《Brain Sciences》:Molecular Mechanisms of Neurodegenerative Diseases: Emerging Biomarkers and Therapeutic Targets
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神经退行性疾病(NDs),如阿尔茨海默病(AD)、帕金森病(PD)、肌萎缩侧索硬化(ALS)和亨廷顿病(HD),涉及神经系统神经元结构或功能的逐渐丧失,是对全球老龄化人口日益增长的威胁。尽管这些疾病具有不同的影响认知、运动和其他重要身体功能的临床特征,它们共享
神经退行性疾病(NDs),如阿尔茨海默病(AD)、帕金森病(PD)、肌萎缩侧索硬化(ALS)和亨廷顿病(HD),涉及神经系统神经元结构或功能的逐渐丧失,是对全球老龄化人口日益增长的威胁。尽管这些疾病具有不同的影响认知、运动和其他重要身体功能的临床特征,它们共享关键的潜在分子和细胞过程。这始于蛋白质错误折叠和聚集、线粒体功能障碍、氧化应激、蛋白质稳态失调、神经炎症和被破坏的细胞死亡途径。最近的发现增加了疾病特异性过程,如AD中的淀粉样蛋白-β(Aβ)和tau聚集物,PD中的α-突触核蛋白(α-synuclein)聚集和线粒体自噬(mitophagy)失败,ALS中TDP-43相关的受损RNA代谢,以及HD中突变亨廷顿蛋白(mHTT)引起转录异常。蛋白质相互作用组网络分析显示了AD和PD致病蛋白之间的机制串扰。新证据强调溶酶体功能障碍、内质网应激和小胶质细胞活化如何作为神经变性的共同轴。基因组学和表观基因组学的进步发现了共享的遗传风险基因座和调节过程,影响疾病的发展和进展。同时,新的生物标志物,如循环microRNA、外泌体相关病理蛋白、神经丝轻链(NfL)、炎性细胞因子和小胶质细胞活化标志物,正在增强早期诊断工具和疾病变异的检测。新的成像技术还允许在症状出现前识别蛋白质聚集。总体而言,这些发现正在加速针对疾病进展的靶向治疗和精准医学。本综述重点介绍了NDs分子机制的当前见解,并讨论了有助于未来诊断和治疗策略的新生物标志物和治疗靶点。
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引言
中枢神经系统的进行性神经元细胞丢失是NDs的基本病理标志。这些疾病包括AD、PD、ALS和HD,均带来复杂的挑战并显著影响运动功能。尽管病因可能不同,但一个共同特征是错误折叠蛋白质的积累导致细胞毒性,影响细胞机制并常激活凋亡途径或神经炎症。理解这些疾病的新复杂性对于开发靶向治疗至关重要。组合和精准医学,采用多靶点方法,具有开发针对特定NDs病例的治疗药物的潜力。本综述剖析了四种主要NDs的核心分子机制,并强调了可作为早期检测和治疗靶点的病理生物标志物的新兴信号串扰和细胞途径,还讨论了这些疾病的分子靶向策略的最新进展。
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NDs的分子机制
2.1. Tau蛋白病——AD
淀粉样前体蛋白(APP)被β-位点APP裂解酶-1(BACE-1)和γ-分泌酶复合物裂解,该复合物催化核心由早老素-1(PSEN-1)编码。其错误裂解产生Aβ42寡聚体斑块聚集,导致AD。另一个病理标志是神经原纤维tau缠结。Tau促进微管稳定性和囊泡运输。Tau过度磷酸化导致神经原纤维缠结(NFTs)积累。家族性AD由APP、PSEN-1和PSEN-2突变引起,散发性AD由载脂蛋白E(APOE)ε4等位基因杂合或纯合缺失调控。
