从阿尔茨海默病的防治到抗衰老的临床进展

杨宁 李如娟 辛光 杨金波

研究显示，人类健康期的增长明显滞后于最大寿命的增长，导致大量中老年人被慢性疾病缠身，身体功能和生活质量受到严重影响[1]，阿尔茨海默病(Arzheimer’s disease，AD)是最常见的典型的神经系统退行性变,是衰老的表现之一,在我国>55岁人群中发病率达到2.06%[2]。其分子病理学基础是蛋白质错误折叠、胶质细胞增生以及突触和胆碱能神经元神经细胞内外广泛的tau蛋白神经纤维缠结和β-淀粉样(Aβ)沉积[3,4]。Aβ源自淀粉样前体蛋白(APP)，由β分泌酶1(BACE1)裂解生成。而高血压、晚期羰基化终产物、氧化应激、炎症和高胆固醇血症等综合性因素可以促使Aβ的生成、聚集，加速AD的发展。如何从疾病的源头和早期分子基础着手，阻断和修正蛋白质的错误折叠、清除Aβ和tau蛋白神经元缠结，是早防、早治AD等退行性疾病，甚至抗衰老的可行性的临床工作。

1 熵增在衰老中的作用

衰老及抗衰老研究已成为目前生物医学研究的热门课题，并越来越受到研究者的关注，抗衰老理论与技术日益提高[5，6]，但衰老何时开始，如何及选择何种手段抗衰老仍然处于探索之中。“基因决定寿命，熵增决定衰老”目前已成为抗衰老和老年医学领域的重要思想结晶[7]。生化副反应失修性熵增衰老学说很好地诠释了这一重要思想。

众所周知人的生命始于受精卵。一旦受精卵形成并孕育即开始了生命的过程，在DNA遗传密码的指令及调控下开始一系列复杂而精确的细胞分裂，形成完美的组织器官、系统和合理的人体结构，随着组织机构及系统功能的完善，虽然研究表明在胚胎时期就存在衰老细胞及细胞的衰老，但科学家证实，这一时期的衰老就同细胞凋亡和细胞自噬一样，具有正常的生理功能，是正常生长发育的必须，而非疾病过程[8-10]。孕育40周后从母体娩出，进入新的历程，在此阶段，新生命取决于父辈的DNA编码及母体的丰富能量供给，这个过程中虽然存在着细胞凋亡、衰老和能量代谢，但就这个机体而言是一个崭新的、充满生机的新生命，此时是不言衰老且更无需抗衰老的，除非由于先天性基因缺陷导致的早老症。

随着生长发育，器官功能的成熟，各器官、系统开始从事及发挥生理功能如消化系统开始摄取食物、呼吸系统开始气体交换、大脑开始思考等等，所有这些都需要能量支持，人体内生化反应日趋复杂，代谢产物日渐增多，从事体内代谢产物清除的免疫及溶酶体系统工作日益繁重，能量代谢羰氨日积月累在细胞内形成脂褐素、纤维蛋白原缠结，导致损伤失修，产生真正意义上的衰老[11]，因此严格意义上来讲，抗衰老应从发现代谢产物堆积开始[12]。但在实际上从青少年时期抗衰老让人不容易理解，更不容易接受，或许将来会转变观念。而青壮年阶段，随着学习与工作压力的日益加大，饮食起居失去规律，尤其是不健康的生活习惯如过度饮酒、吸烟、暴饮暴食、睡眠严重不足、精神紧张、心理应激、缺乏足够的体育锻炼等都会使羰基化物增加，促进机体的衰老。

