曾凡,王延江
腦淀粉樣血管?。╟erebral amyloid angiopathy,CAA)是指淀粉樣蛋白在軟腦膜和腦皮質(zhì)血管,尤其是腦小動(dòng)脈和毛細(xì)血管內(nèi)沉積為特征的一種腦血管病變[1]。CAA分為遺傳性和散發(fā)性兩種類(lèi)型,病理機(jī)制涉及包括β淀粉樣蛋白(amyloid β-protein,Aβ)、胱抑素C、朊蛋白、ABri/ADan蛋白、甲狀腺素運(yùn)載蛋白(transthyretin)、凝溶膠蛋白(gelsolin)和免疫球蛋白輕鏈淀粉樣蛋白在內(nèi)的多種不同類(lèi)型的淀粉樣蛋白[2]。其中散發(fā)性CAA主要與Aβ相關(guān),是最常見(jiàn)的CAA類(lèi)型;其他類(lèi)型淀粉樣蛋白的編碼基因突變可導(dǎo)致遺傳性CAA。散發(fā)性CAA是一種老年人中常見(jiàn)的顱內(nèi)微血管病,80%以上的阿爾茨海默?。ˋlzheimer’s disease,AD)患者和30%年齡大于60歲的非癡呆老年人均存在散發(fā)性CAA[3-4]。目前尚無(wú)有效的CAA防治方法。本文主要探討散發(fā)性CAA危險(xiǎn)因素及防治方法的相關(guān)研究進(jìn)展。
腦內(nèi)的Aβ主要包括Aβ40和Aβ42,主要由神經(jīng)元和腦內(nèi)其他細(xì)胞產(chǎn)生,具有神經(jīng)毒性,沉積在腦內(nèi)胞外間隙和血管壁,損害神經(jīng)元和血管壁。腦內(nèi)Aβ的水平取決于產(chǎn)生和清除之間的平衡,Aβ清除機(jī)制在老齡化等病理?xiàng)l件下均受到不同程度的影響,導(dǎo)致Aβ清除障礙而沉積于腦內(nèi)[5-6]。Aβ42更容易相互聚集,沉積在腦實(shí)質(zhì)內(nèi)形成老年斑;而Aβ40不易聚集,往往在通過(guò)毛細(xì)血管基底膜和腦內(nèi)動(dòng)脈壁中膜時(shí)沉積在血管壁,從而導(dǎo)致CAA形成。
腦內(nèi)存在CAA表現(xiàn)時(shí)不一定會(huì)引起CAA相關(guān)病變(CAA-related disorders),因?yàn)楹笳弋a(chǎn)生的機(jī)制除了淀粉樣蛋白沉積于腦血管壁以外,還包括繼發(fā)性血管損傷(如破裂、阻塞、炎癥、氧化應(yīng)激損傷等)這一關(guān)鍵過(guò)程。在正常老年人腦中存在的輕度CAA可不表現(xiàn)任何癥狀,這種淀粉樣蛋白沉淀通常被視為老齡化的一種特征表現(xiàn)。而中重度的CAA,即已產(chǎn)生繼發(fā)性血管損傷時(shí)則可導(dǎo)致腦出血(intracerebral hemorrhage,ICH)、認(rèn)知功能下降、腦白質(zhì)病變、短暫局灶性神經(jīng)系統(tǒng)表現(xiàn)等CAA相關(guān)病變。
CAA及相關(guān)病變的危險(xiǎn)因素可分為遺傳和非遺傳因素兩大類(lèi)。研究表明ApoE基因同時(shí)是散發(fā)性CAA和AD的重要遺傳危險(xiǎn)因素,其中ε4等位基因同腦梗死相關(guān),ε2等位基因則與CAA相關(guān)ICH和血腫擴(kuò)大相關(guān)[7-8];同時(shí)ε2/ε4基因型還會(huì)增加ICH早期復(fù)發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)[9]。在顱腦外傷的患者中ε4等位基因攜帶者更易發(fā)生CAA[10],提示遺傳和環(huán)境因素相互作用可能影響CAA的發(fā)展。除了ApoE基因外,轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β1、早老蛋白1、α1-抗糜蛋白酶、腦啡肽酶、低密度脂蛋白受體相關(guān)蛋白、血管緊張素轉(zhuǎn)化酶、補(bǔ)體受體1等蛋白的編碼基因多態(tài)性都可能是CAA的遺傳危險(xiǎn)因素[2]。這些遺傳因素在CAA發(fā)病機(jī)制中所發(fā)揮的生物學(xué)功能還有待進(jìn)一步研究。
