发明领域

本发明涉及治疗大脑淀粉样变原性疾病如阿尔茨海默病的病理生理学 作用。更具体地说，本方法涉及给予特异性二氢吡啶拮抗剂钙通道阻滞剂， 尼伐地平，在患有大脑淀粉样变相关疾病，如阿尔茨海默病的动物或人的 大脑中，对抗这种病理生理学作用。

现有技术的描述

阿尔茨海默病(AD)是老年人中最常见的神经变性疾病，大约1％的超 过65岁的人口患有该疾病。该疾病的特征包括细胞内神经原纤维缠结细胞 外实质老年斑和脑血管沉积物的进行性积聚。老年斑和脑血管沉积物的主要 成分是39-43个氨基酸β-淀粉样肽(Aβ)，它是以一种跨膜糖蛋白-淀粉样 前体蛋白(APP)蛋白水解得到的。

APP是具有590-680个氨基酸细胞外氨基末端区域和约55个氨基酸胞 质尾区的单一跨膜蛋白。来自染色体21上APP基因的信使RNA经历选择 性剪切以产生8个可能的同种型，其中3个同种型(695、751和770氨基 酸同种型)在脑中占优势。APP通过3个酶活性，称为α-、β-和γ-分泌酶 经历蛋白酶解加工。α-分泌酶在Aβ域的氨基酸17处切割APP，因而释 放用于分泌的大的可溶性氨基末端片段α-APP。因为α-分泌酶在Aβ域内 切割，该切割排除了Aβ的形成。或者，APP可被β-分泌酶切割，确定A β氨基末端并产生可溶性氨基末端片段β-APP。接着，γ-分泌酶切割APP 的细胞内羧基末端域，导致多种肽的产生，两种最常见的是40-氨基酸Aβ (Aβ40)和42-氨基酸Aβ(Aβ42)。Aβ40包含90-95％的分泌Aβ，是脑脊 液中获得的主要种类(Seubert等，Nature，359：325-7，1992)。相反，小于10％ 的分泌Aβ是Aβ42。尽管产生的Aβ42较少，Aβ42是在斑块中发现的 主要种类，最初沉积，或许是由于其比Aβ40能更快地形成不溶性淀粉样 聚集物(Jarrett等，Biochemistry，32：4693-7，1993)。认为脑中Aβ的异常积聚 是因为APP的过度表达或加工改变。

因此，认为Aβ肽在AD的病理学中起着关键的作用，因为所有与AD 家族型相关的突变导致这些来自APP的肽的加工改变。确实，脑中Aβ的 不溶性沉积物、或聚集物、原纤维是所有形式的AD显著的神经病理特征， 不考虑对象的遗传倾向。

伴随着Aβ沉积，在AD脑中存在炎性途径的强烈激活，包括在Aβ 沉积物中及周围产生促炎细胞因子和急性期反应物(McGeer等，J.Leukocyte Biol.，65：409-15，1999)。认为脑中存在的先天免疫细胞，小胶质细胞的激活 密切涉及该炎症级联。已证明，反应性小胶质细胞产生促炎细胞因子如炎 性蛋白和急性期反应物，如α-1-抗胰凝乳蛋白酶、转化生长因子、载脂蛋 白E和补体因子，已表明，所有这些定位于Aβ斑块中，并促进Aβ斑块 “凝集”或成熟(Nilsson等，J Neurosci.21：1444-5，2001)，并且，在高浓度 时促进神经变性。流行病学研究表明，使用非甾体抗炎药(NSAIDS)的患者 患AD的风险减少多达50％(Rogers等，Neurobiol.Aging 17：681-6，1996)， 并且，进行NSAID治疗的AD患者死后评价表明，风险减少与活化小胶质 细胞数量的减少有关(Mackenzie等，Neurology 50：986-90，1998)。而且，当 给予Tg APPsw小鼠(一种阿尔茨海默病的小鼠模型)NSAID(布洛芬)时，这 些动物显示与小胶质细胞活性减少相关的Aβ沉积物减少、星形细胞增生、 营养不良性神经轴突(Lim等，J.Neurosci.20：5709-14，2000)。

