魏 越,劉 陽(yáng),魯 明
1 南京醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院藥理學(xué)系,江蘇 南京 211166;2 南京醫(yī)科大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院臨床醫(yī)學(xué)系,江蘇 南京 210029;3南京中醫(yī)藥大學(xué)醫(yī)學(xué)院·整合醫(yī)學(xué)學(xué)院藥理學(xué)系,江蘇 南京 210023
帕金森?。≒arkinson’sdisease,PD)是第二大常見的神經(jīng)退行性疾病,影響1%的60 歲以上人群[1]。隨著老年人口比例的增加,PD病因的探索及治療方法的研究變得亟為迫切。PD 在臨床上通常表現(xiàn)為靜止性震顫、運(yùn)動(dòng)遲緩、肌僵直、姿勢(shì)反射障礙等運(yùn)動(dòng)障礙。此外,患者通常出現(xiàn)感覺障礙(疼痛等)、睡眠障礙(日間過(guò)度睡眠等)、自主神經(jīng)功能異常及精神神經(jīng)癥狀(抑郁及情感障礙)等非運(yùn)動(dòng)癥狀[2]。PD 病理學(xué)變化主要與黑質(zhì)紋狀體通路多巴胺能神經(jīng)元喪失、路易小體形成及膠質(zhì)細(xì)胞增生相關(guān)。在過(guò)去的研究中,多種細(xì)胞功能障礙被證實(shí)與PD 相關(guān),如線粒體功能障礙、氧化應(yīng)激、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激、蛋白質(zhì)錯(cuò)誤折疊和免疫炎癥反應(yīng)等[3]。近期研究表明,通過(guò)對(duì)PD患者進(jìn)行全基因組關(guān)聯(lián)分析(Genome?wide association study,GWAS),發(fā)現(xiàn)脂質(zhì)在PD的病理進(jìn)程中也發(fā)揮重要作用[4]。這一發(fā)現(xiàn)為PD 病因背后的分子機(jī)制研究提供新的思路,同時(shí)也為PD的治療方法提供新的線索。
脂類是一種不溶于水但溶于非極性有機(jī)溶劑的化合物,其主要功能為儲(chǔ)存能量,提供機(jī)體必需脂肪酸。此外,脂質(zhì)還是細(xì)胞的重要組成成分,在生物學(xué)活動(dòng)中承擔(dān)傳遞信息和運(yùn)輸物質(zhì)的功能。隨著生物技術(shù)的進(jìn)步和人類認(rèn)知水平的提高,脂質(zhì)在各種疾病的作用也逐漸被知曉。研究表明,脂滴與神經(jīng)退行性病變之間存在多重聯(lián)系。例如,神經(jīng)元中脂滴的異常積累可以誘導(dǎo)α?突觸核蛋白轉(zhuǎn)化為阻止蛋白質(zhì)水解的形式,從而引起α?突觸核蛋白在人類神經(jīng)元中的累積[5],提示脂質(zhì)可能在PD 病因中發(fā)揮作用。與其一致的是,編碼β?葡萄糖腦苷脂酶(β?glucocerebrosidase,GBA)的基因突變與家族性PD 發(fā)病率呈正相關(guān)[6]。此外,其他與脂質(zhì)代謝有關(guān)的基因,多個(gè)單核苷酸多態(tài)性(single nucleotide polymorphism,SNP)與散發(fā)性PD 相關(guān),如酸性神經(jīng)酰胺酶1(N?acylsphingosine amidohydrolase 1,ASAH1)[7]。脂質(zhì)可分為8 種不同的亞類,分別為脂肪酰、甘油酯、甘油磷脂、鞘脂、固醇類、丙烯醇、糖脂和聚酮[8]。本文總結(jié)這些脂質(zhì)在PD 發(fā)生中的作用。
