當你不再記得回家的路,不再記得孩子的名字,不再記得愛(ài)人的樣貌,不再記得上一刻自己正在做的事,甚至不再記得怎么樣作為“普通人”生活……你會(huì )怎樣面對這個(gè)世界?去年,電影《依然愛(ài)麗絲》將阿爾茨海默病(Alzheimer'sdisease,AD)病人的生活搬上了大銀幕。這種被簡(jiǎn)稱(chēng)為“AD”的疾病是全球發(fā)病率最高的一種神經(jīng)退行性疾病,正一刻不停地奪走著(zhù)“愛(ài)麗絲”們的記憶、生活能力乃至生命。
AD:一直在了解,從未被攻克
1907年,德國著(zhù)名神經(jīng)病理學(xué)家愛(ài)羅斯·阿爾茨海默(AloisAlzheimer)最早在患者澳杰斯特·狄特(AugusteDeter)身上發(fā)現了這種疾病,阿爾茨海默病因此得名。他在狄特的大腦中發(fā)現了老年斑和神經(jīng)纖維纏結,暗示二者可能與該病的發(fā)病密切相關(guān)[1]。
100多年后,全球阿爾茨海默病患者目前已達約3500萬(wàn),65歲以上的老年人患此病的概率約為5%,85歲以上的人群患此病的概率更超過(guò)三分之一[2]。一個(gè)多世紀已經(jīng)過(guò)去,但治療AD的特效藥仍未誕生,相關(guān)治療充其量只能延緩疾病相關(guān)癥狀的進(jìn)行。
盡管關(guān)于病因的研究一直在進(jìn)行,阿爾茨海默病的致病機制還不明朗。在若干病因假說(shuō)中,比較被認可的是“淀粉樣假說(shuō)”(amyloidhypothesis)[3]:這一假說(shuō),認為β-淀粉樣蛋白(Aβ)在大腦中的沉積是這一疾病的核心驅動(dòng)因素,而疾病的其它過(guò)程都是Aβ的產(chǎn)生和清除失衡的結果。
AD患者的大腦在顯微鏡下觀(guān)察到的不可溶的淀粉樣蛋白積聚物,其中箭頭標示細胞外的老年斑,三角標示細胞中的神經(jīng)纖維纏結。AD老年斑的主要成分為β-淀粉樣蛋白(Aβ)——淀粉樣前體蛋白(APP)經(jīng)分泌酶水解后產(chǎn)生的蛋白質(zhì)。Aβ量的增加會(huì )使其積聚形成寡聚物并形成不可溶的纖維,成為可擴散的老年斑。神經(jīng)纖維纏結則定位于細胞內,是由一種名為T(mén)au蛋白的蛋白質(zhì)所形成的不可溶螺旋形纖維絲。
一些研究結果所提示的AD發(fā)生過(guò)程可能是這樣的:淀粉樣前體蛋白異常水解,產(chǎn)生的Aβ蛋白形成積聚物,造成氧化損傷、促使Tau蛋白形成神經(jīng)纖維纏結。這一系列過(guò)程對突觸產(chǎn)生毒性作用,導致神經(jīng)元損傷和死亡,最終引起認知功能障礙[4]。
治療AD的希望
“我們變得可笑、無(wú)能而又滑稽。但這并不是我們真實(shí)的樣子,這是我們的疾病使然。而就像其他疾病一樣,這種病也一樣有發(fā)病原因,病情發(fā)展,也可能會(huì )有方法將之治愈。”在《依然愛(ài)麗絲》中,堅強的阿爾茨海默病早發(fā)型患者愛(ài)麗絲這樣說(shuō)道。
病魔奪走了數千萬(wàn)人本該幸福的生活,他們中的許多人在痛苦中勇敢地堅持著(zhù),也相信著(zhù)終有一天,自己的后代們能夠免受AD的折磨。背負著(zhù)患者的期待,科研人員馬不停蹄地摸索著(zhù)治療這個(gè)病的方法。
近來(lái),針對Aβ蛋白的治療策略主要集中在抑制分泌酶和激活被動(dòng)免疫——前者減少Aβ蛋白的產(chǎn)出,后者則增加Aβ蛋白的清除。但是,這些策略也都有自身局限,抑制分泌酶活性會(huì )同時(shí)影響到其它底物的水解,而被動(dòng)免疫非常昂貴,且可能出現毒副作用。
所幸,昆士蘭大學(xué)尤爾根·格茨(JürgenG?tz)教授的團隊發(fā)現了一個(gè)有望用于治療AD的新方法。他和同事的研究表明,通過(guò)對AD小鼠反復進(jìn)行掃描用的超聲波(scanningultrasound,以下簡(jiǎn)稱(chēng)SUS)處理,小鼠大腦中的Aβ蛋白能得到有效清除,同時(shí)記憶功能也能得到修復。這一激動(dòng)人心的結果發(fā)表在《科學(xué)-轉化醫學(xué)》(ScienceTranslationalMedicine)上[5]。