因此，在AD脑中炎症过程的产物可加重AD病理。而且，有证据表 明，AD脑中活化的小胶质细胞，不是清除Aβ，而是通过促进Aβ原纤维 形成并随之发生以老年斑形式沉积具有致病性(Wegiel等，Acta Neuropathol. (Berl.)100：356-64，2000)。

还提示，AD的发病机制是由于Aβ的神经毒特性。Aβ的细胞毒性首 先是在啮齿动物的原代细胞培养和人细胞培养中建立的。Mattson等的工作 (J.Neurosci.，12：376-389，1992)表明，在刺激性神经递质谷氨酸的存在下， Aβ导致细胞内钙立即病理性增加，认为通过其第二信使活性大大增加而对 细胞的毒性非常高。

因此，需要预防成为AD标志的脑变性的无情进程，其中，预防可解 决见于AD患者的Aβ沉积、Aβ神经毒性、活化的小胶质细胞炎症和APP 的改变或过度表达。

发明概述

为了满足上述需要，本发明首次提供在患有大脑淀粉样原性疾病，如 阿尔茨海默病(AD)的动物或人中，通过给予治疗有效量的二氢吡啶钙通道 阻滞剂，尼伐地平，减少β-淀粉样沉积、β-淀粉样神经毒性和小胶质增生 的方法。

本发明还提供在动物或人中，诊断大脑淀粉样原性疾病如AD，或确定 动物或人是否有发展大脑淀粉样原性疾病的风险的方法，包括：首先测定 动物或人的外周循环中β-淀粉样蛋白的血浆浓度；给予动物或人单位剂量 形式的治疗有效量的尼伐地平；在随后的时间，第二次测定动物或人的外 周循环中β-淀粉样蛋白的血浆浓度；计算Aβ血浆浓度的第一次测定和第 二次测定间的差异。第二次测定中β-淀粉样蛋白的血浆浓度与第一次测定 相比的增加表明，在动物或人中大脑淀粉样原性疾病的发展风险和/或可能 的诊断。

本发明还提供在患有外伤性脑损伤的动物或人中，通过在头部损伤后立 即给予动物或人单位剂量形式的治疗有效量的尼伐地平并在其后的处方时间 内继续尼伐地平治疗，减少β-淀粉样沉积、β-淀粉样神经毒性和小胶质增 生的风险的方法。

本发明还提供治疗可移植神经元干细胞的方法，其包括在患有大脑淀 粉样原性疾病如AD的动物或人的中枢神经系统中，干细胞移植之前给予 神经元干细胞治疗有效量的尼伐地平。

附图简要说明

图1是表示使用4G8免疫染色技术，长期给予尼伐地平对TgAPPsw 小鼠脑的不同区域中的Aβ沉积(Aβ负荷)的影响的柱状图；

图2是表示使用确定CD45+小胶质细胞的数量的CD45免疫染色技术， 长期给予尼伐地平在TgAPPsw小鼠脑的三个区中对小胶质细胞活性的影响 的柱状图；

图3是表示在体外用脂多糖(LPS)活化24小时的N9鼠小胶质细胞中， 尼伐地平对小胶质细胞活性的影响的柱状图。ELISA测定TNF-α的产生 (pg/ml)，确定的小胶质细胞活性；

图4是表示在用30μM的预聚集Aβ1-40(AgAβ)处理3天的HPNC 中，给予尼伐地平对Aβ神经毒性的影响的柱状图。通过测定从细胞释放 的乳酸脱氢酶(LDH)的量来评价神经毒性；

图5是表示使用转染APPsw的人成胶质瘤细胞，尼伐地平对APP加工 的影响的柱状图。用50nM和250nM尼伐地平处理细胞24小时(图5A)和 48小时(图5B)。ELISA法测定培养液中产生的Aβ1-40。