FA也稱脂?;衔?,泛指脂肪酸及含有脂肪酸殘基的脂質(zhì)。脂酰化合物是乙酰輔酶A、丙二酰輔酶A及甲基丙二酸單酰輔酶A經(jīng)脂肪酸合成反應(yīng)而得到的多種脂質(zhì)分子。必需脂肪酸(essential fatty acids,EFA)經(jīng)代謝成為各自的長(zhǎng)鏈代謝物。研究表明,EFA 及其代謝物參與調(diào)節(jié)體內(nèi)多種生理生化過(guò)程。FA 與親脂性異種生物化合物螯合還可以發(fā)揮細(xì)胞神經(jīng)保護(hù)作用[9]。以下將從飽和脂肪酸(satu?rated fatty acid,SFA)、單不飽和脂肪酸(monounsatu?rated fatty acid,MUFA)、多不飽和脂肪酸(polyunsat?urated fatty acids,PUFA)3個(gè)方面進(jìn)行闡述。
SFA 是一類碳鏈中沒(méi)有不飽和鍵的脂肪酸,是構(gòu)成脂質(zhì)的基本成分之一。在過(guò)去20年里,人們發(fā)現(xiàn),富含SFA 的高脂飲食引發(fā)的肥胖癥與神經(jīng)炎癥和反應(yīng)性膠質(zhì)增生相關(guān),會(huì)導(dǎo)致神經(jīng)系統(tǒng)疾病如神經(jīng)退變的發(fā)生[10?11]。棕櫚酸(palmitic acid,PA),又稱軟脂酸,是一種高級(jí)飽和脂肪酸。研究發(fā)現(xiàn),經(jīng)由PA處理的人神經(jīng)母細(xì)胞瘤細(xì)胞SH?SY5Y和人膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)胞T98G 出現(xiàn)時(shí)間和劑量依賴性的細(xì)胞毒性,而百草枯的聯(lián)合給藥則會(huì)加劇PA 的神經(jīng)毒性[12]。在過(guò)去研究中,已知神經(jīng)炎癥反應(yīng)是PD 的重要病理學(xué)特征,最新證據(jù)表明當(dāng)神經(jīng)元暴露于PA 時(shí),多種炎癥反應(yīng)通路都發(fā)生了顯著改變[13]。除此之外,已知雌激素和雌激素受體α可以保護(hù)絕經(jīng)前女性免受炎癥和肥胖相關(guān)疾病的代謝并發(fā)癥,而體外給予PA 會(huì)降低動(dòng)物模型中下丘腦神經(jīng)元和星形膠質(zhì)細(xì)胞中的過(guò)氧化物酶體增殖物激活受體?γ共激活因子?1α(peroxisome proliferator?activated receptor?γ coactivator?1α,PGC?1α)和雌激素受體α(estrogen receptor,ERα)的水平,從而間接導(dǎo)致神經(jīng)炎癥[14]。
MUFA 是指含有1個(gè)雙鍵的脂肪酸。在秀麗隱桿線蟲轉(zhuǎn)基因PD 模型中,將編碼Δ9 去飽和酶的基因脂肪?5 和脂肪?7 沉默后,MUFA 合成SFA 的過(guò)程受到抑制,挽救了多巴胺神經(jīng)元的退化。同樣,這些基因的沉默也減少了在體壁肌肉中表達(dá)α?突觸核蛋白的PD 線蟲模型中蛋白質(zhì)聚集體的形成[15]。有趣的是,PD 的另一個(gè)主要病理表現(xiàn),路易小體的形成,也與脂肪酸有密切聯(lián)系。α?突觸核蛋白是路易小體的主要組成成分。研究表明其N端和C端可檢測(cè)到一個(gè)與脂肪酸結(jié)合蛋白同源的基序,使其能夠與油酸結(jié)合[16]。這一結(jié)構(gòu)有助于α?突觸核蛋白與脂筏發(fā)生相互作用。
