腸道菌群失調與AD的相關性及GV-971在AD治療中的作用機制

談詩穎，吳承龍

（1. 紹興文理學院，浙江 紹興 312000 ；2. 紹興市人民醫院，浙江 紹興 312000）

阿爾茨海默病（Alzheimer’s disease，AD）是一種常見的神經系統退行性疾病，是導致老年人癡呆的主要原因。此病患者主要表現為進行性認知功能障礙和行為損害，包括記憶障礙、人格行為改變、功能衰退和學習能力的逐步喪失[1]。據統計，2000 年至2013 年，AD 導致的死亡人數增加了71%[2]。近年來隨著全球老齡化越來越嚴重，AD 的發病率也越來越高，目前全球AD 患病人數為5000 萬，我國這一人數則為600 萬，預計到2050 年我國AD 人數將高達1000 萬[3-4]。AD 不僅會影響患者自身的健康，還會給其家庭和社會帶來極大的負擔。關于AD 的發病機制目前主要有兩種學說，一種是β- 淀粉樣蛋白（amyloid β-protein，Aβ）級聯反應，過度磷酸化的tau 蛋白聚集導致突觸功能障礙和神經元死亡[5]。過去十年間，科研工作者投入了大量的精力、物力來研究可以通過改變Aβ 沉積和tau 蛋白過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中不斷失敗[6]。另一種關于AD 發病機制的理論則是神經炎癥假說，神經炎癥被認為是神經變性的驅動力之一，腸道炎性介質釋放可引起神經膠質細胞活化，這是目前抗AD藥物研究的一個重要方向[7]。在本文中，筆者就腸道菌群失調與AD 的相關性及甘露特鈉（GV-971）在AD 治療中的作用機制進行綜述。

1 腸道菌群與AD 的關系

近年來，有大量研究表明腸道菌群在AD 的發生發展中起著不容忽視的作用，平衡的腸道菌群可促進人體的健康，而腸道菌群失衡則會給人體帶來不良的影響，甚至引起多種疾病[8-9]。腸道菌群可通過免疫、神經、內分泌等途徑影響神經系統的發育、成熟及病變[10]。腸道細菌產物參與情緒、行為及認知功能的調節[11]。腸道代謝物氧化三甲胺（Trimetlylamine oxide，TMAO）可增強β 內分泌酶的活性，促進Aβ級聯反應，導致認知功能惡化[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血腦屏障進入腦內，促進Aβ 的沉積[13]。腸道內淋巴細胞密集，可產生抗體因子，激活小膠質細胞、星形膠質細胞，引起神經炎癥[7]。長期、過度的神經炎癥可引起神經退行性疾病，如AD[14]。研究表明，與未患AD 的患者相比，AD 患者的大腦內細菌增多[15-16]。有研究發現4 周齡5XFAD 小鼠感染鼠傷寒沙門桿菌后，其腦感染組織中發現了Aβ 沉積[17]。有學者在AD 患者的新皮質和海馬中檢測到脂多糖（LPS）的存在[18]。Honarpisheh 等[19]研究發現，Tg2576 小鼠（AD小鼠模型）的腸道Aβ 沉積發生在大腦Aβ 沉積之前，而AD 患者經腸道解剖也發現了Aβ 沉積的存在。腸道菌群與AD 的發生發展主要是通過代謝、免疫和感染聯系。腸道菌群代謝物可促進Aβ 的沉積，加速AD 的進展；腸道免疫失調可激活M1 小膠質細胞，引起神經炎癥，促進Aβ 的沉積；在Aβ 沉積物中發現有細菌、病毒感染過的痕跡，這些病原體或許為腸道來源。

2 GV-971 簡介

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 在我國完成了AD 治療的Ⅲ期臨床試驗，并成功達到了改善AD 患者認知功能障礙的主要終點[21]。

3 GV-971 與腸道菌群的動物研究

AD 患者的腸道微生物群與小膠質細胞活化及神經炎癥有關。有研究報道，腸道菌群失調可改變宿主的免疫應答，導致小膠質細胞、星形膠質細胞激活，從而產生神經炎癥性疾病，促進AD 的進展[7,22]。神經炎癥可促進Aβ 的異常聚集，而Aβ 沉積反過來可引起小膠質細胞激活，進一步加重神經炎癥[14-15]，形成惡性循環。有研究發現AD 患者血液中苯丙氨酸和異亮氨酸的濃度及輔助性T 淋巴細胞（Th1 細胞）頻率明顯高于同年齡的健康對照組患者[22]。Wang 等[22]對比相同年齡的5XFAD 轉基因（Tg）小鼠及WT 小鼠模型發現，腸道菌群組成的改變導致了小鼠體內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 細胞的腦浸潤，并激活中樞M1 小膠質細胞，導致神經炎癥并引起認知功能障礙。GV-971 可以恢復正常的腸道微生物譜，降低苯丙氨酸和異亮氨酸的濃度，從而抑制神經炎癥[22]。