图6是表示在2岁龄TgPS/APPsw小鼠中，尼伐地平对血浆Aβ水平 的影响的柱状图。用尼伐地平(1.5毫克/公斤体重)每天腹膜内处理动物，持 续三周半。

优选实施方式

本发明首次提供在动物和人中通过给予尼伐地平(异丙基-3-甲基-2-氰 -1，4-二氢-6-甲基-4-(间硝基苯基)-3，5-吡啶-二羧酸酯；MW 385.4)，一种二 氢吡啶类似的钙通道阻滞剂，是某些大脑淀粉样原性疾病如阿尔茨海默病 (AD)的标志的脑变性无情进程的预防方法。

具体地说，本发明的一个实施例提供了在患有大脑淀粉样原性疾病或 病症的动物或人中，通过给予单位剂量形式的治疗有效量的尼伐地平，减 少β-淀粉样沉积、β-淀粉样神经毒性和小胶质增生的方法。因为大多数大 脑淀粉样原性疾病如AD是慢性、进行性、难治的脑痴呆，考虑尼伐地平 治疗的持续时间将延续长达动物或人的终生。大脑淀粉样原性疾病或病症 非限制性地包括：阿尔茨海默病、传染性海绵状脑病、瘙痒病、外伤性脑损 伤、大脑淀粉样血管病和格-施-沙(Gerstmann-Straussler-Scheinker)综合征。

在本发明的另一个实施例中，提供了在患有外伤性脑损伤(TBI)的动物 或人中，通过在TBI后立即给予动物或人单位剂量形式的治疗有效量的尼伐 地平并在其后的处方时间内继续尼伐地平治疗，减少β-淀粉样沉积、β- 淀粉样神经毒性和小胶质增生的风险的方法。已表明，TBI增加AD发展的 易感性，因而不被理论所约束，认为TBI加速脑Aβ积聚和氧化应激，它 们可协同作用，促进AD的开始或推进AD的进展。

在那些患有TBI的动物或人中，尼伐地平的治疗持续时间可延续约1 小时-5年，优选与2周-3年，最优选约6个月-12个月。

在本发明的又一个实施例中，提供了在动物或人中，通过以下方法， 诊断或确定产生大脑淀粉样原性疾病如AD的风险的方法：首先测定动物 或人的外周循环中β-淀粉样蛋白的血浆浓度；给予动物或人单位剂量形式 的治疗有效量的尼伐地平；在随后的时间，第二次测定动物或人的外周循 环中β-淀粉样蛋白的血浆浓度；然后，计算第一次测定和第二次测定间的 差异。第二次测定中β-淀粉样蛋白血浆浓度与第一次测定相比增加，提示 在该动物或人中大脑淀粉样原性疾病的发展风险和/或可能的诊断。第一次 和第二次测定血浆Aβ浓度间给予尼伐地平的持续时间约为1天-12个月， 优选约为1周-6个月，最优选约为2周-4周。考虑到给予尼伐地平后，血 浆Aβ浓度的少量增加有发展AD的风险和/或诊断为AD开始阶段的征兆。 给予尼伐地平后，血浆Aβ浓度的较大增加则反映，较高浓度的Aβ从脑 释放进入外周循环，因而更有AD的阳性诊断的征兆。

根据本发明的方法，给予患有大脑淀粉样原性疾病或患有外伤性脑损 伤的动物或人单位剂量形式的治疗有效量的尼伐地平，以及为了在动物或 人中确定发展大脑淀粉样原性疾病的风险和/或诊断淀粉样变疾病的目的所 给予的治疗有效量，可约为0.05毫克-20毫克/天，优选约为2毫克-15毫克 /天，更优选约为4毫克-12毫克/天，最优选约为8毫克/天。可每天以单一 单位剂或分为二、三或四个单位剂量，给予日剂量。