PUFA是指含有兩個(gè)或兩個(gè)以上雙鍵且碳鏈長(zhǎng)度為18~22個(gè)碳原子的直鏈脂肪酸,通常分為omega?3和omega?6。PUFA 在大腦中含量非常豐富,在神經(jīng)元細(xì)胞膜流動(dòng)性和通透性中起關(guān)鍵作用,還可以作為能量?jī)?chǔ)備,在細(xì)胞信號(hào)傳遞中發(fā)揮第二信使的作用[17]。多種動(dòng)物模型的研究數(shù)據(jù)表明,PUFA 可以減少神經(jīng)細(xì)胞的病理性改變,具有潛在的神經(jīng)保護(hù)作用[18-20]。但omega?6 多不飽和脂肪酸衍生物可修飾α?突觸核蛋白進(jìn)而生成有毒低聚物。在過(guò)度表達(dá)α?突觸核蛋白的細(xì)胞中,線粒體電子傳遞鏈被抑制。提示PUFA 可能通過(guò)損害線粒體功能導(dǎo)致PD等神經(jīng)退行性病變[21]。因此,關(guān)于攝入PUFA對(duì)PD風(fēng)險(xiǎn)的影響目前存在爭(zhēng)議。
GE 是甘油(丙三醇)上的羥基與脂肪酸酯化的產(chǎn)物(不包括甘油磷脂)。GE 根據(jù)甘油的羥基被酯化的個(gè)數(shù)而分類:甘油中1 個(gè)羥基被酯化稱為單酰甘油(monoacylglycerol,MAG),2 個(gè)羥基被酯化稱為二?;视停╠iacylglycerol,DAG),3 個(gè)羥基被酯化稱為三?;视停╰riacylglycerol,TAG),其中TAG 最為常見。下面,將分別從MAG、DAG 和TAG 方面對(duì)GE和PD之間的聯(lián)系進(jìn)行闡述。
MAG 是甘油分子中的1 個(gè)羥基與脂肪酸酯化生成的甘油酯。目前可獲得的關(guān)于MAG與PD之間聯(lián)系的信息比較少,已知的多是關(guān)于MAG脂肪酶的研究結(jié)果。在以往研究中,研究者在LPS 處理的小鼠中測(cè)試了MAG脂肪酶抑制劑的效果,結(jié)果表明抑制劑可以減少PD 模型動(dòng)物前列腺素和促炎細(xì)胞因子形成,從而發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用[22]。在PD 患者的黑質(zhì)和豆?fàn)詈酥蟹謩e觀察到MAG 脂肪酶的表達(dá)減少和增加[23]。
DAG 是由1 個(gè)甘油分子的2 個(gè)羥基和2 個(gè)脂肪酸縮合失去兩分子水形成的酯,是參與激素信息傳遞的磷酸肌醇系統(tǒng)中具有第二信使作用的脂質(zhì)。研究表明,PD 患者額葉皮質(zhì)中MUFA 與PUFA 側(cè)鏈DAG 含量明顯增加[24]。而二酰甘油激酶(diacylg?lycerol kinase,DGK)家族是磷脂酰肌醇信號(hào)通路的一種第二信使代謝酶,廣泛調(diào)節(jié)各種信號(hào)傳導(dǎo)過(guò)程。研究表明其家族成員DGKζ與免疫和炎癥反應(yīng)密切相關(guān)。然而關(guān)于DGKζ引發(fā)炎癥信號(hào)對(duì)NF?κB信號(hào)通路的調(diào)節(jié)機(jī)制尚不清楚[25]。