2.1.1. Tau翻译后修饰
AD中tau以可溶性、寡聚体和纤维化三种主要形式存在。Tau是微管相关蛋白(MAP),在激酶作用下过度磷酸化。MAPT基因位于染色体17,选择性剪接形成六种异构体。AD患者显示较低水平的可溶性tau和100倍高水平的不溶性tau。不溶性tau特征性缺失N端结构域,由0N4R异构体组成。Tau经历多种翻译后修饰,最常见包括磷酸化(S262和S263)、乙酰化(K311、K353和K369)、泛素化(K259、K267、K311和K317)、甲基化、SUMO化、糖基化和截短形式tau-441(2N4R)异构体聚集。Tau磷酸化受三类激酶调节,其失调导致tau过度磷酸化和神经变性。
2.1.2. Aβ加工途径(BACE1,γ-分泌酶)
APP通过两种常见途径加工:淀粉样蛋白生成途径产生神经毒性Aβ;抗淀粉样蛋白生成途径限制Aβ生成。淀粉样蛋白生成途径涉及β-和γ-分泌酶顺序裂解APP。BACE1是主要的β-分泌酶,作用于Aβ的N端,γ-分泌酶复合物由四个蛋白亚基组成,作用于C99。抗淀粉样蛋白生成途径包括α-和γ-分泌酶蛋白水解裂解。α-分泌酶由ADAM家族成员组成。此外,APP可被膜结合基质金属蛋白酶η-分泌酶裂解。Aβ聚集物作为模板导致Aβ斑块形成,金属离子、糖胺聚糖和β2-微球蛋白(B2M)等辅助因子促进Aβ聚集和神经毒性。
2.2. 突触核蛋白病——PD
PD是由大脑黑质致密部(SNpc)多巴胺释放中心神经元丢失引起的神经退行性疾病。PD进展始于α-突触核蛋白错误折叠寡聚物在大脑中积累,下调sirtuin(Sirt)蛋白水平,导致胰岛素信号通路失调和多种细胞异常。α-突触核蛋白是单体140氨基酸突触前蛋白,具有神经递质释放囊泡运输、线粒体膜电位功能和线粒体自噬的作用。最初α-突触核蛋白聚集体积累在线粒体膜,随后释放到突触间隙引起神经变性。Sirtuins(Sirts 1-7)是NAD+依赖性脱乙酰酶,调节DNA修复、自噬和线粒体生物发生,在PD进展中起重要作用。
2.2.1. 线粒体自噬(PINK1/Parkin)
线粒体自噬是受损线粒体的选择性自噬清除。在PD中,氧化应激促进Sirts的自噬降解,导致线粒体功能障碍和神经变性。活性氧(ROS)氧化线粒体内膜蛋白MIC60半胱氨酸残基,触发其与线粒体外膜蛋白Miro的二硫键结合。Miro通过赖氨酸残基泛素化翻译后修饰,导致线粒体自噬受损。PD显示核心线粒体自噬相关基因Parkin(PRKN)、PINK1和DJ-1失调。
2.2.2. LRRK2信号
富亮氨酸重复激酶2(LRRK2)显性错义突变是遗传性PD的主要原因。LRRK2编码的Dardarin蛋白包含激酶和ROC GTP酶结构域。Rab29与PD的Park16基因座相关。G2019S-LRRK2突变增加激酶活性。ROC-COR结构域的其他突变也显著影响激酶活性。LRRK2活性受蛋白激酶A(PKA)负调节。LRRK2与PINK1和PRKN相互作用导致线粒体功能障碍。
2.3. TDP-43蛋白病——ALS
ALS是一种运动神经元疾病,以上下运动神经元变性为特征,通常与TDP-43异常细胞质积累相关。其他突变包括C9orf72、FUS和SOD1。增加的ROS生成和突变SOD1与家族性ALS相关。
RNA代谢功能障碍和应激颗粒
RNA代谢功能障碍是ALS的关键致病机制,由TDP-43和FUS等RNA结合蛋白的错误定位和聚集驱动,在细胞质中积累为有毒应激颗粒(SGs)。在健康细胞中,SGs是暂时的、可逆的无膜细胞器结构,通过液-液相分离形成;但在ALS中,突变TDP-43和FUS经历液-固相变,将动态SGs转化为永久、不可逆的病理包涵体,破坏mRNA加工、剪接和运输,导致运动神经元失去重要的RNA调节功能。这些聚集体还捕获必需的RNA结合蛋白,破坏核质运输系统,导致蛋白毒性应激和进行性神经变性的破坏性循环。
