HSV-1在阿尔茨海默病中作用的生物信息学综述
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摘要:阿尔茨海默病 (AD) 是一种神经退行性疾病,其特征是受影响个体的认知功能进行性丧失。脑组织病理学与老年斑的形成有关,这是由淀粉样蛋白β(A β),由于膜结合糖蛋白的切割。目前尚不清楚导致 AD 及其相关病理的原因,但年龄和遗传易感性在疾病发展的可能性中起着重要作用。研究表明,潜伏单纯疱疹病毒 1 (HSV-1) 感染的再激活可导致急性单纯疱疹病毒脑炎 (HSE) 的神经病变,从而导致与 AD 相似的症状。HSV-1 感染是 AD 发展的已知风险因素,但没有研究确定明确的因果关系。使用 Qiagen In genuity Pathway Analysis (IPA) 工具,探索了 AD 治疗剂与 HSV-1之间的抑制关系。开发了 13 种降低 A β的药物从 Qiagen 知识库的数据中检索到 AD 中的积聚和 32 种作为 HSV 抗病毒药物的药物。这些药物被分析显示为两个独立的网络。虽然许多有希望的 A β聚集靶向药物由于缺乏疗效而被停产,但 HSV 药物可以作为 AD 患者的潜在治疗药物。本综述旨在描述 HSV-1 如何与 AD 的发展相关的新见解,并突出 A β相关药物和 HSV 药物在 AD 背景下的作用机制。由于 HSV-1 可能是导致 AD 的候选者,因此有必要研究 HSV 抗病毒药物对 AD 患者的影响。
关键词
阿尔茨海默病, β 淀粉样蛋白,单纯疱疹病毒-1
一、简介
痴呆症被描述为由于疾病或衰弱状况而导致认知功能能力的整体下降。痴呆症的临床特征涉及识别以下任何两个认知领域的衰退:行为、执行功能、语言、记忆、人格和视觉空间功能 [ 1 ]。阿尔茨海默病 (AD) 是痴呆症的主要原因,据估计,在 4500 万被诊断患有痴呆症的人中,有 60% - 80% 的人患有 AD [ 2 ]。
这种神经退行性衰退的特征是由于神经元及其各自的树突连接的丧失,大脑质量普遍萎缩。AD 的诊断可以通过以下方式完成:1) 通过正电子发射断层扫描 (PET) 扫描注射和检测放射性标记的淀粉样蛋白 β (Aβ) 生物标志物,或 2) 筛查血液或脑脊液 (CSF) 中的 Aβ 42,过度磷酸化 tau (p-tau) 蛋白或总 tau 蛋白 [ 3 ] [ 4 ]。
没有预防 AD 的治愈或预防措施;然而,目前有一些药物疗法可以缓解一些认知功能障碍或减轻其严重程度。只有两种 FDA 批准的 AD 药物,即胆碱酯酶抑制剂和 N-甲基-D-天冬氨酸 (NMDA) 受体拮抗剂美金刚。AD 胆碱酯酶抑制剂通过抑制神经元突触中乙酰胆碱酯酶对乙酰胆碱的分解起作用。通过阻断乙酰胆碱酯酶,可以增加乙酰胆碱,从而增加神经元之间的交流。发现胆碱酯酶抑制剂可延缓轻度至中度 AD 患者的记忆丧失 [ 5]。FDA 批准的胆碱酯酶抑制剂包括多奈哌齐、加兰他敏和卡巴拉汀;所有靶向乙酰胆碱酯酶,但卡巴拉汀还靶向丁酰胆碱酯酶 [ 6 ]。NMDA 受体是神经元中的离子型谷氨酸受体,调节阳离子在神经元细胞外和细胞内空间之间的流动。NMDA 受体在神经元突触可塑性和记忆功能中很重要 [ 7 ]。在 AD 中,NMDA 受体的过度刺激和过多的 Ca 2+进入神经元会导致兴奋性毒性,从而导致神经变性 [ 8 ]。美金刚是一种 NMDA 受体的非竞争性拮抗剂,在功能上阻断离子的流动,在 AD 中可以略微改善记忆和认知功能。
总体而言,在对疾病病理学和进展产生重大影响的背景下,缺乏 AD 疗法。通过探索 AD 的分子病理学和潜在原因,可以更好地了解和透彻了解这种疾病,从而为更有效的药物治疗开辟道路。