2 羰基化代谢产物与衰老

目前已知三羧酸循环的中间代谢产物α-酮戊二酸(α-KG)具有明显延长寿命的作用，体育锻炼可以检测到α-KG明显增加，证明体育锻炼可以延缓衰老、延长寿命[6]。有鉴于此，从青壮年时期就应该树立抗衰老意识，健康生活，体育锻炼，保持旺盛的精力，不过分透支健康和摧残机体，防止营养过剩，在健康体检过程中应该添加有关代谢产物标志物如羰基化合物及DNA甲基化位点等的检测[13，14]，积极开展衰老的干预。此阶段抗衰老事半功倍，但此时往往也不能引起人们足够的重视，相反有些青年学者不能吝惜身体，甚至因操劳过度而导致过劳死！

中年以后由于代谢生化副产物尤其是羰基化产物的堆积，开始出现一些细胞、组织及器官的衰老，应该合理应用一些切实可靠的药物。基于羰基应激与衰老的理论[5，12]，临床及实验室研究已经发现有些物质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]。褪黑素作为松果体分泌的与生物钟信息相关的重要激素，一直以来就被认为与衰老和抗衰老密切相关，现实中严重生物钟紊乱、作息混乱容易疲劳和衰老，而充足睡眠具有延缓和抗衰老的作用普遍认为与褪黑素有关，目前褪黑素被作为常用的抗衰老药物。传统上认为还原型谷胱甘肽是具有抗氧化作用的肝细胞保护剂，近来研究证实尚具有明显的抗羰基毒性作用，因此也具有抗衰老作用。牛磺酸通过清除体内的不饱和醛酮而减少羰应激对机体的毒害作用，是抗衰老不可或缺的药物。

羰应激的毒性羰基化终产物主要来自于体内大分子物质如：糖类、脂类、氨基酸和蛋白质的生化副反应产物，包括与氧化应激相关的不饱和醛酮如：4-羟基壬烯醛(HNE)、丙二醛(MDA)、丙烯醛等数十种不饱和醛酮毒物和高级糖基化终产物及羰基化蛋白。这些不稳定活泼的羰基化合物往往导致蛋白质肽链氨基酸侧链之间的羰-氨反应，使蛋白质分子间或分子内产生交联、共轭反应，导致蛋白质错误折叠而发生蛋白质变性，失活且不易被降解，堆积在细胞内或细胞间，形成脂褐素类物质。中枢神经系统是体内脂质胆固醇含量最高的器官[2]，也是胆固醇脂类氧化及羰基毒化物的重要产生场所。

3 羰基化与AD

从脑老化角度看，随着增龄过程，羰应激产物由量变到质变，导致氧化胆固醇、tau蛋白神经纤维缠结和β-淀粉样(Aβ)沉积。神经细胞内外广泛的tau蛋白神经纤维缠结和β-淀粉样(Aβ)沉积及脂褐素形成等都是羰应激的结果，也就是说，羰应激是AD的重要上游生化分子基础。因此印大中教授提出的生化副反应导致不可降解产物的大量堆积致衰老学说[6]对于从分子甚或亚分子及电子基础上，如羰应急、氧应激等水平抗衰老，或许是在分子层面对神经系统退行性变的治疗方法。

我们在治疗糖尿病神经病变的过程中应用硫辛酸取得了明显的疗效，它可以显著改善糖尿病神经病变的疼痛症状，逆转糖尿病羰应激对神经血管的损害。硫辛酸参与体内重要的能量代谢过程--三羧酸循环，在其中是一个重要辅酶，既往作为抗氧化剂而广泛应用，目前看来由于其作用环节与α-KG密切相关，因此也是很好的抗衰老药物。我们应用还原型谷胱甘肽治疗动脉硬化症导致的头昏、周身疲惫具有良好的效果，还原型谷胱甘肽通过影响羰-氨交联反应可以改善红细胞和弹力胶原蛋白及晶体蛋白的功能[17]，可能是改善动脉硬化症症状的基础。