除了年齡增長(zhǎng)和AD兩大公認(rèn)的危險(xiǎn)因素外[11],一些可干預(yù)的非遺傳因素也可能促使CAA相關(guān)病變發(fā)生,主要包括高血壓病和溶栓、抗凝或抗血小板藥物的使用。研究表明降壓治療能夠減少CAA相關(guān)ICH發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)[12],同時(shí)尸檢確診CAA且存在ICH患者的高血壓病患病率明顯高于有CAA但未發(fā)生ICH的患者[13],提示高血壓病是造成CAA患者發(fā)生ICH的重要影響因素。高血壓可能通過(guò)影響CAA相關(guān)血管病變(CAA-associated vasculopathies),尤其是引起纖維素樣壞死促使ICH的發(fā)生和發(fā)展[2]。研究顯示CAA是接受溶栓治療的急性心肌梗死、肺栓塞、缺血性卒中患者或口服華法林人群發(fā)生ICH的危險(xiǎn)因素[14]。阿司匹林等抗血小板藥物的使用也與CAA相關(guān)腦葉微出血相關(guān)[15]。系統(tǒng)回顧發(fā)現(xiàn)在AD患者中未使用阿司匹林者均未發(fā)生ICH,而使用阿司匹林的患者有3.2%發(fā)生了ICH。由于AD腦內(nèi)大多同時(shí)存在CAA,因此研究者推測(cè)使用阿司匹林可能會(huì)增加CAA相關(guān)ICH的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)[16]。
CAA相關(guān)病變的發(fā)生主要包括淀粉樣蛋白沉積于腦血管壁以及繼發(fā)血管損傷兩個(gè)重要過(guò)程。如何防止腦血管內(nèi)Aβ沉積是CAA預(yù)防和治療的第一步[2]。研究表明抗Aβ免疫治療和一些天然多酚類(lèi)物質(zhì)有望通過(guò)減少Aβ產(chǎn)生、抑制Aβ沉積或促進(jìn)Aβ清除,防止腦血管內(nèi)的Aβ沉積。
3.1 免疫治療 根據(jù)前期AD免疫治療經(jīng)驗(yàn),為防止CAA中淀粉樣蛋白沉積目前研究最多的仍是抗Aβ免疫治療。免疫治療是通過(guò)采用Aβ疫苗接種產(chǎn)生抗Aβ抗體(主動(dòng)免疫治療),或直接使用抗Aβ抗體(被動(dòng)免疫治療)抑制Aβ沉積、促進(jìn)Aβ沉積的清除,從而實(shí)現(xiàn)防治CAA的作用。前期研究結(jié)果表明抗Aβ抗體在AD免疫治療中整體效果不佳[17]。免疫抑制Aβ42能防止年輕APP轉(zhuǎn)基因小鼠腦內(nèi)老年斑的沉積,并清除老年轉(zhuǎn)基因小鼠腦內(nèi)的致密斑塊[18],而長(zhǎng)期接受抗Aβ免疫治療雖然可以清除Aβ斑塊,卻不能改善AD患者的認(rèn)知功能,在治療初期還會(huì)引起CAA加重、微出血、自身免疫性腦膜腦炎等并發(fā)癥[19]。研究顯示AD患者接受免疫治療后腦內(nèi)血管壁上斑塊來(lái)源的Aβ42沉積量較未接受免疫治療的AD患者顯著增加[20],這種加重的CAA病變同時(shí)累及腦皮質(zhì)和軟腦膜的動(dòng)脈和小動(dòng)脈。觀察免疫治療后不同時(shí)間節(jié)點(diǎn)的AD患者腦組織發(fā)現(xiàn),在老年斑逐漸減少的同時(shí)血管壁Aβ42沉積逐漸加重,腦實(shí)質(zhì)的可溶性Aβ水平也不斷增加[20]。提示抗Aβ免疫治療可能僅僅是造成腦內(nèi)Aβ的重新分布而并不能將其有效清除。然而少數(shù)研究結(jié)果表明抗Aβ免疫治療仍有望治療AD。2例接受免疫治療后長(zhǎng)達(dá)5年AD患者的尸檢結(jié)果顯示除腦內(nèi)老年斑大量減少外,CAA相關(guān)病變也非常輕微[20]。提示經(jīng)過(guò)足夠的時(shí)間,斑塊來(lái)源的Aβ也許能通過(guò)血管周?chē)馨突亓魍緩角宄?/p>