1.1。阿尔茨海默病的微观病理学
AD 大脑的两个微观病理特征是神经元内老年斑 (SP) 和细胞内神经原纤维缠结 (NFT) 的形成。SP 是由神经元和星形胶质细胞在大脑海马区 Aβ 产生途径的淀粉样变性引起的大量细胞外蛋白质聚集体沉积物 [ 9 ]。Aβ 是 I 型跨膜糖蛋白 Aβ 前体蛋白 (APP) [ 10 ] 裂解的产物。APP 的蛋白水解切割可导致淀粉样蛋白生成途径或非淀粉样蛋白生成途径(图 1 (b))。
在非淀粉样蛋白生成途径中,APP 在细胞外被分泌酶切割,形成可溶性 APPα 和膜状 83 个氨基酸 C 端 (C83) [ 11 ]。然后 C83 被 γ-分泌酶复合物切割,形成可溶性 Aβ 17-40/42 (P3) 和 APP 胞内结构域 (AICD) [ 11 ]。γ-分泌酶复合物由四种蛋白质组成:前咽缺陷 1、nicastrin、早老素和早老素增强剂 2 [ 12 ]。
或者,通过淀粉样蛋白生成途径,APP 被 β-分泌酶(也称为 BACE1)切割以形成 sAPPβ 和膜状 99 氨基酸 C 末端片段 (C99) [ 11 ]。C99 随后被 γ-分泌酶复合物切割,形成 AICD 和臭名昭著的 38 - 42 氨基酸长肽 Aβ [ 11 ]。在这种切割事件产生的 Aβ 种类中,主要产生Aβ 1-40 (90%),而 Aβ 1-42则占少数 (10%) [ 13 ]。在产生的两种 Aβ 种类中,Aβ 1-42负责 AD 患者的 Aβ 聚集 [ 14 ]。在 Aβ 肽形成后,进一步的聚集导致寡聚体、原纤维和最终的斑块。
图1. 单纯疱疹病毒 1 (HSV-1) 在阿尔茨海默病 (AD) 中形成老年斑的假设机制;(a) HSV-1 感染眼睛、鼻子、嘴巴和下垂轴突通过颅神经进入大脑;(b) 大脑的 HSV-1 感染导致免疫反应的产生,该免疫反应利用淀粉样蛋白 β (Aβ) 产生的淀粉样蛋白生成途径作为一种抗菌肽来隔离病原体。此外,HSV-1 的大小和结构使其能够作为纳米颗粒发挥作用,并将 Aβ 吸引到其表面形成蛋白冠;(c) Aβ 在细胞外空间中的积累形成较大的蛋白原纤维并最终形成斑块。
NFT 是由神经元内 p-tau 蛋白的积累引起的,这些蛋白在功能上阻碍了内部神经元沿微管的运输和随后的细胞间通讯 [ 15 ]。Tau 是一种在神经元轴突内大量存在的蛋白质 [ 16 ]。通常,tau 稳定微管的微管蛋白单体,从而允许细胞内的囊泡运输 [ 17 ]。在 AD 中,tau 错误折叠并处于 p-tau 构象,导致其聚集并形成成对的螺旋丝或 NFT,从而阻止正常功能 [ 18 ] [ 19 ]。
这些 APP 裂解产物的可测量水平被认为在大脑稳态中起重要作用。已在患有和未诊断为 AD 的个体中发现 Aβ,但浓度明显不同。与非 AD 患者相比,AD 患者 CSF 中的Aβ 1-42减少 50% [ 20 ]。这代表了与脑脊液中发现的相对低浓度相比,AD 大脑中 Aβ 的高沉积所证明的反比关系 [ 21 ]。尽管 Aβ 在 AD 大脑中具有神经毒性功能增益,但越来越多的证据支持其众多稳态功能,包括抗菌活性、肿瘤抑制、血脑屏障修复、脑损伤恢复和突触调节 [ 22] [ 23 ] [ 24 ] [ 25 ] [ 26 ]。
1.2. 阿尔茨海默病易感性的遗传影响因素
已知某些基因在早发性 AD (EOAD) 或晚发性 AD (LOAD) 的发展中起作用。仅讨论与本综述相关的选定数量的相关 EOAD 基因。EOAD,也称为家族性 AD,其特征是在 65 岁之前发展为 AD [ 27 ]。LOAD,也称为散发性 AD,其特征在于 65 岁后发展为 AD。EOAD 易感性发生在具有主要产生与Aβ 1-40物种相反的更容易聚集的 Aβ 1-42物种的遗传倾向。该类别中包含的基因是APP、PSEN1和PSEN2。