2.4. 遗传退行性疾病——HD
2.4.1. HTT聚集和转录失调
HD中,HTT基因的CAG三核苷酸重复异常扩增产生突变亨廷顿蛋白(mHTT),具有延长的多聚谷氨酰胺(polyQ)束,导致其错误折叠并聚集成核内和胞质包涵体。这些包涵体隔离CREB、CBP和SP1等转录因子,破坏基因表达和神经元功能。mHTT通过干扰组蛋白去乙酰化酶(HDAC)复合物和减少脑源性神经营养因子(BDNF)表达来破坏转录网络,通过REST/NRSF调节导致对纹状体神经元存活至关重要的神经保护基因下调。
2.4.2. 兴奋性毒性和突触功能障碍
在HD中,过度的谷氨酸能信号传导导致谷氨酸释放改变,影响纹状体的摄取和突触后信号传导。这通过破坏细胞内钙水平促进兴奋性毒性,直接影响线粒体能量衰竭和细胞死亡。mHTT导致N-甲基-D-天冬氨酸受体(NMDA)信号增加,使其更容易受到高Ca2+渗透性的兴奋性毒性影响,导致细胞内Ca2+超载。
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NDs中发挥作用的细胞机制
3.1. 细胞器功能障碍
3.1.1. 线粒体DNA损伤和氧化应激
线粒体DNA(mtDNA)损伤和氧化应激是AD、PD、ALS和HD的共同过程。在这些情况下,受损的电子传递链(ETC)导致ROS生成,进一步损害mtDNA。在AD中,Aβ肽附着在线粒体蛋白上,破坏复合物I和IV,升高ROS水平。过度磷酸化tau也通过阻断DRP1介导的线粒体裂变干扰线粒体功能。在PD中,黑质多巴胺能神经元丢失与复合物I缺陷和线粒体氧化应激增加有关。PINK1和Parkin突变阻碍线粒体自噬,导致功能失调的线粒体积聚。在ALS中,突变SOD1和TDP-43在线粒体积聚,破坏膜电位,触发细胞色素c释放和半胱天冬酶依赖性细胞死亡。在HD中,mHTT通过抑制PGC-1α活性负面影响线粒体生物发生,导致纹状体神经元能量缺乏。
3.1.2. 溶酶体损伤
溶酶体功能障碍发生在神经退行性疾病毒性聚集蛋白积聚之前。在AD中,APP加工破坏溶酶体空泡ATP酶(V-ATPase),影响内溶酶体酸化和水解酶成熟。ApoE ε4影响脂质运输和胶质细胞溶酶体分解。另一个关键特征是cathepsin阳性但未完全消化的自噬空泡在营养不良神经突的积聚,表明自噬体与降解性溶酶体融合和成熟无效。持续mTORC1激活和TFEB或TFE3信号受损抑制溶酶体生物发生和清除。
3.1.3. 内质网(ER)应激
ER应激发生在错误折叠蛋白在ER腔积聚时,激活未折叠蛋白反应(UPR),涉及IRE1α、PERK和ATF6。在正常条件下,这些蛋白与Bip结合保持无活性。在ER应激下,UPR启动,PERK和IRE1α二聚化和自磷酸化。激活的PERK磷酸化elF2α,抑制全局翻译,但选择性翻译ATF4,促进促凋亡基因表达。IRE1α的内核糖核酸酶结构域剪接XBP1 mRNA为活性XBP1s,激活促生存基因。在长期ER应激下,IRE1α通过JNK信号触发凋亡。ATF6转位至高尔基体并被裂解,激活UPR靶基因表达。在AD中,Aβ寡聚体和过度磷酸化tau独立引起ER应激;在PD中,α-syn积聚在ER中激活所有三个UPR分支;在ALS中,突变SOD1和TDP-43聚集体持续触发UPR;在HD中,mHTT破坏ER钙平衡和蛋白酶体清除,增加CHOP驱动的死亡信号。