一項(xiàng)研究分別在AD轉(zhuǎn)基因小鼠腦室內(nèi)或腹腔內(nèi)注射抗Aβ抗體,發(fā)現(xiàn)二者均可減少腦實(shí)質(zhì)內(nèi)的老年斑沉積、星形膠質(zhì)細(xì)胞活化和軸突變性,改善了小鼠的認(rèn)知功能,但前者所需抗體劑量?jī)H是后者的2%~10%;更重要的是較腹腔給藥而言,腦室內(nèi)給藥總體上能夠減輕CAA及其相關(guān)微出血[21]。提示兩種給藥途徑可能涉及不同的Aβ清除機(jī)制,為AD和CAA的免疫治療提供了新思路,抗Aβ免疫治療應(yīng)用于CAA治療存在可能性。有研究采用多光子成像系統(tǒng)動(dòng)態(tài)觀察Tg2576轉(zhuǎn)基因小鼠接受抗Aβ被動(dòng)免疫治療后腦內(nèi)CAA的變化情況,發(fā)現(xiàn)從管壁有Aβ沉積的軟腦膜血管內(nèi)直接給藥,可以在減少抗體劑量和治療時(shí)間的前提下獲得顯著的CAA治療效果[22]。上述動(dòng)物研究提示抗Aβ的被動(dòng)免疫治療可能存在一個(gè)相對(duì)安全的治療時(shí)間窗,而通過(guò)中樞(腦室內(nèi)、腦血管內(nèi))直接給藥的途徑有可能在不引起血管病變等副作用的同時(shí)有效清除Aβ斑塊并減輕CAA。
除上述動(dòng)物實(shí)驗(yàn)外,一項(xiàng)關(guān)于人源化單克隆抗體ponezumab(PF-04360365)在CAA相關(guān)出血中的安全性、耐受性、藥物代謝動(dòng)力學(xué)和療效的2期隨機(jī)雙盲安慰劑對(duì)照臨床試驗(yàn)(NCT01821118,https://clinicaltrials.gov)也正在進(jìn)行。ponezumab是一種針對(duì)Aβ40羧基端的抗體,最初開(kāi)發(fā)時(shí)用于AD的免疫治療。該抗體的安全性在AD臨床試驗(yàn)中已經(jīng)得到了初步驗(yàn)證,但其在CAA患者中的治療效果和安全性尚有待進(jìn)一步驗(yàn)證。
以轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子(transforming growth factor,TGF)-β1轉(zhuǎn)基因小鼠為CAA動(dòng)物模型的研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)鼻腔給予黏膜免疫佐劑Protollin后能夠激活巨噬細(xì)胞,并使巨噬細(xì)胞中胰島素降解酶(insulin-degrading enzyme,IDE)表達(dá)上調(diào),減輕小鼠腦內(nèi)CAA相關(guān)病理改變及血腦屏障損害,同時(shí)改善了小鼠認(rèn)知功能[23]。這提示巨噬細(xì)胞免疫調(diào)節(jié)劑有望成為一種減少CAA及其相關(guān)微出血,并改善認(rèn)知功能的新型CAA免疫治療方法。
3.2 天然多酚類(lèi)物質(zhì) 一些天然多酚類(lèi)物質(zhì)具有AD保護(hù)作用。表沒(méi)食子兒茶素沒(méi)食子酸酯(epigallocatechin-3-gallate,EGCG)是綠茶中最主要的多酚類(lèi)成分,能通過(guò)抑制從無(wú)規(guī)則卷曲到β折疊的構(gòu)象轉(zhuǎn)變促進(jìn)非毒性Aβ纖維的產(chǎn)生[24-25]。姜黃素(一種從姜黃根狀莖中分離出的聯(lián)苯酚)可降低AD轉(zhuǎn)基因小鼠腦內(nèi)老年斑沉積、不溶性和可溶性Aβ水平[26],并能抑制Aβ寡聚化,促進(jìn)非毒性Aβ纖維的形成從而減輕Aβ神經(jīng)毒性[27-28]。白藜蘆醇(resveratrol)是一種富含于紅酒和多種植物中的非黃酮類(lèi)多酚,能減輕Aβ誘導(dǎo)的神經(jīng)毒性作用[29],同時(shí)能夠直接與Aβ單體和Aβ纖維結(jié)合,抑制Aβ聚集并將毒性寡聚體轉(zhuǎn)變?yōu)榉嵌拘援a(chǎn)物[30-31]。此外,黃酮類(lèi)物質(zhì)、橄欖多酚等物質(zhì)都具有一定程度的抑制Aβ聚集和清除Aβ作用。這些天然多酚類(lèi)物質(zhì)能否在CAA的預(yù)防或治療中發(fā)揮安全有效的作用有待進(jìn)一步研究。
