阿爾茲海默癥研究備受關(guān)注的10個(gè)熱門(mén)靶點(diǎn)及其抑制劑/激動(dòng)劑的機(jī)制

阿爾茨海默癥（AD）的病理機(jī)制涉及β-淀粉樣蛋白（Aβ）沉積、Tau蛋白過(guò)度磷酸化、神經(jīng)信號(hào)通路異常、神經(jīng)炎癥反應(yīng)失調(diào)等多重因素。近年來(lái)，針對(duì)上述AD不同生理過(guò)程的抑制劑研究取得顯著突破，在大鼠、小鼠、恒河猴等多種動(dòng)物AD模型中有著廣泛的研究應(yīng)用。AbMole為全球科研客戶提供高純度、高生物活性的抑制劑、細(xì)胞因子、人源單抗、天然產(chǎn)物、熒光染料、多肽、靶點(diǎn)蛋白、化合物庫(kù)、抗生素等科研試劑，全球大量文獻(xiàn)專(zhuān)利引用。

一、神經(jīng)遞質(zhì)與信號(hào)通路調(diào)節(jié)劑
1. 乙酰膽堿酯酶（AChE）抑制劑
AD的早期特征之一是基底前腦（BFB）區(qū)域中的膽堿能神經(jīng)元丟失，導(dǎo)致乙酰膽堿的釋放減少，進(jìn)而影響大腦多個(gè)區(qū)域中神經(jīng)元的功能活性，并最終導(dǎo)致學(xué)習(xí)和記憶功能障礙。在動(dòng)物AD模型中，通過(guò)注射乙酰膽堿酯酶（AChE）抑制劑可增加大腦中乙酰膽堿的水平，從而改改善上述狀況。在科研領(lǐng)域中，備受關(guān)注的AChE抑制劑有Donepezil（E2020，AbMole，M3601）、Rivastigmine（ENA 713，AbMole，M10928）、Galantamine（AbMole，M14548）、Tacrine（AbMole，M54846）等，它們可有效抑制AChE家族的活性。上述抑制劑除了能提高AD模型中的乙酰膽堿酶水平，還能抑制Aβ蛋白的產(chǎn)生，其機(jī)制如下：AChE抑制劑可通過(guò)升高乙酰膽堿的水平促進(jìn)淀粉樣前體蛋白（APP）通過(guò)非淀粉樣蛋白途徑代謝，減少Aβ肽的產(chǎn)生^[1]；部分乙酰膽堿酯酶抑制劑如Donepezil（E2020）、Rivastigmine（ENA 713）等可通過(guò)增加乙酰膽堿水平間接抑制γ-分泌酶的活性。γ-分泌酶負(fù)責(zé)切割A(yù)PP產(chǎn)生Aβ肽，其活性的抑制可以減少Aβ蛋白的生成^[2]。

2. N-甲基-D-天冬氨酸（NMDA）受體抑制劑
NMDA受體（N-甲基-D-天冬氨酸受體）是中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的一種離子型谷氨酸受體，廣泛表達(dá)于大腦的各個(gè)區(qū)域。NMDA受體的過(guò)度激活將導(dǎo)致鈣離子內(nèi)流增加，破壞細(xì)胞內(nèi)鈣穩(wěn)態(tài)，進(jìn)而引發(fā)一系列細(xì)胞內(nèi)信號(hào)通路的紊亂，最終導(dǎo)致神經(jīng)元死亡和AD樣變化。NMDA受體拮抗劑如Memantine（AbMole，M3326）可通過(guò)抑制NMDA受體保護(hù)神經(jīng)元，在多種動(dòng)物模型（大鼠、小鼠）中表現(xiàn)出良好的AD抑制效果。例如Memantine可保護(hù)由Aβ1-40 誘導(dǎo)的大鼠神經(jīng)元細(xì)胞損傷^[4]。