4 谷胱甘肽与AD及抗衰老作用

一直以来，GSH及谷胱甘肽S-转移酶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]，认为GSTO1或许通过炎性因子白介素-1参与Aβ翻译后修饰，在基因层面影响AD及PD形成与发展。研究表明，在能量代谢非常旺盛的中枢神经系统的线粒体更是与GSH有着千丝万缕的关系[20，21]。线粒体GSH通过对抗活性氧和亲电子自由基及脂质过氧化物，保护线粒体功能[20]。在细胞核中GSH保持DNA所必需的巯基蛋白的修复和表达，一旦GSH缺乏，线粒体就会受到氧化及羰基毒化物的损伤，导致生理功能异常、细胞死亡、衰老甚至疾病的发生，尤其是对氧化应激敏感的神经细胞会使Aβ增加有助于AD的发生[21]。在理论上是应用GSH可以很好的对抗氧化应激及羰基毒化损伤，而目前笔者发现临床上尚缺乏循证医学证据。对于GSH抗衰老的临床研究，尤其是以AD为突破，可以为衰老及退行性疾病开辟一条新的途径。此有待于进一步深入的旷日持久的研究，当然作为抗衰老，其应用是需要时日的，与一般的疾病治疗大不相同。目前具有明显抗衰老效应的物质为来自年轻血液中的活性因子GDF11，研究表明GDF11可以增加肌肉功能，改善大脑皮层的血液循环，促进神经再生，改善老年小鼠的嗅觉功能，是一个非常有实际意义和前景的药物[22]。

进入老年阶段以后机体的大部分细胞及组织器官出现明显的衰老，骨骼肌肉系统衰老表现为运动耐力的减退，骨质疏松，身材变矮；皮肤脱水角质化明显，皮肤松弛，皱纹增加，出现眼袋；心肌细胞内脂褐素堆积，心脏功能减退，疲劳感明显；脑细胞内羰基化合物增加，β-淀粉蛋白增多、神经纤维缠结及脂褐素沉积导致痴呆[3，4，22]。这个阶段虽然人们对抗衰老意愿强烈，但由于羰基化及其他生化副产物的堆积及蛋白质的铰链，已经极难重返，尽管可以给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。在老年的早期阶段，通过合理膳食，适量运动和药物调理很有必要，进入老年后期，细胞衰老严重，甚至因老致病时，再给予抗衰老已经为时已晚。

5 雷帕霉素和mTOR抑制剂

雷帕霉素，特别是雷帕霉素蛋白复合物1 (mTORC1)，可以利用环境中的自然代谢物恢复干细胞活力，去除衰老细胞，并能转移微生物群。增加自噬和减少年龄相关性炎症是这些干预发挥作用的关键机制。

雷帕霉素属于一类大内酯化合物，在1960年首次发现作为一种抗真菌剂从复活节岛(拉帕努伊)的土壤样本中分离出来的细菌。后来在哺乳动物细胞中发现它具有免疫抑制和抗增殖的特性[23,24]。mTORC1整合了生长因子、营养、应激和其他输入，使许多靶点磷酸化，并调节细胞生长和各种细胞过程，包括自噬、核糖体生物发生、蛋白质合成和周转，以及脂质、核苷酸和葡萄糖的代谢。

mTORC1活性的遗传物质和药理抑制不但可以增加芽殖酵母、秀丽隐杆线虫等的寿命[25-28]，对于神经系统退行性变尤其是AD也有很好的防治作用[29]。载脂蛋白Eε4等位基因是晚发型AD的常见易感基因。在AD发病前几十年，认知正常的载脂蛋白Eε4携带者可出现脑血管和代谢缺陷。雷帕霉素治疗的载脂蛋白Eε4小鼠的脑血流量、血脑屏障完整性和葡萄糖代谢恢复正常。血管系统和代谢的保存与早期学习障碍的改善有关。雷帕霉素还可以恢复血管系统中促炎亲环素A的水平，这可能有助于保存载脂蛋白Eε4转基因的脑血管功能。有望成为未来对AD干预研究提供基础。