APP 编码 APP,它是负责 Aβ 形成的跨膜蛋白。APP 中的突变导致 APP 倾向于 Aβ 1-42切割产物而不是 Aβ 1-40 [ 28 ]。与 APP 密切相关的是控制 Aβ 1-42产生的 γ-分泌酶复合物。PSEN1 和 PSEN2 编码早老素,它是 γ-分泌酶复合物的催化成分 [ 29 ]。PSEN1 和 PSEN 2的突变导致 γ-分泌酶复合物产生更高比例的 Aβ 1-42,从而导致 Aβ 聚集体的形成 [ 30 ]。
ApoE 是编码载脂蛋白 E (ApoE) 的基因,它主要影响 LOAD。ApoE 在体内脂质稳态和胆固醇包装中起作用。存在三种主要的 ApoE 同工型,ApoE2、ApoE3 和 ApoE4,它们的区别在于 112 和 158 位的两个氨基酸取代 [ 31 ]。ApoE3 是主要的亚型,对 AD 病理学没有影响,而 ApoE2 被发现可以降低 AD 风险,而 ApoE4 被发现会增加 AD 风险 [ 32 ]。特定于中枢神经系统,ApoE 由星形胶质细胞产生,并参与再生神经元轴突的脂质分布和雪旺氏细胞髓鞘再生 [ 33]。关于脑内稳态,ApoE 结合并随后在细胞外空间切割 Aβ,从而增加 Aβ 清除率。ApoE4 在 Aβ 清除方面效率最低,并导致聚集的 Aβ 1-42 [ 33 ] 的比例更高。ApoE4 还在神经毒性、tau 蛋白磷酸化和 NFT 形成中发挥作用 [ 34 ] [ 35 ] [ 36 ]。
1.3. β淀粉样蛋白的抗菌特性
Aβ 的基因序列与其同源哺乳动物对应物的同一性 > 95% [ 37 ]。APP 敲除研究表明,对细胞培养中的神经元树突和轴突生长有不利影响,这证实了 APP 缺陷小鼠模型中的类似发现 [ 38 ] [ 39 ]。因此,人们认为它的遗传保护部分是由于它的有益特性。Aβ 可以作为抗细菌、真菌和病毒的抗菌化合物,以及对抗细胞外液中天然存在的生物副产物和有毒物质的生物絮凝剂 [ 9 ]。实验证据表明,Aβ 在体外可以在功能上抑制不同细菌和真菌的生长 [ 40 ] [ 41]。Aβ 抗菌作用机制被认为源于其形成原纤维的能力,原纤维可以插入微生物的磷脂双层,并导致细胞外内容物不受限制地流入其内部隔室 [ 42 ]。此外,Aβ 的聚集可以将微生物固定在细胞外空间,从而防止它们对抗脑细胞 [ 9 ] [ 41 ]。Aβ 的沉积与小胶质细胞的募集有关,这可能对于通过吞噬作用或调理作用清除积累的蛋白质和捕获的微生物至关重要 [ 43 ] [ 44]。Aβ的抗菌特性如图1(b)的上半部分所示。
1.4. 阿尔茨海默病的病原体假说
在 AD 的情况下,有证据表明单纯疱疹病毒 1 (HSV-1) 感染可能是 LOAD 中老年斑形成的最初原因。使用原位聚合酶链反应和免疫组织化学,发现 HSV-1 DNA 定位于 AD 患者的老年斑内 [ 45 ]。斑块内的 HSV-1 定位如图 1 (c) 所示。Wozniak等 人的早期研究。表明用神经元和神经胶质细胞培养 HSV-1 会导致细胞内 Aβ 1-40/42增加,而在小鼠 HSV-1 感染中会导致 Aβ 1-42在大脑中沉积 [ 46]。这些发现支持 AD 的病原体假说,该假说假设病原体,如 HSV-1,可能是导致 AD 发病机制的原因或正在加剧 AD 发病机制。HSV-1 引起与 AD 类似的相关脑病,称为单纯疱疹病毒脑炎 (HSE)。HSE 诊断个体表现出与 AD 患者相似的认知功能障碍 [ 47 ]。有趣的是,HSV-1 在老年人的大脑中普遍存在,并被认为是 ApoE -ε 4 携带者发生 AD 的危险因素[ 48 ]。