3.2. 神经免疫功能障碍
3.2.1. 小胶质细胞和神经炎症
小胶质细胞是CNS中的免疫细胞,在遇到病理蛋白聚集体时从正常监视状态转变为疾病相关小胶质细胞(DAM)状态,导致慢性活化、促炎特征,加剧神经变性。在AD中,小胶质细胞模式识别受体TLR4和TREM2识别Aβ斑块和tau缠结,激活NLRP3炎症体,释放IL-1β和TNF-α,损害突触可塑性。在PD中,α-syn原纤维激活小胶质细胞TLR2和NLRP3,导致持续神经炎症。在ALS中,小胶质细胞从保护性M2样状态转变为神经毒性M1样状态,释放过量NO和超氧化物。在HD中,mHTT直接激活小胶质细胞NF-κB信号,保持IL-6和TNF-α高水平。
3.2.2. 肠-脑免疫轴
肠-脑免疫轴是一个双向网络,连接肠道微生物组、肠神经系统(ENS)和CNS。在AD中,肠道菌群变化导致肠道通透性增加,LPS进入血液,激活外周单核细胞侵入CNS。在PD中,肠道菌群失衡发生在运动症状前数年,α-syn错误折叠被认为始于肠道ENS神经元,并通过迷走神经逆行传播。在ALS中,肠道屏障损伤和丁酸盐产生菌变化加速运动神经元变性。在HD中,mHTT在ENS神经元和肠道细胞中的表达破坏肠道运动和微生物组,粪便微生物移植(FMT)可减少神经炎症迹象并改善运动功能。
3.3. 蛋白稳态功能障碍
NDs中突变蛋白比野生型蛋白更易聚集,这些聚集体是降解途径的目标,但降解缺陷导致积累。主要有两条降解途径:泛素-蛋白酶体途径和自噬-溶酶体途径。
3.3.1. 蛋白酶体降解
大多数核、胞质和ER蛋白通过泛素标签和相关酶穿梭到蛋白酶体并被切割成短肽。含有谷氨酰胺残基的复杂寡聚蛋白可能无法通过蛋白酶体降解,而采取溶酶体降解替代途径。Parkin的E3泛素连接酶功能缺失突变导致PD,UCHL1杂合突变也是PD发病机制的原因。
3.3.2. 自噬异常
自噬介导的降解有两种方式:巨自噬和分子伴侣介导的自噬(CMA)。巨自噬是蛋白酶体清除无效时的默认状态。CMA识别带有KFERQ标签的蛋白质,最终由巨自噬清除。关键自噬基因突变导致神经元内聚集体。动力蛋白功能受损可导致人类运动神经元疾病,其细胞机制已被确定为自噬失败。CMA介导的自噬清除与α-syn聚集体降解相关。
3.4. 朊病毒样传播
Aβ42、tau、α-syn、TDP-43等蛋白具有朊病毒样播种和传播特性。初始病理构象体作为种子,诱导邻近正常蛋白转化为病理状态,形成不可溶高阶错误折叠组装体。异源交叉播种可在不同类型蛋白间发生。种子可通过细胞外囊泡或细胞间接触从起源位置转移到不同位置,即传播。这些毒性聚集物通过内溶酶体运输途径运输,自噬溶酶体缺陷可促进其泄漏到细胞外空间。
3.5. 分子汇聚
网络生物学揭示AD、PD、ALS和HD的致病蛋白并非独立工作,而是共享蛋白-蛋白质相互作用网络。系统相互作用组图谱显示APP、MAPT和SNCA有共享蛋白相互作用组,表明AD和PD病理间的分子串扰。京都基因与基因组百科全书(KEGG)通路富集分析提示不同NDs间存在统一的分子汇聚轴。
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NDs中的信号串扰及神经保护功能的下游效应物
非经典细胞死亡途径具有共同特征,如线粒体功能障碍、氧化应激和神经炎症。与凋亡不同,这些途径常释放损伤相关分子模式(DAMP)分子引起神经炎症。神经元丢失和神经炎症由调节机制驱动,如铁死亡(ferroptosis)包括铁驱动脂质过氧化、细胞焦亡(pyroptosis)以Gasdermin-D依赖性炎症体为特征、坏死性凋亡(necroptosis)由RIPK1-RIPK3-MLKL信号启动、以及parthanatos由PARP-1过度激活介导。
