帕金森病及亨廷顿病治疗进展综述
摘要：有关帕金森病（PD）和亨廷顿病（HD）细胞功能障碍和死亡的通路已取得了许多重要的进展，这些进展或来自于尸检，或来自遗传学研究，包括线粒体功能障碍，氧化应激，激酶途径，钙调节异常，炎症，蛋白质处理以及朊蛋白样过程。这些机制均参与两种疾病的发生，提供了延缓疾病进展可能的干预策略分子靶点。
在该综述中，研究者回顾了PD和HD神经保护治疗策略的最新进展，以及未来探索的潜在靶点。尽管需要克服许多障碍，尤其是临床研究方面；但研究者仍指出了未来研究的一些方向。
对于PD，这些治疗靶点药物包括改善线粒体功能或增加缺陷线粒体降解的药物，激酶抑制剂，钙离子通道阻滞剂以及干预α突触核蛋白的一些方法；对于HD，治疗策略可能有：直接针对线粒体能量转运，预防蛋白质功能失调，干扰亨廷顿蛋白和p53之间相互作用减少凋亡，或在核酸和蛋白水平干扰突变的亨廷顿蛋白表达等。
疾病简介
帕金森病是一种常见的神经退行性疾病，其年龄校正后的发病率为13.5-13.9/10万人年，年龄相关的患病率为115例/10万人。尽管已有的治疗方法对疾病的运动症状疗效较好，但其晚期阶段的残疾大部分与非运动症状相关，比如跌倒，冻结，痴呆等，这些通过多巴胺能药物治疗并不能得到很好的控制。
亨廷顿病是一种遗传性的神经退行性疾病，全球患病率约为5-10例/10万人，有地区差异性，患病人数最多的地区为欧洲西部，亚洲和美洲较少。目前该病的治疗方法很有限，一些早期的治疗方法仅能控制运动过多和精神症状，但不能改变疾病的病程。
在PD和HD患者中，进行性的神经退行性变导致患者出现严重残疾，降低了患者生活质量，缩短预期寿命。亟需延缓和预防疾病进展的治疗措施。最近的研究明确了一些新的通路可能作为神经保护性药物开发的新靶点。在本综述中，总结了最有希望的几种神经保护性药物干预靶点。
帕金森病：挑战及应对
目前症状性治疗PD的药物仅能改善患者运动症状（图1），但疾病的进展不可逆转，患者最终会出现许多非运动症状，导致严重残疾。开发神经保护性治疗药物的关键目标在于能够延缓疾病的进展，全面覆盖运动和非运动症状。疾病的不同阶段可能出现不同的神经变性的过程，在这四个阶段都可以进行干预（图2）。
（图1. 帕金森病现有的和可能的治疗药物）
第一个阶段，细胞的遗传成分和环境决定了其生化特性和是否会容易发生神经变性——这个阶段称为分子前驱症状期；随着时间的推移，这些分子缺陷可能会影响细胞功能，但不足以导致功能障碍，因为细胞有自身代偿的能力；;当代偿机制失败后会出现临床和病理性前驱症状，称为功能障碍期；最后阶段出现明显的神经变性和临床症状。
（图2. 帕金森病分子病理学：四个阶段）
目前一些临床试验在研究PD的神经保护性药物，但这些试验在设计方面有很大的局限性，因其研究人群存在异质性，且混淆了症状性治疗作用和疾病修饰治疗作用。
目前许多研究都使用遗传学定义的人群（比如LRRK2或者葡糖脑苷脂酶(GBA)突变基因携带者）或者症状前期人群（比如PD高风险人群）进行神经保护性药物干预研究，以此来减少人群的变异性。新的神经保护药物研究已经能够区分症状性治疗效果和疾病修饰治疗效果。
亨廷顿病：挑战及应对