1.5。淀粉样蛋白 β 和载脂蛋白 E 蛋白冠
纳米粒子有可能充当可以拮抗细胞或微观结构的载体。肽和蛋白质片段具有粘附到纳米粒子上的能力,这赋予了所述粒子一系列新的效应器能力,即所谓的蛋白质冠[ 49 ]。纳米粒子的表面具有高自由能,生物分子的存在会降低自由能。作为分散的结果,在表面上产生了一个生物分子的电晕[ 50]。病毒作为非活体感染因子,已被证明与纳米颗粒具有一些生物物理功能,因此会在细胞外环境中招募外部蛋白冠层。呼吸道合胞病毒 (RSV) 与不同生物体液的孵育在体液之间和体液内产生不同范围的蛋白冠,在某些情况下,RSV 感染性增加 [ 51 ]。在 Ezzat等 人的同一项研究中,具有蛋白冠的 RSV 增加了淀粉样蛋白的形成,特别是具有冠的 HSV-1 增加了 Aβ 42聚集动力学。此外,Ezzat等 人。发现HSV-1蛋白冠富含Aβ42、ApoE 和较小程度的 Aβ 40,如图 1 (b) 的上半部分所示。这项具体研究为病原体假设提供了额外的支持,并可能提供 HSV-1 的机制及其假定的 LOAD 原因。先前的研究表明,ApoE -ε 4 是口腔唇疱疹的遗传风险因素,口腔疱疹病变的发生率高于具有其他等位基因之一的个体 [ 52 ] [ 53 ]。
1.6. 单纯疱疹病毒 1:一般病毒学和感染途径
HSV-1 被归类为疱疹病毒科的一部分,属于Alphaherpesvirina e亚科,属于单纯性病毒属,正式名称为人类 疱疹病毒1。HSV-1 由非染色质化的病毒 dsDNA 组成,其最内层为环形结构 [ 54 ]。包裹基因组的是蛋白质衣壳,它具有二十面体对称性并包含 162 个衣壳亚基 [ 55]。基因组与衣壳一起被称为核衣壳。围绕核衣壳的是非结构化的蛋白质外皮层。宿主细胞衍生的包膜是最外层的结构,上面布满了许多病毒糖蛋白,成熟病毒利用这些糖蛋白进入接受细胞 [ 56 ]。
HSV-1体内细胞趋向性由表皮角质形成细胞、黏膜上皮细胞、角膜上皮细胞和神经元组成 [ 57 ] [ 58 ]。病毒进入上皮细胞是由膜融合或 pH 依赖性内吞作用介导的 [ 59 ]。HSV-1 在病毒进入过程中利用 5 种糖蛋白 gB、gC、gD、gH 和 gL [ 60 ]。最初,gC 和 gB 用于将 HSV-1 锚定到宿主细胞糖胺聚糖上,因此 gD 可以与其三种受体之一相互作用:连接素、3-O-硫酸乙酰肝素或疱疹病毒进入介质 [ 61 ]。据推测,gD 与其受体的结合导致 gH/gL 构象变化以及随后或同时发生的 gB 变化以允许病毒融合[62 ]。病毒进入宿主细胞后,外皮层暴露,它与动力蛋白运动蛋白的相互作用允许病毒通过微管转移到细胞核[ 63 ]。一旦进入细胞核,HSV-1 就可以进行转录、复制和组装。当组装的病毒从细胞核中释放出来时,它会萌芽到从反式高尔基网络释放的囊泡中,并获得一个外壳 [ 64 ]。HSV-1 囊泡随后被感染细胞胞吐 [ 65 ]。这种病毒从上皮细胞排出的复杂过程可能导致后代被定位为神经元或潜伏感染。
当上皮细胞通过出芽或细胞裂解释放病毒时,它们可以找到到达外周神经元轴突接受表面的途径。在这里,HSV-1 经历逆行轴突运输以到达神经元的胞体 [ 66 ]。一旦进入神经元核,HSV-1 就会以潜在的游离形式存在,在染色质中它保持休眠状态,但没有整合。潜伏的 HSV-1 下调其裂解周期,显着的病毒活性随着神经元损伤或激活而恢复,其中子代病毒通过顺行运输产生和传播,并从轴突末端释放以感染上皮细胞,这一过程称为再激活 [ 67 ]。