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早期病理标志和生物标志物
5.1. 遗传风险因素
5.1.1. 全基因组关联研究(GWASs)
GWASs是初步广谱筛选,识别疾病易感遗传变异。整合转录组范围关联研究(TWASs)可克服局限性,引入功能方面。PD中GWAS和TWAS整合分析鉴定出160个候选风险基因。散发性迟发型疾病的GWASs表明主要决定风险不是蛋白质产生基因座,而是蛋白质清除途径的风险变异。最近一项研究确定了AD、PD和ALS共享的十一个遗传风险基因座,支持神经炎症和免疫、溶酶体/自噬功能障碍、DNA损伤反应和氧化应激作为多种神经退行性疾病的根本原因。
5.1.2. 表观遗传调控
表观遗传学在不改变DNA序列的情况下修饰基因表达,通过DNA甲基化、组蛋白乙酰化、泛素化和非编码RNA修饰介导。DNA甲基化主要由DNA甲基转移酶催化。AD中APP去甲基化和BACE1高甲基化促进Aβ沉积。PD中CYP2E1低甲基化导致多巴胺能神经元功能退化,SNCA高甲基化增加α-syn蛋白水平。HD中Ap-1、Sox2和Pax6基因高甲基化导致神经元变性。ALS中C9orf72基因高甲基化降低RNA转录活性。组蛋白乙酰化和脱乙酰化分别由HATs和HDACs催化,引发疾病特异性级联反应。RNA水平的m6A修饰动态控制,调节tau磷酸化、APP翻译和突触基因表达。非编码RNA(ncRNAs)包括lncRNAs、miRNAs和circRNAs微调这些致病途径。
5.2. 循环生物标志物
5.2.1. microRNAs(miRNAs)
miRNAs是新兴的生物标志物,在维持神经元存活和应答中起重要作用。例如,miR-92a-3p、miR-320a/b特异性结合MAPT mRNA下调tau水平;miR-132-3p具有神经保护作用。多种miRNAs通过GSK3β和其他激酶调节tau磷酸化。ALS患者中miR-206水平升高。AD、PD和ALS共享七个重叠失调的miRNAs,其中miR-124和miR-218在所有三种疾病中失调,miR-124是疾病相关调控网络中最相互连接的枢纽。
5.2.2. 外泌体
外泌体是磷脂双层囊泡,包含脂质、蛋白质、mRNA和miRNA,在各种细胞外液中释放。在病理条件下,细胞释放Aβ、tau、α-syn、错误折叠SOD1以及miRNAs到循环外泌体囊泡中,作为NDs的生物标志物。外泌体在AD、PD和ALS中具有双重作用,既是病理蛋白的传播者,也是有前景的生物标志物,其货物水平可预测疾病发作早于临床症状十年。
5.2.3. 神经丝
神经丝的功能是稳定轴突细胞骨架,由五种成分组成。它们经历翻译后修饰,异常磷酸化导致异质聚集体,是NDs的病理特征。退化神经元数量与体液中的神经丝聚集体数量呈线性关系。在AD中,filamin A(FLNA)构象改变促进淀粉样蛋白-β受体活化和tau过度磷酸化,药物Simufilam可降低血浆NfL水平。在HD中,CSF NfL水平随反义寡核苷酸治疗而下降。在ALS中,升高的NfL水平预测更快的疾病进展。
5.3. 免疫生物标志物
5.3.1. 细胞因子
免疫系统在NDs中的作用已确立。在AD中,小胶质细胞暴露于预聚集Aβ1-42驱动促炎细胞因子产生。PD涉及活跃的免疫反应。HD有其自身的细胞因子特征,显示IL-6、MMP-9、VEGF和TGF-β1水平升高,而IL-18水平较低。抗炎细胞因子IL-4和IL-10似乎提供神经保护。
