肌萎缩侧索硬化的治疗研究进展

金平飞综述， 丛树艳审校

肌萎缩侧索硬化是一种进行性加重的神经变性疾病，同时累及上、下运动神经元，其主要的临床表现是逐渐加重的肌无力和肌萎缩，直至呼吸衰竭而死亡。ALS根据临床特点分为延髓起病型和四肢起病型；延髓起病型出现呼吸衰竭早于四肢起病型，病情较重。目前由于病因不清，缺乏特异性治疗，ALS患者发病后的生存期限多在3～5 y。ALS可能的发病机制有基因缺陷、兴奋性氨基酸毒性、线粒体异常以及蛋白质稳态失调等，理论上讲每一种机制都可以作为ALS的治疗靶点。本文旨在对近年来ALS的相关治疗方案作以综述，以期延缓甚至逆转疾病进程来提高患者的生活质量以及延长生存期。

1 药物治疗

ALS治疗的经典药物分类：抗兴奋性氨基酸毒性 、抗氧化 、抗凋亡 、 神经营养因子 、 免疫调节和抗炎类药物。虽然药物种类众多，但用于真正临床实践的药物却微乎其微。利鲁唑作为一种抗兴奋性氨基酸毒性药物是第一个经美国食品药品监督管理局(U. S. Food and Drug Administration，FDA)批准用于治疗ALS，其作用机制：抑制谷氨酸的释放、干扰兴奋性氨基酸谷氨酸受体的反应以及稳定电压依赖钠通道的失活状态。但普遍认为利鲁唑仅能延长患者生存时间和推迟气管切开时间，并不能治愈ALS和改善其相关症状，对延髓起病的治疗效果强于四肢起病的ALS。依达拉奉作为一种自由基清除剂在2017年成为第二个经美国FDA批准用于治疗ALS，但该药首次是在日本获得批准用于治疗ALS[1]。2015年，日本对137例ALS患者采用随机双盲实验进行为期24 w的Ⅲ期临床实验，以14 d为周期的 “开-关治疗”，结果显示依达拉奉可以延缓ALS的进展，延长患者生存时间。该药的耐药性较好，但有皮肤淤青、步履不稳以及皮疹等毒副作用。药物治疗ALS 领域的其它进展：安定类药物可作用于神经肌肉接头信号传递而起到治疗ALS的作用，还能控制ALS伴发的交感神经过度兴奋产生的高血压危象和心动过速等致死性症状。Patten等[2]通过c线虫、斑马鱼动物模型中筛选出对恢复运动能力最有效的安类药物-匹莫齐特，其能够阻断t型钙离子通道来稳定神经肌肉接头信号，在SOD1鼠模型中以及对ALS患者为期6 w的Ⅱ期随机对照临床试验证实了其能够维持ALS的运功功能以及延长患者生存时间，还探索出匹莫齐特用于治疗ALS的最大安全剂量和耐受剂量是4 mg/d，Yokoi等[3]认为安定类药物地西泮能降低ALS中阵发性交感神经过度兴奋发作数量以及降低儿茶酚胺水平，但静脉注射剂量至少需要3 mg，才能发挥最大最稳定的作用。

2 干细胞移植手术

干细胞是一类具有自我更新和分化潜能的细胞，能够分化成胶质细胞和神经元，通过旁分泌作用提供神经保护或者替代变性坏死的神经元，在ALS多发性神经元损伤的治疗研究中具有诱人的前景。目前用于ALS治疗的干细胞有神经干细胞(neural stem cell，NSC)、胚胎干细胞(embryonic stem cell，ESC)、间充质细胞(mesenchymal stem cell，MSC)、诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cell，iPCS)等。但由于伦理学和安全性的限制以及诱导自体细胞逆向分化技术不成熟，导致ESC和iPCS在临床上未能得到广泛应用。目前用于移植的主要是神经干细胞和骨髓源性的MSC。在 ALS动物模型中发现，运动神经元变性触发中枢神经系统内源性 NSC 增殖、迁移并促进脊髓神经再生；但有限的内源性 NSC不足抵抗ALS 相关的进展性变性。Teng等[4]对多项研究转基因老鼠型内注射NSC的meta分析，证实其能延缓发病时间以及改善运动功能，而且NSC治疗组25%的小鼠的生存期延长大约12 m。Zhong等[5]在G93A-SOD1转基因鼠动物模型中联合神经干细胞和神经生长因子(nerve growth factor，NGF)治疗ALS，通过鼻内注射神经生长因子和脑室内注射神经干细胞，NGF上调其酪氨酸激酶受体A(tropomysin receptor kinase A，TrkA)受体数量以激活下游信号通路促进神经元的再生，发现联合治疗有助于提高外源性神经干细胞的分布宽度以及改善神经元的增殖能力和存活能力，达到延缓ALS发病。Hefferan等[6]认为鞘内和脊髓以上中枢多部位注射NSC可以提高治疗效果，仅腰椎鞘内给药只是短暂改善移植附近区域的运动神经元的数量和功能，对远处的运动神经元几乎没有保护作用，运动诱发电位的检测记录显示下行运动传导通路传导受损，且对生存期作用有限。此外，还发现移植的神经干细胞对受损的运动神经元有神经营养和抗炎作用，还表达多种免疫调节分子来调节细胞的迁移、生长、以及分化，影响神经再生和血管再生[7]。MSC来源有脐带干细胞、骨髓、脂肪组织、胎盘等，其中骨髓源性MSC由于获取相对容易，在ALS中应用的范围比较广泛。大量动物模型试验证实：骨髓源性MSC移植是ALS治疗最理想的方案，目前多种治疗途径广为开展，自体MSCs 静脉注射、鞘内给药、脑内和脊髓内移植等，均在运动功能减少运动神经元丢失和延长生存期方面取得进展，但移植途径导致的治疗效果也有一定差异性。接受脑室内和脊髓内移植的 G93A -SOD1 大鼠治疗对控制神经炎症、星形细胞增生以及小胶质细胞激活效果较好[7]；采用静脉注射MSC的SOD1鼠能延缓神经元变性、维持腰椎运动神经元的肌力以及上调脊髓中的胶质细胞源性神经营养因子(glial cell line-derived neurotrophic factor，GDNF)和成纤维细胞生长因子(fibroblast growth factors，FGF)的水平[8]；肌肉注射的MSC表达GDNF，修复运动神经元损伤以及延长生存期28 d[9]。