在本发明的又另一个实施例中，提供了通过在患有大脑淀粉样原性疾 病如AD的动物或人的中枢神经系统中移植细胞之前，给予神经元干细胞 治疗有效量的尼伐地平，预处理可移植人或异种神经元干细胞的方法。假 定，神经元干细胞本身没有明显的Aβ沉积。然而，如果神经元移植物用 于负荷Aβ的环境，神经元干细胞的预处理可通过减少Aβ浓度及Aβ的 毒性，提高移植的神经元在其新环境中存活的能力。用于预处理神经元干 细胞的单位剂量形式给予治疗有效量的尼伐地平约为1nM-3uM，优选约 为10nM-2μM，最优选约为100nM-1μM。已知，当干细胞直接分化为具 体细胞类型如神经元细胞时，提供更替细胞和组织的可更新来源的可能性， 以治疗疾病和病症，如阿尔茨海默病，帕金森病或脊髓损伤。当这种细胞被 移植/植入进入患者时，不仅要适当地用尼伐地平预处理细胞，而且还要移植 后开始用尼伐地平治疗患者。

考虑到本发明方法可用于AD的转基因动物模型，如PDAPP和 TgAPPsw小鼠模型，该方法可最终在所述动物或人的中枢神经系统中用于 治疗、防止和/或抑制与淀粉样沉积、β-淀粉样神经毒性、和小胶质增生相 关的病症。因此，本发明提供AD的转基因动物模型，使用本领域已知的 标准方法构建该模型，如美国专利5,487,992、5,464,764、5,387,742、 5,360,735、5,347,075、5,298,422、5,288,846、5,221,778、5,175,385、5,175,384、 5,175,383和4,736,866所述。

可通过多种途径，包括胃肠外、口服或腹膜内给予患者尼伐地平。胃 肠外给药包括以下途径：静脉内；肌内；间质；动脉内；皮下；眼内；颅 内；心室内；滑膜内；经上皮，包括经皮、肺部吸入、眼、舌下和颊；局部， 包括眼、皮、眼睛、直肠、或通过吹入或喷雾的鼻腔吸入。

口服给予的尼伐地平可包载于硬或软壳明胶胶囊中，或压制成片剂。 尼伐地平也可与赋形剂混合，以可吸收片剂、口含片、糖锭、胶囊、囊剂、 锭剂、酏剂、混悬剂、糖浆剂、糯米纸囊剂等形式使用。尼伐地平还可以粉 末或颗粒、在水性液体或非水液体中的溶液或悬浮液、水包油或油包水乳 剂的形式。

片剂、糖锭、小丸、胶囊等还可包含，例如粘合剂如西黄蓍胶、阿拉伯 胶、玉米淀粉；凝胶赋形剂如磷酸二钙；崩解剂如玉米淀粉、马铃薯淀粉、 海藻酸等；润滑剂如硬脂酸镁；甜味剂如蔗糖、乳糖或糖精；或矫味剂。当 剂量单位形式是胶囊时，除上述物质外，可包含液体载体。多种其它物质可作 为包衣或用于改进剂量单位的物理形式。例如，片剂、小丸或胶囊可用虫胶、 糖或两者包衣。糖浆剂或酏剂可含有尼伐地平，甜味剂蔗糖、防腐剂对羟基 苯甲酸甲酯和对羟基苯甲酸丙酯，染料和芳香剂。此外，尼伐地平可掺入 缓释制剂和剂型。

尼伐地平可给予CNS，胃肠外或腹膜内。可在水与合适的表面活性剂 如羟丙基纤维素的混合物中制备作为游离碱或药学上可接受的盐的尼伐地 平溶液。也可在甘油、液体聚乙二醇及其混合物中，以及油中制备分散体。 在普通储存和使用条件下，这些制剂可含有防腐剂和/或抗氧剂，以防止微 生物的生长或化学降解。

将在下面的非限制性实施例中具体描述本发明减少Aβ在患有淀粉样 变相关疾病如AD的动物或人中的病理学作用的方法。

实施例1：长期给予尼伐地平对Aβ沉积的影响(淀粉样蛋白负荷)

