5-羥色胺受體對阿爾茨海默病的意義及相關藥物研發進展

孫海濤， 巨淑慧， 莊建華， 李 澎， 馬天君， 毛 蕾， 趙忠新， 尹 又*

1. 海軍軍醫大學，上海 200433 2. 海軍軍醫大學附屬長征醫院神經內科，上海 200003

5-羥色胺受體對阿爾茨海默病的意義及相關藥物研發進展

孫海濤1， 巨淑慧1， 莊建華2， 李 澎2， 馬天君2， 毛 蕾2， 趙忠新2， 尹 又2*

1. 海軍軍醫大學，上海 200433 2. 海軍軍醫大學附屬長征醫院神經內科，上海 200003

阿爾茨海默病(Alzheimer disease, AD)是最常見的癡呆類型之一。5-羥色胺(5-HT)受體介導的信號通路在AD發病過程中扮演著重要的角色，可通過調節膽堿能和谷氨酸能神經傳遞，改變認知能力，調節學習記憶功能。AD患者常伴發抑郁、淡漠等情緒問題和無節制飲食等臨床表現，上述癥狀均與5-HT受體介導的功能有關。增強5-HT受體介導的信號通路及研發增加突觸間5-HT濃度的藥物，已作為新的延緩AD疾病進展的治療策略。本文以5-HT轉導通路為目標的AD治療策略作一綜述。

5-HT；受體；阿爾茨海默病；藥物

阿爾茨海默病(Alzheimer disease, AD)是以進行性認知功能障礙和行為損害為特征的不可逆性中樞神經系統退行性病變。全球每3 s新發1例癡呆患者，2050年患病人數將增至1.3億[1]，而任何能夠延緩AD疾病5年發生的藥物至少可減少43%的患者[2]。目前美國食品與藥品監督管理局(FDA)批準的AchEI、NMDA受體拮抗劑僅延緩AD進展，而近期針對Aβ蛋白相關病理改變的免疫制劑均宣告失敗。因此，以5-羥色胺(5-HT)、Tau、γ-分泌酶抑制劑β為靶點的藥物研發再次成為研究熱點。目前，越來越多的證據表明，5-HT受體，特別是5-HT1A、5-HT4和5-HT6受體，與Aβ蛋白形成關系密切[3-5]。本文就5-HT受體與AD的關系及各5-HT受體作為靶點藥物的研發進展作一綜述。

1 5-HT受體與AD

5-HT受體至少包含14種亞型(表1)，除5-HT3A/B受體為陽離子門控通道外，其余受體均與不同的G蛋白偶聯受體(GPCRs)偶聯，分別為Gαi/o(5-HT1A～F和5-HT5A/B受體)、Gαq/11(5-HT2A-C受體)、Gαs(5-HT4、5-HT6、5-HT7受體)。大多數5-HT受體位于突觸后膜，5-HT1B/D受體位于突觸前膜，5-HT1A受體在突觸前/后膜均有分布[2]。分布在突觸間隙的5-HT受體是記憶形成過程的下游信號基礎，該類受體介導的信號通路產物(蛋白質或mRNA)表達與記憶形成過程的信息傳遞密切相關，特別是海馬區和新皮質的記憶環路。AD患者的主要改變在于認知功能的下降，主要表現為記憶功能的逐漸喪失[6]。從記憶形成的基本環節分析，AD的發生與海馬、皮質區的各類5-HT受體緊密相關，特別是5-HT1A、5-HT4和5-HT6受體數量、親和力改變在AD的病理改變中有重要意義。有研究報道，5-HT1A受體參與海馬區記憶形成重要環節，可影響學習和認知功能的改變[2,5]；5-HT4受體介導海馬突觸間信息傳遞過程[5]，調節下游信號轉導。AD的發生與不同記憶形成區域、不同亞型5-HT受體數量或親和力改變緊密相關。

