有关早老性痴呆症,近几年在西方流传很广,对该病的解释也很详细。智力过早地衰退剥夺了西方人实现退休后享受养老金的美好理想。
据预测:到2050年,在美国,就有1400万人患有这种可怕的神经性疾病。目前,美国已有10%65岁的老人患此病。如果人能够活到85岁,那么,患此病的可能性将是很大的——也许将达到2500人!1989年,美国国家保健研究所在预算中有12300万美元用于研究早老性痴呆症。该研究所的报告认为,10%~30%的发病原因与遗传因素有关;有些学者认为,大脑的衰老与长期地依恋于铝制品有关;第三种观点则认为,体内缺少一种制造乙酰胆碱所必须的酶,这种酶是传导神经脉冲必不可少的媒介。那么,这种病有哪些症状呢?
有关早老性痴呆症最早的记录是在本世纪初,1907年,德国著名的神经解剖学家和病理学家阿罗依斯 · 阿尔兹海默(1864~1915)首先注意到过早地衰老并具有痴呆行为(即智力愚笨)的同事。于是,医学界便将此病命名为“阿尔兹海默症”。当时,有痴呆行为的患者约占精神病行为患者的0.3%~0.9%。到了20世纪,病人逐渐增加。到本世纪六七十年代,此病患者仅在莫斯科就达4%左右。
早老性痴呆症会影响人的平均寿命。其潜伏期一般为6~20年。最早显示者多为54~56岁,从完全丧失劳动能力到死亡的整个过程大概为8~9年。女性发病率约为男性的3~5倍。疾病呈现的症状是大脑功能丧失——语无伦次,注意力不集中,甚至不能进行最简单的活动,如在商店数不清找回的零钱,不认识自己的亲朋好友,记忆力完全丧失。从外表上看,病人终日惶恐不安,无力做一些最基本的工作。有四分之一的病人会癫痫发作。在研究病人的大脑时,专家们还发现患者大脑皮层营养不良。
阿尔兹海默是著名神经形态学家费 · 尼希尔(1860~1919年)的学生。尼希尔曾经对建立神经系统、细胞-神经元研究作出了巨大的贡献。
阿尔兹海默曾经有很长一段时间在德国慕尼黑的一家医院里主持实验解剖学工作。在那里,他主要从事对大脑皮层上的褐色斑点的研究,在显微镜下,他发现这些斑点与早老性痴呆十分相似,而所有的变化都出现得很早,且反映相当明显。诊断的复杂性在于:经过“染色”的这些斑点存在于完全正常的人们的大脑之中。
斑点大量增加时,就呈圆圈式的均匀结构,但也可看到片状结构。其形状与植物叶子上的叶绿体中的淀粉粒一样。既然是淀粉,那么,斑点当然就称之为淀粉状小粒了。在这些小粒周围出现的是一些膨胀了的、失去突出部的神经元。其结果是破坏了神经细胞之间的联系,并导致细胞本身的死亡,研究人员用各种不同的染料作用于淀粉样小粒上,发现在这些小粒中存在着蛋白质——β淀粉朊。那么,这么多数量的蛋白质是从哪儿来的呢?
在发现早老性痴呆症后的80年间,科学一直没有办法研究到分子的水平。然而,就在1987年,科学家利用生物工程的方法分离出了早老性痴呆基因,于是,在学术界刮起了一股旋风,有关这方面报导的科学信息源源不断。
这种基因是脱氧核糖核酸的延续,是密码蛋白质——β淀粉朊的先驱,人们称它为早老性痴呆蛋白质。它由700多种氨基酸组成,同所有的蛋白质一样,它也有N(氮)端和C(碳)端。这种蛋白质产生于神经元,由碳端固定在神经元的膜上,其片断依附在第597至637种氨基酸之间。
早老性痴呆基因好像只限于人的第21对染色体。大家知道,在第21对中出现了第三条染色体将导致智力愚笨的最严重疾病——达温综合症(我们的染色体都是以成对的形式出现在细胞之中,而每对都来自于父母双方)。
应该说,β淀粉朊“固定”在神经元膜上的事实多少冷落了最初发明者的热情。因为它们既然能“固定”在神经元的膜上,那么,它们是否理所当然地同时可固定在细胞膜上,并延伸到斑点中。问题的复杂性就在于至今仍然解释不清β淀粉朊在健康人神经细胞中的作用。这种蛋白质在人体内是干什么的——参与中枢神经系统的发育吗?实现神经元之间的某种联系吗?或者是对神经元之间的联结部分有某种意又吗?