在TgAPPsw小鼠的脑的不同区域，使用4G8抗Aβ单克隆抗体免疫染 色技术，测定长期给予尼伐地平对Aβ沉积(淀粉样蛋白负荷)的影响。选择 4G8免疫染色技术测定Aβ负荷，因为其对Aβ沉积定量分析的信号强且 结果较佳。简单地说，如上所述，对石蜡切片进行免疫组织化学测定 (Nakagawa，Y等，Exp.Neurol.，163：244-252，2000)。在二甲苯中使切片去石 蜡化，在一系列乙醇和去离子水中水化，通过将切片在88％甲酸中浸渍60 分钟进行抗原回收步骤，然后对Aβ进行免疫组化测定。水中清洗切片， 用新鲜配制的甲醇(150毫升)加过氧化氢(33％，30毫升)混合液终止内源性 过氧化酶作用。根据商家说明书(Vector Laboratories，Burlingame，CA)，使 用亲和素-生物素复合物法。通过确定Aβ染色阳性的脑区百分比来评价淀粉 样蛋白负荷。阴性对照包括对切片应用相同的免疫组化方案，除了应用免 疫前血清代替第一抗体。将TgAPPsw小鼠分成接受有效量的尼伐地平的实 验组(n＝7)和接受载体的对照组(n＝5)。

如图1所示，用尼伐地平治疗减少了Aβ负荷，在视皮层中与对照相比 减少约62％，在顶叶皮层中与对照相比减少约65％，在运动皮层中与对照相 比减少约58％，在梨状皮层中与对照相比减少约58％，在海马的CA1区中与 对照相比减少约52％，在海马的CA2-CA3区中与对照相比减少约50％。

实施例2：长期给予尼伐地平对小胶质细胞活性的影响

使用CD45免疫染色技术，其中，已确定CD45+小胶质细胞的数量， 在小鼠脑的三个区中，测定长期给予尼伐地平对TgAPPsw小鼠的小胶质细 胞活性的影响。

简单地说，在冷冻脑切片上，对CD45(一种粒细胞的特异性标识)进行 免疫组化测定。通过与小鼠抗CD45单克隆抗体(Chemicon International)在 4℃下孵育过夜，然后应用生物素化的兔抗鼠第二抗体30分钟，使CD45-阳 性小胶质细胞免疫定位。用二氨基联苯胺色原体底物使CD45-阳性小胶质细 胞上产生褐色细胞表面染色，完成CD45的检测。

如图2所示，与对照相比，以有效剂量给予的尼伐地平治疗减少海马 中的小胶质细胞活性约为33％，顶叶皮层中约43％，运动皮层中约27％。

实施例3：给予尼伐地平对小胶质细胞活性的影响

在体外用脂多糖(LPS)活化24小时的N9鼠小胶质细胞中，测定尼伐 地平对小胶质细胞活性的影响。N9鼠小胶质细胞的特征在于，很好地清除 了来源于胚胎鼠脑的鼠小胶质细胞克隆。ELISA测定TNF-α的产生(pg/ml)， 确定小胶质细胞活化的程度。如图3所示，不用小胶质细胞活化的LPS(对 照细胞)产生约40pg/ml的TNF-α。在50nM尼伐地平的存在下，小胶质 细胞产生约40pg/ml TNF-α。增加给予尼伐地平10倍(500nM)，不改变 TNF-α的产生。在1μg/ml LPS的存在下，小胶质细胞产生约820pg/ml TNF- α，从对照细胞和给予尼伐地平的细胞增加约95％。在1μg/ml LPS加50nM 尼伐地平的存在下，小胶质细胞产生约670pg/ml TNF-α。给予LPS加 500nM尼伐地平减少TNF-α产生至约610pg/ml。因此，尼伐地平对抗LPS- 诱导的小胶质细胞活性约20-25％。

实施例4：给予尼伐地平对Aβ神经毒性的影响

在用30μM的预聚集Aβ1-40(AgAβ)处理3天的人神经元祖细胞 (HPNC)中，测定给予尼伐地平(10nM和100nM)对Aβ神经毒性的影响。在 用环AMP处理时，HPNC细胞容易分化为神经元。将环AMP(1mM)(Sigma) 加入到培养液中，在不含血清条件下，37℃孵育HPNC细胞48小时或更长 时间。该培养液使祖细胞分化为神经元细胞系，如大多数具有抗微管相关蛋 白MAP-2的抗体的细胞的染色所证明。通过测定从细胞释放的乳酸脱氢酶 (LDH；一种所有细胞中发现的细胞内酶)的量，评价神经毒性。