表1 5-HT受體各亞型的分布及功能作用

2 5-HT受體及其相關藥物研發進展

5-HT信號通路激活有益于AD癥狀的改善，但由哪些亞型發揮作用還有待研究。目前，市面上超過30%的藥物以GPCRs為靶點，部分藥物以5-HT受體為靶點。部分5-HT受體偶聯GPCRs可調節淀粉樣前體蛋白(APP)的分解過程，包括5-HT2A、5-HT2C、5-HT4受體。5-HT4受體可介導APP非淀粉樣蛋白源性分解，減少Aβ40/42蛋白分泌，增加sAPPα含量[7]。而抑制5-HT6受體的活力有助于AD的改善，提高認知水平。以下將從5-HT1A、5-HT4、5-HT6、5-HT再攝取轉運體、多位點靶向治療等5個方面進行介紹。

2.1 5-HT1A受體及其藥物研究 研究[8]表明，AD患者的記憶下降與海馬、顳葉和額葉的5-HT1A受體數量下降有關；但是不論海馬區突觸后5-HT1A受體上調或下調，清晰記憶都會受損；5-HT水平下降引起5-HT1A受體密度增加與認知功能下降相關聯。健康人群中5-HT1A受體數量在人腦中處于波動狀態，在不同的記憶任務中變化不同。模型研究顯示，缺乏5-HT1A受體會出現海馬區記憶功能受損。上述觀點提示，不同腦區的5-HT1A受體上調、下調或“靜默”參與記憶形成，影響認知功能的改變。因此，5-HT1A受體可能作為認知功能障礙新的治療靶點。

調節5-HT1A受體可提高癡呆患者的認知能力。采用5-HT1A受體拮抗劑可治療AD患者的認知缺陷[6]，這可能與降低5-HT的抑制作用，促進谷氨酸能和膽堿能神經傳遞有關。但是，迄今為止還沒有5-HT1A受體拮抗劑應用于臨床治療。動物實驗表明，5-HT1A受體拮抗劑Lecozotan(SRR-333)可以提高動物的記憶和認知能力；在人體研究中，顯示單劑量5 mg Lecozotan可最大限度結合人腦中的5-HT1A受體。但是，AD患者使用該藥后會出現感覺異常、眩暈和視覺障礙等，Lecozotan的臨床二期試驗失敗可能與其不良反應有關[1]。5-HT1A受體部分激活劑坦度螺酮(Tandospirone)和丁螺環酮(Buspirone)對于癡呆的精神行為癥狀治療有效[8-10]，而以Tandospirone作為添加藥物配合哌羅匹隆可增強精神分裂癥患者的陳述記憶。Brexpiprazole作為一種5-HT1A受體部分激活劑，具備5-HT和多巴胺活性，可改善認知缺陷[10]。5-HT1A/7雙受體激活劑8-OH-DPAT也可提高記憶功能[11]。關于5-HT1A受體拮抗劑/興奮劑的藥理作用、藥代動力學研究、安全性、耐受性研究以及臨床試驗都還有待于進一步研究。5-HT1A受體藥物與作用詳見表2。

表2 5-HT1A受體藥物與作用

2.2 5-HT4受體及其藥物研究 5-HT4受體是G蛋白偶聯的跨膜蛋白，主要分布于邊緣系統，如海馬區、額葉等與學習和記憶相關的腦區，尤其是海馬區的突觸后膜[12]。5-HT4受體在記憶與學習過程中有非常重要的地位，5-HT4受體可刺激海馬區表達學習行為相關性蛋白的表達，如BDNF、AKT、CREB。激活5-HT4受體可降低CA1區錐體細胞的后超極化電流，從而增加神經元興奮性。此外，5-HT4受體關聯的非受體型酪氨酸激酶Src的磷酸化作用可活化胞外信號調節激酶(ERK)，參與海馬區突觸可塑性調節，特別是長時程突觸減弱(LTD)的調節。

