李陽丹 毛彤瑤 張 輝 孫明宏 耿麗鑫 王 茜

(河北聯(lián)合大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院 河北唐山 063000;①河北唐山第二醫(yī)院關(guān)節(jié)一科)

帕金森病(Parkinson’s disease，PD)也稱震顫麻痹，是中老年人群中常見的一種神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病。表現(xiàn)為中腦黑質(zhì)致密部多巴胺能神經(jīng)元選擇性缺失，殘存的神經(jīng)元內(nèi)出現(xiàn)以α－突觸共核蛋白(α－synuclein)主要成分的嗜酸性包涵體－路易小體(Lewy body，LD)，LD 是本病重要的病理特點[1～3]。該病起病緩慢，呈漸進性發(fā)展，主要臨床表現(xiàn)為以靜止性震顫、肌強直、運動減少和姿勢步態(tài)異常等。患者晚期生活無法自理，生活質(zhì)量很差，最終死于肺部感染等并發(fā)癥。PD發(fā)病可能與遺傳因素、環(huán)境因素、線粒體功能障礙、免疫炎癥反應(yīng)等有關(guān)。

1 遺傳基因與PD

通過對家族性帕金森病相關(guān)基因的研究，迄今已發(fā)現(xiàn)有十幾種基因缺陷與帕金森病發(fā)病有關(guān)。已知α－synuclein基因(PARK1/PARK4)、UCH －L1基因(PARK5)、LRRK2基因(PARK8)、GIGYF2基因 (PARK11)和 Htra2/Omi基 因(PARK13)等為常染色體顯性遺傳性帕金森病致病基因;Parkin基因(PARK2)、PINK1基因(PARK6)、DJ －1基 因(PARK7)和ATP13A2基因(PARK9)為常染色體隱性遺傳性帕金森病致病基因[4]。其中，LRRK2基因是目前為止帕金森病患者中突變頻率最高的帕金森病常染色體顯性致病基因，與晚發(fā)性帕金森病相關(guān)。在北歐猶太人及北非人種中，LRRK2中除了G2019S突變外，3個氨基酸置換物(R1441C，R1441G和R1441H)基因突變也已經(jīng)被證實是PD發(fā)病的重要因素[5]。盡管α－synuclein基因突變出現(xiàn)在家族性帕金森病患者中的頻率很低，但由于該基因所編碼的蛋白質(zhì)是路易小體的主要組成成分，提示它在帕金森病整個發(fā)病過程中起重要作用。同時α－synuelein基因?qū)儆诔Ｈ旧w顯性遺傳。研究分析發(fā)現(xiàn)，致病基定位于4q21－q23，編碼α－synuclein基因的3號外顯子有突變，此錯義突變導(dǎo)致53位的丙氨酸被蘇氨酸替代(A53T)。隨后，研究又相繼發(fā)現(xiàn)A30P、E46K突變。但是這些點突變只在很少一部分常染色體顯性遺傳性PD患者中發(fā)生，這些患者與散發(fā)性PD的癥狀相似，只是發(fā)病年齡更早，進展更快，伴有非典型臨床癥狀[6～8]。α－synuclein基因編碼的α－synuclein為一小蛋白質(zhì)，在許多腦區(qū)中含量豐富，多集中于神經(jīng)元突觸前末梢。α－synuclein基因Ala53Thr和Ala39Pro的突變導(dǎo)致α－突觸共核蛋白異常沉積，最終形成路易小體。此基因還能促進對神經(jīng)元有毒性作用的α－synuclein蛋白初原纖維的形成。有研究表明，α－synuclein蛋白初原纖維能在細胞膜形成小孔使突觸膜滲透性增加，從而干擾多巴胺的儲存;同時還可以損傷線粒體膜，導(dǎo)致跨膜電勢的擴散和凋亡前因子的釋放，促進神經(jīng)細胞凋亡[9]。近期有研究發(fā)現(xiàn)，組蛋白去乙?；?(HDAC6)能夠抑制PD的發(fā)病。在果蠅PD模型中，將編碼HDAC6基因進行缺失突變后，PD癥狀包括多巴胺神經(jīng)元死亡、視網(wǎng)膜退變和運動障礙都顯著加重;同時標(biāo)志性的包涵體由于HDAC6的缺失而顯著減少，可溶性的寡聚體卻明顯增多。提示包涵體可能對PD具有的保護作用，而寡聚體可能是真正的致病原因[10]。

