從阿爾茨海默病的防治到抗衰老的臨床進展

楊寧 李如娟 辛光 楊金波

研究顯示，人類健康期的增長明顯滯后于最大壽命的增長，導(dǎo)致大量中老年人被慢性疾病纏身，身體功能和生活質(zhì)量受到嚴重影響[1]，阿爾茨海默病(Arzheimer’s disease，AD)是最常見的典型的神經(jīng)系統(tǒng)退行性變,是衰老的表現(xiàn)之一,在我國>55歲人群中發(fā)病率達到2.06%[2]。其分子病理學(xué)基礎(chǔ)是蛋白質(zhì)錯誤折疊、膠質(zhì)細胞增生以及突觸和膽堿能神經(jīng)元神經(jīng)細胞內(nèi)外廣泛的tau蛋白神經(jīng)纖維纏結(jié)和β-淀粉樣(Aβ)沉積[3,4]。Aβ源自淀粉樣前體蛋白(APP)，由β分泌酶1(BACE1)裂解生成。而高血壓、晚期羰基化終產(chǎn)物、氧化應(yīng)激、炎癥和高膽固醇血癥等綜合性因素可以促使Aβ的生成、聚集，加速AD的發(fā)展。如何從疾病的源頭和早期分子基礎(chǔ)著手，阻斷和修正蛋白質(zhì)的錯誤折疊、清除Aβ和tau蛋白神經(jīng)元纏結(jié)，是早防、早治AD等退行性疾病，甚至抗衰老的可行性的臨床工作。

1 熵增在衰老中的作用

衰老及抗衰老研究已成為目前生物醫(yī)學(xué)研究的熱門課題，并越來越受到研究者的關(guān)注，抗衰老理論與技術(shù)日益提高[5，6]，但衰老何時開始，如何及選擇何種手段抗衰老仍然處于探索之中?！盎驔Q定壽命，熵增決定衰老”目前已成為抗衰老和老年醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的重要思想結(jié)晶[7]。生化副反應(yīng)失修性熵增衰老學(xué)說很好地詮釋了這一重要思想。

眾所周知人的生命始于受精卵。一旦受精卵形成并孕育即開始了生命的過程，在DNA遺傳密碼的指令及調(diào)控下開始一系列復(fù)雜而精確的細胞分裂，形成完美的組織器官、系統(tǒng)和合理的人體結(jié)構(gòu)，隨著組織機構(gòu)及系統(tǒng)功能的完善，雖然研究表明在胚胎時期就存在衰老細胞及細胞的衰老，但科學(xué)家證實，這一時期的衰老就同細胞凋亡和細胞自噬一樣，具有正常的生理功能，是正常生長發(fā)育的必須，而非疾病過程[8-10]。孕育40周后從母體娩出，進入新的歷程，在此階段，新生命取決于父輩的DNA編碼及母體的豐富能量供給，這個過程中雖然存在著細胞凋亡、衰老和能量代謝，但就這個機體而言是一個嶄新的、充滿生機的新生命，此時是不言衰老且更無需抗衰老的，除非由于先天性基因缺陷導(dǎo)致的早老癥。

隨著生長發(fā)育，器官功能的成熟，各器官、系統(tǒng)開始從事及發(fā)揮生理功能如消化系統(tǒng)開始攝取食物、呼吸系統(tǒng)開始氣體交換、大腦開始思考等等，所有這些都需要能量支持，人體內(nèi)生化反應(yīng)日趨復(fù)雜，代謝產(chǎn)物日漸增多，從事體內(nèi)代謝產(chǎn)物清除的免疫及溶酶體系統(tǒng)工作日益繁重，能量代謝羰氨日積月累在細胞內(nèi)形成脂褐素、纖維蛋白原纏結(jié)，導(dǎo)致?lián)p傷失修，產(chǎn)生真正意義上的衰老[11]，因此嚴格意義上來講，抗衰老應(yīng)從發(fā)現(xiàn)代謝產(chǎn)物堆積開始[12]。但在實際上從青少年時期抗衰老讓人不容易理解，更不容易接受，或許將來會轉(zhuǎn)變觀念。而青壯年階段，隨著學(xué)習(xí)與工作壓力的日益加大，飲食起居失去規(guī)律，尤其是不健康的生活習(xí)慣如過度飲酒、吸煙、暴飲暴食、睡眠嚴重不足、精神緊張、心理應(yīng)激、缺乏足夠的體育鍛煉等都會使羰基化物增加，促進機體的衰老。