TAG 是一種由1個(gè)甘油分子和3個(gè)脂肪酸分子組成的酯類有機(jī)化合物,為動(dòng)物性油脂與植物性油脂的主要成分,可通過(guò)日常飲食攝取。多年隊(duì)列研究結(jié)果提示TAG 與PD 風(fēng)險(xiǎn)呈負(fù)相關(guān)[26]。在GWAS分析中,數(shù)據(jù)顯示有4 種TAG 與PD 相關(guān)聯(lián)(TAG 44∶1、46∶1、46∶2和48∶0)。這一結(jié)果有力地支持了TAG 在PD 病因?qū)W中的關(guān)鍵作用[27]。胃腸道功能障礙是PD 最常見的非運(yùn)動(dòng)癥狀之一,研究者們?cè)隰~藤酮誘導(dǎo)的斑馬魚模式動(dòng)物模型中發(fā)現(xiàn),TAG的主要脂肪酸成分辛酸,可以改善大腦和腸道中神經(jīng)毒素誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激和炎癥,從而減輕臨床表現(xiàn)[28]。α?突觸核蛋白的異常表達(dá)是PD 的典型癥狀。在α?突觸核蛋白過(guò)度表達(dá)的嚙齒動(dòng)物和人類神經(jīng)元模型中,研究者發(fā)現(xiàn)TAG 有明顯增加[29]。近些年,由TAG 誘導(dǎo)的營(yíng)養(yǎng)性酮癥成為神經(jīng)退行性疾病治療的一個(gè)可能方向,其機(jī)制可能與緩解星形膠質(zhì)細(xì)胞增多相關(guān)[30]。
當(dāng)兩分子脂肪酸與甘油的C1及C2上的羥基以酯鍵相連,一分子親水的磷酸基團(tuán)與C3的羥基相連就形成最簡(jiǎn)單的甘油磷脂,又名磷脂酸。磷脂酸中,磷酸基團(tuán)上的氫離子被其他基團(tuán)取代,形成其他復(fù)雜的甘油磷脂,即磷脂酸(phosphatidic acid,PA)、磷脂酰乙醇胺(phosphatidylethanolamine,PE)、磷脂酰絲氨酸(phosphatidylserine,PS)、磷脂酰膽堿(phosphatidylcholine,PC)、磷脂酰肌醇(phosphati?dylinositol,PI)、磷脂酰甘油(phosphatidylglycerol,PG)和心磷脂(cardiolipin,CL)。甘油磷脂是細(xì)胞膜的關(guān)鍵組成成分,此外,它們還充當(dāng)信號(hào)分子調(diào)控脂質(zhì)代謝相關(guān)基因的表達(dá)[31]。下面,將分類闡述甘油磷脂與PD之間的聯(lián)系。
PA 是一類重要的脂質(zhì)信使,廣泛地參與各種細(xì)胞過(guò)程,包括囊泡運(yùn)輸、細(xì)胞骨架形成、細(xì)胞增殖等[32]。雖然體內(nèi)PA 的含量較少,但α?突觸核蛋白對(duì)PA 的親和力較高,這表明局部PA 濃度可能對(duì)α?突觸核蛋白功能和含量穩(wěn)定很重要。對(duì)α?突觸核蛋白過(guò)表達(dá)的小鼠腦內(nèi)進(jìn)行脂質(zhì)成分分析,結(jié)果表明PA 濃度增加,且含有PA 的囊泡已被證明在體外可刺激α?突觸核蛋白聚集/原纖維形成,說(shuō)明PA 可能有促進(jìn)膜表面的蛋白質(zhì)?蛋白質(zhì)相互作用的能力[33]。
PE是哺乳動(dòng)物細(xì)胞膜的組成部分,在細(xì)胞凋亡和細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)等生物過(guò)程中發(fā)揮著重要作用。在多巴胺和磷脂相互作用的研究中發(fā)現(xiàn),PD 患者存在PE 水平降低的現(xiàn)象,但這種現(xiàn)象具有性別差異[34]。在早期研究中,已知PE 是α?突觸核蛋白與生物膜相互作用的一個(gè)關(guān)鍵因素。近年的動(dòng)物模型研究數(shù)據(jù)表明PE 缺乏會(huì)破壞α?突觸核蛋白的穩(wěn)態(tài)并誘導(dǎo)其聚集[35],這提示PE 可能延緩PD 的病理發(fā)展進(jìn)程。