5.3.2. 小胶质细胞活化标志物
小胶质细胞是大脑常驻巨噬细胞,是神经炎症的主要调节者。TREM2是关键的跨膜糖蛋白,其表达在病理条件下上调。特定TREM2基因变异与AD高风险相关。TREM2缺陷时,通过TLR4-TRAF6-MAPK/NF-κB信号通路发生神经炎症和神经变性。可溶性TREM2(sTREM2)是可靠的生物标志物,在AD患者中过表达。
5.4. 成像生物标志物
神经成像用于检测早期毒性聚集物种,特别是Aβ42寡聚体。荧光芳香探针如BD-Oligo和PTO-29具有良好的光物理特性,高选择性,良好的血脑屏障穿透性。放射性标记的PET成像探针也被使用。除了聚集检测,神经元活动和神经变性可使用[18F]FDG PET评估。
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NDs治疗靶向策略的进展
6.1. 靶向蛋白质聚集
6.1.1. 单克隆抗体
针对AD的抗淀粉样蛋白单克隆抗体(mAbs),如Lecanemab、donanemab和aducanumab,显示出减少淀粉样斑块和适度认知改善,特别是在早期AD中。Lecanemab和donanemab与aducanumab相比,淀粉样蛋白相关成像异常(ARIA)发生率较低。Crenezumab、gantenerumab和solanezumab几乎没有认知或生物标志物益处。这些疗法在后期疾病阶段效果较差,需要联合治疗同时靶向炎症、淀粉样蛋白和tau。
6.1.2. 小分子抑制剂
多种化合物显示出治疗潜力。Verubecestat抑制BACE1活性减少Aβ产生;ELND005和ALZ-801防止Aβ聚集。Hydromethylthionine mesylate阻断tau聚集;TPI-287稳定微管结构。Anle138b和NPT200-11抑制α-syn聚集。MitoQ中和自由基缓解PD症状;nilotinib通过激活自噬促进α-syn和Aβ清除;trazodone通过激活未折叠蛋白反应支持正确蛋白质折叠和降解。
6.2. 调节激酶信号
6.2.1. GSK3β抑制剂
GSK3β是AD的关键参与者,促进tau过度磷酸化和Aβ产生,也与PD多巴胺能神经元死亡有关。同时靶向GSK3β和激活SIRT1的化合物具有附加或协同效应。白藜芦醇、小檗碱和槲皮素在临床前AD模型中显示出这种双重活性。在PD中,GSK3β抑制剂锂和tideglusib显示出作为辅助治疗减少神经炎症和保护多巴胺能神经元的潜力。
6.2.2. BTK抑制剂
布鲁顿酪氨酸激酶(BTK)抑制剂已显示减少神经炎症。三种BTK抑制剂获FDA批准:伊布替尼(ibrutinib)、阿卡替尼(acalabrutinib)和泽布替尼(zanubrutinib)。伊布替尼具有抗炎特性,通过破坏TLR4/NF-κB和Nrf2/HO-1通路发挥作用。Nrf2/HO-1通路在神经炎症中起核心作用,是NDs的有希望的治疗策略。
6.3. 靶向细胞死亡途径
一般泛素介导的降解途径不能上调,但自噬途径可作为治疗靶点。mTOR途径抑制剂雷帕霉素(rapamycin)可上调自噬,减少突变HD聚集体,也有利于清除tau、α-syn和含polyQ残基的肽。
6.3.1. 铁死亡抑制剂
铁死亡是NDs发病机制的贡献者。铁螯合是常用方法。去铁胺(DFO)是最常用的铁螯合剂,但穿过血脑屏障能力有限。去铁酮(DFP)易穿过血脑屏障,早期临床试验显示可减少黑质铁沉积。CDGSH铁硫结构域(CISD1)是关键的铁死亡相关基因,其抑制可减少铁死亡。