3.3 控制非遺傳危險(xiǎn)因素 防止淀粉樣蛋白沉積于血管壁固然重要,如何避免CAA誘導(dǎo)的血管損傷也應(yīng)得到足夠重視。如前所述,高血壓病及使用溶栓、抗凝或抗血小板藥物均是造成CAA相關(guān)ICH的非遺傳危險(xiǎn)因素,控制這些非遺傳危險(xiǎn)因素有利于避免CAA相關(guān)ICH的發(fā)生。然而,CAA導(dǎo)致受累血管受損和破裂的具體機(jī)制尚不清楚。CAA與平滑肌細(xì)胞死亡、內(nèi)膜閉塞改變、透明變性、微動(dòng)脈瘤形成、纖維素樣壞死等血管病變相關(guān),纖維素樣壞死則與CAA相關(guān)ICH有著密切聯(lián)系。沉積于血管壁的Aβ可以誘發(fā)炎性介質(zhì)釋放、補(bǔ)體系統(tǒng)激活、氧化應(yīng)激損傷、血腦屏障通透性改變及細(xì)胞毒性等多個(gè)病理改變[32]。雖有證據(jù)表明ApoE ε2與CAA相關(guān)ICH和血管壁脆性增加關(guān)系密切,但目前尚不完全清楚ApoE在CAA發(fā)病機(jī)制中的作用。今后CAA相關(guān)病變的治療方案可以從上述導(dǎo)致血管壁損傷的因素中尋找合適靶點(diǎn)。
3.4 依達(dá)拉奉 依達(dá)拉奉是目前廣泛用于缺血性卒中的氧自由基清除劑。我們的近期研究發(fā)現(xiàn)依達(dá)拉奉能與Aβ結(jié)合,抑制Aβ聚集并促進(jìn)已形成的Aβ纖維解聚;在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中,依達(dá)拉奉可通過(guò)抑制Aβ沉積和拮抗APP的β剪切減輕AD轉(zhuǎn)基因小鼠腦內(nèi)Aβ沉積,減弱氧化應(yīng)激損傷和神經(jīng)炎癥反應(yīng),抑制tau蛋白過(guò)度磷酸化,減少神經(jīng)元死亡和軸突變性,最終改善小鼠認(rèn)知功能[33]。而且還發(fā)現(xiàn)依達(dá)拉奉能在不增加腦內(nèi)微出血的前提下顯著改善小鼠腦內(nèi)CAA[33]。由于氧化應(yīng)激損傷是CAA相關(guān)血管病變的重要影響因素之一,依達(dá)拉奉作為一種安全性已得到證實(shí)的活性氧清除劑,有望成為新型CAA防治藥物。
綜上所述,雖然目前抗Aβ免疫治療對(duì)AD的療效不佳,但如果能找到合適的治療時(shí)間窗、給藥途徑以及免疫調(diào)節(jié)劑,其在CAA中的應(yīng)用還有很大的發(fā)展空間。此外,Aβ蛋白的25~35位氨基酸是其相互聚集、產(chǎn)生神經(jīng)毒性的關(guān)鍵部位[34],能否以此為靶點(diǎn)建立有效的CAA免疫治療方式尚待研究。天然多酚類(lèi)物質(zhì)和臨床藥物依達(dá)拉奉對(duì)CAA的防治作用需要通過(guò)臨床試驗(yàn)驗(yàn)證。同時(shí),在控制CAA及相關(guān)病變危險(xiǎn)因素的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步探索CAA所致血管壁損傷的發(fā)生機(jī)制,亦對(duì)CAA防治具有重要意義。
1 Charidimou A, Gang Q, Werring DJ. Sporadic cerebral amyloid angiopathy revisited:recent insights into pathophysiology and clinical spectrum[J]. J Neurol Neurosurg Psychiatry, 2012, 83:124-137.