2 羰基化代謝產(chǎn)物與衰老

目前已知三羧酸循環(huán)的中間代謝產(chǎn)物α-酮戊二酸(α-KG)具有明顯延長壽命的作用，體育鍛煉可以檢測到α-KG明顯增加，證明體育鍛煉可以延緩衰老、延長壽命[6]。有鑒于此，從青壯年時期就應(yīng)該樹立抗衰老意識，健康生活，體育鍛煉，保持旺盛的精力，不過分透支健康和摧殘機體，防止營養(yǎng)過剩，在健康體檢過程中應(yīng)該添加有關(guān)代謝產(chǎn)物標志物如羰基化合物及DNA甲基化位點等的檢測[13，14]，積極開展衰老的干預(yù)。此階段抗衰老事半功倍，但此時往往也不能引起人們足夠的重視，相反有些青年學(xué)者不能吝惜身體，甚至因操勞過度而導(dǎo)致過勞死！

中年以后由于代謝生化副產(chǎn)物尤其是羰基化產(chǎn)物的堆積，開始出現(xiàn)一些細胞、組織及器官的衰老，應(yīng)該合理應(yīng)用一些切實可靠的藥物?；隰驶鶓?yīng)激與衰老的理論[5，12]，臨床及實驗室研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)有些物質(zhì)具有很好的拮抗或消除羰基毒化物的作用，如褪黑素、吡哆氨、氨基葡萄糖、谷胱甘肽、?；撬岬萚15，16]。褪黑素作為松果體分泌的與生物鐘信息相關(guān)的重要激素，一直以來就被認為與衰老和抗衰老密切相關(guān)，現(xiàn)實中嚴重生物鐘紊亂、作息混亂容易疲勞和衰老，而充足睡眠具有延緩和抗衰老的作用普遍認為與褪黑素有關(guān)，目前褪黑素被作為常用的抗衰老藥物。傳統(tǒng)上認為還原型谷胱甘肽是具有抗氧化作用的肝細胞保護劑，近來研究證實尚具有明顯的抗羰基毒性作用，因此也具有抗衰老作用。?；撬嵬ㄟ^清除體內(nèi)的不飽和醛酮而減少羰應(yīng)激對機體的毒害作用，是抗衰老不可或缺的藥物。

羰應(yīng)激的毒性羰基化終產(chǎn)物主要來自于體內(nèi)大分子物質(zhì)如：糖類、脂類、氨基酸和蛋白質(zhì)的生化副反應(yīng)產(chǎn)物，包括與氧化應(yīng)激相關(guān)的不飽和醛酮如：4-羥基壬烯醛(HNE)、丙二醛(MDA)、丙烯醛等數(shù)十種不飽和醛酮毒物和高級糖基化終產(chǎn)物及羰基化蛋白。這些不穩(wěn)定活潑的羰基化合物往往導(dǎo)致蛋白質(zhì)肽鏈氨基酸側(cè)鏈之間的羰-氨反應(yīng)，使蛋白質(zhì)分子間或分子內(nèi)產(chǎn)生交聯(lián)、共軛反應(yīng)，導(dǎo)致蛋白質(zhì)錯誤折疊而發(fā)生蛋白質(zhì)變性，失活且不易被降解，堆積在細胞內(nèi)或細胞間，形成脂褐素類物質(zhì)。中樞神經(jīng)系統(tǒng)是體內(nèi)脂質(zhì)膽固醇含量最高的器官[2]，也是膽固醇脂類氧化及羰基毒化物的重要產(chǎn)生場所。

