现代医学对亨廷顿病的研究新进展
为了研究亨廷顿病疾病进程，人们利用一系列的动物模型来探讨疾病进程。喹啉酸（Quinolinic acid，QA）是N-甲基-D-天冬氨酸（N-Methyl-D-Aspartic acid，NMDA）受体激动剂处理建立的亨廷顿病小鼠模型，能模拟亨廷顿病患者的神经障碍症状，还可以造成纹状体神经细胞选择性的丢失。鉴于亨廷顿病患者大脑神经细胞出现的线粒体缺陷异常现象利用线粒体复合物Ⅱ的抑制剂3-硝基丙酸（3-Nitropropionic Acid，3-NP）建立亨廷顿病动物模型，3-NP可以造成选择性地类似于亨廷顿病患者样纹状体神经细胞损伤。以及利用转基因技术建立的一系列亨廷顿病动物模型，比如R6系列的转基因鼠模型、YAC系列亨廷顿病小鼠模型、BAC及YAC128模型等。R6系列的亨廷顿病小鼠模型包括R6/1和R6/2两种，均是过表达IT15基因的外显子1号，IT15基因序列编码亨廷顿蛋白。不同的是两者携带CAG重复突变的数目不同，其中R6/1大约含有110个CAG重复扩增数，而R6/2则含有大约150个CAG重复扩增数。目前最广泛应用的表达全长突变HTT蛋白的转基因小鼠模型是利用酵母人工染色体（YAC）建立的YAC系列亨廷顿病小鼠模型，虽然这种小鼠模型细胞核内没有包涵体形成，但是在细胞核内却存在突变HTT蛋白形成的聚集体。与R6系列小鼠模型相比，YAC系列亨廷顿病小鼠模型发病时间比较晚，病程较缓，能较好地模拟亨廷顿病病程。另一种表达全长突变亨廷顿蛋白的转基因小鼠模型是利用基因敲入技术建立的，例如亨廷顿病h50d，亨廷顿病hQ111d和亨廷顿病h80i。这些小鼠模型的差异只是在表达CAG重复的数目不一样。
亨廷顿病患者病灶中受到较大影响的部位主要是纹状体，相比R6/2小鼠模型YAC系列亨廷顿病小鼠模型细胞凋亡主要发生在纹状体，这与亨廷顿病患者尸检结果是一致的。也有研究发现YAC系列亨廷顿病小鼠模型中存在微管相关蛋白Tau与相关表型呈相关性，且Tau与亨廷顿病患者认知障碍有关。亨廷顿病患者大脑中存在Tau寡聚体（被认为是最可能的神经毒性Tau实体），而且Tau异常沉积及编码Tau蛋白的MAPT基因的单倍体与亨廷顿病认知障碍有关。
有研究发现，亨廷顿病与细胞自噬存在联系。自噬是一个吞噬自身细胞质蛋白或细胞器并使其包被进入囊泡，并与溶酶体融合形成自噬溶酶体，降解其所包裹的内容物的过程。亨廷顿病的病理特征是神经元内存在突变HTT蛋白聚集体，自噬清除突变HTT蛋白可以加速其清除速率，有效降低其神经毒性作用。自噬主要受到哺乳动物西罗莫司靶蛋白（Mammalian Target of Rapamycin，mTOR）活性调控和非mTOR依赖两条途径的调控。mTOR是一种能够调节多种细胞功能的重要信号分子，可调节除自噬外的多条细胞信号传导通路，比如mRNA翻译，核糖体生成、转录，细胞生长、细胞骨架重构等中均发挥着重要作用。自噬受到mTOR的负性调控，而自噬激活剂西罗莫司可以抑制mTOR的活性。研究表明，使用西罗莫司处理高表达突变HTT蛋白的细胞后，能够显著提高细胞降解突变HTT蛋白的能力，减少亨廷顿蛋白聚集体的生成，从而减轻突变HTT蛋白引起的毒性，降低细胞死亡率，提高细胞存活率。
研究发现，西罗莫司主要是在亨廷顿病初发期通过减少亨廷顿蛋白聚集体的形成，清除毒性突变HTT蛋白片段而发挥其治疗作用，如果突变HTT蛋白聚集体已经形成，则效果欠佳，即对亨廷顿病中晚期的治疗效果相对较差。在亨廷顿病果蝇与小鼠模型上发现西罗莫司及其类似物CC179可以通过抑制TOR活性起到治疗亨廷顿病的作用，能够明显减少小鼠纹状体中亨廷顿蛋白聚集体的数量，并显著改善亨廷顿病小鼠模型的运动能力。
