腸道菌群失調(diào)與AD的相關(guān)性及GV-971在AD治療中的作用機(jī)制

談詩(shī)穎，吳承龍

（1. 紹興文理學(xué)院，浙江 紹興 312000 ；2. 紹興市人民醫(yī)院，浙江 紹興 312000）

阿爾茨海默?。ˋlzheimer’s disease，AD）是一種常見(jiàn)的神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病，是導(dǎo)致老年人癡呆的主要原因。此病患者主要表現(xiàn)為進(jìn)行性認(rèn)知功能障礙和行為損害，包括記憶障礙、人格行為改變、功能衰退和學(xué)習(xí)能力的逐步喪失[1]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2000 年至2013 年，AD 導(dǎo)致的死亡人數(shù)增加了71%[2]。近年來(lái)隨著全球老齡化越來(lái)越嚴(yán)重，AD 的發(fā)病率也越來(lái)越高，目前全球AD 患病人數(shù)為5000 萬(wàn)，我國(guó)這一人數(shù)則為600 萬(wàn)，預(yù)計(jì)到2050 年我國(guó)AD 人數(shù)將高達(dá)1000 萬(wàn)[3-4]。AD 不僅會(huì)影響患者自身的健康，還會(huì)給其家庭和社會(huì)帶來(lái)極大的負(fù)擔(dān)。關(guān)于AD 的發(fā)病機(jī)制目前主要有兩種學(xué)說(shuō)，一種是β- 淀粉樣蛋白（amyloid β-protein，Aβ）級(jí)聯(lián)反應(yīng)，過(guò)度磷酸化的tau 蛋白聚集導(dǎo)致突觸功能障礙和神經(jīng)元死亡[5]。過(guò)去十年間，科研工作者投入了大量的精力、物力來(lái)研究可以通過(guò)改變Aβ 沉積和tau 蛋白過(guò)度磷酸化從而有效控制AD 的藥物，但收效甚微，以Aβ 或tau 蛋白為中心的治療策略在晚期臨床試驗(yàn)中不斷失敗[6]。另一種關(guān)于AD 發(fā)病機(jī)制的理論則是神經(jīng)炎癥假說(shuō)，神經(jīng)炎癥被認(rèn)為是神經(jīng)變性的驅(qū)動(dòng)力之一，腸道炎性介質(zhì)釋放可引起神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞活化，這是目前抗AD藥物研究的一個(gè)重要方向[7]。在本文中，筆者就腸道菌群失調(diào)與AD 的相關(guān)性及甘露特鈉（GV-971）在AD 治療中的作用機(jī)制進(jìn)行綜述。

1 腸道菌群與AD 的關(guān)系

近年來(lái)，有大量研究表明腸道菌群在AD 的發(fā)生發(fā)展中起著不容忽視的作用，平衡的腸道菌群可促進(jìn)人體的健康，而腸道菌群失衡則會(huì)給人體帶來(lái)不良的影響，甚至引起多種疾病[8-9]。腸道菌群可通過(guò)免疫、神經(jīng)、內(nèi)分泌等途徑影響神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育、成熟及病變[10]。腸道細(xì)菌產(chǎn)物參與情緒、行為及認(rèn)知功能的調(diào)節(jié)[11]。腸道代謝物氧化三甲胺（Trimetlylamine oxide，TMAO）可增強(qiáng)β 內(nèi)分泌酶的活性，促進(jìn)Aβ級(jí)聯(lián)反應(yīng)，導(dǎo)致認(rèn)知功能惡化[12]。腸道菌群代謝物膽汁酸可損傷血腦屏障，使血液中的膽固醇更容易通過(guò)血腦屏障進(jìn)入腦內(nèi)，促進(jìn)Aβ 的沉積[13]。腸道內(nèi)淋巴細(xì)胞密集，可產(chǎn)生抗體因子，激活小膠質(zhì)細(xì)胞、星形膠質(zhì)細(xì)胞，引起神經(jīng)炎癥[7]。長(zhǎng)期、過(guò)度的神經(jīng)炎癥可引起神經(jīng)退行性疾病，如AD[14]。研究表明，與未患AD 的患者相比，AD 患者的大腦內(nèi)細(xì)菌增多[15-16]。有研究發(fā)現(xiàn)4 周齡5XFAD 小鼠感染鼠傷寒沙門(mén)桿菌后，其腦感染組織中發(fā)現(xiàn)了Aβ 沉積[17]。有學(xué)者在AD 患者的新皮質(zhì)和海馬中檢測(cè)到脂多糖（LPS）的存在[18]。Honarpisheh 等[19]研究發(fā)現(xiàn)，Tg2576 小鼠（AD小鼠模型）的腸道Aβ 沉積發(fā)生在大腦Aβ 沉積之前，而AD 患者經(jīng)腸道解剖也發(fā)現(xiàn)了Aβ 沉積的存在。腸道菌群與AD 的發(fā)生發(fā)展主要是通過(guò)代謝、免疫和感染聯(lián)系。腸道菌群代謝物可促進(jìn)Aβ 的沉積，加速AD 的進(jìn)展；腸道免疫失調(diào)可激活M1 小膠質(zhì)細(xì)胞，引起神經(jīng)炎癥，促進(jìn)Aβ 的沉積；在Aβ 沉積物中發(fā)現(xiàn)有細(xì)菌、病毒感染過(guò)的痕跡，這些病原體或許為腸道來(lái)源。