在人的血管和腦之間,有一道“血腦屏障”存在——這道屏障可以選擇性地阻止物質(zhì)通過(guò)的,從而保護大腦免受異物侵入。然而,這一屏障也會(huì )阻斷化學(xué)藥物進(jìn)入腦組織的過(guò)程,很多神經(jīng)系統疾病的治療因此受阻。但研究人員發(fā)現,通過(guò)對小鼠靜脈注射微泡造影劑,并用一定頻率和強度的超聲波照射腦部,有效地打開(kāi)小鼠的血腦屏障,而且并不會(huì )引起小鼠的缺血性損傷和神經(jīng)元退化。
在此基礎上,研究人員阿爾茨海默病的小鼠模型(以下簡(jiǎn)稱(chēng)為AD小鼠)進(jìn)行了實(shí)驗。實(shí)驗組的AD小鼠會(huì )進(jìn)行微泡注射,然后每周接受一次超聲波處理,而對照組的AD小鼠不進(jìn)行超聲波處理。4周后,研究人員通過(guò)Y-迷宮等行為學(xué)實(shí)驗檢測了小鼠的空間記憶功能。
實(shí)驗流程示意圖。10只小鼠進(jìn)行SUS處理,另10只小鼠作為對照。治療過(guò)程歷時(shí)六周,最后用對小鼠大腦進(jìn)行檢測和分析。
隨后,研究人員會(huì )再對小鼠進(jìn)行一次SUS治療,然后對其腦組織進(jìn)行相關(guān)分析。結果表明,相比于對照組,在SUS治療組小鼠的大腦皮質(zhì)區,老年斑占據的區域減少了56%,腦組織中的Aβ蛋白等各種積聚物也顯著(zhù)減少,同時(shí)并不會(huì )導致?lián)p害性的炎癥反應產(chǎn)生。而行為學(xué)測試顯示,這種治療可以使AD小鼠的記憶功能得到恢復。
超聲波為何有效?
超聲檢查已是醫學(xué)檢查中再尋常不過(guò)的手段,為什么超聲掃描所用到的超聲波能帶來(lái)與激活被動(dòng)免疫相當的Aβ蛋白量銳減?
共聚焦顯微鏡顯示,在接受SUS治療小鼠腦中,中樞神經(jīng)系統最主要的免疫防線(xiàn)——小膠質(zhì)細胞在“吞噬”造成禍害的老年斑。在它們的“胃”(溶酶體)中,Aβ蛋白的含量是對照組的兩倍。
SUS治療組小鼠腦中的小膠質(zhì)細胞可“吞噬”老年斑。圖A和B為對照組,圖C和D為SUS治療組,其中綠色表示小膠質(zhì)細胞的溶酶體,紅色表示Aβ蛋白,藍色表示細胞核;可以看到相比于對照組,SUS處理可以使更多的Aβ蛋白出現在小膠質(zhì)細胞的溶酶體中。圖片來(lái)源:研究論文[5]
后續實(shí)驗證明,經(jīng)過(guò)超聲波治療后,小膠質(zhì)細胞得到明顯激活。進(jìn)一步的研究結果提示,在超聲波處理短暫地打開(kāi)血腦屏障后,一種叫白蛋白(albumin)的蛋白質(zhì)可能得以進(jìn)入大腦并結合Aβ蛋白,從而幫助小膠質(zhì)細胞將Aβ蛋白吞噬。但這一推測還需要進(jìn)一步在體內進(jìn)行證明。“毫無(wú)疑問(wèn),在進(jìn)行SUS處理時(shí),白蛋白只是進(jìn)入大腦的血源性物質(zhì)中的一種。”格茨教授對科學(xué)人說(shuō),“盡管白蛋白可能會(huì )激活小膠質(zhì)細胞,但也不排除其它不依賴(lài)于小膠質(zhì)細胞的Aβ蛋白清除機制存在。”
雖然初步結果喜人,但格茨也強調:“盡管已經(jīng)有很多用嚙齒動(dòng)物乃至猴子做對象的研究表明這個(gè)方法是安全的,但安全性永遠都是需要關(guān)注的點(diǎn)。”“我們不知道這個(gè)方法有什么長(cháng)期效應,但在A(yíng)D使患者虛弱至此還沒(méi)有治療方法的情況下,我們必須考慮這個(gè)方法。”他說(shuō)。
格茨透露:“我們正用小鼠模型來(lái)測試這個(gè)方法是否有預防疾病的潛力,并確定神經(jīng)膠質(zhì)細胞在清除Aβ蛋白中所扮演的角色。此外我們也在用大型動(dòng)物來(lái)進(jìn)行這些實(shí)驗。”這一方法是否會(huì )成為人類(lèi)治療阿爾茨海默病的曙光?我們拭目以待。