2 Yamada M. Cerebral amyloid angiopathy:emerging concepts[J]. J Stroke, 2015, 17:17-30.
3 Love S, Miners S, Palmer J, et al. Insights into the pathogenesis and pathogenicity of cerebral amyloid angiopathy[J]. Front Biosci (Landmark Ed), 2009,14:4778-4792.
4 Esiri MM, WilcockGK. Cerebral amyloid angiopathy in dementia and old age[J]. J Neurol Neurosurg Psychiatry, 1986, 49:1221-1226.
5 Carare RO, Bernardes-Silva M, Newman TA, et al. Solutes, but not cells, drain from the brain parenchyma along basement membranes of capillaries and arteries:significance for cerebral amyloid angiopathy and neuroimmunology[J]. Neuropathol Appl Neurobiol, 2008, 34:131-144.
6 Weller RO, Djuanda E, Yow HY, et al. Lymphatic drainage of the brain and the pathophysiology of neurological disease[J]. Acta Neuropathol, 2009,117:1-14.
7 Sudlow C, Martínez González NA, Kim J, et al.Does apolipoprotein E genotype influence the risk of ischemic stroke, intracerebral hemorrhage, or subarachnoid hemorrhage? Systematic review and meta-analyses of 31 studies among 5961 cases and 17 965 controls[J]. Stroke, 2006, 37:364-370.
8 Brouwers HB, Biffi A, McNamara KA, et al.Apolipoprotein E genotype is associated with CT angiography spot sign in lobar intracerebral hemorrhage[J]. Stroke, 2012, 43:2120-2125.
9 O'Donnell HC, Rosand J, Knudsen KA, et al.Apolipoprotein E genotype and the risk of recurrent lobar intracerebral hemorrhage[J]. N Engl J Med,2000, 342:240-245.
10 Leclercq PD, Murray LS, Smith C, et al. Cerebral amyloid angiopathy in traumatic brain injury:association with apolipoprotein E genotype[J]. J Neurol Neurosurg Psychiatry, 2005, 76:229-233.
11 Yamada M, Naiki H. Cerebral amyloid angiopathy[J].Prog Mol Biol Transl Sci, 2012, 107:41-78.
12 Arima H, Tzourio C, Anderson C, et al. Effects of perindopril-based lowering of blood pressure on intracerebral hemorrhage related to amyloid angiopathy:the PROGRESS trial[J]. Stroke, 2010,41:394-396.
13 Vonsattel JP, Myers RH, Hedly-Whyte ET, et al.Cerebral amyloid angiopathy without and with cerebral hemorrhages:a comparative histological study[J]. Ann Neurol, 1991, 30:637-649.
14 Mc Carron MO, Nicoll JA. Cerebral amyloid angiopathy and thrombolysis-related intracerebral haemorrhage[J]. Lancet Neurol, 2004, 3:484-492.
15 Vernooij MW, Haag MD, van der Lugt A, et al. Use of antithrombotic drugs and the presence of cerebral microbleeds:the Rotterdam Scan Study[J]. Arch Neurol, 2009, 66:714-720.
16 Thoonsen H, Richard E, Bentham P, et al. Aspirin in Alzheimer's disease:increased risk of intracerebral hemorrhage:cause for concern?[J]. Stroke, 2010,41:2690-2692.
17 王延江. 阿爾茨海默病的免疫治療:進(jìn)展、問(wèn)題與展望[J]. 中國(guó)醫(yī)學(xué)前沿雜志, 2012, 4:13-16.
