P21

P21 是如何制定的？

P21 是 CNTF 的一种小肽衍生物。小分子模拟物可以发挥较大的中性营养分子的部分或全部作用，而不会产生上述副作用。P21 是通过一种称为表位图谱的过程开发出来的，该过程使用抗体来识别目标结合位点。对于 P21，首先使用针对 CNTF 受体活性位点的抗体来识别 CNTF 结合位点。然后用它们来识别哪些小合成肽能模拟 CNTF 结合，从而干扰抗体结合。P21 是源自 CNTF 最活跃区域（氨基酸残基 148-151）的四肽。P21 的 C 端添加了金刚烷基化甘氨酸，以增加血脑屏障的通透性，减少外肽酶的降解。

天然 CNTF 体积过大，无法通过血脑屏障，血浆稳定性差，药理特征不利，而且在全身给药时实际上会促进抗 CNTF 抗体的产生。直接注射到脑脊液中虽然是一种选择，但由于疼痛、感染风险和其他不良反应，通常还是避免使用。与完整的 CNTF 不同，P21 在人工胃液中的稳定性超过 30 分钟，这足以让它在大多数情况下通过胃部。它在肠道中的稳定性约为 100%，持续时间为两小时，足以使其被吸收。它在血浆中的稳定性超过 3 小时。

P21 如何工作？

P21 在中枢神经系统中有多种作用，但其主要作用是在齿状回，在那里它能促进颗粒细胞层和粒下区的神经发生和神经元成熟。齿状回是大脑颞叶海马结构的一部分，被认为有助于形成新的情景记忆以及在新环境中的自发探索/学习。齿状回在信息预处理和模式分离方面也发挥着重要作用。从本质上讲，模式分离使哺乳动物能够将一种记忆与另一种记忆区分开来。齿状回也是神经科学家非常感兴趣的部位，因为它是已知的少数几个在成年人中有显著神经发生的大脑区域之一。

小鼠模型研究表明，P21 不与 CNTF 受体结合，这表明尽管 P21 号称是一种类似物，但它显然不是 CNTF 类似物。P21 的作用似乎是抑制中和 CNTF 的抗体或其他分子。因此，虽然 P21 并不直接模拟 P21 的作用，但它能增加这种最有效的神经发生促进剂的浓度，从而有效地模拟其作用。

对小鼠的研究表明，P21 能提高齿状回中 BrdU 阳性细胞的水平，这是一种合成核苷（胸腺嘧啶类似物），用于检测活体组织中的增殖细胞。在本实验中，我们发现它主要集中在施用 P21 的小鼠齿状回中，而对照组小鼠的 DG 中则没有，这表明 P21 促进了这一区域的细胞增殖。为了确定这些细胞是否是神经元，可以测量 NeuN 的表达，因为它是成熟神经元的标记物。在施用 P21 的小鼠和 BrdU 增加的区域，NeuN 的表达也明显增加，这支持了增殖增加实际上是神经发生增加的观点。

P21 活性的另一个组成部分似乎是通过抑制 LIF-STAT 信号转导产生的，LIF-STAT 是白血病抑制因子的缩写，是一种类似于白细胞介素 6 的细胞因子，在胚胎发生过程中发挥着重要作用。它负责抑制分化，从而以可控的方式终止细胞增殖，这一过程对提高组织成熟度非常重要，尽管其代价是细胞增殖减少。通过抑制 LIF，P21 消除了神经发生的障碍之一，从而使大脑进入更有利于神经元生长的胚胎状态。

在阿尔茨海默病（AD）中，大脑对损伤（即神经元和突触损失）的自然反应是增加齿状回的活动。不幸的是，许多衰老的大脑缺乏支持神经发生的能力，因此替代努力失败了。P21 增强齿状回的活性足以克服这一限制，并有助于将神经营养因子的平衡转向神经发生。因此，限制淀粉样蛋白在大脑中的沉积可能并不是解决注意力缺失症影响的唯一方法。这就可以解释为什么虽然斑块沉积在 AD 早期就已开始，但直到晚期神经营养因子平衡从神经发生转移时，沉积的影响才会显现出来。研究表明，P21 的神经营养支持可提高脑源性神经营养因子和神经营养蛋白 4 的水平，同时降低成纤维细胞生长因子 2 的有丝分裂作用。有趣的是，在一种注意力缺失症小鼠模型中，在注意力缺失症发病前服用 P21 可以防止通常会出现的认知能力下降。这表明，P21 作为一种预防措施可能比作为一种潜在的治疗手段更为重要。

还必须指出的是，BDNF 不仅与神经发生的增强有关，而且还与某些酶的下调有关，而这些酶是造成注意力缺失症大脑中 tau 蛋白和淀粉样斑块形成的罪魁祸首。具体来说，BDNF 可降低 GSK3-β 蛋白的活性，而 GSK3-β 蛋白可催化淀粉样前体蛋白形成淀粉样 β 以及 tau 蛋白的磷酸化，这些都是导致炎症并最终导致神经退行性病变的 AD 发展过程中的步骤。

值得指出的是，GSK-3beta 的过度产生与许多疾病过程有关，包括 2 型糖尿病、几种不同形式的癌症和躁狂症。p21 和其他 GSK-3beta 抑制剂有望在治疗中风、癌症，特别是躁狂症方面发挥作用。

特别是，P21 似乎能挽救受 AD 影响的大脑中神经元之间突触生长的标志物 MAP2（微管相关蛋白 2）表达下降的趋势。这种蛋白水平的降低表明突触生成/神经发生减少，是 AD 疾病进展的标志。同样，P21 被认为可以挽救神经元之间突触生长的下降。

• - 突触蛋白 I 是神经元之间突触通信的关键蛋白。
• - GluR1（AMPA 受体）是一种介导快速突触传递的受体。
• - NR1，一种与突触可塑性和学习相关的谷氨酸受体。

P21 对突触蛋白 I、GluR1 和 NR1 的影响中最有趣的一点或许是，它能使这些物质在患病大脑和健康大脑中都升高到超生理水平。研究人员由此得出结论：P21 不仅能帮助恢复患病大脑的功能，还能帮助增强正常大脑的功能。因此，它可以作为一种智力兴奋剂和认知任务的表现增强剂。这方面的研究尚未在动物模型中进行，更不用说人体试验了。事实上，P21 在促进神经发生方面非常有效，与未经治疗的健康大脑相比，它实际上能提高患病大脑的神经发生水平。