒副作用的疫苗。

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