研究表明,淀粉朊似乎与分解蛋白质的酶抑制剂有某种关系。当达温综合症发作时,这些抑制剂中的某种含量的增加就会在早老性痴呆斑上显示出来。这种抑制剂完全有可能以某种形式作用在分解β淀粉朊分子所必须的酶上。未经分解的淀粉朊对神经元是有害的。它们在脑组织中沉积,形成斑点,甚至可导致细胞死亡或降低它们的活性。
β淀粉朊先驱基因的分离可以制造出称之为“基因探子”的物质,利用这些“探子”便可成功地确定细胞基因的活性。深入细致的研究表明,患有早老性痴呆症时,蛋白质先驱的活性恰恰在大脑退化部位有所增加。这种基因的高度活跃会加速“生产”中间白血球素1号和神经元发育因子。
中间白血球素是实现白细胞间联系的蛋白质。在炎症初期,它也排出巨噬细胞。在患有早老性痴呆症时,会出现自我毁灭过程:基因活性增强,中间白血球素的工作量加大了,炎症加重了,等等。神经发育因子刺激神经突的生长和神经元的繁殖(我们经常能听到神经细胞不会再生的说法。实际上并非如此。神经元既能够分裂,又能够繁殖。这在1990年就已有过报导。现在,科学家们正在“试管”中进行神经元移植培养)。那么,非正常刺激的分裂和神经细胞的繁殖就不再是它们死亡的原因吗?
问题很多,但答案暂时还无可奉告。例如,比较痴呆蛋白质在不同发展阶段中的连续性,发现它们在最高阶段具有“保守性”,也就是说,在这一期间变化很小、这一事实足以说明痴呆蛋白质在神经系统中的重要作。其他蛋白质(例如癌)的比较“实践”甚至还告诉我们:在相类似的蛋白质中,氨基酸极少变化将会给人体带来极其危险的后果。
到了1990年,人们又发现β淀粉朊先驱不仅在神经元中“工作”,而且也在其他细胞中“工作”。例如在血小板中,在治疗中枢神经系统轻微损伤时,蛋白质先驱是否起作用呢?这种可能性目前也正在研究。
电子显微镜使研究人员把注意力集中到:在患早老性痴呆症时,微血管的形成过程遭到了破坏。这些微血管对于维持神经元与大量的多分支的突出部之间的复杂联系是必不可少的。当然,揭示神经元内部的这些“丝丝”的还是阿尔兹海默本人。只不过那时他还没有电子显微镜。但是,他看见了血管壁增厚和微弱、细小的结构破坏,同时还发现,痴呆症的特征是影响重要的τ蛋白质的合成。这种蛋白质是参与生成微血管分子所必需的。
正当科学家们为学术争论不休之时,他们对病人和医生又做了些什么呢?在1987年,为了治疗病人,他们曾建议使用一种叫“可尼克斯”的药物,其目的是缓解痴呆症状。但此药的有效率只有40%。遗憾的是,美国药检部门于1991年7月禁止各药房出售此药,原因是有些地方把此药的作用做了不切实际的宣传。
但是,药检部门有8位专家在详细地研究了此药的临床试验之后,认为此药有继续研究的价值,并给予新的,更广泛和更详细的资料。
而在当时,科学家们仍继续以有关β淀粉朊先驱为主攻方向进行着研究。
不久前,伦敦一所陆军医院的专家们确定了蛋白质先驱中突变的位置。原来,在正常蛋白质中,在第717节链环有缬氨酸氨基酸的残余,而在患痴呆症时,甘氨酸氨基酸占据了这一位置。这是在检查痴呆病人亲属的血液时发现的。
专家们认为,正是由于甘氨酸替代缬氨酸,占据了第717节的位置,才使得淀粉朊大量储存起来,比较其他10种哺乳动物相近蛋白质的氨基酸顺序,表明在这一位置中,缬氨酸是很稳定的。从各方面看,这种蛋白质的正常作用和对它在大脑神经元中的片段来说,这种氨基酸是十分重要的。不久前,科学家们把痴呆病人蛋白质的C端移植到老鼠身上,便发现老鼠身上出现了此病的典型征象:斑点、神经元死亡等等。这样,就为早老性痴呆症的试验性研究取得了可靠的模型。
现在,首先的问题是,必须从早老性痴呆症患者的大脑中取出正常的细胞和神经元进行培养,然后分离出早老性痴呆蛋白质,并加以研究。那时,将有可能彻底解决蛋白质的不正常合成问题。但是,神经元的移植目前仍很少,它们尚不能进入广泛的研究领域。
目前,与早老性痴呆蛋白质有关联的蛋白质的研究也已着手进行。一些新的发现完全有可能正在等待着我们、我们期待着:在庆祝阿尔兹海默发现早老性痴呆症100周年之际,能有介绍治疗该病的可靠方法。
[Наyкa Ижцзнъ,1992年2期]