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，導致大量中老年人被慢性疾病纏身，身體功能和生活質量受到嚴重影響[1]，阿爾茨海默病(Arzheimer’s disease，AD)是最常見的典型的神經系統退行性變,是衰老的表現之一,在我國>55歲人群中發病率達到2.06%[2]。其分子病理學基礎是蛋白質錯誤折疊、膠質細胞增生以及突觸和膽堿能神經元神經細胞內外廣泛的tau蛋白神經纖維纏結和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、晚期羰基化終產物、氧化應激、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的發展。如何從疾病的源頭和早期分子基礎著手，阻斷和修正蛋白質的錯誤折疊、清除Aβ和tau蛋白神經元纏結，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學研究的熱門課題，并越來越受到研究者的關注，抗衰老理論與技術日益提高[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。“基因決定壽命，熵增決定衰老”目前已成為抗衰老和老年醫學領域的重要思想結晶[7]。生化副反應失修性熵增衰老學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控下開始一系列復雜而精確的細胞分裂，形成完美的組織器官、系統和合理的人體結構，隨著組織機構及系統功能的完善，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致的早老癥。

隨著生長發育，器官功能的成熟，各器官、系統開始從事及發揮生理功能如消化系統開始攝取食物、呼吸系統開始氣體交換、大腦開始思考等等，所有這些都需要能量支持，人體內生化反應日趨復雜，代謝產物日漸增多，從事體內代謝產物清除的免疫及溶酶體系統工作日益繁重，能量代謝羰氨日積月累在細胞內形成脂褐素、纖維蛋白原纏結，導致損傷失修，產生真正意義上的衰老[11]，因此嚴格意義上來講，抗衰老應從發現代謝產物堆積開始[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，或許將來會轉變觀念。而青壯年階段，隨著學習與工作壓力的日益加大，飲食起居失去規律，尤其是不健康的生活習慣如過度飲酒、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 羰基化代謝產物與衰老

目前已知三羧酸循環的中間代謝產物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，防止營養過剩，在健康體檢過程中應該添加有關代謝產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。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，相反有些青年學者不能吝惜身體，甚至因操勞過度而導致過勞死！

中年以后由于代謝生化副產物尤其是羰基化產物的堆積，開始出現一些細胞、組織及器官的衰老，應該合理應用一些切實可靠的藥物。基于羰基應激與衰老的理論[5，12]，臨床及實驗室研究已經發現有些物質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、牛磺酸等[15，16]。褪黑素作為松果體分泌的與生物鐘信息相關的重要激素，一直以來就被認為與衰老和抗衰老密切相關，現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，目前褪黑素被作為常用的抗衰老藥物。傳統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。牛磺酸通過清除體內的不飽和醛酮而減少羰應激對機體的毒害作用，是抗衰老不可或缺的藥物。

羰應激的毒性羰基化終產物主要來自于體內大分子物質如：糖類、脂類、氨基酸和蛋白質的生化副反應產物，包括與氧化應激相關的不飽和醛酮如：4-羥基壬烯醛(HNE)、丙二醛(MDA)、丙烯醛等數十種不飽和醛酮毒物和高級糖基化終產物及羰基化蛋白。這些不穩定活潑的羰基化合物往往導致蛋白質肽鏈氨基酸側鏈之間的羰-氨反應，使蛋白質分子間或分子內產生交聯、共軛反應，導致蛋白質錯誤折疊而發生蛋白質變性，失活且不易被降解，堆積在細胞內或細胞間，形成脂褐素類物質。中樞神經系統是體內脂質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生場所。

3 羰基化與AD

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

我們在治療糖尿病神經病變的過程中應用硫辛酸取得了明顯的療效，它可以顯著改善糖尿病神經病變的疼痛癥狀，逆轉糖尿病羰應激對神經血管的損害。硫辛酸參與體內重要的能量代謝過程--三羧酸循環，在其中是一個重要輔酶，既往作為抗氧化劑而廣泛應用，目前看來由于其作用環節與α-KG密切相關，因此也是很好的抗衰老藥物。我們應用還原型谷胱甘肽治療動脈硬化癥導致的頭昏、周身疲憊具有良好的效果，還原型谷胱甘肽通過影響羰-氨交聯反應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。