如图4所示，与用尼伐地平处理细胞相比，用AgAβ处理的细胞产生 LDH释放增加约44％。当加入10nM尼伐地平和AgAβ时，LDH释放不 变。然而，当尼伐地平的剂量增加10倍至100nM时，LDH释放量减少约 44％。

实施例5：给予尼伐地平对APP加工的影响

使用转染APPsw的人成胶质瘤细胞测定尼伐地平对APP加工的影响。 用50nM和250nM尼伐地平处理细胞24和48小时，使用市售人Aβ1-40 ELISA(Biosource，CA)测定培养液中产生的Aβ1-40。

如图5A所示，处理24小时后，50nM的尼伐地平减少Aβ1-40产生 约9％，250nM的尼伐地平减少Aβ1-40产生约15％。处理48小时后(图 5B)，50nM的尼伐地平减少Aβ1-40的产生约18％，250nM的尼伐地平减 少Aβ1-40产生约5％。

实施例6：给予尼伐地平对血浆Aβ水平的影响

使用2岁龄TgPS/APPsw小鼠，测定给予尼伐地平对血浆Aβ水平 (pg/ml)的影响。用尼伐地平(1.5毫克/公斤体重；n＝10)或仅载体(50％ DMSO的PBS溶液；n＝12)每天腹膜内(I.P.)处理动物，持续三周半。处理 后，使用EDTA(4％)作为抗凝血剂，从动物尾静脉收集100μl血。血样在 4000g下离心1分钟，收集血浆，稀释四倍后，使用市售人Aβ1-40ELISA (Biosource，CA)测定人Aβ1-40。

如图6所示，I.P.给予TgPS/APPsw小鼠剂量为1.5毫克/公斤体重的尼 伐地平，持续3个半周，导致Aβ血浆水平(pg/ml)与对照动物相比，增加 约42％。

总的结论

长期给予尼伐地平显著性减少转基因小鼠的大脑皮层和海马的不同区 域中存在的Aβ的量，并且显著性减少小胶质细胞活性。当用LPS活化N9 鼠小胶质细胞时，给予尼伐地平显著性减少LPS-诱导的小胶质细胞活性。 而且，尼伐地平有效地对抗AgAβ对人前体神经元细胞系的神经毒性作用。 虽然尼伐地平治疗没有明显减少Aβ1-40的产生，但给予尼伐地平后有减 少Aβ1-40产生的趋势。这种Aβ1-40的减少潜在地反映出产生的减少， 但是其它与Aβ1-40减少有关的机制非限制性地包括：吞噬作用或其它破坏 作用、或防止积聚和检测的细胞作用。然而，不考虑机制，数据提示尼伐地平 的存在伴随着Aβ1-40的减少。最后，2岁龄TgPS/APPsw小鼠I.P.长期 给予尼伐地平显著地增加Aβ的血浆水平，提示，尼伐地平除了能减少脑 中Aβ沉积外，尼伐地平治疗还可减少已在患者脑中沉积的Aβ。

鉴于上述数据，可推断，对患有大脑淀粉样原性疾病如AD的动物或 人给予尼伐地平，可显著地减少特异性富含这种病理学沉积物的脑的临界 区域中Aβ的量，并减少已在脑中沉积的Aβ。另外，给予尼伐地平可对抗 Aβ的神经毒性作用，认为神经毒性作用引起AD中所见的广泛且破坏性神 经元破裂、以及小胶质细胞活性降低，小胶质细胞活性降低导致AD患者 脑中所见的特异性炎症反应。最后，尼伐地平治疗可降低在患有大脑淀粉 样原性疾病如AD的动物或人的脑中已沉积的Aβ的浓度。

本领域技术人员将明白，可对本发明方法进行各种改进和变化而不背 离本发明精神或范围。因此，本发明包括在所附权利要求及其等价物的范 围内的改进和变化。

发明背景