随着 HSV-1 潜伏期和再激活循环的继续,传染性病毒可以进入中枢神经系统的神经元。眼睛、鼻子或嘴巴的 HSV-1 感染可使病毒靠近大脑,在那里它可以传播到颅神经并进入中枢神经系统(图 1 (a))。HSV-1 已在三叉神经、面部和前庭神经节中发现 [ 68 ]。角膜上皮细胞的 HSV-1 感染被认为会导致沿着三叉神经分支进入三叉神经节 [ 69 ]。在小鼠研究中,在眼部感染后,嗅球中检测到 HSV-1 感染 [ 70]。通过颅神经的定位,HSV-1 已准备好感染大脑神经元,据报道在小脑、海马、内嗅皮质和额叶皮质中发现了病毒 [ 71 ] [ 72 ]。值得注意的是,海马和内嗅皮层都是已知的痴呆和 AD 患者大脑萎缩区域 [ 73 ]。正是通过这些机制,HSV-1 进入大脑并可能导致 HSE 和潜在的 AD。上述中枢神经系统病变可导致语言障碍、失语、共济失调和健忘症 [ 74 ] [ 75 ]。由于症状重叠以及与 HSV-1 的关系或联系,AD 和 HSE 都是独特的,但又相似。
1.7. β淀粉样蛋白聚集靶向疗法
迄今为止,还没有批准的 Aβ 聚集靶向疗法可以改善 AD 导致的认知衰退。有许多治疗类型试图针对 Aβ 积累问题,包括:α-分泌酶激活剂、β-分泌酶抑制剂、γ-分泌酶抑制剂、γ-分泌酶调节剂、主动免疫疗法、Aβ 聚集抑制剂和被动免疫疗法。上述这些治疗类型对治疗 AD 没有显着的临床影响。由于 Aβ 是一种抗菌肽,许多使用 Aβ 靶向药物改善 Aβ 脑聚集的有希望的研究发现,由于 Aβ 耗竭,感染率增加。一项涉及 5227 名患者的 10 项试验的荟萃分析发现,γ-分泌酶抑制剂与感染风险增加有关 [ 76]。一项针对 Aβ 靶向药物 ELND005 的研究发现,高剂量的药物会导致感染率增加 [ 77 ]。
使用 Qiagen Ingenuity Pathway Analysis (IPA) 工具,识别出不同的 AD Aβ 疗法并将其显示为交互式网络(图 2)。Aβ 疗法的选择标准是基于药物是否显示出任何影响 Aβ 聚集的能力。因此,已经和正在用于治疗 AD 的每种药物都保存在数据集中,并且该组被进一步过滤以仅包含那些降低 AD、减少 Aβ 斑块形成或帮助清除 Aβ 斑块的药物。显示的不同药物在假设激活时(红色),使用分子活性预测器 (MAP) 工具显示对不同 AD 条件的抑制作用(蓝色)(图 2)。如图2所示、AD、早期 AD (EOAD)、家族性 AD (LOAD) 和轻度 AD 是与来自不同研究和试验的抑制发现相关的 AD 病症。每种药物的功能和作用机制与发现它们影响的 AD 类型以及证实每个发现的相关结果的数量一起列出(表 1)。
药物
分子功能
对疾病或功能的影响
疾病或功能
因果或相关
发现
阿他贝司他
BACE 抑制剂
减少
广告
因果关系
1
巴匹珠单抗
结合可溶性/纤维状 Aβ 的IgG1
减少
广告
因果关系
7
BAN2401
结合 Aβ 原纤维的IgG1
减少
早期广告
因果关系
1
克雷珠单抗
结合 Aβ 肽、寡聚体、原纤维并对单体具有低亲和力的IgG4
减少
AD、轻度 AD、前驱性 AD
因果关系
4
艾伦贝司他
BACE抑制剂
减少
轻度广告
因果关系
1
甘特鲁单抗
结合 Aβ 原纤维的IgG1
减少
AD,早期 AD,家族性 AD,轻度 AD,前驱期 AD
因果关系
6
拉那贝司他
BACE1抑制剂
减少
广告
因果关系
3
拉曲哌啶
调节神经递质和阻断 Aβ 介导的毒性的抗组胺药
减少
广告
因果关系
7
司马西他