3 羰基化與AD

從腦老化角度看，隨著增齡過程，羰應(yīng)激產(chǎn)物由量變到質(zhì)變，導(dǎo)致氧化膽固醇、tau蛋白神經(jīng)纖維纏結(jié)和β-淀粉樣(Aβ)沉積。神經(jīng)細胞內(nèi)外廣泛的tau蛋白神經(jīng)纖維纏結(jié)和β-淀粉樣(Aβ)沉積及脂褐素形成等都是羰應(yīng)激的結(jié)果，也就是說，羰應(yīng)激是AD的重要上游生化分子基礎(chǔ)。因此印大中教授提出的生化副反應(yīng)導(dǎo)致不可降解產(chǎn)物的大量堆積致衰老學(xué)說[6]對于從分子甚或亞分子及電子基礎(chǔ)上，如羰應(yīng)急、氧應(yīng)激等水平抗衰老，或許是在分子層面對神經(jīng)系統(tǒng)退行性變的治療方法。

我們在治療糖尿病神經(jīng)病變的過程中應(yīng)用硫辛酸取得了明顯的療效，它可以顯著改善糖尿病神經(jīng)病變的疼痛癥狀，逆轉(zhuǎn)糖尿病羰應(yīng)激對神經(jīng)血管的損害。硫辛酸參與體內(nèi)重要的能量代謝過程--三羧酸循環(huán)，在其中是一個重要輔酶，既往作為抗氧化劑而廣泛應(yīng)用，目前看來由于其作用環(huán)節(jié)與α-KG密切相關(guān)，因此也是很好的抗衰老藥物。我們應(yīng)用還原型谷胱甘肽治療動脈硬化癥導(dǎo)致的頭昏、周身疲憊具有良好的效果，還原型谷胱甘肽通過影響羰-氨交聯(lián)反應(yīng)可以改善紅細胞和彈力膠原蛋白及晶體蛋白的功能[17]，可能是改善動脈硬化癥癥狀的基礎(chǔ)。

4 谷胱甘肽與AD及抗衰老作用

一直以來，GSH及谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶ω-1(GSTO1)在AD及帕金森氏病(PD)的研究中都有非常重要的成果[18，19]，認為GSTO1或許通過炎性因子白介素-1參與Aβ翻譯后修飾，在基因?qū)用嬗绊慉D及PD形成與發(fā)展。研究表明，在能量代謝非常旺盛的中樞神經(jīng)系統(tǒng)的線粒體更是與GSH有著千絲萬縷的關(guān)系[20，21]。線粒體GSH通過對抗活性氧和親電子自由基及脂質(zhì)過氧化物，保護線粒體功能[20]。在細胞核中GSH保持DNA所必需的巰基蛋白的修復(fù)和表達，一旦GSH缺乏，線粒體就會受到氧化及羰基毒化物的損傷，導(dǎo)致生理功能異常、細胞死亡、衰老甚至疾病的發(fā)生，尤其是對氧化應(yīng)激敏感的神經(jīng)細胞會使Aβ增加有助于AD的發(fā)生[21]。在理論上是應(yīng)用GSH可以很好的對抗氧化應(yīng)激及羰基毒化損傷，而目前筆者發(fā)現(xiàn)臨床上尚缺乏循證醫(yī)學(xué)證據(jù)。對于GSH抗衰老的臨床研究，尤其是以AD為突破，可以為衰老及退行性疾病開辟一條新的途徑。此有待于進一步深入的曠日持久的研究，當然作為抗衰老，其應(yīng)用是需要時日的，與一般的疾病治療大不相同。目前具有明顯抗衰老效應(yīng)的物質(zhì)為來自年輕血液中的活性因子GDF11，研究表明GDF11可以增加肌肉功能，改善大腦皮層的血液循環(huán)，促進神經(jīng)再生，改善老年小鼠的嗅覺功能，是一個非常有實際意義和前景的藥物[22]。