不像PD，HD目前无有效的特异性治疗，一些症状性治疗仅能改善运动过多和精神症状。HD是由于编码亨廷顿蛋白的基因外显子1中高度多态性的CAG三核苷酸重复扩增所致。与PD相比，在HD的症状前期就可以通过基因学测试明确突变的亨廷顿蛋白的携带者，从而立即实施神经保护性策略。
尽管这个想法看起来很直接，但实际也是有局限性的，因为该病的自然病程尚不清楚。HD的症状前期可持续长达10-20年，在该段时间内，脑内发生损害，但为亚临床事件，直到疾病的症状出现，才能被诊断；而疾病的症状前期是干预的最佳时期。
神经保护作用靶点
一些减缓PD和HD神经变性的药物干预靶点正在研发中。有些为单分子机制，有些为多通道或多基因，多蛋白机制。不同的机制适用于疾病不同阶段和不同人群（图3）。
例如，LRRK2激酶抑制剂和GBA蛋白调节剂适用于第一阶段人群，而改善线粒体功能，抗炎，抗氧化应激的药物适用于第二阶段；到第三阶段可能需要多功能和多靶点方法进行细胞功能重建，到疾病晚期（第四阶段）可能需要细胞移植或者生长因子的直接脑内注射。
（图3. 可能的神经保护性治疗策略）
线粒体功能障碍和氧化应激通路
过氧化物酶体增殖因子活化受体γ(PPAR-γ)共激活因子-1α（PGC-1α）是一种重要的线粒体功能调节物，可上调线粒体生物合成。一些PPAR- γ的激活物已用于糖尿病的治疗（罗格列酮等）。
一项采用吡格列酮治疗早期PD的临床研究正在招募中。白藜芦醇和苯扎贝特（另一种PGC-1α激动剂）在动物研究中显示保护作用。然而，也需要仔细评估增强线粒体合成的策略，以避免增加缺陷线粒体的含量。
越来越多的研究关注于胰高血糖素样肽1（GLP-1）的作用，其来源于小肠L细胞。GLP-1以及较长半衰期的GLP-1（艾塞那肽，EX-4）已被用于治疗糖尿病。GLP-1和EX-4可促进细胞生长，增加线粒体合成，减少凋亡，并具有可能的抗炎作用，尽管确切的作用机制不明确。一项有关艾塞那肽的开放标签的PD研究刚刚完成。
此外，parkin 以及PINK1基因突变减少线粒体转运以及呼吸链蛋白。受损的呼吸链蛋白或者线粒体导致能量生成缺陷。线粒体功能的损害还会进一步导致突触功能障碍，逆行影响轴突发生神经变性。PD中自噬蛋白表达减少也进一步支持自噬通路在发病中的作用。增强缺陷线粒体清除功能的治疗可能改善及恢复线粒体功能。
在HD中，体内和体外研究均显示突变的亨廷顿蛋白对线粒体功能产生有害作用。亨廷顿蛋白直接作用于线粒体损害钙稳态，减少膜电位，其还会间接影响线粒体融合-分裂平衡，减少呼吸链复合体II和III的活性，通过抑制PGC-1α表达，影响线粒体合成功能。另外，还可增加NMDA受体活动，导致线粒体功能障碍。
钙处理
钙稳态，受体活性以及钙激活氧化应激均与PD的发病机制相关，可能作为治疗干预的潜在靶点。证据显示随着时间推移，黑质多巴胺能神经元从钠通道依赖转变为L型钙通道(Ca[v]1.3)依赖，Ca[v]1.3会产生线粒体介导的氧化应激，钙通道阻滞剂可能阻断毒性作用导致的损害，起到神经保护作用。选择性Ca[v]1.3阻滞剂已在开发中，可能作为一种新型的PD疾病修饰治疗方法。
激酶途径
一些观察性研究显示磷酸化途径在PD的发病中十分重要，可能作为药物开发的靶点。α-突触核蛋白丝氨酸129位点（S-129）磷酸化是路易小体蛋白的主要成分，Ala53Thr α-突触核蛋白突变导致家族性PD，增加S-129磷酸化数量，后者可改变多巴胺转运体功能，增加多巴胺能神经元毒性，进一步引起氧化应激损伤。