4 GV-971 對AD 的改善作用

細胞研究顯示，GV-971 可直接與Aβ 的多個亞區結合，抑制Aβ 原纖維的形成，并通過靶向Aβ促進小膠質細胞吞噬[22]。采用GV-971 治療9 月齡APP/PS1 小鼠3 個月后，小鼠的認知功能障礙顯著改善，空間學習能力和記憶力得到增強[22]。GV-971 在人神經母細胞瘤細胞中表現出對Aβ 毒性的神經保護作用，并在D- 半乳糖或東莨菪堿誘導的記憶損傷模型中顯示出良好的治療作用[23]。一項24 周的多中心、隨機、雙盲、安慰劑對照的Ⅱ期臨床試驗顯示，與安慰劑組（變化-1.45）相比，GV-971 600mg 組的ADAS-cog12 評分變化為-1.39（P=0.89），GV-971 900mg 組的ADAS-cog12 評分變化為-2.58（P=0.30）；CIBIC-Plus 評 估 顯 示，GV-971 900mg 組 中 的 治療應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 邊緣系統的葡萄糖代謝率下降方面低于安慰劑亞組[24]。在一項36 周的隨機、雙盲、安慰劑對照、多中心Ⅲ期試驗中，GV-971 改善了輕度至中度AD 患者的認知功能，兩組患者的ADAS-Cog12 相比無明顯組間差異，但GV-971 組分數降低較安慰組明顯（組間差異為2.54），而CIBIC-Plus 36 周時有顯著差異[25]。Ⅱ期和Ⅲ期臨床試驗中均未見GV-971 有嚴重不良反應[24-25]。動物模型驗證了GV-971 與大腦神經炎癥的聯系，為我們闡明了GV-971 改善AD 認知功能障礙可能的潛在機制。臨床試驗已經證明GV-971 能顯著改善AD 患者的認知功能障礙，延緩疾病的進展，且無嚴重的藥物不良反應。

5 討論

AD 具有較高的致殘率和致死率，社會負擔較重，且其發病率逐年升高[2-4]。過去人們對于AD 的研究主要集中在解決Aβ 斑塊沉積、tau 蛋白磷酸化上，但并未取得較大進展[6]。腸道菌群對大腦的影響是通過免疫、神經、內分泌系統產生的[13]。大量研究證明，腸道菌群對AD 的發生發展起著不容忽視的作用。腸道細菌產物可引起全身炎癥，損傷血腦屏障，從而引起AD 的病理進展[12-13]。細菌感染與AD 也存在較為緊密的聯系。有研究發現感染病原體的AD 患者血清中Aβ40 和Aβ42 的水平均較高[18]。目前，腸道菌群失調引起的中樞神經炎癥成為抗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 可通過調節AD 小鼠腸道生態失調來緩解神經炎癥和認知功能下降，其可能的機制是降低苯丙氨酸和異亮氨酸的濃度，從而減少了Th1 細胞相關的神經炎癥，促進認知功能的恢復。GV-971 在Ⅱ期、Ⅲ期臨床試驗中成功達到了改善AD 患者認知功能障礙的作用[24-25]?？傊?，根據目前的研究來看，GV-971 對于AD 導致的認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制尚未得到徹底完善，而關于該藥的作用機制仍需更多的研究來闡明。

6 不足

目前關于GV-971 的Ⅲ期臨床試驗只在我國完成，其他國家關于GV-971 與AD 的臨床試驗尚未全部完成?，F階段關于GV-971 的動物研究尚在起步階段，關于GV-971 作用機制的探討還比較匱乏，除了Wang 等[22]提出的苯丙氨酸、異亮氨基酸與神經炎癥的聯系外，腸道微生物群與神經炎癥之間的其他機制還需要進一步探索。AD 是一個慢性進展性疾病，目前關于GV-971 的研究最長的臨床對照試驗只有36周，但AD 的病程遠不止如此，目前我國以及國際上尚未完成關于GV-971 一年以上的跟蹤研究，這一領域還有待探索。