肠道菌群失调与AD的相关性及GV-971在AD治疗中的作用机制

谈诗颖，吴承龙

（1. 绍兴文理学院，浙江 绍兴 312000 ；2. 绍兴市人民医院，浙江 绍兴 312000）

阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease，AD）是一种常见的神经系统退行性疾病，是导致老年人痴呆的主要原因。此病患者主要表现为进行性认知功能障碍和行为损害，包括记忆障碍、人格行为改变、功能衰退和学习能力的逐步丧失[1]。据统计，2000 年至2013 年，AD 导致的死亡人数增加了71%[2]。近年来随着全球老龄化越来越严重，AD 的发病率也越来越高，目前全球AD 患病人数为5000 万，我国这一人数则为600 万，预计到2050 年我国AD 人数将高达1000 万[3-4]。AD 不仅会影响患者自身的健康，还会给其家庭和社会带来极大的负担。关于AD 的发病机制目前主要有两种学说，一种是β- 淀粉样蛋白（amyloid β-protein，Aβ）级联反应，过度磷酸化的tau 蛋白聚集导致突触功能障碍和神经元死亡[5]。过去十年间，科研工作者投入了大量的精力、物力来研究可以通过改变Aβ 沉积和tau 蛋白过度磷酸化从而有效控制AD 的药物，但收效甚微，以Aβ 或tau 蛋白为中心的治疗策略在晚期临床试验中不断失败[6]。另一种关于AD 发病机制的理论则是神经炎症假说，神经炎症被认为是神经变性的驱动力之一，肠道炎性介质释放可引起神经胶质细胞活化，这是目前抗AD药物研究的一个重要方向[7]。在本文中，笔者就肠道菌群失调与AD 的相关性及甘露特钠（GV-971）在AD 治疗中的作用机制进行综述。

1 肠道菌群与AD 的关系

近年来，有大量研究表明肠道菌群在AD 的发生发展中起着不容忽视的作用，平衡的肠道菌群可促进人体的健康，而肠道菌群失衡则会给人体带来不良的影响，甚至引起多种疾病[8-9]。肠道菌群可通过免疫、神经、内分泌等途径影响神经系统的发育、成熟及病变[10]。肠道细菌产物参与情绪、行为及认知功能的调节[11]。肠道代谢物氧化三甲胺（Trimetlylamine oxide，TMAO）可增强β 内分泌酶的活性，促进Aβ级联反应，导致认知功能恶化[12]。肠道菌群代谢物胆汁酸可损伤血脑屏障，使血液中的胆固醇更容易通过血脑屏障进入脑内，促进Aβ 的沉积[13]。肠道内淋巴细胞密集，可产生抗体因子，激活小胶质细胞、星形胶质细胞，引起神经炎症[7]。长期、过度的神经炎症可引起神经退行性疾病，如AD[14]。研究表明，与未患AD 的患者相比，AD 患者的大脑内细菌增多[15-16]。有研究发现4 周龄5XFAD 小鼠感染鼠伤寒沙门杆菌后，其脑感染组织中发现了Aβ 沉积[17]。有学者在AD 患者的新皮质和海马中检测到脂多糖（LPS）的存在[18]。Honarpisheh 等[19]研究发现，Tg2576 小鼠（AD小鼠模型）的肠道Aβ 沉积发生在大脑Aβ 沉积之前，而AD 患者经肠道解剖也发现了Aβ 沉积的存在。肠道菌群与AD 的发生发展主要是通过代谢、免疫和感染联系。肠道菌群代谢物可促进Aβ 的沉积，加速AD 的进展；肠道免疫失调可激活M1 小胶质细胞，引起神经炎症，促进Aβ 的沉积；在Aβ 沉积物中发现有细菌、病毒感染过的痕迹，这些病原体或许为肠道来源。

2 GV-971 简介

GV-971 是一种从褐藻中提取的口服酸性线性低聚糖混合物，其乃分子量为670-880 Da 不等的二聚体到十聚体[20]。最近，GV-971 在我国完成了AD 治疗的Ⅲ期临床试验，并成功达到了改善AD 患者认知功能障碍的主要终点[21]。

3 GV-971 与肠道菌群的动物研究

AD 患者的肠道微生物群与小胶质细胞活化及神经炎症有关。有研究报道，肠道菌群失调可改变宿主的免疫应答，导致小胶质细胞、星形胶质细胞激活，从而产生神经炎症性疾病，促进AD 的进展[7,22]。神经炎症可促进Aβ 的异常聚集，而Aβ 沉积反过来可引起小胶质细胞激活，进一步加重神经炎症[14-15]，形成恶性循环。有研究发现AD 患者血液中苯丙氨酸和异亮氨酸的浓度及辅助性T 淋巴细胞（Th1 细胞）频率明显高于同年龄的健康对照组患者[22]。Wang 等[22]对比相同年龄的5XFAD 转基因（Tg）小鼠及WT 小鼠模型发现，肠道菌群组成的改变导致了小鼠体内苯丙氨酸和异亮氨酸的异常升高，这两种氨基酸的升高可增加外周血Th1 细胞的脑浸润，并激活中枢M1 小胶质细胞，导致神经炎症并引起认知功能障碍。GV-971 可以恢复正常的肠道微生物谱，降低苯丙氨酸和异亮氨酸的浓度，从而抑制神经炎症[22]。