5-HT4受體的缺失可能導致膽堿能系統出現適應性改變，這一改變使長期記憶低于基線水平。即使僅有5-HT4受體的缺失也會加重記憶損害[10]。這可能是使用AchEI類藥物只能緩解癥狀的原因所在。不論是在體內還是體外試驗，刺激5-HT4受體都可以激活非淀粉樣蛋白通路產生sAPP，同時可以抑制胞外Aβ的沉積并增加神經元存活率[13]。但是關于5-HT4受體與sAPP之間關系還需要更進一步闡明，如5-HT4配體對于記憶的潛在效應是否是因為降低了Aβ聚積還是通過其他方式影響記憶功能。

目前，臨床上已開展多項針對5-HT4受體激動劑的AD藥物試驗。結果發現，PRX-3140可以促進認知和記憶功能，減緩AD患者的發病進程[1]；cisapride和Tegaserod則由于嚴重的心血管不良反應已被終止臨床試驗；而高度選擇性受體激動劑prucalopride因不增加患者QT間期，有可能成為新的治療藥物[14]。一期臨床試驗證明，部分受體激活劑PF-04995274可提高認知節點[1]；RQ-9已經通過臨床一期試驗，結果表明該分子可以改善認知功能[1]。而動物實驗[10]表明，SL65.0155可增強記憶功能，加強突觸生長。上述結果表明，5-HT4受體是AD治療非常有前景的一個靶向分子。5-HT4受體藥物與作用詳見表3。

表3 5-HT4受體藥物與作用

2.3 5-HT6受體及其藥物研究 5-HT6受體屬于5-HT能受體超家族，分布于介導認知的海馬區、皮質、紋狀體[15]，與情感紊亂、認知障礙都有關聯[2]。AD發病過程中伴有5-HT6受體和信號級聯反應的改變，但5-HT6受體在AD發病機制中的地位還不明確，雖然選擇性5-HT6受體拮抗劑idalopirdine已應用于中度AD患者，但是實際效果還需進一步觀察。

經莨菪堿處理的大鼠，海馬CA3區5-HT6受體顯著增加；選擇性5-HT6受體拮抗劑SB-399885可促進記憶鞏固、降低15個腦區5-HT6受體表達以及促進伏隔核、尾狀核和紋狀體的5-HT6受體數量上調/下調；SB-258585作用類似[1]。SB-271046用于阻斷5-HT6受體評估大鼠認知功能和工作記憶[2]。

選擇性5-HT6受體興奮劑WAY-18117可損傷社會認知記憶功能；EMD 386088損害記憶鞏固和短期記憶但對長期記憶沒有影響[11]。而5-HT6受體拮抗劑可以逆轉非空間認知記憶和工作記憶鞏固的缺陷[2]。在AD的藥物治療研究方面，一些5-HT6受體拮抗劑已經成功開展一期臨床實驗，甚至是二期/三期臨床試驗。SB-742457已經在輕中度AD患者人群中完成4項二期試驗，包括劑量范圍試驗及SB-742457和多奈哌齊聯合使用的探索性研究[1]。結果顯示，SB-742457能夠中度提高輕中度AD患者認知記憶功能。Lu-AE-58054(SGS-518)或Idalopirdine聯合多奈哌齊的療效[1,10-11]均優于單一使用多奈哌齊[14]。而其他的5-HT6受體拮抗劑PF-05212377/SAM-760，SUVN-502、AVN-322、PRX-07034等尚處于不同時期臨床試驗階段。此外，丹吡芙蓉(dimebolin)在二期試驗中表現出非常好的結果，但在三期試驗中無預期效果。非活化劑量的5-HT6受體興奮劑E-6801可協同提高非活性劑量的多奈哌齊效果[1]。關于5-HT6受體的藥物研究仍需進一步展開。5-HT6受體藥物與作用具體見表4。