2 環(huán)境因素與PD

環(huán)境因素對帕金森病發(fā)病的影響一直是研究的熱門。實驗證明1－甲基 －4－苯基 －1，2，3，6－四氫吡啶(MPTP)和魚藤酮(rotenone)與帕金森病發(fā)病相關(guān)，且在動物模型可產(chǎn)生類似帕金森病的癥狀和病理生化改變[11]。MPTP能通過血腦屏障被多巴胺能神經(jīng)元攝取并在單胺氧化酶B作用下產(chǎn)生神經(jīng)毒性作用的代謝產(chǎn)物1－甲基－4苯基吡啶離子(MPP+)，MPP+可抑制線粒體復(fù)合物I活性，進一步抑制ATP合成。并可產(chǎn)生氧自由基和一氧化氮等導(dǎo)致黑質(zhì)多巴胺能神經(jīng)元變性死亡。魚藤酮為脂溶性，可穿越血－腦屏障，它可抑制線粒體復(fù)合體Ⅰ活性，導(dǎo)致大量氧自由基和凋亡誘導(dǎo)因子產(chǎn)生，二者均可造成多巴胺能神經(jīng)元變性[12，13]。水果和茶葉中含有一種天然的親脂性線粒體復(fù)合酶I抑制劑annonacin，將其注射到大鼠體內(nèi)能夠誘導(dǎo)黑質(zhì)多巴胺能神經(jīng)元變性，大鼠可出現(xiàn)非典型PD樣綜合征[14]。此外，自然環(huán)境中存在著可誘發(fā)PD的異喹啉類化合物，它們廣泛存在于日常食物、動物體內(nèi)及人體內(nèi)，雖然現(xiàn)在還沒有它們導(dǎo)致PD產(chǎn)生的直接證據(jù)，但這類化合物的體外試驗的毒性作用與魚藤酮非常相似，提示環(huán)境因素可以通過飲食習(xí)慣的方式引發(fā)PD[15]。同時有研究表明，在遺傳易感性的前提下，黑質(zhì)多巴胺能神經(jīng)元表現(xiàn)出對環(huán)境因素的敏感性增加[16]。盡管環(huán)境中有多種可能誘導(dǎo)PD發(fā)病的因素，但由環(huán)境因素引起PD發(fā)病這一說法只能解釋部分病例。多數(shù)同樣接觸過這些環(huán)境因素的人并未發(fā)生帕金森病。環(huán)境因素只能認(rèn)為是參與帕金森病發(fā)病的眾多因素之一。

3 線粒體功能障礙與PD

線粒體是給細胞供能的主要細胞器，其主要功能是進行氧化磷酸化從而合成ATP。而線粒體功能異常多指由于線粒體膜受到破壞、酶活性降低、呼吸鏈?zhǔn)艿揭种?、線粒體DNA(mtDNA)的損傷等引起的能量代謝障礙，而導(dǎo)致一系列相互作用的損傷過程[17]。線粒體功能發(fā)生障礙，ATP的合成被抑制能量出產(chǎn)降低，最終影響腦功能的正常運行。將線粒體與帕金森病聯(lián)系起來是對神經(jīng)毒素MPTP的認(rèn)識。早在上世紀(jì)80年代，人們就發(fā)現(xiàn)了MTPP的代謝產(chǎn)物MPP+能夠抑制線粒體呼吸鏈復(fù)合物I，此后有很多證據(jù)證實早期帕金森患者血小板呼吸鏈復(fù)合體I的活性下降，Turner等[18]也通過對帕金森病患者的尸檢發(fā)現(xiàn)大腦黑質(zhì)區(qū)呼吸鏈復(fù)合物的活性選擇性降低。后來人們從PD患者的尸檢結(jié)果發(fā)現(xiàn)PD患者黑質(zhì)致密部、骨骼肌和血小板線粒體的Complex I活性均下降，尤其是在腦區(qū)的研究中發(fā)現(xiàn)這種功能缺陷具有高度的解剖選擇性，主要發(fā)生在黑質(zhì)致密部，而網(wǎng)狀郡、大腦皮層、小腦、頂蓋區(qū)、蒼白球等腦區(qū)卻基本正常。呼吸鏈的其他組分中complex IV活性也有所減低，輔酶Q含量下降，而complex II，Ⅲ功能未受影響[19]。complex I功能缺陷使活性氧增加，從而造成細胞內(nèi)蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、DNA的氧化損傷和斷裂[20]。PD患者黑質(zhì)中complex I缺陷會導(dǎo)致呼吸鏈發(fā)生異常，呼吸鏈中任何部位受到抑制都會使自由基產(chǎn)生增多，ATP合成減少。能量的不足會造成細胞內(nèi)外離子失衡，線粒體上的質(zhì)子泵功能下降，膜電壓降低和滲透性通道開放，尤其導(dǎo)致一些電壓依賴的Ca2+通道的持續(xù)開放，造成Ca2+急劇內(nèi)流，細胞內(nèi)Ca2+增多，更耗竭細胞內(nèi)ATP。同時活化蛋白酶、脂肪酶、核酸內(nèi)切酶，介導(dǎo)興奮毒性的細胞損傷，從而觸發(fā)神經(jīng)元凋亡[21，22]。另外，Complex I缺失可增加神經(jīng)元對興奮性毒性死亡的易感性，導(dǎo)致氧化應(yīng)激。