PS是一種頭部帶負(fù)電的磷脂,由PC 或PE 通過(guò)與絲氨酸交換堿基合成,是真核細(xì)胞膜的重要組成部分,在許多信號(hào)通路中發(fā)揮重要作用[36]。PS暴露在細(xì)胞膜表面,作為吞噬作用的一個(gè)“吃我”的信號(hào)。在魚藤酮誘導(dǎo)的神經(jīng)元/小膠質(zhì)細(xì)胞共培養(yǎng)的PD 模型中,利用抗PS 抗體阻斷小膠質(zhì)細(xì)胞介導(dǎo)的吞噬作用可以發(fā)揮對(duì)神經(jīng)元的保護(hù)作用[37]。
PS 與α?突觸核蛋白之間也有著千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系。結(jié)構(gòu)上,α?突觸核蛋白的N?末端和中部區(qū)域與PS 發(fā)生相互結(jié)合[38];功能上,脂膜對(duì)α?突觸核蛋白聚集有影響。除此之外,α?突觸核蛋白通過(guò)其C?末端尾部與囊泡?SNAP 受體(vesiole?SNAP receptor,v?SNARE)的相互作用以及通過(guò)其兩親性N?末端結(jié)構(gòu)域與PS 的反式相互作用促進(jìn)SNARE復(fù)合物的形成,從而有利于依賴SNARE 的囊泡進(jìn)行對(duì)接[39]。
PC是一種兩性分子,由親水的頭部和疏水的尾部組成,是磷脂的一種。PC是生物膜的重要組成部分,其代謝在促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)膽固醇轉(zhuǎn)運(yùn)、膜脂穩(wěn)態(tài)和神經(jīng)元分化過(guò)程中發(fā)揮重要作用[40-41]。在6?OHDA誘發(fā)的PD動(dòng)物模型中,PC和溶血磷脂酰膽堿(lyso?phosphatidylcholine,LPC)脂質(zhì)分類中大部分的脂質(zhì)水平明顯下調(diào)。上調(diào)的兩種脂質(zhì)是LPC(16∶0)和LPC(18∶1),這兩種脂質(zhì)對(duì)神經(jīng)炎癥信號(hào)非常重要。這些發(fā)現(xiàn)為PD樣病理早期脂質(zhì)變化的表征提供了依據(jù),并可能為PD的早期干預(yù)提供新靶點(diǎn)[42]。此外,研究表明,α?突觸核蛋白可以通過(guò)與磷脂的弱相互作用重構(gòu)PC膜[43],而PC膜流動(dòng)性又將影響N?乙酰α?突觸核蛋白的構(gòu)象和聚集傾向[44]。
CL,亦稱雙磷脂酰甘油。它是由2 個(gè)磷酸分子通過(guò)1 個(gè)甘油分子共價(jià)連接而成。CL 主要存在于動(dòng)物細(xì)胞線粒體的內(nèi)膜,15%的CL存在心肌。各種研究表明,線粒體功能障礙和異常蛋白質(zhì)聚集是PD發(fā)展的兩個(gè)主要因素。線粒體功能上,PTEN 誘導(dǎo)的激酶1(PTEN?induced kinase 1,PINK1)突變會(huì)導(dǎo)致線粒體缺陷。在分離的線粒體中直接補(bǔ)充CL 不僅可以恢復(fù)PINK1誘導(dǎo)的復(fù)合物I缺陷,還可恢復(fù)特定突變體中復(fù)合物I和泛醌之間低效的電子轉(zhuǎn)移[45]。α?突觸核蛋白能夠與線粒體發(fā)生相互影響,在體外,α?突觸核蛋白可以將含有CL的人工膜碎片化,這種結(jié)果多見于α?突觸核蛋白的低聚體形式。因此,α?突觸核蛋白對(duì)參與PD 發(fā)病機(jī)制的細(xì)胞器形態(tài)改變起主要且直接作用[46-47]。