6 二甲双胍

二甲双胍是一种广泛用于2型糖尿病的双胍类药物。二甲双胍通过抑制肝脏糖异生、诱导糖解作用和提高胰岛素敏感性来降低糖尿病高血糖；它还能减少脂肪分解，降低循环中的游离脂肪酸水平。二甲双胍的临床前研究表明该药物在延缓衰老方面有一定作用。二甲双胍能显著延长线虫的寿命达36%[30]。其抗衰老延长寿命的机制主要与AMP激酶(AMPK)的激活[31]、溶酶体途径和微生物组的代谢改变[32]等有关。

“二甲双胍靶向衰老”(TAME)研究表明二甲双胍可能保留认知功能[33]。老化研究表明，二甲双胍降低51%认知障碍风险[33,34]。针对二甲双胍治疗的T2DM患者的大型观察性研究报告称，与使用其他糖尿病药物治疗的患者相比，二甲双胍治疗的T2DM患者患痴呆的比例较低[33,35]。在一项小型临床试验中，T2DM伴抑郁症患者(n=58)接受二甲双胍或安慰剂治疗24周，二甲双胍组表现出认知能力的改善和抑郁症状的减轻，同时改善了血糖控制[36]。

二甲双胍具有良好的安全性，是目前抗衰老研究中的明星药物。二甲双胍、雷帕霉素、NAD前体等抗衰老科学基石，已经有着较为广泛的应用基础。

尽管目前也明确雷帕霉素、二甲双胍、白藜芦醇等药物具有抗衰老效应。即便是已经引起最轰动的抗衰老新宠-来自年轻血液或血液的活性因子GDF11也很难逆转严重的衰老。

7 高压氧的抗衰老作用

以色列特拉维夫大学公布一项临床试验，30位、64岁以上的健康中老年，90 min/次，5 d/周，过程持续了3个月进行了高压氧疗法，研究数据显示，持续性的进行高压氧仓治疗最大能将免疫B细胞的端粒长度延长52.73%(平均增长20%)，同时将衰老辅助T细胞的数量最大降低37.3%[37]。

端粒损伤(Telomere attrition)和细胞衰老(Cellular senescence)是目前学界普遍承认的九大衰老标识之二。以色列特拉维夫大学研究结果暗示持续性的高压氧仓治疗或许能够显著的逆转衰老[37]。进一步研究发现高压氧可以增加胶原纤维密度、弹力纤维变长，“破碎度”下降。高压氧治疗后，弹力纤维长度从吸氧前平均(5.83±1.59)μm，增长到了(14.25±4.31)μm；弹力纤维“高度破碎”的人数占比也从90%下降到了10%，并且使衰老细胞减少[38]。

高压氧抗衰老的研究令人振奋，然而，由于实验的样本量较小，仍需进一步大样本的观察。

8 抑制脑内应激反应改善记忆功能

随着年龄增长，即使没有明显的神经退行性变病变，脑内综合应激反应(ISR)在衰老过程中被激活，导致认知功能下降[39]，因此，对 ISR 的药理学干扰成为对抗健康个体与年龄相关的认知衰退的一种有前途的干预策略[39]。应用ISR的小分子类似药物抑制剂 ISRIB 治疗可以逆转大脑中的 ISR 激活，如激活转录因子 4 (ATF4) 和磷酸化真核翻译起始因子 eIF2 的水平。ISRIB 治疗可逆转老年小鼠的空间记忆缺陷并改善工作记忆[39]。这将是一个很有前景的治疗方法。

综上所述，尽管衰老与抗衰老的研究仍有待于进一步深入，但我们认为抗衰老要从青壮年时期开始，积极开展科普教育宣传，对重点人群，尤其是伴有高血压、高血脂、肥胖及糖尿病等AD易感人群，给予积极科学引导，合理应用药物干预治疗而不盲从一些虚假宣传，一定会起到降低AD等退行性疾病的发生和抗衰老作用。然而，抗衰老的研究应用任重道远，非一朝一夕可以见效，相信通过正确的措施，假以时日是会取得良好的效果的。