目前認(rèn)為線粒體功能缺陷的原因與線粒體基因組的異常相關(guān)。Rogaev等[23]將成神經(jīng)細胞瘤細胞株mtDNA去除，然后將它們分別與PD患者細胞融合，結(jié)果發(fā)現(xiàn)含有PD患者突變mtDNA的雜交細胞線粒體復(fù)合物I活性較正常人降低20%，氧自由基增多，并且MPP+毒性更敏感。這就提示突變的mtDNA可能參與PD發(fā)病機制。

4 免疫炎癥反應(yīng)與PD

小膠質(zhì)細胞是腦組織中主要的免疫細胞，在中樞神經(jīng)系統(tǒng)固有免疫反應(yīng)中起著重要的作用。小膠質(zhì)細胞在靜息狀態(tài)下對機體起到一定的保護作用，而當(dāng)處于激活狀態(tài)時會對機體造成損傷。帕金森病患者的尸檢研究顯示黑質(zhì)區(qū)的小膠質(zhì)細胞被大量激活，而且這種反應(yīng)在神經(jīng)元變性最明顯的區(qū)域也最為顯著[24]。靜息狀態(tài)下的小膠質(zhì)細胞布不均勻，在黑質(zhì)區(qū)分布最為密集。正常情況下，它只是通過簡單的吞噬作用起到清除代謝產(chǎn)物，維持組織穩(wěn)定的凈化作用以及通過釋放低水平的生長因子促進神經(jīng)元和膠質(zhì)細胞的生存。某些損傷信號如重金屬、內(nèi)源性化學(xué)物質(zhì)、崩解的神經(jīng)元、細胞因子等都可能誘導(dǎo)小膠質(zhì)細胞的活化，分泌促炎因子和神經(jīng)營養(yǎng)因子。激活的小膠質(zhì)細胞除分泌氧化氮(NO)和活性氧ROS外，還多種細胞因子如腫瘤壞死因子 α(TNF－α)、白細胞介素 －1α(IL －1α)、IL －1β、免疫反應(yīng)性纖維結(jié)合素(IFN－γ)、白細胞介素26和表皮生長因子、類花生酸物質(zhì)以及興奮性氨基酸等[25]。而細胞因子與炎癥反應(yīng)的發(fā)生和神經(jīng)元的損傷修復(fù)密切相關(guān)，其中TNF－α在炎癥反應(yīng)過程中具有非常重要的作用[26]。此外，有學(xué)者提出病毒感染也可導(dǎo)致帕金森病的發(fā)生。有研究報道，流感A病毒的感染可以導(dǎo)致路易小體的形成和后期黑質(zhì)神經(jīng)元的死亡[27]。

綜上所述，PD的發(fā)病機制和過程十分復(fù)雜，目前對于各因素的具體環(huán)節(jié)和因素間錯綜復(fù)雜的作用仍缺乏確切的了解，迄今為止仍然沒有一種學(xué)說可以全面闡明其發(fā)病機制。遺傳因素、環(huán)境因素、線粒體功能障礙、神經(jīng)炎癥反應(yīng)等相互協(xié)同作用，最終可導(dǎo)致DA細胞的Lewy小體形成及DA神經(jīng)元的凋亡。

[1]Thomas B，Beal MF.Parkinson’s disease[J].Hum Mol Genet，2007，16(2):183

[2]Pereira EA，Aziz T Z .Parkinson’s disease and primate research:past，present，and future[J].Postgrad Med J，2006，82(967):293