LRRK2基因突变可导致家族性或散发性PD。LRRK2是一种含有GTP酶活性的大型多功能蛋白激酶，LRRK2基因突变导致其发生自身磷酸化。LRRK2激酶抑制剂已在开发中，为研究是否预防自身磷酸化的过程就可以改变LRRK2有害作用提供了机会。开发LRRK2激酶抑制剂对于治疗LRRK2基因突变携带者这样的亚组人群是十分吸引人的研究方向，已有研究显示其在多能干细胞中的毒性预防作用。
蛋白处理过程的改变
阻止和清除不需要的蛋白质是PD神经保护治疗药物研发的另一个方向。不需要的蛋白质在体内一般是通过泛素蛋白酶体或自噬-溶酶体系统进行清除，这两种机制的缺陷均参与PD的发病。
α-突触核蛋白是PD中聚集的最主要蛋白，其通过聚集形成寡聚体而产生神经毒性作用。其产生毒性作用循环，即毒性寡聚体形成，聚集；继发性抑制泛素蛋白酶体以及溶酶体系统；进一步导致蛋白质聚集，最后引起细胞死亡。
α-突触核蛋白可通过体内和体外途径转染至未受累的神经细胞中。近期研究发现将错误折叠的α-突触核蛋白注射进入非转基因野生型小鼠纹状体内，可诱导其发生行为异常和路易体病理变化。
而无α-突触核蛋白的小鼠体内没有观察到这种情况，这表明α-突触核蛋白可能通过类似于朊病毒样过程，在体内作为模板不断地促进错误折叠蛋白的生成。这些可作为神经保护性药物开发的新靶点（图4）。
（图4. 干预蛋白质处理过程的治疗策略）
这些新的靶点包括上调热休克蛋白（HSP），HSP可促进错误折叠的蛋白进入泛素蛋白酶体或自噬-溶酶体系统进行清除。实验性上调HSP的药物如格尔德霉素（geldanamycin）可抑制α-突触核蛋白聚集，减少神经变性，但这种药物可能具有肝毒性。
另一种方法是干扰泛素蛋白酶体或自噬-溶酶体系统。一项最近的研究强调了溶酶体葡糖脑苷脂酶（GCase）与α-突触核蛋白聚集之间的相互作用。GCase是由葡糖脑苷脂酶（GBA）基因编码，GBA基因突变是PD的一个已知危险因素，导致GCase水平下降，α-突触核蛋白聚集增加。反之，如果通过可进入脑内的小分子伴侣蛋白增强GCase活性，则可能降低α-突触核蛋白水平（图5）。
（图5. 葡糖脑苷脂酶与α-突触核蛋白之间的相互作用）
类似地，诸如雷帕霉素等促进自噬发生和蛋白质清除作用的药物也具有神经保护作用，其他的方法还包括糖皮质激素类药物可帮助异常蛋白清除，阻止蛋白质进一步聚集和细胞死亡。
另一种可能的靶点是减少毒性α-突触核蛋白寡聚体和淀粉样蛋白聚集的数目。治疗的方法包括激酶抑制剂，抑制泛素系统的药物，可直接与α-突触核蛋白结合的多酚类物质，单克隆抗体免疫治疗和疫苗可减少寡聚体水平。一项研究α-突触核蛋白靶向治疗药物AFFITOPE疫苗的临床试验（AFFiRiS）最近刚刚启动。
此外，白细胞翻译起始因子（eIF2α-P）亚单位的磷酸化上调错误折叠蛋白数量增加的反应，而也已证实在PD中该种因子的水平增加，因此促进去磷酸化的药物有可能具有神经保护作用。
减少野生型α-突触核蛋白的表达，或者基因敲除技术也可预防其聚集和发生神经变性。因此使用RNA干扰（RNAi）或反义寡核苷酸减少α-突触核蛋白是目前研究的一个焦点。抑制α-突触核蛋白基因转录的药物也是潜在的靶点之一。