3. 毒蕈堿受體（mAChR）激活劑
毒蕈堿受體（mAChR）在哺乳動(dòng)物的認(rèn)知功能中扮演著重要的角色，分為M1至M5五個(gè)亞型，廣泛分布于大腦皮層、海馬和基底神經(jīng)節(jié)等區(qū)域，與認(rèn)知功能密切相關(guān)。Blarcamesine（AbMole，M6203）和ML380（AbMole，M28716）是mAChR的激動(dòng)劑，可通過(guò)調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)鈣穩(wěn)態(tài)，減少Aβ蛋白對(duì)神經(jīng)元的毒性作用，這種調(diào)節(jié)作用有助于維持神經(jīng)元的正常功能，減少神經(jīng)退行性變化。

4. 煙堿型乙酰膽堿受體（nAChRs）激動(dòng)劑
煙堿型乙酰膽堿受體（nAChRs）激動(dòng)劑也是AD動(dòng)物模型研究中常用的一類(lèi)工具化合物。ABT-089（Pozanicline，AbMole，M8553）是煙堿 α4β2和α6β2受體的激動(dòng)劑，可顯著改善實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的認(rèn)知功能^[5]。Varenicline（CP 526555，AbMole，M6268）、Isopronicline（TC-1734，ACD3480AbMole，M29693）作為α4β2或α7 nAChR的激動(dòng)劑可以在多種動(dòng)物體內(nèi)調(diào)節(jié)神經(jīng)遞質(zhì)釋放、減少氧化應(yīng)激和炎癥反應(yīng)，提供神經(jīng)保護(hù)以及增強(qiáng)突觸可塑性，促進(jìn)學(xué)習(xí)和記憶^[5]。

二、作用于淀粉樣蛋白（Aβ）的抑制劑
淀粉樣蛋白的異常聚集是AD的核心標(biāo)志之一。Aβ蛋白的異常產(chǎn)生和清除失衡導(dǎo)致其在腦內(nèi)聚集，形成寡聚體和原纖維并破壞突觸的結(jié)構(gòu)與功能。Aβ蛋白的形成是一個(gè)多步驟的蛋白水解過(guò)程，核心涉及淀粉樣前體蛋白（APP）的切割。APP是一種表達(dá)于神經(jīng)元表面的跨膜蛋白，在正常生理?xiàng)l件下，APP 更易被α-分泌酶切割。但當(dāng)APP被 β-分泌酶（如BACE1）首先切割時(shí)，則會(huì)產(chǎn)生 C 端片段（C99），C99則進(jìn)一步被γ-分泌酶切割后將產(chǎn)生不同長(zhǎng)度的 Aβ肽段，包括Aβ1-40（約占 90%）和 Aβ1-42（約占 10%）。Aβ1-42 （Amyloid β-Peptide 1-42）因疏水性更強(qiáng)，更易發(fā)生錯(cuò)誤折疊并形成聚集物，也是動(dòng)物AD模型最常用的造模劑之一^[6]。

1. Aβ蛋白合成抑制劑
β分泌酶抑制劑
β-分泌酶（也稱(chēng)為β位點(diǎn)APP裂解酶; BACE1），是切割A(yù)PP并產(chǎn)生Aβ蛋白的起始和核心步驟。β-分泌酶在AD研究領(lǐng)域中一直是熱門(mén)靶點(diǎn)，Verubecestat (MK-8931，AbMole，M9386) 可通過(guò)高親和力結(jié)合BACE1的疏水位點(diǎn)，抑制其活性，Verubecestat在小鼠和靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物模型中顯著降低了腦脊液和大腦中的Aβ蛋白水平^[7]。此外， AZD3293 (Lanabecestat，AbMole，M5227) 、Atabecestat (JNJ-54861911，AbMole，M10943) 、Elenbecestat (E2609，AbMole，M10942) 、Umibecestat（CNP520，AbMole，M28304）、LY2886721（AbMole，M1987）等也是動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中常用的β-分泌酶（BACE1）抑制劑。

