阿爾茨海默病的疫苗研究進展

來源：中國老年學雜志作者：王鑫張瑩瀏覽：發布時間：2009/8/20 9:49:00

    阿爾茨海默病(AD)，由德國醫師Alois Alzheimer于1906年首先發現，并以其名字命名。這是一種漸進性的神經退行性疾病，其臨床特點是逐漸出現記憶力減退、認知功能障礙、行為異常和社交障礙，最終喪失獨立生活能力，發病后10～20年因并發癥死亡。在病理方面，該病有三大特征：大腦皮層及海馬區的β淀粉樣蛋白（Aβ）在胞外積累并形成老年斑(SP)、腦神經細胞內tau蛋白異常聚集形成的神經原纖維纏結(NFT)、神經元突觸功能異常及錐體神經細胞丟失。目前人們普遍認為Aβ是AD發病機制的核心。Aβ來源于其前體物質——淀粉樣前體蛋白(APP)。APP是一種跨膜蛋白質，在體內各種組織廣泛存在，在腦組織的表達最高。APP代謝產生Aβ的過程是APP被β和γ分泌酶裂解為具有40、42或43個氨基酸的Aβ分子。Aβ分子具有自發聚合的能力，它能夠在細胞外聚集成寡聚體、纖維和斑塊等淀粉樣沉積物。淀粉樣沉積物可以誘導細胞凋亡，導致神經細胞損壞。已經發生異常積聚的Aβ蛋白還可以啟動tau蛋白的過磷酸化過程。經過異常過磷酸化修飾的tau蛋白，將構成神經原纖維纏結的核心。新的研究顯示，不僅已經發生沉積的Aβ蛋白，Aβ分子的寡聚體也可通過干擾大鼠腦部海馬區神經元突觸間的長時程增強作用而影響突觸的可塑性，干擾學習記憶。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、治療機制
1999年Schenk等用Aβ142分子為多肽疫苗免疫PDAPP轉基因小鼠，經過治療，幼年小鼠腦組織沒有產生Aβ沉積、神經細胞萎縮等AD的典型病變。已經發病的老齡鼠，治療后病變明顯減輕。此后，眾多學者開始采用Aβ142肽疫苗免疫TgCRND8、Tg2576、APP/PS1和PDAPP等轉基因模型小鼠，取得了不同程度的療效，大腦組織內Aβ沉積減輕。這些研究表明，Aβ肽疫苗誘導機體產生Aβ特異性抗體是清除或抑制腦組織內Aβ沉積及改善認知的主要因素。
目前推測抗體的作用機制主要有四個方面。①Bard等認為Aβ抗體穿過血腦屏障結合在Aβ，通過其Fc部分與小膠質細胞的Fc受體相互作用介導小膠質細胞吞噬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，認為抗體與外周血中Aβ結合使外周血中Aβ大量減少，進而改變了Aβ在大腦組織和外周血中的動態平衡，使大腦組織中過多的小分子量的Aβ穿過血腦屏障進入外周血，減輕中樞的Aβ負擔。④近期研究認為，抗體對患者腦組織內Aβ斑塊的清除，可能是上述各種因素共同作用的結果，同時抗體對炎性細胞因子及補體的抑制作用也是其中重要的因素�；贏β疫苗在動物實驗的良好結果和一期臨床實驗中安全劑量的確定，2001年對372名中度AD病人進行臨床Ⅱa實驗。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名作為對照。不幸的是在接受治療的患者中有18名出現了腦膜炎。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Aβ疫苗導致腦炎發生的機制，認識尚不一致。由于尸檢時，在患者的腦膜內發現大量的T細胞浸潤，說明可能是抗原引起的T細胞介導的自身免疫反應引發了腦膜炎。因此，一般認為AN1792的毒副作用可能是由于Aβ142包含較多的T細胞抗原決定簇，疫苗引起了較強的T細胞和小膠質細胞反應，而且所用佐劑QS21主要引起Th1型免疫反應，增強了T細胞反應，促進腦膜炎癥的發生。其他可能的機制包括：抗體激活小膠質細胞的異常活化，抗體介導的補體活化，以及抗體錯誤的識別了正常神經細胞表面的APP蛋白從而啟動了半胱氨酸蛋白酶所依賴的細胞凋亡途徑。在免疫治療中，抗體不僅能清除腦內的Aβ斑塊，對沉積在血管壁上的斑塊同樣具有清除作用，從而導致腦血流異�；颊叩陌Y狀加重，導致血管病變的發生。針對APP23轉基因鼠的被動免疫試驗的研究發現負載Aβ的腦血管內有很多小的出血點�？赡艿脑蚴请S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。應用免疫治療后，產生的抗體清除了腦血管內沉積的Aβ，從而導致血管壁通透性加大，發生了腦出血。
　　2 新型疫苗:表位疫苗