18 Schenk D, Barbour R, Dunn W, et al. Immunization with amyloid-beta attenuates Alzheimer-diseaselike pathology in the PDAPP mouse[J]. Nature, 1999,400:173-177.
19 Holmes C, Boche D, Wilkinson D, et al. Long-term effects of Abeta42 immunisation in Alzheimer's disease:follow-up of a randomised, placebo-controlled phase I trial[J]. Lancet, 2008, 372:216-223.
20 Boche D, Zotova E, Weller RO, et al. Consequence of Abeta immunization on the vasculature of human Alzheimer's disease brain[J]. Brain, 2008, 131:3299-3310.
21 Thakker DR, Weatherspoon MR, Harrison J, et al.Intracerebroventricular amyloid-beta antibodies reduce cerebral amyloid angiopathy and associated micro-hemorrhages in aged Tg2576 mice[J]. Proc Natl Acad Sci USA, 2009, 106:4501-4506.
22 Prada CM, Garcia-Alloza M, Betensky RA, et al. Antibody-mediated clearance of amyloid-beta peptide from cerebral amyloid angiopathy revealed by quantitative in vivo imaging[J]. J Neurosci, 2007,27:1973-1980.
23 Lifshitz V, Weiss R, Benromano T, et al.Immunotherapy of cerebrovascular amyloidosis in a transgenic mouse model[J]. Neurobiol Aging, 2012,33:432.e1-432.e13.
24 Ehrnhoefer DE, Bieschke J, Boeddrich A, et al.EGCG redirects amyloidogenic polypeptides into unstructured, off-pathway oligomers[J]. Nat Struct Mol Biol, 2008, 15:558-566.
25 Rezai-Zadeh K, Shytle D, Sun N, et al. Green tea epigallocatechin-3-gallate (EGCG) modulates amyloid precursor protein cleavage and reduces cerebral amyloidosis in Alzheimer transgenic mice[J].J Neurosci, 2005, 25:8807-8814.
26 Lim GP, Chu T, Yang F, et al. The curry spice curcumin reduces oxidative damage and amyloid pathology in an Alzheimer transgenic mouse[J]. J Neurosci, 2001, 21:8370-8377.
27 Hamaguchi T, Ono K, Murase A, et al. Phenolic compounds prevent Alzheimer's pathology through different effects on the amyloid-beta aggregation pathway[J]. Am J Pathol, 2009, 175:2557-2265.
28 Liu KN, Lai CM, Lee YT, et al. Curcumin's preincubation temperature affects its inhibitory potency toward amyloid fibrillation and fibril-induced cytotoxicity of lysozyme[J]. Biochim Biophys Acta,2012, 1820:1774-1186.
29 Huang TC, LU KT, Wo YY, et al. Resveratrol protects rats from Abeta-induced neurotoxicity by the reduction of iNOS expression and lipid peroxidation[J]. PLoS One, 2011, 6:e29102.
30 Ge JF, Qiao JP, Qi CC, et al. The binding of resveratrol to monomer and fibril amyloid beta[J]. Neurochem Int,2012, 61:1192-1201.
31 Feng Y, Wang XP, Yang SG, et al. Resveratrol inhibits beta-amyloid oligomeric cytotoxicity but does not prevent oligomer formation[J]. Neurotoxicology, 2009,30:986-995.
32 Revesz T, Holton JL, Lashley T, et al. Genetics and molecular pathogenesis of sporadic and hereditary cerebral amyloid angiopathies[J]. Acta Neuropathol,2009, 118:115-130.
33 Jiao SS, Yao XQ, Liu YH, et al. Edaravone alleviates Alzheimer's disease-type pathologies and cognitive deficits[J]. Proc Natl Acad Sci USA, 2015, 112:5225-5230.
34 Millucci L, Ghezzi L, Bermardini G, et al.Conformations and biological activities of amyloid beta peptide 25-35[J]. Curr Protein Pept Sci, 2010,11:54-67.
【點(diǎn)睛】
淀粉樣蛋白沉積于腦血管壁、繼發(fā)血管損傷兩個(gè)關(guān)鍵致病過(guò)程是腦淀粉樣血管病的防治靶點(diǎn)。