6.3.2. PARP抑制剂
PARP-1过度激活导致tau聚集、神经炎症和神经元死亡。几种FDA批准的PARP抑制剂如olaparib、rucaparib、niraparib、veliparib和talazoparib具有神经保护特性。Veliparib在PD模型中减少α-syn聚集,在ALS模型中维持运动神经元完整性。
6.4. 神经免疫调节
6.4.1. 小胶质细胞靶向
小胶质细胞是神经炎症的中枢调节者。TREM2是调节小胶质细胞功能的关键受体。TREM2激活抗体如4D9、AL002c和DNL919正在研究中。天然化合物姜黄素和松果菊苷可通过增加TREM2表达和减少炎症来保护大脑。
6.4.2. H2S疗法
硫化氢(H2S)已成为有前途的神经保护剂,通过其调节Nrf2介导的抗氧化反应来对抗氧化应激、神经炎症和蛋白质聚集。Memit是一种源自美金刚的杂合分子,通过半胱氨酸介导机制释放H2S,抑制神经炎症和ROS产生,减少Aβ聚集。源自萝卜硫素和芥子油的杂合分子也被提议作为AD的H2S释放治疗候选物。
6.5. 再生和细胞疗法
6.5.1. 干细胞
干细胞疗法是最有希望的再生策略之一。在PD中,胚胎干细胞衍生的神经前体细胞移植逆转了帕金森症状。在AD中,人神经干细胞移植改善了突触可塑性。在ALS中,胶质限制性前体细胞移植减少了微胶质增生。在HD中,表达BDNF或NGF的工程化间充质干细胞减缓了神经变性。
6.5.2. 外泌体疗法
外泌体作为药物递送载体,能够穿越血脑屏障。在AD中,负载姜黄素的巨噬细胞衍生外泌体通过AKT/GSK-3β信号阻断tau磷酸化。在PD中,抗氧化酶负载的外泌体减轻神经炎症。在HD中,外泌体递送miR-124和靶向亨廷顿蛋白的siRNA显著减少突变蛋白水平。在ALS中,脂肪组织衍生外泌体减少蛋白质聚集,恢复线粒体完整性。
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组合和精准医学
单一靶点疗法的有限成功推动了同时解决NDs多种病理特征的联合策略的发展。Letrozole(神经元靶向剂)与irinotecan(胶质细胞靶向剂)的组合在小鼠研究中减少了淀粉样蛋白和磷酸化tau病理,并显著逆转了记忆障碍。
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局限性和未来方向
NDs具有共病理学,但致病蛋白之间的串扰程度和性质尚未完全了解。一些生物标志物是AD和PD特异性的,但其他NDs的早期检测生物标志物仍在研究中。这些疾病的异质性对特别是散发性形式的临床和遗传研究提出了大量需求。TREM2是神经炎症的关键参与者,其抗体调节剂仍处于早期开发阶段。microRNA可为不同NDs的组合病理学带来新的治疗策略。多因素病因学可以通过整合多模型系统来充分理解,这可能为神经变性的致病过程提供协同效益。
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结论
致病蛋白聚集、表观遗传失调、细胞器衰竭和神经炎症串扰的重叠特征表明,单靶点治疗干预通常不足以应对这些多因素疾病机制。利用高分辨率微创生物标志物(如循环microRNA、外泌体和神经丝)对于在临床症状出现前数年检测病理变化至关重要。早期诊断是确定最有效疗法以恢复神经元功能的关键。弥合分子科学家和临床干预之间的差距对于理解疾病模态的个案变异性至关重要。通过解决关键潜在细胞机制的复杂网络,研究人员可以开发将临床数据与分子谱整合的分子风险模型,实现更个性化的治疗建议。