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，在基因層面影響AD及PD形成與發展。研究表明，在能量代謝非常旺盛的中樞神經系統的線粒體更是與GSH有著千絲萬縷的關系[20，21]。線粒體GSH通過對抗活性氧和親電子自由基及脂質過氧化物，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，導致生理功能異常、細胞死亡、衰老甚至疾病的發生，尤其是對氧化應激敏感的神經細胞會使Aβ增加有助于AD的發生[21]。在理論上是應用GSH可以很好的對抗氧化應激及羰基毒化損傷，而目前筆者發現臨床上尚缺乏循證醫學證據。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的物質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，促進神經再生，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明顯的衰老，骨骼肌肉系統衰老表現為運動耐力的減退，骨質疏松，身材變矮；皮膚脫水角質化明顯，皮膚松弛，皺紋增加，出現眼袋；心肌細胞內脂褐素堆積，心臟功能減退，疲勞感明顯；腦細胞內羰基化合物增加，β-淀粉蛋白增多、神經纖維纏結及脂褐素沉積導致癡呆[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物的堆積及蛋白質的鉸鏈，已經極難重返，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合物1 (mTORC1)，可以利用環境中的自然代謝物恢復干細胞活力，去除衰老細胞，并能轉移微生物群。增加自噬和減少年齡相關性炎癥是這些干預發揮作用的關鍵機制。

雷帕霉素屬于一類大內酯化合物，在1960年首次發現作為一種抗真菌劑從復活節島(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現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、應激和其他輸入，使許多靶點磷酸化，并調節細胞生長和各種細胞過程，包括自噬、核糖體生物發生、蛋白質合成和周轉，以及脂質、核苷酸和葡萄糖的代謝。

mTORC1活性的遺傳物質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]，對于神經系統退行性變尤其是AD也有很好的防治作用[29]。載脂蛋白Eε4等位基因是晚發型AD的常見易感基因。在AD發病前幾十年，認知正常的載脂蛋白Eε4攜帶者可出現腦血管和代謝缺陷。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正常。血管系統和代謝的保存與早期學習障礙的改善有關。雷帕霉素還可以恢復血管系統中促炎親環素A的水平，這可能有助于保存載脂蛋白Eε4轉基因的腦血管功能。有望成為未來對AD干預研究提供基礎。

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。

“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前體等抗衰老科學基石，已經有著較為廣泛的應用基礎。

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。即便是已經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也很難逆轉嚴重的衰老。

7 高壓氧的抗衰老作用

以色列特拉維夫大學公布一項臨床試驗，30位、64歲以上的健康中老年，90 min/次，5 d/周，過程持續了3個月進行了高壓氧療法，研究數據顯示，持續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)是目前學界普遍承認的九大衰老標識之二。以色列特拉維夫大學研究結果暗示持續性的高壓氧倉治療或許能夠顯著的逆轉衰老[37]。進一步研究發現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 抑制腦內應激反應改善記憶功能

隨著年齡增長，即使沒有明顯的神經退行性變病變，腦內綜合應激反應(ISR)在衰老過程中被激活，導致認知功能下降[39]，因此，對 ISR 的藥理學干擾成為對抗健康個體與年齡相關的認知衰退的一種有前途的干預策略[39]。應用ISR的小分子類似藥物抑制劑 ISRIB 治療可以逆轉大腦中的 ISR 激活，如激活轉錄因子 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，給予積極科學引導，合理應用藥物干預治療而不盲從一些虛假宣傳，一定會起到降低AD等退行性疾病的發生和抗衰老作用。然而，抗衰老的研究應用任重道遠，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。