表4 5-HT6受體藥物與作用

2.4 5-HT再攝取轉運體及其藥物研究 AD患者不僅有認知功能損害，還伴有情緒功能的紊亂，5-HT再攝取抑制劑(SSRIs)氟西汀和AchEI類藥物卡巴拉汀聯合使用極大改善了患者的日?；顒雍驼w功能。短效SSRIs可減少AD大鼠模型中Aβ蛋白的產生；而長效SSRIs也可降低APP/PS1大鼠的Aβ蛋白。人體研究中，長效SSRIs舍曲林也可降低Aβ蛋白的產生及其健康人群腦脊液中的濃度[14]。在未來的AD治療中，SSRIs的作用在臨床試驗會得到更多的關注。

2.5 多位點靶向治療 聯合5-HT受體調節和抑制乙酰膽堿降解的多位點靶向治療策略應用于AD可能是未來有意義的研究方向。Donecopride是結合了5-HT4受體興奮作用和膽堿酯酶抑制作用的新式分子，通過抑制膽堿酯酶的催化位點(CAS)抑制乙酰膽堿降解，活化5-HT4受體促進乙酰膽堿的釋放從而保留膽堿能效應。而且Donecopride可通過阻斷AchE的外周陰離子位點(PAS)抑制Aβ蛋白的聚積，活化5-HT4受體促進sAPP的生成，從而減緩AD的發展進程。Donecopride在多個位點具有多種效應，減少了藥物相互作用，減少治療劑量以及并發癥[11]。但是臨床前隨訪調查需要確認Donecopride同時作用于2個位點產生的治療作用是否優于同時服用分別針對2個靶點藥物組合。以5-HT4受體和5-HT6受體為靶點的MTDLs治療策略也在研發之中。

3 5-HT受體波動的病理意義及SSRIs類藥物應用前景

不同亞型的5-HT受體的波動是促進AD病情演變的重要因素。Cavallaro[16]的動物實驗結果表明，記憶訓練的開展可以明顯改變部分亞型5-HT受體(Htr2c、Htr3a和Htr6)的表達水平，這種分子水平的改變具有時效性[16]。換言之，5-HT受體參與記憶訓練導致的記憶編碼，隨著記憶訓練的結束，局部5-HT受體的表達水平也會恢復基線水平。如果進行長期的記憶訓練，可以保持局部5-HT受體高水平表達狀態。而Haahr等[17]開展的研究表明，5-HT4受體參與人類記憶編碼與強化的過程，并提出海馬區越低水平的5-HT4受體代表了越完善的事件記憶功能。在動物實驗中發現記憶功能的變化與受體水平波動相互影響。隨著記憶訓練的開展，大鼠記憶功能的改變伴隨著5-HT4受體表達的上調；而改變刺激受體也能夠促進記憶功能的改善[17]。盡管Lai[18]提出位于AD患者額葉顳葉的5-HT4受體的親和力及表達水平在病程進展中不發生變化，但是并未提及其他類型受體的改變，也并未提及其他腦區的受體改變。5-HT受體時空分布規律與AD的病情進展存在密切聯系；同時通過外部干預方式影響記憶功能可以調節5-HT受體水平，進一步延緩AD病情轉變。因此，明確5-HT受體時空分布及其上游調控信號以及下游調控通路對于控制AD病情發展具有重要意義。盡管已有報道提出5-HT受體可以直接調節膽堿能、谷氨酸能神經信號傳遞，間接控制AD病情發展，但是該結論還需要進一步的研究支持[6]。另一方面，5-HT受體表達水平直接影響AD的病情進展。長期應用5-HT4受體激活劑可以直接減少AD模型大鼠，特別是海馬區Aβ蛋白以及神經纖維結的形成。5-HT受體也可以間接通過激活改變M1受體介導的信號通路，進而減少Aβ蛋白沉積[13,15]。值得思考的是，5-HT受體介導的直接還是間接作用對于減少Aβ蛋白更有意義以及5-HT受體激活劑/拮抗劑在人體是否可以產生與AD模型大鼠相同的結果，不同5-HT受體偶聯的信號通路產生對于AD患者的認知功能下降有何作用[11]。盡管針對5-HT受體為靶點的臨床藥物研究并沒有完全展開，但從現有的相關藥物試驗以及針對AD患者焦慮、抑郁等情緒改變采用SSRIs治療的結果來看，SSRIs減少人Aβ蛋白為治療策略的臨床試驗具有較好的研究前景。該試驗安全性高，耐受程度高，可以開展長期隨訪研究，有助于進一步明確5-HT受體對AD意義以及其治療價值。