γ分泌酶抑制劑和調(diào)節(jié)劑
γ-分泌酶是負(fù)責(zé)Aβ生成最后一步的酶，也是AD研究的另一個(gè)重要靶點(diǎn)。Semagacestat（LY450139，AbMole，M2277）是一種經(jīng)典的γ-分泌酶抑制劑（GSIs），通過(guò)抑制γ-分泌酶的活性，減少Aβ蛋白的產(chǎn)生。Avagacestat（BMS-708163，AbMole，M1947）則是一種選擇性的γ-分泌酶抑制劑，能夠在降低Aβ蛋白水平的同時(shí)減少對(duì)Notch信號(hào)通路的影響。Nirogacestat（PF-3084014，AbMole，M9041）是一種可以通過(guò)灌胃形式或混在動(dòng)物飲用水中給予實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的γ-分泌酶抑制劑，適合長(zhǎng)期研究使用。Begacestat（GSI-953，AbMole，M3619）也是一種對(duì)Notch-1通路具有低抑制活性的γ-分泌酶抑制劑，能夠優(yōu)先抑制APP的切割，保留Notch1的信號(hào)。除了上述幾款抑制劑，LY-411575（LSN-411575，AbMole，M2130）、MK-0752（AbMole，M2120）等抑制劑也可用于動(dòng)物AD模型的研究，抑制Aβ的產(chǎn)生。2014年，AbMole的兩款抑制劑分別被西班牙國(guó)家心血管研究中心和美國(guó)哥倫比亞大學(xué)用于動(dòng)物體內(nèi)實(shí)驗(yàn)，相關(guān)科研成果發(fā)表于頂刊 Nature 和 Nature Medicine。

α-分泌酶激活劑
α分泌酶活性的上調(diào)可以促進(jìn)APP 以非淀粉樣蛋白的形式切割，以此減少 Aβ蛋白的形成并增加可溶性結(jié)構(gòu)域（sAPPα）的產(chǎn)生。Etazolate（AbMole，M56752）是磷酸二酯酶 (PDE4) 抑制劑和GABAα受體調(diào)節(jié)劑，有文獻(xiàn)證實(shí)Etazolate可激活神經(jīng)元α分泌酶，在具體實(shí)驗(yàn)中Etazolate可以通過(guò)口服形式給與動(dòng)物，便于開(kāi)展實(shí)驗(yàn)研究^[7]。Bryostatin-1（苔蘚抑素1，AbMole，M7647）、Epigallocatechin Gallate（EGCG，表沒(méi)食子兒茶素沒(méi)食子酸酯，AbMole，M4208）等調(diào)節(jié)劑可通過(guò)激活蛋白激酶C（PKC）提高α-分泌酶的活性，促進(jìn)APP的非淀粉樣蛋白途徑代謝^[8]。Gemfibrozil（AbMole，CI-719，M7822）則可通過(guò)刺激ADAM10（α-分泌酶家族重要亞型）的啟動(dòng)子活性，增加ADAM10的表達(dá)，從而減少Aβ蛋白的產(chǎn)生。雌二醇（Estradiol，β-Estradiol，AbMole，M5625）是一種激素，最近的文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)雌二醇可通過(guò)激活A(yù)kt和mTOR信號(hào)通路，增加α-分泌酶的活性，促進(jìn)APP的非淀粉樣蛋白途徑代謝^[9]。

2. Aβ蛋白聚集抑制劑
Aβ蛋白產(chǎn)生神經(jīng)毒性的主要機(jī)制之一是聚集體的形成。在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，Aβ蛋白聚集抑制劑通過(guò)阻止Aβ蛋白的聚集，可減少后者對(duì)神經(jīng)元的毒性。銅和鋅離子等金屬離子在Aβ蛋白的聚集過(guò)程中起關(guān)鍵作用，Clioquinol（PBT1，AbMole，M5528）是一種羥基喹啉離子載體，可通過(guò)螯合上述金屬離子減少Aβ蛋白的聚集^[10]。Scyllo-inositol（Scyllitol,AZD103, ELND-005，AbMole，M21016）可通過(guò)穩(wěn)定Aβ1-42的低聚態(tài)構(gòu)象，阻止Aβ蛋白的進(jìn)一步聚集。在動(dòng)物研究中，Scyllo-inositol（ELND-005）降低了可溶性和不溶性 Aβ1–40的濃度，并改善了突觸丟失和神經(jīng)膠質(zhì)炎癥反應(yīng)。此外，胰島素信號(hào)傳導(dǎo)在維持突觸功能和認(rèn)知功能中起著重要作用，Scyllo-inositol（AZD 103, ELND-005）還能增強(qiáng)胰島素信號(hào)傳導(dǎo)改善實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的認(rèn)知和學(xué)習(xí)能力^[11]。