除此之外还有研究表明，通过提高神经细胞内葡萄糖或6-磷酸葡萄糖的水平可抑制mTOR活性引起自噬，从而降低亨廷顿病细胞模型中突变HTT蛋白含量并减少突变HTT蛋白聚集体的形成，改善亨廷顿病的相关表型。因此mTOR依赖的自噬调节途径作为自噬过程信号调控的重要通路，已被用于筛选治疗亨廷顿病小分子活性物质的研究，成为亨廷顿病治疗潜在新靶标。但当mTOR活性受抑制后会引起细胞周期阻滞、伤口愈合减缓、口腔溃疡等诸多不良反应。这可能是西罗莫司长期应用受限的重要原因。因此，非mTOR依赖的调节自噬的药物可能更适合用于治疗亨廷顿病。
锂盐的另一个作用靶点是糖原激酶3 β（Glycogen Kinase3β，GSK-3 β），其通过mTOR依赖途径调控，具有抑制自噬的作用。特异性GSK-3β抑制剂SB216763可通过抑制GSK-3β活性来减弱自噬活动，最终导致突变HTT蛋白聚集体数量增加，并使细胞存活率下降。类似的作用在GK-3β敲除的小鼠胚胎成纤维细胞中也被观察到。一方面，抑制GSK-3β活性后通过磷酸化结节性硬化复合物2（Tuberous Sclerosis Complex Protein2，TC2）激活mTOR活性，进而引起自噬活动受损；另一方面，锂盐或IMPase抑制剂（L690，L330）即使在缺失GSK-3 β的细胞中仍然能够减少突变HTT蛋白聚集物的形成，表明即使在缺失GSK-3β的情况下，锂盐仍可以通过抑制IMPase来增强自噬活动。为了克服由于锂盐通过抑制GSK-3β靶点使mTOR激活而引起的自噬抑制作用，联合应用锂盐与mTOR抑制剂西罗莫司既可以增强非mTOR依赖的自噬（锂盐抑制IMPase活性），又可增强mIOR依赖的自噬（西罗莫司抑制mTOR活性）。
此外，海藻糖（Trehalose）也是一个通过非mTOR依赖激活自噬的途径来治疗亨廷顿病的化合物。海藻糖具有双重保护作用，增强自噬活动而加快突变HTT蛋白的清除和稳定部分未折叠突变HTT蛋白而抑制突变HTT蛋白聚集，以及低毒的特点，使它有希望进一步发展成为一个有价值的治疗亨廷顿病的药物。
除了mTOR途径以外，有研究发现锂盐通过抑制肌苷单磷酸酶（Inosinemonophosphatase，IMPase），降低游离肌苷和肌醇三磷酸（Inositol 1，4，5-tris-phosphate，IP3）水平而引起自噬活动增加。卡马西平（Carbamazepine，CBZ）等也能够降低肌苷水平诱导自噬，促进突变HTT蛋白的清除。IMPase特异性抑制剂L690、L330也有类似激活自噬的作用。这些化合物通过增强自噬活动进而减少突变HTT蛋白聚集体的形成，加快可溶性有聚集倾向的突变HTT蛋白清除速率。IMPase抑制介导的自噬活动增强是非mTOR依赖途径的调节作用，而西罗莫司通过抑制mTOR活性进而提高自噬水平与IP3无相关性，这表明IP3途径与mTOR途径是相互独立的两条自噬调节途径。因此，借助于降低肌苷或IP3水平诱发自噬活动增加的化合物也可能是治疗亨廷顿病的候选药物。研究发现，L型钙通道阻滞剂维拉帕米、钾通道开放剂米诺地尔、抑制性G蛋白激活剂可乐定等均可通过调节IP3水平、影响钙蛋白酶活性以及环磷腺苷（cAMP）含量等非mTOR依赖途径激活自噬，减轻亨廷顿病的症状。这些发现将为利用现有临床药物治疗亨廷顿病提供非常有意义的信息。
分子伴侣介导性自噬（Chaperone-Mediated Autophagy，CMA）是胞浆内蛋白质首先结合到分子伴侣如热休克蛋白70（Heat Shock Protein70，HSP70），再识别溶酶体膜上受体2型溶酶体相关膜蛋白（Lysosome Associated Membrane Proteinype2，Lamp2）后，被转运到溶酶体腔中被溶酶体酶消化。CMA的底物都是可溶的蛋白质分子，胞浆中30%的蛋白质KFERQ识别HSP70的五肽序列，可通过CMA形式降解。利用CMA特异性降解蛋白质的原理，构建含46个氨基酸的多肽，其中包括一个多聚谷氨酸结合位点的肽段和一个具有能够与HSP70结合的肽段序列，可以直接与突变HTT蛋白结合，但不与正常亨廷顿蛋白结合。将这个肽段装配到病毒载体上，导入到R6/2小鼠纹状体中，可明显促进突变HTT蛋白的降解，减少突变HTT蛋白的聚集，抑制聚集体的形成，从而改善亨廷顿病的症状，延长患者的生存时间。研究还提示，研发能够同时结合HSP70和突变HTT蛋白的小分子化合物可能也是寻找亨廷顿病治疗药物的重要方向。