4 小結及展望

綜上所述，AD的發生與5-HT受體存在廣泛的聯系。特別是以5-HT1A、5-HT4和5-HT6受體為靶點的治療藥物正逐漸受到關注。在AchEI、NMDA受體拮抗劑基礎上，聯合使用以5-HT受體為靶點的治療策略有可能成為未來的研究熱點。既往AD藥物研發失敗的經驗表明，對已表現臨床癥狀的輕中度、甚至重度AD患者進行干預，即使有效改善部分病理改變，仍不能獲得顯著的臨床獲益，提示失敗原因可能為干預時機過晚，或因缺乏明確的生物學標志物而存在診斷的不準確性等。因此，在未來的研究中，要聚焦以生物標志物為診斷導向的Preclinical AD(臨床前AD)、更早期遺忘型輕度認知障礙(aMCI)的干預?？傊?，雖然AD藥物研發目前進入困惑與低谷期，但包含5-HT受體靶點的多靶點聯合治療極有可能成為未來的AD臨床藥物研發的熱點方向之一。

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Significances of 5-HT receptors in Alzheimer disease and related drug research progress

SUN Hai-tao1, JU Shu-hui1, ZHUANG Jian-hua2, LI Peng2, MA Tian-jun2, MAO Lei2, ZHAO Zhong-xin2, YIN You2*

1.Navy Military Medical University, Shanghai 200433, China 2.Department of Neurology, Changzheng Hospital, Navy Military Medical University, Shanghai 200003, China

Alzheimer disease (AD) is one of the most common types of dementia. Serotonin (5-HT) plays an important role in the pathogenesis of AD, causing alterations in patients’ cognitive abilities, as well as learning and memory capabilities, by regulating the cholinergic and glutamatergic neurotransmission through the signal transduction pathway. Patients suffer from emotional disorders including depression and apathy and clinical manifestations such as unrestrained diet, which are all related to the signaling function of 5-HT receptors. Strengthening the 5-HT receptor-mediated transduction pathway and increasing the concentration of synaptic 5-HT have been used as a novel therapy for delaying the progression of AD. This articles reviews the AD therapies targeting 5-HT transduction pathway.

5-HT; receptors; Alzheimer disease; drugs

2017-01-18接受日期2017-09-07

國家自然科學基金(81171252，81070070，81371459，30900473)，國家科技部十二五重大專項(2011ZXJ09202-015),國家科技支撐計劃項目(2015BAI13B01),上海市自然科學基金(15ZR1414600),上海市科委“科技創新行動計劃”(17411950104). Supported by National Natural Science Foundation of China (81171252, 81070070, 81371459, 30900473), the Twelfth Five-year Major Project of National Science and Technology (2011ZXJ09202-015), the National Science and Technology Support Program (2015BAI13B01)， Natural Science Foundation of Shanghai (15ZR1414600)， and Innovation Action Project of Shanghai Science and Technology Committee (17411950104).

孫海濤，海軍軍醫大學海軍臨床醫學專業2013級本科學員. E-mail: typhoid_mary920126@163.com

*通信作者(Corresponding author). Tel: 021-81885463, E-mail: yinyou179@163.com

10.12025/j.issn.1008-6358.2017.20170050

R 749.1+6

A

[本文編輯] 廖曉瑜，賈澤軍