    由于全長Aβ142含有可引起Th1應答的T細胞表位（Aβ1542），是Aβ142肽免疫治療引起無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個氨基酸或由部分氨基酸構成的B細胞表位作為疫苗，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Aβ142疫苗相似的治療效果。Seabrook等將16個串聯的Aβ115偶連在分枝狀的賴氨酸核心上，免疫J20APPtg小鼠產生體液免疫應答，大腦組織內斑塊明顯減少。除了以轉基因鼠進行的實驗外，也有使用與人類更接近的靈長類動物進行實驗的報道。Gandy等對2只15歲的恒河猴免疫Aβ142，產生抗Aβ抗體，血液中Aβ增加，大腦組織中Aβ水平無變化。Lemere用Aβ140與Aβ142的混合物免疫長尾黑顎猴，產生的抗Aβ抗體可以識別AD病人尸體大腦組織中的Aβ斑塊，可以識別Aβ單體和寡聚體，不識別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，血清中均產生抗Aβ142抗體，分別誘導了Th1型和Th2型的免疫應答。免疫組化方法觀察抗血清可以識別Tg2576轉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病毒載體表達霍亂毒素B與Aβ142的融合蛋白，經滴鼻、口服或肌肉注射途經一次給藥，誘導PDAPPV717I轉基因小鼠產生特異性抗體，小鼠記憶力與認知能力有較大改善，大腦組織中Aβ沉積減少。Kim等將串聯重復11次的Aβ16與假單胞菌外毒素受體結合結構域融合的蛋白PEDI(Aβ16)11的基因連入腺病毒載體及真核表達質粒中，采用質粒初免腺病毒加強的免疫策略可誘導Tg2576小鼠產生較強的Th2型免疫反應，顯示異源初免加強免疫策略更加安全、有效。
　　4 核酸疫苗
    核酸疫苗具有安全性好、成本低、純化方便等優點。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的質粒接種到雙轉基因AD模型小鼠APPswe/PSEN1體內，僅誘導小鼠產生具有保護作用的體液免疫反應，避免了細胞免疫應答的產生。He等構建了4種PVGE質粒分別編碼Aβ的4個不同的抗原表位與小鼠Ig分子重鏈的融合蛋白，經肌肉注射途徑免疫BALB/c小鼠，研究表明表達Aβ DAEFGH表位的質粒疫苗可以誘導BALB/c小鼠產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作用，但不會改變質粒疫苗誘導的免疫應答類型。Okura等在不使用佐劑的情況下，用可分泌表達Aβ142或表達Aβ142與人Ig分子Fc段融合蛋白的裸DNA疫苗，通過肌肉注射途徑，誘導APP23模型小鼠產生了低到中等水平的Aβ特異性抗體反應，腦組織內Aβ負荷可降低50%，沒有出現腦膜炎和針對Aβ的T細胞反應。Qu等構建了可表達全長Aβ142的表達質粒，并用基因槍導入APPswe/PS1ΔE9轉基因模型小鼠及恒河猴中，產生了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Aβ沉積分別減少51%和52%，膠質細胞活性下降。
　　5 問題和展望
    抗Aβ抗體被動免疫療法能夠降低大腦組織中Aβ含量并提高認知能力，說明細胞免疫反應并不是清除Aβ所必需的，因此設計疫苗時的靶點應該只瞄準Th2型反應，提高Th2型反應，盡可能降低Th1型反應。這就需要減少T細胞的抗原決定簇，只保留B細胞抗原決定簇，同時選用Th2偏向型佐劑。許多研究表明經過Aβ疫苗免疫過的小鼠，猴子和人所產生的抗體絕大多數是識別Aβ分子的氨基末端（Aβ116），這說明Aβ分子的B細胞抗原決定簇存在于氨基末端。因此國內外許多學者使用各種只包含Aβ分子氨基末端的抗原（如Aβ115）進行免疫治療，結果動物腦組織內Aβ水平降低，沉積斑塊減少，這說明可以用Aβ表位疫苗代替全長Aβ分子用于主動免疫治療。Aβ表位疫苗往往需要與外源性T細胞表位偶連形成多聚抗原肽，以產生高效價的抗體，并能避免T細胞將Aβ分子或APP分子作為自身抗原而活化，然而在人體內這能否避免T細胞性腦炎的發生還需要做大量的研究工作。還有人提出所用的抗原不應該刺激機體產生強烈的體液免疫反應，而是產生較為溫和的體液免疫反應。設計DNA疫苗也同樣應該遵循提高Th2免疫反應，降低Th1型反應的原則。
    以前使用各種轉基因小鼠作為動物模型來評價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構以及產生抗體的類型與人類的存在差異，無法完全模擬人體的真實狀況，沒有表現出人體試驗中所出現的自身免疫反應性腦炎以及腦萎縮等并發癥，因此轉基因小鼠作為評價疫苗安全性的動物模型存在巨大缺陷。而使用與人類遺傳更加接近的靈長類動物進行治療效果及安全性的評價更準確更具說服力。
    盡管臨床實驗中少數患者出現了副作用，但應該看到絕大多數的患者癥狀得到明顯的改善，說明免疫療法具有一定療效。相信隨著對AD發病機制認識的逐漸深入，免疫治療作用機制的不斷明確，疫苗制備技術的發展，更加可靠的靈長類動物模型的建立以及評價體系的完善，將來會制備出療效更好而且無毒副作用的疫苗。

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