進入老年階段以后機體的大部分細胞及組織器官出現(xiàn)明顯的衰老，骨骼肌肉系統(tǒng)衰老表現(xiàn)為運動耐力的減退，骨質(zhì)疏松，身材變矮；皮膚脫水角質(zhì)化明顯，皮膚松弛，皺紋增加，出現(xiàn)眼袋；心肌細胞內(nèi)脂褐素堆積，心臟功能減退，疲勞感明顯；腦細胞內(nèi)羰基化合物增加，β-淀粉蛋白增多、神經(jīng)纖維纏結(jié)及脂褐素沉積導(dǎo)致癡呆[3，4，22]。這個階段雖然人們對抗衰老意愿強烈，但由于羰基化及其他生化副產(chǎn)物的堆積及蛋白質(zhì)的鉸鏈，已經(jīng)極難重返，盡管可以給予很多抗衰老的措施，也能取得一定效果，但往往都是事倍功半。在老年的早期階段，通過合理膳食，適量運動和藥物調(diào)理很有必要，進入老年后期，細胞衰老嚴重，甚至因老致病時，再給予抗衰老已經(jīng)為時已晚。

5 雷帕霉素和mTOR抑制劑

雷帕霉素，特別是雷帕霉素蛋白復(fù)合物1 (mTORC1)，可以利用環(huán)境中的自然代謝物恢復(fù)干細胞活力，去除衰老細胞，并能轉(zhuǎn)移微生物群。增加自噬和減少年齡相關(guān)性炎癥是這些干預(yù)發(fā)揮作用的關(guān)鍵機制。

雷帕霉素屬于一類大內(nèi)酯化合物，在1960年首次發(fā)現(xiàn)作為一種抗真菌劑從復(fù)活節(jié)島(拉帕努伊)的土壤樣本中分離出來的細菌。后來在哺乳動物細胞中發(fā)現(xiàn)它具有免疫抑制和抗增殖的特性[23,24]。mTORC1整合了生長因子、營養(yǎng)、應(yīng)激和其他輸入，使許多靶點磷酸化，并調(diào)節(jié)細胞生長和各種細胞過程，包括自噬、核糖體生物發(fā)生、蛋白質(zhì)合成和周轉(zhuǎn)，以及脂質(zhì)、核苷酸和葡萄糖的代謝。

mTORC1活性的遺傳物質(zhì)和藥理抑制不但可以增加芽殖酵母、秀麗隱桿線蟲等的壽命[25-28]，對于神經(jīng)系統(tǒng)退行性變尤其是AD也有很好的防治作用[29]。載脂蛋白Eε4等位基因是晚發(fā)型AD的常見易感基因。在AD發(fā)病前幾十年，認知正常的載脂蛋白Eε4攜帶者可出現(xiàn)腦血管和代謝缺陷。雷帕霉素治療的載脂蛋白Eε4小鼠的腦血流量、血腦屏障完整性和葡萄糖代謝恢復(fù)正常。血管系統(tǒng)和代謝的保存與早期學(xué)習(xí)障礙的改善有關(guān)。雷帕霉素還可以恢復(fù)血管系統(tǒng)中促炎親環(huán)素A的水平，這可能有助于保存載脂蛋白Eε4轉(zhuǎn)基因的腦血管功能。有望成為未來對AD干預(yù)研究提供基礎(chǔ)。

6 二甲雙胍

二甲雙胍是一種廣泛用于2型糖尿病的雙胍類藥物。二甲雙胍通過抑制肝臟糖異生、誘導(dǎo)糖解作用和提高胰島素敏感性來降低糖尿病高血糖；它還能減少脂肪分解，降低循環(huán)中的游離脂肪酸水平。二甲雙胍的臨床前研究表明該藥物在延緩衰老方面有一定作用。二甲雙胍能顯著延長線蟲的壽命達36%[30]。其抗衰老延長壽命的機制主要與AMP激酶(AMPK)的激活[31]、溶酶體途徑和微生物組的代謝改變[32]等有關(guān)。