三、靶向Tau蛋白的調(diào)節(jié)劑
Tau（微管相關(guān)蛋白Tau，MAPT）是一種細(xì)胞質(zhì)蛋白，主要的生理功能是與微管蛋白結(jié)合，穩(wěn)定微管。在阿爾茨海默癥中，Tau蛋白異常磷酸化，產(chǎn)生對(duì)神經(jīng)元有害的聚集體（神經(jīng)原纖維纏結(jié)）。以Tau蛋白為靶點(diǎn)的調(diào)節(jié)劑主要分為兩類(lèi)，第一類(lèi)是調(diào)節(jié)Tau磷酸化相關(guān)的信號(hào)通路、激酶或者去磷酸化酶（如GSK3、PP2A等）；第二類(lèi)則是抑制磷酸化Tau蛋白形成纏結(jié)。

1. Tau蛋白磷酸化調(diào)節(jié)劑
Valproic acid（AbMole，M1876）、SB216763（AbMole，M2061）、Tideglusib （NP-12，NP031112，AbMole，M2306）等化合物是高效的GSK3抑制劑，可通過(guò)抑制GSK-3β的活性，減少Tau蛋白在多個(gè)位點(diǎn)（如 Ser396、Thr231）的磷酸化。在動(dòng)物模型中，這類(lèi)抑制劑可降低Tau磷酸化水平，并改善與Tau相關(guān)的神經(jīng)元結(jié)構(gòu)異常。還有研究發(fā)現(xiàn)細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶 5（CDK5）在神經(jīng)元中過(guò)度激活時(shí)會(huì)導(dǎo)致Tau磷酸化。Roscovitine（Seliciclib, CYC202，AbMole，M1974）可特異性抑制CDK5的活性，在實(shí)驗(yàn)中能減少Tau磷酸化產(chǎn)物的生成。蛋白磷酸酶2A（PP2A）是Tau去磷酸化的主要酶類(lèi)，F(xiàn)orskolin被文獻(xiàn)證實(shí)可以通過(guò)激活PP2A，增強(qiáng)Tau的去磷酸化。Davunetide（NAP，AbMole，M29256）是一種由8個(gè)氨基酸組成的多肽，來(lái)源于活性依賴性神經(jīng)保護(hù)蛋白 (ADNP)。Davunetide已在阿爾茨海默癥動(dòng)物模型中進(jìn)行了測(cè)試，并表現(xiàn)出調(diào)節(jié)微管組裝，以及抑制Tau過(guò)度磷酸化和減少Aβ蛋白等功能。

2. Tau蛋白聚集抑制劑
Methylene blue（亞甲藍(lán)，亞甲基藍(lán)，AbMole，M5783）可與Tau蛋白的聚集核心結(jié)合，抑制Tau原纖維的形成，并促進(jìn)已形成的聚集體解聚，Methylene blue被用于減少小鼠模型中Tau聚集物的沉積，改善神經(jīng)元的存活狀態(tài)。TRx0237（Leucomethylene blue mesylate，AbMole，M14554）是一種Methylene blue (亞甲基藍(lán))的一種還原形式，在阿爾茲海默癥動(dòng)物模型中的早期Tau蛋白的聚集表現(xiàn)出顯著的抑制活性。Curcumin（Diferuloylmethane，姜黃素，AbMole，M2198）是一種具有多種活性的天然產(chǎn)物，近期有研究發(fā)現(xiàn)Curcumin可抑制Tau蛋白的聚集。Lithium chloride（LiCl，氯化鋰，M9977）也是一種GSK3抑制劑，廣泛用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)特別是AD模型的研究。