γ-分泌酶抑制剂
减少
广告
因果关系
3
SK-PC-B70M
防止 Aβ 介导的毒性
减少
广告
因果关系
1
索拉尼单抗
结合 Aβ 肽和单体的IgG1
减少
AD、家族性 AD、前驱性 AD
因果关系
7
他仑氟比
调节 γ-分泌酶活性以减少 Aβ 聚集体形成的 NSAID R-对映异构体
减少
广告
因果关系
2
曲米前列酸
防止 Aβ β-折叠形成的牛磺酸衍生物
减少
广告
因果关系
3
表 1。十三种靶向淀粉样蛋白 β 聚集的药物与其对阿尔茨海默病 (AD) 的影响有关。根据使用 Ingenuity Pathway Analysis IPA BioProfiler 工具降低 AD 的能力选择药物。详细介绍了药物的简要机制功能。显示了每种药物的相关发现的数量,并列出了对疾病或功能的影响是因果关系还是相关联的。
一个。β-分泌酶 (BACE)、β-淀粉样蛋白 (Aβ)、阿尔茨海默病 (AD)。
图 2。参与靶向阿尔茨海默病 (AD) 中的淀粉样蛋白 β (Aβ) 聚集的药物。使用 Ingenuity Pathway Analysis (IPA) 软件从 Qiagen 知识库中检索到 13 种靶向 Aβ 聚集的药物。药物显示为“药丸”,激活后呈红色。每种药物都对特定的 AD 状况产生影响,显示为“交叉”。AD 条件的蓝色表示由于上述药物的激活而导致的预测抑制。通过使用 IPA(QIAGEN Inc.,https://www.qiagenbioinformatics.com/products/ingenuity-pathway-analysis)生成网络。
图 2和表 1中显示的 Aβ 靶向药物并不代表所有 Aβ 靶向药物,因为信息的管理仅限于 Qiagen 知识库及其发现。在 13 种具有代表性的 Aβ 靶向药物中,5 种是针对 Aβ 切割后的单克隆抗体,3 种是 β-分泌酶抑制剂,2 种作用于 γ-分泌酶复合物,其余 3 种具有独特的作用机制(表 1)。在这 13 种药物中,只有两种尚未显示出疗效,即 BAN2401 和 gantenerumab。在一项为期 18 个月的 2b 期临床试验中,根据 PET 扫描显示,最高研究剂量的 BAN2401 治疗在统计学上显着减缓了与 AD 相关的整体认知能力下降和患者大脑中 Aβ 的降低。78 ]。在一项为期两年的研究中,在 67 名受试患者中,有一半患者使用大剂量 gantenerumab 可将 Aβ 降低至正常水平 [ 79 ]。
1.8. 使用单纯疱疹抗病毒药物治疗阿尔茨海默病
虽然 Aβ 靶向药物已被证明无效,但为一般 HSV 感染开具的抗病毒药物对其各自的靶标具有更高的价值。同样使用 IPA,不同的 HSV 抗病毒药物被识别并显示为交互式网络(图 3)。HSV 抗病毒药物的选择标准是基于药物是否对 HSV 或 HSV-1 有任何影响。药物被进一步过滤为那些抑制HSV复制或HSV功能在相关疾病中的药物。当使用 MAP 工具假设激活(红色)时,显示的不同药物对 HSV 复制周期的不同阶段和不同的 HSV 相关病理(蓝色)显示出抑制作用(图 3)。
图 3. 抑制单纯疱疹病毒 (HSV) 的化学药物。使用 Ingenuity Pathway Analysis (IPA) 软件从 Qiagen 知识库中检索出文献发现最多的八种 HSV 抗病毒化合物。筛选出对 HSV 属或特别是 HSV-1 具有抗病毒作用的化学药物的结果。药物显示为“药丸”,激活后呈红色。每种药物都对 HSV 复制周期/相关 HSV 病理学或 HSV 功能的特定阶段产生影响,分别显示为“十字”或“齿轮”。HSV 阶段或疾病病理学的蓝色表示由于上述药物的激活而导致的预测抑制。HSV 函数的橙色表示由于连接药物的激活而导致的预测激活。