然而，以上所有的方法尚没有在PD患者中正式进行过研究，需要进一步行大量临床前研究明确最有希望的复合物，检测其安全性和疗效。
亨廷顿病
亨廷顿病的神经病理性特征是出现神经元核内包涵体以及胞浆内错误折叠的突变亨廷顿蛋白的聚集。因此，出现了一些旨在动物模型中减少亨廷顿mRNA表达或蛋白质数量的治疗策略。
第一项策略就是减少亨廷顿突变基因的表达。在亨廷顿病小鼠模型中阻断亨廷顿基因表达可改善行为学症状，减少脑内包涵体；更加与临床相关的方法包括通过病毒载体直接进行脑室内注射。也有针对CAG重复序列开发的反义寡核苷酸可减少突变亨廷顿基因的表达。采用反义寡核苷酸进行亨廷顿病治疗的I期研究正在计划中。另外还有针对单核苷酸多态性的研究。
第二项策略是采用抗体碎片中和异常蛋白质，这些抗体也称为胞内抗体（纳米抗体），这些抗体长度很短，没有炎性Fc段。多个重组单链Fv(scFv)抗体片段可选择针对亨廷顿基因外显子1突变部位进行干预，一些针对不同突变蛋白片段的抗体正在不同的研究阶段中。
第三项策略是增强不需要蛋白质的清除。polyQ 结合肽1可在体抑制亨廷顿蛋白错误折叠和聚集，抑制果蝇模型的神经变性过程。其对HD的小鼠模型也有作用，其他一些小分子肽类也正在开发中。但这些研究策略尚没有在HD患者中进行研究。
生长因子
生长因子是作用于膜受体的蛋白质，可通过激活保护性信号（例如磷酸肌醇3-激酶/AKt以及细胞外信号调节激酶）促进细胞生长，改善细胞活力。胶质细胞源性生长因子（GDNF）家族可作用于酪氨酸激酶受体（RET）以及GFRα受体，实验室研究显示其可以保护多巴胺能神经元免于多种毒性物质的损伤。然而，临床双盲研究将生长因子直接脑室内注射或者通过导管注射进入壳核的方法均显示无临床获益。
另一项双盲研究将生长因子neurturin的基因转导至壳核以及黑质纹状体部位，也显示没有临床获益。这些结果可能是由于目标区域分布不足，或者壳核至黑质纹状体通路受损以及α突触核蛋白诱导的Nurr1或者RET受体下调所致。
中和亨廷顿病的细胞凋亡
尽管细胞凋亡可能是PD和HD共同的终末通路，但最近的研究显示了针对HD促凋亡通路的价值——而这一方法在PD研究中某种程度上已经终止了，特别是自从CEP-1347治疗策略失败之后，CEP-1347是一种半合成的混合激酶连接家族的抑制剂。HD中神经元细胞死亡与神经凋亡密切相关，特别是与固有的线粒体凋亡通路的启动相关。
在HD患者和疾病动物模型的纹状体神经元中，凋亡细胞死亡标志物均是激活状态。比如，在HD患者的脑内，半胱天冬氨酸酶被激活，细胞色素C从线粒体释放进入细胞质内。突变的亨廷顿蛋白更多地与p53结合，导致核内p53表达上调，最终导致下游p53靶点数量增加，这些靶点是凋亡级联反应中的关键因素。这些研究发现提供了新的可能的治疗靶点，比如干预突变的亨廷顿蛋白与促凋亡蛋白之间的相互作用。
结语
尽管帕金森病和亨廷顿病在治疗方面取得了许多进展，但仍有很多患者最终要发展为不能耐受的残疾和早期死亡。在药物开发中，延缓或阻止疾病进展，预防残疾的神经保护性治疗仍是最主要的。尽管目前尚没有任何可靠的具有神经保护作用的药物，但我们对于病因病理机制的深入理解已经明确了一些有希望的治疗靶点。
随着更接近于疾病病理情况的动物模型的研发，以及旨在延缓临床进展的药物临床研究设计的优化，希望在未来的二十年中能够取得神经保护性药物研究的突破。