2 GV-971 簡(jiǎn)介

GV-971 是一種從褐藻中提取的口服酸性線性低聚糖混合物，其乃分子量為670-880 Da 不等的二聚體到十聚體[20]。最近，GV-971 在我國(guó)完成了AD 治療的Ⅲ期臨床試驗(yàn)，并成功達(dá)到了改善AD 患者認(rèn)知功能障礙的主要終點(diǎn)[21]。

3 GV-971 與腸道菌群的動(dòng)物研究

AD 患者的腸道微生物群與小膠質(zhì)細(xì)胞活化及神經(jīng)炎癥有關(guān)。有研究報(bào)道，腸道菌群失調(diào)可改變宿主的免疫應(yīng)答，導(dǎo)致小膠質(zhì)細(xì)胞、星形膠質(zhì)細(xì)胞激活，從而產(chǎn)生神經(jīng)炎癥性疾病，促進(jìn)AD 的進(jìn)展[7,22]。神經(jīng)炎癥可促進(jìn)Aβ 的異常聚集，而Aβ 沉積反過(guò)來(lái)可引起小膠質(zhì)細(xì)胞激活，進(jìn)一步加重神經(jīng)炎癥[14-15]，形成惡性循環(huán)。有研究發(fā)現(xiàn)AD 患者血液中苯丙氨酸和異亮氨酸的濃度及輔助性T 淋巴細(xì)胞（Th1 細(xì)胞）頻率明顯高于同年齡的健康對(duì)照組患者[22]。Wang 等[22]對(duì)比相同年齡的5XFAD 轉(zhuǎn)基因（Tg）小鼠及WT 小鼠模型發(fā)現(xiàn)，腸道菌群組成的改變導(dǎo)致了小鼠體內(nèi)苯丙氨酸和異亮氨酸的異常升高，這兩種氨基酸的升高可增加外周血Th1 細(xì)胞的腦浸潤(rùn)，并激活中樞M1 小膠質(zhì)細(xì)胞，導(dǎo)致神經(jīng)炎癥并引起認(rèn)知功能障礙。GV-971 可以恢復(fù)正常的腸道微生物譜，降低苯丙氨酸和異亮氨酸的濃度，從而抑制神經(jīng)炎癥[22]。