“二甲雙胍靶向衰老”(TAME)研究表明二甲雙胍可能保留認知功能[33]。老化研究表明，二甲雙胍降低51%認知障礙風險[33,34]。針對二甲雙胍治療的T2DM患者的大型觀察性研究報告稱，與使用其他糖尿病藥物治療的患者相比，二甲雙胍治療的T2DM患者患癡呆的比例較低[33,35]。在一項小型臨床試驗中，T2DM伴抑郁癥患者(n=58)接受二甲雙胍或安慰劑治療24周，二甲雙胍組表現(xiàn)出認知能力的改善和抑郁癥狀的減輕，同時改善了血糖控制[36]。

二甲雙胍具有良好的安全性，是目前抗衰老研究中的明星藥物。二甲雙胍、雷帕霉素、NAD前體等抗衰老科學(xué)基石，已經(jīng)有著較為廣泛的應(yīng)用基礎(chǔ)。

盡管目前也明確雷帕霉素、二甲雙胍、白藜蘆醇等藥物具有抗衰老效應(yīng)。即便是已經(jīng)引起最轟動的抗衰老新寵-來自年輕血液或血液的活性因子GDF11也很難逆轉(zhuǎn)嚴重的衰老。

7 高壓氧的抗衰老作用

以色列特拉維夫大學(xué)公布一項臨床試驗，30位、64歲以上的健康中老年，90 min/次，5 d/周，過程持續(xù)了3個月進行了高壓氧療法，研究數(shù)據(jù)顯示，持續(xù)性的進行高壓氧倉治療最大能將免疫B細胞的端粒長度延長52.73%(平均增長20%)，同時將衰老輔助T細胞的數(shù)量最大降低37.3%[37]。

端粒損傷(Telomere attrition)和細胞衰老(Cellular senescence)是目前學(xué)界普遍承認的九大衰老標識之二。以色列特拉維夫大學(xué)研究結(jié)果暗示持續(xù)性的高壓氧倉治療或許能夠顯著的逆轉(zhuǎn)衰老[37]。進一步研究發(fā)現(xiàn)高壓氧可以增加膠原纖維密度、彈力纖維變長，“破碎度”下降。高壓氧治療后，彈力纖維長度從吸氧前平均(5.83±1.59)μm，增長到了(14.25±4.31)μm；彈力纖維“高度破碎”的人數(shù)占比也從90%下降到了10%，并且使衰老細胞減少[38]。

高壓氧抗衰老的研究令人振奮，然而，由于實驗的樣本量較小，仍需進一步大樣本的觀察。

8 抑制腦內(nèi)應(yīng)激反應(yīng)改善記憶功能

隨著年齡增長，即使沒有明顯的神經(jīng)退行性變病變，腦內(nèi)綜合應(yīng)激反應(yīng)(ISR)在衰老過程中被激活，導(dǎo)致認知功能下降[39]，因此，對 ISR 的藥理學(xué)干擾成為對抗健康個體與年齡相關(guān)的認知衰退的一種有前途的干預(yù)策略[39]。應(yīng)用ISR的小分子類似藥物抑制劑 ISRIB 治療可以逆轉(zhuǎn)大腦中的 ISR 激活，如激活轉(zhuǎn)錄因子 4 (ATF4) 和磷酸化真核翻譯起始因子 eIF2 的水平。ISRIB 治療可逆轉(zhuǎn)老年小鼠的空間記憶缺陷并改善工作記憶[39]。這將是一個很有前景的治療方法。

綜上所述，盡管衰老與抗衰老的研究仍有待于進一步深入，但我們認為抗衰老要從青壯年時期開始，積極開展科普教育宣傳，對重點人群，尤其是伴有高血壓、高血脂、肥胖及糖尿病等AD易感人群，給予積極科學(xué)引導(dǎo)，合理應(yīng)用藥物干預(yù)治療而不盲從一些虛假宣傳，一定會起到降低AD等退行性疾病的發(fā)生和抗衰老作用。然而，抗衰老的研究應(yīng)用任重道遠，非一朝一夕可以見效，相信通過正確的措施，假以時日是會取得良好的效果的。