3 大网膜移植手术

大网膜的血运十分丰富，移植后可迅速和受区组织粘连并形成丰富的侧支循环，而且抗感染及修复力强，是一种重建血管通路理想的修复材料。2011年，第一例用大网膜移植手术治疗ALS取得不错的治疗效果，一位60岁男性患者患延髓起病型ALS大网膜移植手术14 w后，临床症状得以改善90%而且行走功能基本恢复[10]。随后多起延髓起病型和四肢起病型ALS患者通过大网膜移植治疗后，神经功能得以改善。其治疗的理论基础是脊髓前动脉或脊髓前腹动脉的先天性解剖畸形或者动脉粥样硬化导致脑内相关供血区域缺血，产生自由基和氧化应激产物毒害神经元，促进ALS的发生发展。大网膜移植可以重建血管通道，恢复椎体系和延髓的血供，营养物质、氧气、神经递质、神经营养因子、脂肪因子、网膜干细胞等的供应，还可以直接提供间充质干细胞，帮助受损区域的神经修复、再生以及胶质细胞再生[11]。主要步骤是：全麻下腹正中切口取合格的大网膜，其标准是血管口径合适表面光滑、韧性好、厚度适中、以及含有丰富的血管；在颈1～颈2(C1～C2)平面切开椎间盘，解剖出上段脊髓和延髓，然后将大网膜包裹延髓的前面、左外侧面以及后面以及吻合左枕叶动、静脉与胃网膜动、静脉。在外科手术过程中确实发现椎动脉的动脉粥样病变以及发育不全导致脑实质以及脊髓前角供血不足，引起上下运动神经元受损。大网膜移植手术目前并没有在临床推广，但为ALS的发病机制以及治疗提供一种全新的视角。

4 基因治疗

基因治疗是从基因水平调控细胞中缺陷基因表达，给予相关保护因子或者抑制致病基因表达。基因治疗ALS虽然在SOD1动物模型中取得了一定疗效，但还未进入临床研究阶段。ALS基因治疗面临的首要问题是靶基因的选择。目前研究较多的主要有三大类，第一类靶基因是各种神经营养因子，包括脑源性神经营养因子(brain-derived neurotrophic factor，BDNF)、胶质源性神经营养因子(glial cell line-derived neurotrophic factor，GDNF)、血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)、类胰岛素生长因子-1等；第二类是沉默基因，比如包括抑制SOD1表达的小干扰RNA(small interfering，si RNA)/短发夹RNA(short hairpin，sh RNA)以及反义寡核苷酸，已经被证实可以延缓ALS发病以及延长生存时间[12]。目前Isis 制药公司已对一种以反义寡核苷酸为基础可抑制 SOD1 产生的药物- ISIS- SOD1Rx( 临床试验标识NCT01041222)，进行第一阶段的研究以评估安全性；第三类是抗凋亡基因，bcl-xl和bcl-2这类抗凋亡作用的基因已被证实在SOD1鼠中对运动神经元细胞有保护作用[13]。ALS发病早期伴有终板的失神经支配以及神经肌肉接头数量减少，有研究者提出神经肌肉接头(neuromuscular junction，NMJ)可以作为ALS基因治疗的靶点之一。胞浆蛋白DOK-7是NMJ形成过程中激活肌肉特异性激酶的重要物质，Miyoshi等[14]将腺相关病毒(adeno-associated virus，AAV)介导的转染DOK-7基因注射至SOD1小鼠肌肉内，发现其能抑制运动神经末梢变性、肌肉萎缩以及增加NMJ数量，提高运动能力、延缓发病时间以及延长发病后生存时间。移植途径的选择也是ALS基因治疗所面临的重要问题，包括间接注射和直接注射，前者有肌肉/神经注射逆向传递以及静脉注射，后者有椎管内和脑内注射。在啮齿类小动物行之有效的轴突逆向运输模式在大动物模型中并未得到放大验证，这可能与转运载体无效和基因在脊髓的表达有限相关[15，16]；而静脉注射的靶向脱离、高剂量需求限制了其在基因治疗的应用[17]。脑内注射的安全性在Ⅰ期临床试验得以证实，但节段性传递的弊端影响转移基因在脊髓神经元内弥散性分布，影响ALS治疗效果[18]。ALS 患者椎管内注射正在进行Ⅰ期临床研究，疗效和安全性问题仍待考究。

