流行病学调查表明,老年痴呆在我国老年人群中发病率逐年上升,且与患者的年龄呈线性关系,而目前我国大约有500万老年痴呆患者。该疾病是一种中枢神经系统的退行性疾病,临床早期表现主要为患者记忆力的减退和生活自理能力的下降,最终导致发生进行的认知功能障碍和缺失、神经行为异常,出现精神状况及生活自理能力的完全丧失。因此,老年痴呆发病的分子机制和药物研发显得尤为迫切。
老年痴呆症的发病机制复杂,其主流病因假说包括Aβ毒性假说,微管相关蛋白功能异常假说(主要是Tau)蛋白,胰岛素学说、血管因素学说及基因学说等。克鲁兹曾经研究曾发现,高度缠绕成球状的线形球白蛋会造成功能性损伤的大脑软化空洞,从而导致老年性痴呆及其相关的神经精神症状,并且老年痴呆与其它所有的神经退行性疾病(如疯牛病、Parkinsons disease、ALS、Huntingtons disease等等)有特定的变性蛋白纤维(或颗粒)形成。
2015年4月30日Science杂志在线发表了衰老的最新分子机制,首次揭示了WRN蛋白在表观遗传调控方面的全新功能,而且第一次确立了染色质高级结构的改变在驱动人类细胞衰老中发挥的核心作用。而之前普遍认为,衰老可能源于细胞内不断聚集的DNA损伤(基因组不稳定性),如果WRN蛋白出现异常,或者染色质高级结构会对神经细胞造成影响,神经细胞活力下降,就可能会诱发神经退行性疾病的特别是老年痴呆症。因此可以推测,WRN蛋白出现异常及染色质高级结构会加速变性白蛋的积累。
研究揭示体内不断集聚的变性蛋白颗粒是疾病的直接原因。而变性蛋白颗粒会引起的细胞内生化反应。根据以上对神经退行性分子机制的分析,现在有三种对老年痴呆症的治疗研究方案比较可行。
第一种是最直接的阻断疾病的方法,阻断蛋白颗粒的复制和扩散。神经科学家把目光聚集在这些不断自我复制和传播的变性蛋白上,认为它们就是引起神经细胞毒性的罪魁祸首。阻断变性蛋白在细胞间的传递,理论上能够抑制疾病的发展和恶化,因为能减少那些正常神经(脑或脊髓)组织感染变性蛋白的机会。许多实验室正在寻找新的抗体,希望这些抗体能特异性地结合变构蛋白结构,消除它们进一步感染正常蛋白的能力,这就好比是治疗细菌感染的抗生素。也有科学家开始探讨变性蛋白特异的细胞间传导通路,试图通过阻止这条通路上的关键蛋白,进而达到阻止疾病在体内扩散的目的。这个方案已经激起许多大企业的研发热情。
第二种是蛋白质量控制与老年化。在正常的机体内,蛋白质无时不在进行着一个动态的循环,蛋白质氨基酸链合成-修饰-氨基酸链折叠成具特异功能的蛋白三维结构-运输到特定组织细胞发回其功能。当在病变情况下,蛋白质氨基酸链发生变异,不再形成正常的三维结构,导致蛋白变性沉淀。这些变构的蛋白颗粒被机体内的蛋白清除系统识别降解,同时为新一轮蛋白质合成提供氨基酸原料。
第三种方案是在机体老年化的过程中,蛋白清除系统逐渐老化,变性的蛋白不能得到即时清除,长期沉淀在细胞内。由于变性蛋白的感染性,引发越来越多的变性蛋白沉淀,这就是大多神经退行性疾病发病较晚、病情进展很快的原因。如果蛋白沉淀不断增加,超过了细胞降解的极限,就将启动体内一系列的自我保护信号通路。其中,非常重要的一条自我保护通路是非正常折叠蛋白反应(unfolded protein reaction UPR),它通过激活一系列蛋白因子,加快体内新蛋白的合成。如果可以找到一些药物能够让变性蛋白清除速率加快,或者能够让变性蛋白通路逆转,则对老年痴呆的治疗将是一场革新,对细胞有直接毒性。有的实验室正研究通过非正常折叠蛋白反应启动的一系列蛋白因子这条通路上的蛋白生成,以期达到改善病情的结果。
如果按照以上方案去研发抗老年痴呆的药物,估计在不久的将来,新一代低毒高效的抗老年痴呆药物就会上市。