在图3中,有针对HSV感染和复制、HSV-1复制和HSV-1、HSE、生殖器疱疹、唇疱疹和单纯疱疹角膜炎的病毒进入的HSV抗病毒药物。此外,一些 HSV 抗病毒药物靶向并激活了病毒的功能,显示为橙色“齿轮”(图 3)。每种 HSV 药物的作用机制与发现它们影响的抑制目标以及与每个发现相关的相关结果的数量一起制成表格(表 2)。
同样,图 3和表 2中所示的 HSV并不代表 HSV 抗病毒药物的全谱。在 32 种具有代表性的 HSV 抗病毒药物中,9 种是核苷类似物,5 种是免疫调节剂,18 种具有独特或未知的功能(表 2)。在核苷类似物中,有 6 个被 FDA 批准用作抗病毒药物,2 个不再获得许可,1 个被批准仅在选定的欧洲国家使用。一项使用 Vero 细胞的研究表明,HSV-1 诱导 Aβ 聚集和 p-tau,但当单独应用抗病毒药物阿昔洛韦、喷昔洛韦和膦甲酸时,Aβ 和 p-tau 均显着降低,且水平显着或至少降低HSV-1 [ 80]。台湾一项全国性研究发现,HSV 感染者患老年性痴呆的风险比对照组高 2.542 倍,发展为 AD 的结果相似 [ 81 ]。在同一项研究中,针对那些接受抗疱疹药物治疗的患者和未接受抗疱疹药物治疗的患者,在 10 年的时间里,发现发病率降低了 80%
化学药品
分子功能
对疾病或功能的影响
疾病或功能
因果或
相关
发现
2-脱氧葡萄糖
修饰的葡萄糖可防止病毒进入并充当糖基化抑制剂
减少
汉语水平考试
因果关系
1
3-脱氮杂星霉素
广泛作用的抗病毒药物,可诱导干扰素显着增加
减少
HSV-1的复制
因果关系
1
阿昔洛韦
鸟苷核苷类似物
减少
增加
HG、HL、HSE、HSK、HSV 感染、HSV/HSV-1 复制
HSV/HSV-1的抑制
因果关系
35
阿美那韦
解旋酶引发酶抑制剂
减少
HSV感染,HSV-1复制
因果关系
5
溴夫定
胸苷核苷类似物
减少
增加
HL、HG、HSE、HSK、HSV 感染
HSV-1的抑制
因果关系
7
西戈西韦
α-葡萄糖苷酶 I 抑制剂
减少
HSV-1的数量
因果关系
1
西多法韦
胞苷核苷类似物
增加
HSV-1的抑制
因果关系
2
硫酸葡聚糖
糖胺聚糖类似物
减少
HSV-1的复制
因果关系
1
二十二烷醇
抑制病毒包膜细胞膜融合的脂肪醇
减少
HL
因果关系
2
表没食子儿茶素没食子酸酯
可能抑制病毒附着、进入和/或融合的儿茶素
增加
HSV-1的失活
因果关系
2
泛昔洛韦
鸟苷核苷类似物
减少
增加
HG、HL、HSV-1感染、HSV-1复制
HSV-1的抑制
因果关系
19
膦甲酸
模拟焦磷酸阴离子并结合 DNA 聚合酶抑制活性
增加
HSV-1的抑制
因果关系
2
更昔洛韦
鸟苷核苷类似物
增加
HSV的抑制
因果关系
2
碘尿苷
胸苷核苷类似物
减少 增加
HSV感染
HSV-1的抑制
因果关系
1
咪喹莫特
Toll样受体7激动剂
减少
增加
HSV感染,HSV-1复制
HSV-1的抑制
因果关系
3
脂多糖
可能降低对病毒感染的易感性
减少
HSV-1感染
因果关系
1
我 609
阿昔洛韦-氢化可的松联合用药
减少
HL
因果关系
3
甲基-β-环糊精
从膜中去除胆固醇并防止/减少病毒进入
减少
HSV-1病毒进入
因果关系
5
霉酚酸
消耗 GTP 水平并增强核苷类似物活性
增加
HSV的抑制
因果关系
6
NB001
破坏病毒包膜的纳米乳液
减少
HL
因果关系
2
