阿尔茨海默症（Alzheimer disease，AD）是在老年期十分常见的神经退行性疾病，不仅会影响病人的思维、记忆和独立性，而且会导致生活质量的下降，甚至死亡。FDA对AD的评价为“这是一种毁灭性疾病”，据国际阿尔茨海默病协会的相关报告显示，全球的痴呆患者在2050年预计将达到1.52亿，其中约60%-70%为AD患者。

目前已经批准上市关于AD的药物，只能适度地缓解患者的症状，且具有一些不良反应。所以开发一种具有安全性，且能针对AD病理发生的根本原因，以达到治愈AD的药物，是该领域研究者们一直以来的追求。今天为大家更新AD病理学研究的最新进展，并介绍siRNA药物递送的治疗策略。

01AD病理学的最新进展

1、Tau蛋白清除障碍

Tau是微管相关蛋白，在维持神经轴突微管网络以及保护轴突，免受酶促作用时发挥着至关重要的作用。AD的病理原因之一是由4R亚型的Tau蛋白引起的，错误折叠且过度磷酸化的Tau蛋白（p-Tau）将会形成低聚物，造成神经原纤维缠结，导致神经元死亡。p-Tau还通过胞吐作用被传递到邻近神经元和神经胶质细胞，所以错误折叠的Tau蛋白会在AD患者的大脑中传播，最后诱发导致大脑萎缩。

2、淀粉样蛋白β-(Aβ)的聚集

AD患者的病症之一为Aβ蛋白沉积，这也是大家所熟知的。在淀粉样蛋白生成的过程中，淀粉样前体蛋白（APP）被酶切割，形成Aβ的单体。在健康的大脑中，Aβ主要以可溶性形式存在，并由β和γ分泌酶代谢。但在AD病理状态下，Aβ代谢困难，在大脑的新皮质区域聚集，并形成不同大小的肽链。这些肽的低聚物会聚集在突触中形成老年斑，抑制神经传递，最终使神经元死亡。

3、金属离子的作用

随着患者年龄的增大，脑部细胞外Zn2+离子浓度增加。而过量Zn2+离子不仅会促进Aβ聚集体的形成，也促进Tau蛋白磷酸化。其次，突触中的Cu2+与Aβ寡聚体复合物结合，将产生过氧化氢。与此同时，过氧化氢产生的羟基自由基与磷脂膜反应，产生脂质过氧化物，并启动脂质自由基传播，破坏细胞膜，导致细胞发生脱铁的现象。

4、神经兴奋毒性和突触可塑性降低

Aβ和Tau蛋白的聚集将促进神经元兴奋性毒性的发生，并且降低NMDA和AMPA受体介导的突触可塑性。AD状态下，产生的神经炎症会触发突触前神经元释放谷氨酸，谷氨酸与突触后神经元中的NMDA和AMPA受体结合，引起钙离子过度内流，导致兴奋性毒性和ROS产生。除此之外，Aβ低聚物通过破坏谷氨酸能突触和可塑性促进兴奋性毒性，这也解释了AD中出现的认知缺陷的特征。Aβ依赖的突触毒性导致AMPARs去磷酸化，从而促进AMPARs从突触后位点的移除。AMPAR介导的电流减少会间接导致患者出现抑郁，而抑郁与树突棘变性和记忆丧失相关。

5、自身免疫反应

AD病理条件下将会引发由免疫细胞引起的免疫反应。小胶质细胞在健康个体的免疫反应中发挥重要作用，能够吞噬Aβ聚集体。随着AD的发展，小胶质细胞会在受影响的神经元周围增加，与此同时会释放各种化学物质，如细胞因子（IL-1b和肿瘤坏死因子（TNF）-a），促进神经炎症，导致神经元死亡。

6、线粒体功能障碍

在AD患者的特征病理下，由于线粒体功能障碍，将出现局部低代谢或糖耐量受损。除此之外，神经元的线粒体也会经历氧化应激，产生活性氧（ROS），破坏DNA、脂质和蛋白质。此外，Aβ聚集体停靠在钠泵上，通过大脑中的ROS-PKC通路抑制血管的舒张，减少流向大脑的血液，使AD加剧。

7、星形胶质细胞对AD的影响

在正常状态下，脑部会释放抗氧化剂和其他神经营养因子，对活性氧和其他代谢产物（如氮）进行解毒。而病理环境下，这些功能发生了改变，且星形胶质细胞内钙离子的浓度增加，从而导致神经元中兴奋性毒性和自由基积累增加，同时产生更多的氧化剂、细胞因子和其他炎症化学物质，导致星形胶质细胞应激，导致神经元凋亡。

8、不平衡的钙离子浓度

Ca2+在线粒体代谢和线粒体膜去极化中发挥作用，在AD患者的大脑中，Ca2+浓度高于健康人。不仅如此，钙离子浓度增加使谷氨酸过度刺激神经元，激活一氧化氮合酶，产生过量的NO，对线粒体膜造成损伤。此外，大量Ca2+流入线粒体减少ATP的产生。而由于钙离子的增加，内质网无法正常加工将蛋白质结构，导致蛋白质错误折叠、积累并聚集。