鞘脂是一類含有鞘氨醇骨架的兩性脂類,一端連接著一個(gè)長(zhǎng)鏈脂肪酸,另一端為一個(gè)極性醇。鞘脂包括鞘磷脂、神經(jīng)節(jié)苷脂等,一般存在于植物和動(dòng)物膜內(nèi),在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中含量尤其豐富。除了在細(xì)胞膜中發(fā)揮結(jié)構(gòu)作用外,其代謝物包括神經(jīng)酰胺、鞘氨醇和鞘氨醇?1?磷酸(sphingosine?1?phos?phate,S1P),還會(huì)作為參與調(diào)節(jié)細(xì)胞生長(zhǎng)、分化、衰老和凋亡的生物活性信號(hào)分子在細(xì)胞中發(fā)揮重要功能,其中神經(jīng)酰胺可能通過(guò)調(diào)節(jié)線粒體自噬促進(jìn)PD的發(fā)生發(fā)展[48]。
鞘氨醇是一種生物活性脂質(zhì),已知可誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡和調(diào)節(jié)內(nèi)吞作用。與代謝病相關(guān)的鞘脂(葡糖基神經(jīng)酰胺、葡糖基鞘氨醇、鞘氨醇、鞘氨醇?1?磷酸)被證實(shí)可在體外促進(jìn)α?突觸核蛋白聚集,作為人類和哺乳動(dòng)物神經(jīng)元內(nèi)源性α?突觸核蛋白聚集體形成的誘因[49]。因此,靶向調(diào)節(jié)葡糖基鞘氨醇生成和代謝的ASAH1 和葡萄糖腦苷酶2(glucosylcerami?dasebeta 2,GBA2)治療突變型GBA 相關(guān)性PD 具有良好的前景。
鞘氨醇激酶(sphingosine kinase,Sphk1/2)是負(fù)責(zé)合成S1P和調(diào)節(jié)生物活性鞘氨醇脂質(zhì)穩(wěn)態(tài)的一種生物酶。S1P可通過(guò)5種特異性G蛋白偶聯(lián)受體(G protein coupled receptor,GPCR)S1P1~5 以自分泌或旁分泌方式作為信使發(fā)揮作用。研究表明,在實(shí)驗(yàn)性PD 模型中抑制Sphk1 進(jìn)一步加重caspase 依賴性凋亡,進(jìn)而引起多巴胺能神經(jīng)元死亡[50]。在1?甲基?4?苯基?1,2,3,6?四氫吡啶(1?methyl?4?phenyl?1,2,3,6?tetrahydropyridine,MPTP)誘導(dǎo)的PD小鼠模型和細(xì)胞模型中,鞘氨醇激酶2(sphingosine kinase,Sphk2)在小鼠中腦黑質(zhì)區(qū)的表達(dá)顯著下調(diào)。熒光共定位結(jié)果顯示,Sphk2主要存在于線粒體中,提示其在線粒體功能中的重要作用[51]。
在真核細(xì)胞和血漿中最豐富的鞘脂是SM。它是細(xì)胞膜的組成部分之一,也是生物活性脂質(zhì)的來(lái)源,如神經(jīng)酰胺、神經(jīng)酰胺?1?磷酸和S1P。研究表明,神經(jīng)酰胺在線粒體中積累并對(duì)線粒體功能產(chǎn)生負(fù)面影響,最顯著的是對(duì)于線粒體電子傳遞鏈的影響。PINK1突變對(duì)于線粒體電子傳遞鏈的影響是早發(fā)性PD 的關(guān)鍵。β?氧化在線粒體電子傳遞鏈功能障礙中起保護(hù)作用,而神經(jīng)酰胺的積累會(huì)使得PINK1 突變體中的β?氧化減少?gòu)亩鴮?dǎo)致線粒體障礙[52]。位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)/高爾基體以及細(xì)胞核中的SM由中性SMase1(neutral SMase1,nSMase1)代謝,而在用MPTP 誘導(dǎo)PD 的小鼠中腦中,nSMase1 減少,SM 累積[53]。因此,SM積聚在PD發(fā)病機(jī)制中的作用可能是多方面的,與炎癥、線粒體功能障礙和/或α?突觸核蛋白的表達(dá)和聚集有關(guān)。