4 GV-971 對(duì)AD 的改善作用

細(xì)胞研究顯示，GV-971 可直接與Aβ 的多個(gè)亞區(qū)結(jié)合，抑制Aβ 原纖維的形成，并通過(guò)靶向Aβ促進(jìn)小膠質(zhì)細(xì)胞吞噬[22]。采用GV-971 治療9 月齡APP/PS1 小鼠3 個(gè)月后，小鼠的認(rèn)知功能障礙顯著改善，空間學(xué)習(xí)能力和記憶力得到增強(qiáng)[22]。GV-971 在人神經(jīng)母細(xì)胞瘤細(xì)胞中表現(xiàn)出對(duì)Aβ 毒性的神經(jīng)保護(hù)作用，并在D- 半乳糖或東莨菪堿誘導(dǎo)的記憶損傷模型中顯示出良好的治療作用[23]。一項(xiàng)24 周的多中心、隨機(jī)、雙盲、安慰劑對(duì)照的Ⅱ期臨床試驗(yàn)顯示，與安慰劑組（變化-1.45）相比，GV-971 600mg 組的ADAS-cog12 評(píng)分變化為-1.39（P=0.89），GV-971 900mg 組的ADAS-cog12 評(píng)分變化為-2.58（P=0.30）；CIBIC-Plus 評(píng) 估 顯 示，GV-971 900mg 組 中 的 治療應(yīng)答者明顯多于安慰劑組（92.77% vs 79.52%，P＜0.05）；FDG-PET 顯 示，GV-971 900mg 組 在 邊緣系統(tǒng)的葡萄糖代謝率下降方面低于安慰劑亞組[24]。在一項(xiàng)36 周的隨機(jī)、雙盲、安慰劑對(duì)照、多中心Ⅲ期試驗(yàn)中，GV-971 改善了輕度至中度AD 患者的認(rèn)知功能，兩組患者的ADAS-Cog12 相比無(wú)明顯組間差異，但GV-971 組分?jǐn)?shù)降低較安慰組明顯（組間差異為2.54），而CIBIC-Plus 36 周時(shí)有顯著差異[25]。Ⅱ期和Ⅲ期臨床試驗(yàn)中均未見(jiàn)GV-971 有嚴(yán)重不良反應(yīng)[24-25]。動(dòng)物模型驗(yàn)證了GV-971 與大腦神經(jīng)炎癥的聯(lián)系，為我們闡明了GV-971 改善AD 認(rèn)知功能障礙可能的潛在機(jī)制。臨床試驗(yàn)已經(jīng)證明GV-971 能顯著改善AD 患者的認(rèn)知功能障礙，延緩疾病的進(jìn)展，且無(wú)嚴(yán)重的藥物不良反應(yīng)。

5 討論

AD 具有較高的致殘率和致死率，社會(huì)負(fù)擔(dān)較重，且其發(fā)病率逐年升高[2-4]。過(guò)去人們對(duì)于AD 的研究主要集中在解決Aβ 斑塊沉積、tau 蛋白磷酸化上，但并未取得較大進(jìn)展[6]。腸道菌群對(duì)大腦的影響是通過(guò)免疫、神經(jīng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)產(chǎn)生的[13]。大量研究證明，腸道菌群對(duì)AD 的發(fā)生發(fā)展起著不容忽視的作用。腸道細(xì)菌產(chǎn)物可引起全身炎癥，損傷血腦屏障，從而引起AD 的病理進(jìn)展[12-13]。細(xì)菌感染與AD 也存在較為緊密的聯(lián)系。有研究發(fā)現(xiàn)感染病原體的AD 患者血清中Aβ40 和Aβ42 的水平均較高[18]。目前，腸道菌群失調(diào)引起的中樞神經(jīng)炎癥成為抗AD 藥物新的研究方向[8]。GV-971 可改善腸道菌群。Wang 等[22]研究證明GV-971 可通過(guò)調(diào)節(jié)AD 小鼠腸道生態(tài)失調(diào)來(lái)緩解神經(jīng)炎癥和認(rèn)知功能下降，其可能的機(jī)制是降低苯丙氨酸和異亮氨酸的濃度，從而減少了Th1 細(xì)胞相關(guān)的神經(jīng)炎癥，促進(jìn)認(rèn)知功能的恢復(fù)。GV-971 在Ⅱ期、Ⅲ期臨床試驗(yàn)中成功達(dá)到了改善AD 患者認(rèn)知功能障礙的作用[24-25]?？傊?，根據(jù)目前的研究來(lái)看，GV-971 對(duì)于AD 導(dǎo)致的認(rèn)知功能障礙有較為顯著的改善作用。目前提出的可能作用機(jī)制尚未得到徹底完善，而關(guān)于該藥的作用機(jī)制仍需更多的研究來(lái)闡明。

6 不足

目前關(guān)于GV-971 的Ⅲ期臨床試驗(yàn)只在我國(guó)完成，其他國(guó)家關(guān)于GV-971 與AD 的臨床試驗(yàn)尚未全部完成。現(xiàn)階段關(guān)于GV-971 的動(dòng)物研究尚在起步階段，關(guān)于GV-971 作用機(jī)制的探討還比較匱乏，除了Wang 等[22]提出的苯丙氨酸、異亮氨基酸與神經(jīng)炎癥的聯(lián)系外，腸道微生物群與神經(jīng)炎癥之間的其他機(jī)制還需要進(jìn)一步探索。AD 是一個(gè)慢性進(jìn)展性疾病，目前關(guān)于GV-971 的研究最長(zhǎng)的臨床對(duì)照試驗(yàn)只有36周，但AD 的病程遠(yuǎn)不止如此，目前我國(guó)以及國(guó)際上尚未完成關(guān)于GV-971 一年以上的跟蹤研究，這一領(lǐng)域還有待探索。