02AD中的siRNA疗法

siRNA是一种长度不超过20-24个核苷酸的非编码RNA，siRNA发挥作用的机制，如图。可以影响参与AD发病机制的基因的转录后使其基因沉默。根据患者的依从性和成本效益，通过静脉或肌内途径递送siRNA进行AD治疗是一种可行的策略，但siRNA的递送必须克服各种细胞内和细胞外屏障才能到达其作用位点，例如血脑屏障（BBB）。一直以来研究者们仍在寻求优化用于基于核酸的AD治疗的纳米材料。

1、siRNA递送系统

目前已有报道，纳米颗粒是递送siRNA的方法之一。例如聚乙二醇化纳米颗粒、磁性纳米颗粒、固体脂质纳米颗粒、肽连接纳米颗粒、病毒糖蛋白连接纳米颗粒、胶束纳米颗粒等逐渐被开发。

除了纳米颗粒外，具有两亲性、生物利用度高以及易于生物降解且准确性更高的脂质体，可以封装活性药物成分siRNA，在该领域的治疗中必不可少。另外，树枝状聚合物作为治疗神经退行性疾病的关键递送系统正在研究当中，也已证明其能有效地将完整的siRNA递送到所需的作用位点。

02AD中siRNA的靶基因

几十年的研究揭示了与AD的发病和发病机制有关的多个基因，这些基因可以进一步分为蛋白质编码序列（产生蛋白质的遗传序列）和非蛋白质序列（调节蛋白质编码序列功能但不产生自身蛋白质的基因序列）。

（1）蛋白质编码序列

①APP基因

APP基因负责编码一种称为淀粉样蛋白前体蛋白的跨膜蛋白，如果对其进行酶切，将形成有毒的Aβ聚集体，在大脑中形成损害认知活动的斑块。APP中的多个突变被认为是AD的原因之一，最重要的是被称为APPsw的瑞典双重变体是该疾病基因治疗的首选靶点。

②载脂蛋白E（APOE）基因

在大脑中，APOE基因主要在星形胶质细胞和小胶质细胞中表达，APOE基因的激活会刺激APP的转录，APP在切割时会产生Aβ聚集体。此外，APOE会引发神经炎症，加剧淀粉样蛋白和Tau病理，使用siRNA抑制APOE，特别是APOE ε4等位基因，可以显著改善AD病理。

③PSEN1基因

PSEN1编码γ分泌酶的一个亚基，该亚基负责从APP中切割Aβ，导致大脑中淀粉样蛋白的聚集。已经鉴定出多种基因突变，并将其作为缓解PSEN1基因AD症状的靶点。

④小胶质细胞相关基因

小胶质细胞的激活，会加剧Tau病理，并分泌炎症因子，直接或通过激活神经毒性星形胶质细胞损伤神经元，而多种基因与AD中的小胶质细胞活性有关，这些基因被称为小胶质细胞相关基因，例如在脑小胶质细胞中广泛表达的细胞表面蛋白TREM2等。

⑤新基因

随着研究的发展，除了上述的较为经典的基因靶点之外，还有许多新基因靶点的发现，推动着AD治疗领域的深入，例如编码Sortilin相关受体的SORL1基因，能够恢复空间记忆缺陷的PLA2G4E基因；切割APP的BACE1酶的相关基因……

（2）非蛋白质编码序列

除了蛋白质编码序列外，非蛋白质编码序列如miRNA也被认为在AD的进展中发挥着独特的作，例如三种miRNA：miR-146、miR-21和miR-155，已被发现可调节细胞因子的释放。这些miRNA可以被合成，并可能作为治疗AD患者星形胶质细胞诱导的炎症神经元破坏的潜在siRNA。

3、靶向用于AD治疗的选定基因的siRNA递送系统

使用合适的siRNA递送系统沉默这些基因可以在AD治疗中取得重大突破。一些研究人员已经开发除了针对APP、BACE-1、APOE、以及PSEN1基因的siRNA递送治疗策略，这些方法不仅改善了siRNA半衰期短、膜不渗透性等自身缺陷，并且能够针对AD特征的病理状态进行治疗，如大幅度减少淀粉样斑块的形成。而还有一种用于神经元再生的siRNA，为siRNA治疗AD开辟了新途径。为解决AD病理生理学中大脑皮层胆碱能神经元的进行性变性的特征，近期开发的由PEG–PEI/ROCK-II siRNA组成的复合物，能够ROCK-II mRNA进行转录后基因沉默，随后诱导轴突再生。AD的患病困扰着许多人，也给全球医疗系统带来巨大的经济负担。目前对AD的病理深入研究正在进行中，而作为较有潜力的siRNA治疗应解决其半衰期短、肾脏排泄、网状内皮系统捕获、内体陷阱和脱靶效应等问题。随着生物制药公司和学术界进行更多的研究，将出现更具成本效益和更简单的解决方案，我们也相信不久的未来会出现更多基于siRNA的治疗方法。

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