5 呼吸支持

流行病学研究显示80% ALS患者因呼吸衰竭死亡，主要由于呼吸机麻痹以及肺内感染。改善呼吸功能对于ALS的益处有减缓肺功能下降速度、延长生存时间、提高运动耐受性以及改善认知功能。无创通气(noninvasive ventilation，NIV)是ALS缓解呼吸功能不全的首要选择，因其操作简单易于控制，有助于延长生存期以及改善生活质量。但是其在临床应用的时机并没有确切的标准，国内外 ALS 治疗指南对于 ALS 患者的 NIV 治疗时机的标准逐渐发生变化，用力肺活量(forced vital capacity，FVC)由<50%(2009年)至<70%(我国2012年)再至<80%(欧洲2012年)，也提示因为用力吸气鼻内压(sniff nasal pressure，SNP)、最大吸气压力(maximal inspiratory pressure，MIP)及睡眠血氧监测等更敏感指标的普及，可以早期发现呼吸功能不全，所以指南倡议合理尽早使用NIV治疗使患者从中受益。Tilanus等[19]对87例接受NIV治疗和23例未接受NIV治疗的回顾性队列研究，得出五项肺功能评价指标中用力吸气鼻内压(SNP)的敏感性最高，咳嗽峰流值(peak cough flow，PCF)对于鉴别NIV治疗意义最大。但早期有研究者提出对于延髓受累严重的患者FVC和SNP都不是呼吸功能不全预测的敏感指标[20]。Vitacca等[21]纳入65例早期使用NIV治疗(FVC ≥ 80%)的ALS患者和129例标准治疗(FVC<80%)患者的回顾性队列研究，结果显示在早期、标准给予NIV干预后的3 y死亡率分别是35%、52.7%，在除去气管切开等其它混杂因素，得出尽早应用NIV明显延长非延髓发病患者生存时间。但长期使用NIV会增加支气管肺炎的发病率。NIV治疗可改善生活质量和延长呼吸功能不全患者的生存，但在延髓发病患者中没有得到证实。延髓发病患者不适合NIV，可能原因是分泌物增加。

6 营养管理

营养不良及体重减轻是ALS 患者生存的独立预后因素，主要由吞咽困难所致的能量摄入不足以及肌束震颤、呼吸负荷过重、高代谢状态等导致的能量丢失过多引起。甚至发病前营养不良会增加ALS患病风险，但对生存时间毫无影响[22]。当患者吞咽明显困难、体重下降、脱水或存在呛咳误吸风险时，应尽早建立长时肠内营养支持以提高患者生活质量，包括经皮内镜下胃造瘘术(percutaneous endoscopic gastrostomy，PEG)、经皮放射胃造瘘术(percutaneous radiologic gastrostomy，PRG) 以及放射引导下胃造口术(radiation guided gastrostomy，RIG )。Yang等[23]对三种方式的肠内营养就术后并发症、生存时间做meta分析，得出PEG术后疼痛发生率明显低于PRG和RIG，但是对于术后感染发生率以及30 d死亡率的影响无明显意义。美国神经病学会制定的ALS治疗指南提出PEG放置的时机是出现吞咽困难症状后肺活量不得低于预测值50%。而当肺活量低于预测值50%时，则优先选择RIG可以降低误吸和呼吸衰竭风险。PEG作为目前神经变性疾病标准的肠内营养，一般需要全麻手术，当患者有呼吸功能障碍时风险较大。Strijbos等[24]提出PEG在清醒镇静状态下实施也是安全可行的，不会引起呼吸系统并发症以及感染的等其他，而且伴发轻度到中度呼吸衰竭的ALS患者也是相当安全。

7 总结与展望

总之，ALS的发病涉及多种因素和机制，靠单一的治疗手段难以达到理想效果，故主张针对多种可能的发病机制进行联合治疗以及同时针对下上运动神经元、神经肌肉接头等多层面进行治疗才有可能全面阻止运动神经元的变性，这可能是今后ALS治疗的研究方向。虽然目前ALS各项治疗均有相应的瓶颈，并没有完全应用于临床，但相信在不久的将来定能有所突破。目前可以参考美国神经病学会发布的运动神经病处理原则作为ALS的治疗指南，对症合理治疗ALS病程中出现的各种并发症，以期提高患者生活质量，改善预后。