[3]王維治.神經(jīng)病學(xué)[M].北京:人民衛(wèi)生出版社，2006.1095

[4]汪錫金，張 煜，陳生弟.帕金森病發(fā)病機制與治療研究十年進展[J].中國現(xiàn)代神經(jīng)疾病雜志，2010，10(1):36

[5]Deng H，Le W，Guo Y，et al.Genetic analysis of LRRK2 mutations in patients with Parkinson’s disease[J].J Neurol Sci，2006，251(1 －2):102

[6]Polymeropoulos M H，Lavedan C，Leroy E，et al.Mutation in the alpha－ synuclein gene identified in families with Parkinson’s disease[J].Science，1997，276(532t):2045

[7]Kruger R，Kuhn W，Mtiller T，et al.A la30Pro mutation in the gene encoding alpha－synuclein in Parkinson’s disease[J].Nat Genet，1998，18(2):106

[8]Zarranz JJ，Alegre J，Gomez－Esteban JC，et al.The new mutation，E46K，of Mph－ a－synuclein causes Parkinson and Lewy body dementia[J].Ann Neurol，2004，55(2):164

[9]Chartier－ Harlin MC，Kaehergus J，Roum－ier C，et al.AIpha－ synuclein locus du－ plication as a cause of familial Parkinson’s disease[J].Lancet，2004，364(9440):1167

[10]王志珍，焦仁杰.HDAC6通過促進包涵體形成提高多巴胺神經(jīng)元抗 α －突軸核蛋白毒性[J].科學(xué)通報，2010，(29):2822

[11]Dauer W.Przedborski S.Parkinson‘s dise－ase:mechanisms and models[J].Neuron，2003，39;88 －90

[12]Schober A.Classic－toxin.induced animal models of Parkinson’s disease;6－OHDA and MPTP[J].Cell Tissue Res，2004，318(1):215

[13]Cicchetti F，Drouin －Ouellet J，Gross R－E.Environmental toxins and Parkinson’s disease:what have we learned from pesticide －induced animal models[J].Trends Pharmacol Set，2009，30:475－483

[14]Champy P，Hoglinger GU，F(xiàn)eger J，et al.Annonacin，a lipophilic inhibitor of mitochondrial complex I，induces nigral and striatal neuo degeneration in rats:possible relevance for atypical parkinsonism in Guadeloupe[J].Neurochem，2004，88(1):63

[15]國 華，宋軍平.帕金森病發(fā)病機制最新國內(nèi)外研究進展[J].職業(yè)與健康，2012，28(4):112

[16]Benmoyal－Segal L，Soreq H .Gene environment interactions in sporadic Parkinson’s Disease[J].Neurochem，2006，97:1740

[17]陳灝珠.實用內(nèi)科學(xué)下冊[M].第11版.北京:人民衛(wèi)生出版社，2001.2128

[18]Turner C，Schapira RH，Adv Exp Med Biol.2001，487:229 －251

[19]王 嵐，孫圣明.帕金森發(fā)病機制研究進展[J].臨床內(nèi)科雜志，2006，23(6):365

[20]Valente EM，Abou－Sleiman PM，Caputo V，et al.Hereditary earlyonset Parkinson’s disease caused by mutations in PINKl[J].science，2004，304:1158

[21]高 楓，陳清棠，李險鋒.帕金森病患者線粒體功能缺陷的研究[J].中華神經(jīng)科雜志，1999，32(4):169

[22]張 穎，胡國華.線粒體呼吸鏈功能異常在帕金森病中作用的研究進展[J].中風(fēng)與神經(jīng)疾病雜志，2010，27(1):89

[23]Rogaev E，Johnson J，Lang AE，et al.Analysis of the PINKl gene in a large cohort of cases with Parkinson’s disease[J].Arch Neur0，2004，61(12):1898

[24]Patel NK，GillSS.GDNF delivery for Parkinson’S disease[J].Aeta Neurochir Suppl，2007，97:135

[25]Hunot S，Hirsch EC.Neuroinflammatory processes in Parkinson’s disease[J].Ann Neuro，2003，53(3):49

[26]Nathanson JA，Scanone C，Scanlon C.et al.The cellular Na+pump as a site of action for carbon monoxide and glutamate:a mechansim for long－term modulation of cellular activting[J].Neuron，1995，14(4):781

[27]Shimura H，Hattori N，Kubo S，et al.Familial Parkinson’s disease gene product，parkin，is a ubiquitin－protein ligase[J].Nat(Genet)，2000，25(3):302