4 GV-971 对AD 的改善作用

细胞研究显示，GV-971 可直接与Aβ 的多个亚区结合，抑制Aβ 原纤维的形成，并通过靶向Aβ促进小胶质细胞吞噬[22]。采用GV-971 治疗9 月龄APP/PS1 小鼠3 个月后，小鼠的认知功能障碍显著改善，空间学习能力和记忆力得到增强[22]。GV-971 在人神经母细胞瘤细胞中表现出对Aβ 毒性的神经保护作用，并在D- 半乳糖或东莨菪碱诱导的记忆损伤模型中显示出良好的治疗作用[23]。一项24 周的多中心、随机、双盲、安慰剂对照的Ⅱ期临床试验显示，与安慰剂组（变化-1.45）相比，GV-971 600mg 组的ADAS-cog12 评分变化为-1.39（P=0.89），GV-971 900mg 组的ADAS-cog12 评分变化为-2.58（P=0.30）；CIBIC-Plus 评 估 显 示，GV-971 900mg 组 中 的 治疗应答者明显多于安慰剂组（92.77% vs 79.52%，P＜0.05）；FDG-PET 显 示，GV-971 900mg 组 在 边缘系统的葡萄糖代谢率下降方面低于安慰剂亚组[24]。在一项36 周的随机、双盲、安慰剂对照、多中心Ⅲ期试验中，GV-971 改善了轻度至中度AD 患者的认知功能，两组患者的ADAS-Cog12 相比无明显组间差异，但GV-971 组分数降低较安慰组明显（组间差异为2.54），而CIBIC-Plus 36 周时有显著差异[25]。Ⅱ期和Ⅲ期临床试验中均未见GV-971 有严重不良反应[24-25]。动物模型验证了GV-971 与大脑神经炎症的联系，为我们阐明了GV-971 改善AD 认知功能障碍可能的潜在机制。临床试验已经证明GV-971 能显著改善AD 患者的认知功能障碍，延缓疾病的进展，且无严重的药物不良反应。

5 讨论

AD 具有较高的致残率和致死率，社会负担较重，且其发病率逐年升高[2-4]。过去人们对于AD 的研究主要集中在解决Aβ 斑块沉积、tau 蛋白磷酸化上，但并未取得较大进展[6]。肠道菌群对大脑的影响是通过免疫、神经、内分泌系统产生的[13]。大量研究证明，肠道菌群对AD 的发生发展起着不容忽视的作用。肠道细菌产物可引起全身炎症，损伤血脑屏障，从而引起AD 的病理进展[12-13]。细菌感染与AD 也存在较为紧密的联系。有研究发现感染病原体的AD 患者血清中Aβ40 和Aβ42 的水平均较高[18]。目前，肠道菌群失调引起的中枢神经炎症成为抗AD 药物新的研究方向[8]。GV-971 可改善肠道菌群。Wang 等[22]研究证明GV-971 可通过调节AD 小鼠肠道生态失调来缓解神经炎症和认知功能下降，其可能的机制是降低苯丙氨酸和异亮氨酸的浓度，从而减少了Th1 细胞相关的神经炎症，促进认知功能的恢复。GV-971 在Ⅱ期、Ⅲ期临床试验中成功达到了改善AD 患者认知功能障碍的作用[24-25]。总之，根据目前的研究来看，GV-971 对于AD 导致的认知功能障碍有较为显著的改善作用。目前提出的可能作用机制尚未得到彻底完善，而关于该药的作用机制仍需更多的研究来阐明。

6 不足

目前关于GV-971 的Ⅲ期临床试验只在我国完成，其他国家关于GV-971 与AD 的临床试验尚未全部完成。现阶段关于GV-971 的动物研究尚在起步阶段，关于GV-971 作用机制的探讨还比较匮乏，除了Wang 等[22]提出的苯丙氨酸、异亮氨基酸与神经炎症的联系外，肠道微生物群与神经炎症之间的其他机制还需要进一步探索。AD 是一个慢性进展性疾病，目前关于GV-971 的研究最长的临床对照试验只有36周，但AD 的病程远不止如此，目前我国以及国际上尚未完成关于GV-971 一年以上的跟踪研究，这一领域还有待探索。