腦苷脂是?;拾贝忌弦蕴擒真I結(jié)合一分子己糖而成的化合物,是神經(jīng)鞘糖脂的一種,可分為半乳糖型和葡萄糖型兩大類。腦苷脂的主要功能為組成細(xì)胞結(jié)構(gòu)以及作為細(xì)胞內(nèi)外信號(hào)分子。GBA基因編碼一種參與鞘脂代謝的溶酶體酶,葡糖腦苷脂酶(glucocerebrosidase,GCase)。GBA 基因突變是PD 發(fā)病的最重要風(fēng)險(xiǎn)因素,占所有PD 病例的比例超過(guò)5%。此外,在散發(fā)性PD 病例腦中發(fā)現(xiàn)GCase活性喪失。缺乏GCase的細(xì)胞和動(dòng)物模型會(huì)出現(xiàn)溶酶體功能障礙,尤其是自噬溶酶體途徑,導(dǎo)致α?突觸核蛋白累積。由于葡萄糖腦苷酶1(glucocerebrosi?dase 1,GBA1)缺乏有助于α?突觸核蛋白的聚集并導(dǎo)致包括神經(jīng)節(jié)苷脂在內(nèi)的神經(jīng)元鞘糖脂(glyco?sphingolipid,GSL)的變化,現(xiàn)有假設(shè)推測(cè)GBA1缺乏可能影響α?突觸核蛋白四聚體的形成[54]。
固醇脂又稱為甾醇脂,主要包括固醇、類固醇、膽汁酸及其衍生物。膽固醇及其衍生物與甘油磷脂和鞘磷脂是細(xì)胞膜脂的重要組成部分。眾所周知,甾醇在免疫細(xì)胞功能中發(fā)揮作用,能夠影響膜的流動(dòng)性和通透性,并作為信號(hào)分子和激素。
大腦是膽固醇含量最高的組織。作為膜成分,膽固醇影響細(xì)胞膜的物理特性(例如有序性、流動(dòng)性和滲透性)和生物特性(例如調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)和脂筏的功能)[55],從而參與重要的神經(jīng)活動(dòng)過(guò)程,如電脈沖沿軸突的傳遞、突觸形成和突觸功能[56]。通過(guò)對(duì)PD 患者及對(duì)照組的追蹤統(tǒng)計(jì),表明PD 患者發(fā)病率與膽固醇攝入呈負(fù)相關(guān)[57]。α?突觸核蛋白和膽固醇代謝之間存在緊密的相互關(guān)系。一方面,膽固醇調(diào)節(jié)α?突觸核蛋白與突觸樣囊泡的結(jié)合,觸發(fā)其聚集[58];另一方面,α?突觸核蛋白可能刺激神經(jīng)元細(xì)胞中的膽固醇外流,在膽固醇和α?突觸核蛋白之間形成調(diào)節(jié)反饋回路[59]。此外,研究發(fā)現(xiàn)野生型α?突觸核蛋白(wild type α?synuclein,WT?α?Syn)過(guò)表達(dá)的人類神經(jīng)母細(xì)胞瘤細(xì)胞中膽固醇酯水平上調(diào)[60],也表明PD 的重要致病因素α?突觸核蛋白和膽固醇代謝之間存在緊密聯(lián)系。
糖脂是指含有糖基配體的脂類化合物,自然界中的糖脂可按其組分中的醇基種類而分為兩大類:甘油糖脂及鞘糖脂。上文中提到的腦苷脂便是糖脂的一種。除了上文中已提及的GBA,另一種編碼半乳糖神經(jīng)酰胺酶(galactosylceramidase,GALC)的基因,它的缺乏可能通過(guò)增加神經(jīng)元脆弱性而導(dǎo)致晚發(fā)性突觸核蛋白?。?1]。