此外，在亨廷顿病小鼠模型（亨廷顿病Hdh140Q）表达外源全长亨廷顿蛋白（不含polyQ片段）可显著减少小鼠纹状体及大脑皮质部位的神经元内突变HTT蛋白聚集体的形成，改善亨廷顿病小鼠异常运动症状，延长亨廷顿病小鼠的生存时间。伴随着亨廷顿病小鼠行为学改善的同时，表达外源亨廷顿蛋白可明显提高小鼠脑内自噬标志性蛋白LC3的表达水平，这表明表达外源亨廷顿蛋白可能通过增强自噬活动进而减轻亨廷顿病症状。此外，在体外实验研究中也发现，表达亨廷顿蛋白可激活自噬而加速突变HTT蛋白的清除，从而减轻或延缓突变HTT蛋白的致病性。表达外源亨廷顿蛋白小鼠的生存时间也比野生型小鼠的生存时间长，提示自噬上调可能不仅对由于突变HTT蛋白聚集引起的亨廷顿病可以起到缓解作用，而且可能对正常小鼠的生存也是有好处的。
将亨廷顿病患者脑脊液中突变HTT蛋白的定量检测作为疾病的生物标志物也是目前研究的热点。亨廷顿病的主要病理学改变是突变HTT蛋白，但在脑脊液中含量较低，几乎很难检测到。有研究发现，用单分子计数试剂盒（SMC）在CSF中可以检测到可溶性的突变型及野生型HTT蛋白，而且这种方法对于检测突变HTT的敏感性较高。有研究发现，有关神经元损伤的血液生物标志物也有助于亨廷顿病的临床管理和治疗药物的研发进程。血液神经丝轻链蛋白（NfL）可作为预测亨廷顿病患者的一个潜在预后指标。血浆NfL浓度与患者后续的认知功能、运动功能下降以及脑萎缩的严重程度显著相关。脑脊液和血浆中的NfL浓度在HTT基因突变携带者中发现也存在相关性。说明血浆NfL可作为亨廷顿病发病和疾病进展的一个潜在的具有预测性的血液生物标志物。
另外，有研究发现通过确定亨廷顿病影像学标志物，设计了呈现亨廷顿病时间进展的独特模型，如从临床前期到临床阶段。研究结果为我们提供了预测亨廷顿病进展的新方法和基于影像学标志物对亨廷顿病早期临床诊断的新方法。它是利用TRACK-亨廷顿病研究中的结构MRI方法，通过使用基于概率事件的模型确定脑萎缩的出现顺序，通过检测排列出了以下大脑区域体积的变化：壳核、尾状、苍白球、脑岛白质、非脑室脑脊液、杏仁核、视交叉、第三脑室、后岛叶和前脑基底部。这种排序主要机制是将事件序列中的不确定性数据经交叉统计分析研究而形成序列研究。使用来自基线的6年随访数据进行纵向分析证实了该模型的有效性，在受试者完成全阶段随访研究后，在评估的阶段观察到预估的影像学变化与非影像学标记间有显著的相关性。其他的检查方法还包括MRS显示神经元活性降低、PET成像显示代谢改变等。此外，小胶质细胞激活PET成像可能作为症状前期检测方法之一。
寻找可靠亨廷顿病临床诊断的影像学标志也是寻找疾病修饰疗法的工作之一。利用预测模型还可以使亨廷顿基因携带者在临床诊断之前被发现。有研究尝试将多模态神经影像多标记器应用于静息状态和结构MRI研究。结果发现当所有的措施相结合时产生的多项标记预测出现亨廷顿病临床运动症状具有高准确度。规避了之前预测何时出现明显的运动症状的各种模型不精确的弊端。这可作为预测一定时间内临床前期亨廷顿病基因携带者出现运动症状的方法，它可以用于准确识别那些在5年内发展出亨廷顿病运动特征的患者，这有助于预测疾病发生和促进临床前试验的开展。
尽管目前并没有有效的亨廷顿治疗方案，但许多新的治疗策略正在研究中。许多靶向降低亨廷顿蛋白的药物研究及生物标志物的研究都在开发中，这将更有助于相关研究的开展，推动该疾病进一步诊治策略的研发。
（刘 兵）
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