3. 靶向Tau蛋白的其它調(diào)節(jié)劑
Salsalate（Disalicylic acid，雙水楊酸酯，AbMole，M2998）是一種小分子非甾體抗炎劑，已被證明可以抑制Tau乙酰化。在轉(zhuǎn)基因小鼠模型中，Salsalate降低了海馬萎縮并減少了記憶缺陷。LY3372689（Ceperognastat，AbMole，M29407）是一種O-GlcNAcase (OGA) 酶抑制劑，O-GlcNAcase酶負(fù)責(zé)去除蛋白質(zhì)上的O-GlcNAc修飾。LY3372689通過(guò)抑制OGA，進(jìn)而增加Tau蛋白的O-GlcNAcylation水平，減少Tau蛋白在相關(guān)位點(diǎn)的磷酸化，降低Tau蛋白的聚集傾向。TPI-287（Abeotaxane，AbMole，M30686）是一種合成的紫杉烷衍生物，最初用于研究中樞神經(jīng)系統(tǒng)惡性腫瘤。TPI-287通過(guò)靶向微管蛋白（Tubulin），發(fā)揮微管穩(wěn)定作用。在正常神經(jīng)元中，Tau蛋白有助于微管的穩(wěn)定，而當(dāng)Tau蛋白功能失調(diào)時(shí)，微管會(huì)變得不穩(wěn)定，導(dǎo)致軸突運(yùn)輸受損。TPI-287通過(guò)穩(wěn)定微管，有助于補(bǔ)償因Tau蛋白功能失調(diào)導(dǎo)致的微管不穩(wěn)定性。在Tau轉(zhuǎn)基因小鼠模型中，TPI-287能夠降低大腦中過(guò)度磷酸化的Tau蛋白水平，并改善認(rèn)知表現(xiàn)。Nicotinamide（Niacinamide，煙酰胺，AbMole，M4896）是NAD和NADP的活性成分，煙酰胺可以預(yù)防阿爾茨海默癥小鼠模型的認(rèn)知缺陷，并能降低磷酸化Tau蛋白（Thr231）在大腦中的濃度。此外，煙酰胺還能抑制大腦sirtuin脫乙酰酶，上調(diào)乙酰基α-微管蛋白、蛋白 p25 和 MAP2c，上述這些變化都與微管穩(wěn)定性的增加有關(guān)。

四、靶向線粒體功能障礙的調(diào)節(jié)劑
靶向細(xì)胞器（例如線粒體）是抑制阿爾茨海默癥的一種新方法，與目前主導(dǎo)研究的以蛋白質(zhì)為重點(diǎn)的策略不同。線粒體功能障礙在阿爾茨海默癥早期發(fā)生，促進(jìn)突觸損傷和細(xì)胞凋亡，并被認(rèn)為是神經(jīng)退化的重要因素^[12]。 MitoQ（Mitoquinone，AbMole，M9068）是一種線粒體靶向抗氧化劑，能夠穿透線粒體并中和自由基，從而減少氧化應(yīng)激^[13]。 Latrepirdine（Dimebolin，AbMole，M2231）是一種具有神經(jīng)保護(hù)、抗凋亡作用等多種活性的化合物，Dimebon抑制線粒體通透性轉(zhuǎn)換孔（mPTP）的開(kāi)放，增加線粒體膜電位，改善ATP合成。Latrepirdine在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中顯示出改善認(rèn)知和學(xué)習(xí)的效果。除了上述幾種化合物，Resveratrol（SRT501，白藜蘆醇，AbMole，M2267）等也可以增強(qiáng)線粒體功能、減少氧化應(yīng)激并抑制AD動(dòng)物模型中的退行性神經(jīng)變化。