聚酮是一類由細(xì)菌、真菌、植物和動(dòng)物生成的二級(jí)代謝產(chǎn)物,可能的作用有抑菌、維持細(xì)胞穩(wěn)定或作為天然殺蟲劑等。熱休克蛋白?90(heat shock protein?90,Hsp90)的抑制在神經(jīng)變性中起關(guān)鍵作用。據(jù)報(bào)道,對(duì)Hsp90 的藥理學(xué)抑制可導(dǎo)致熱休克轉(zhuǎn)錄因子?1(heat shock transcription factor?1,Hsf?1)的激活,從而導(dǎo)致Hsp70 和其他較小的熱休克蛋白的上調(diào)。一般來(lái)說(shuō),Hsp70 可能防止錯(cuò)誤折疊蛋白質(zhì)的聚集。有學(xué)者認(rèn)為Hsp70可特定靶向α?突觸核蛋白發(fā)揮作用[62]。
根赤殼菌素和格爾德霉素是已發(fā)現(xiàn)的真菌和細(xì)菌代謝物,現(xiàn)有研究表明這兩種分子都以Hsp90的N 端ATP 結(jié)合位點(diǎn)為靶點(diǎn)抑制Hsp90 的功能,具有高度的特異性[63]。
本文概述了在PD 患者、動(dòng)物和細(xì)胞模型的多項(xiàng)研究中脂質(zhì)代謝的研究進(jìn)展。從文中可以發(fā)現(xiàn),PD 中存在脂質(zhì)代謝異常,這些脂質(zhì)在PD 患者的不同腦細(xì)胞類型之間協(xié)同作用,發(fā)揮儲(chǔ)存和運(yùn)輸功能(表1)。更深入的研究表明,脂質(zhì)成分以動(dòng)態(tài)方式定義細(xì)胞器特性和脂質(zhì)雙層特性等。其中,膜的改變動(dòng)態(tài)控制如(突觸)囊泡運(yùn)輸、胞吞?胞吐和α?突觸核蛋白聚集等重要的生理過(guò)程,這些過(guò)程已經(jīng)被證實(shí)與PD 密切相關(guān)。脂質(zhì)還通過(guò)受體和其他信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白在腦細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞間信號(hào)傳導(dǎo)中直接或間接發(fā)揮重要作用,例如,PUFA 參與炎癥、神經(jīng)發(fā)生和神經(jīng)保護(hù)。然而,仍有部分脂質(zhì)并未發(fā)現(xiàn)與PD相關(guān)。性別、年齡、病因特異性DNA 多態(tài)性或微生物等多種變量可能影響研究結(jié)果。脂質(zhì)像一把雙刃劍,有些脂質(zhì)如高密度脂蛋白可以降低動(dòng)脈粥樣硬化風(fēng)險(xiǎn),但過(guò)量的SFA 則會(huì)導(dǎo)致神經(jīng)炎癥。脂質(zhì)在人體中仿佛一架天平,多種因素可以導(dǎo)致這架天平發(fā)生失衡而對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生不可逆的損傷。因此,今后對(duì)PD 進(jìn)行更細(xì)化的分類是深入理解脂質(zhì)代謝異常的生物學(xué)意義的關(guān)鍵,進(jìn)一步探索PD 與脂質(zhì)代謝異常之間的病理生理學(xué)關(guān)系,將有望助力開發(fā)治療PD的新療法。
表1 脂質(zhì)成分在帕金森病發(fā)生中的研究進(jìn)展Table 1 Progress of lipid components in the pathogenesis of Parkinson’sdisease
南京醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)2022年9期