表 2。抑制单纯疱疹病毒 (HSV) 或其相关病理的 32 种化学药物。使用独创性通路分析 BioProfiler 工具选择药物,基于它们减少 HSV、HSV-1 或相关病理的能力。提供了药物作用机制的简要描述。显示了相关发现的数量,并列出了药物对疾病的影响是否引起或相关。
一个。单纯疱疹病毒 (HSV)、单纯疱疹病毒-1 (HSV-1)、单纯疱疹脑炎 (HSE)、单纯疱疹角膜炎 (HSK)、生殖器疱疹 (HG)、唇疱疹 (HL)。
老年痴呆症的发展。这些结果表明 HSV 与老年痴呆症的发展之间存在因果关系,并进一步表明抗病毒干预有助于预防因神经退行性变而导致的脑损伤 [ 82 ]。
2. 结论
AD 是一种复杂的疾病,因为许多因素被认为是病理的一部分,并且症状出现所需的时间很长。由于 Aβ 的特性已被阐明,很明显它不仅是疾病的指标,而且实际上是正常先天免疫功能的一部分。HSV-1 最初被认为与 AD 完全无关,但 HSV-1 在 AD 的病因或发展中的病因学作用的证据正在慢慢建立。由于 Aβ 靶向已被证明不是对抗 AD 的可行方法,因此需要探索新的治疗途径。随着越来越多的实验证据的积累,关于 HSV 抗病毒药物与 AD 进展相关的临床研究的可能性越来越近。由于 HSV 抗病毒药物显示出抑制病毒复制的功效,并且一些已通过实验证明可以降低 Aβ 和 p-tau 浓度,因此这些抗病毒药物可以为 AD 药物治疗的新途径提供方向。本综述中提供的证据旨在强调 HSV-1 和 AD 之间这种难以捉摸的关系,并支持对该主题的进一步研究和调查。
资金
这项研究是 SHU OMICs 基于课程的研究实验室计划的一部分,由 Seton Hall 大学 (SHU)、教务长办公室和文理学院院长办公室资助。JC、TC和SLC由舒生物科学研究基金支持。这项研究还由 NIH 授予 SLC 的 AA024984、AA025964、AA026071、DA043448 和 DA046258 资助。
致谢
我们感谢西顿霍尔大学生物科学系、教务长办公室和文理学院院长办公室的支持。我们也感谢 Daniel Brian Nichols 在病毒学领域的指导。
利益冲突
作者宣称没有利益冲突。
参考
[ 1 ] Weller, J. 和 Budson, A. (2018) 当前对阿尔茨海默病诊断和治疗的理解。F1000Research,7,第 1161 条。
[ 2 ] Crous-Bou, M.、Minguillon, C.、Gramunt, N. 和 Molinuevo, JL (2017) 阿尔茨海默病预防:从风险因素到早期干预。阿尔茨海默病研究与治疗,9,第 71 条
[ 3 ] Yeo, JM, Waddell, B.、Khan, Z. 和 Pal, S. (2015)阿尔茨海默病中18 F 标记淀粉样蛋白成像 的系统评价和荟萃分析。阿尔茨海默氏症和痴呆症:诊断、评估和疾病监测,1、5-13。
[ 4 ] Blennow, K. 和 Zetterberg, H. (2018) 阿尔茨海默病的生物标志物:现状和未来展望。内科杂志,284, 643-663。
[ 5 ] Birks, J. (2006) 阿尔茨海默病的胆碱酯酶抑制剂。Cochrane 系统评价数据库,第 1 号,CD005593。
[ 6 ] Wilkinson, DG, Francis, PT, Schwam, E. 和 Payne-Parrish, J. (2004) 用于治疗阿尔茨海默病的胆碱酯酶抑制剂:药理作用与临床疗效之间的关系。药物与衰老,21, 453-478。
[ 7 ] Li, F. 和 Tsien, JZ (2009) 记忆和 NMDA 受体。新英格兰医学杂志,361, 302-303。