游 靜，顧喬喬，余子云，朱江洋，湯坤鑫，溫二生，黃志華，薛進華，陳 濤

(贛南醫(yī)學(xué)院 基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院 1.2016級本科生；2.2015級本科生，江西 贛州 341000)

1 概 述

隨著老齡化進程的加速，作為一種常見的老年慢性疾病，帕金森病(parkinson's disease，PD)的發(fā)病率正日益增高。PD臨床表現(xiàn)復(fù)雜多樣，除了運動遲緩、僵化、靜止性震顫、姿勢不穩(wěn)等運動功能障礙表現(xiàn)外，還可能合并嗅覺減退、認(rèn)知功能障礙、情感障礙、睡眠障礙、感覺異常、自主神經(jīng)功能紊亂等非運動癥狀。

目前普遍認(rèn)為，PD的發(fā)病率會受年齡、遺傳和環(huán)境等因素的影響。其中，高齡是導(dǎo)致PD發(fā)病率增加的重要因素。流行病學(xué)調(diào)查顯示，55歲以上人口PD患病率為1.4%，75歲以上人口患病率可達3.4%[1]。其次，遺傳因素也與PD的發(fā)病相關(guān)聯(lián)，與帕金森病相關(guān)的一系列基因被稱為PARK基因，現(xiàn)已明確編碼α-突觸核蛋白的SNCA(PARK1/PARK4)、LRRK2、VPS35、編碼parkin的PARK2、PINK1、編碼DJ-1的PARK7、DNAJC6、ATP13A2等基因的突變均與帕金森病的發(fā)生發(fā)展相關(guān)。同時，許多環(huán)境因素可以增加PD的發(fā)病風(fēng)險。長期接觸神經(jīng)毒素MPTP、百草枯、魚藤酮、重金屬離子以及某些有機化學(xué)溶劑等均可誘發(fā)和促進PD的發(fā)生。

PD的發(fā)病機制復(fù)雜，目前的學(xué)說中，任何一種都不能完全解釋PD的發(fā)病機制。研究PD的發(fā)病機制并找出相應(yīng)的治療手段是科學(xué)工作者一直努力的方向。

根據(jù)PD的顯著病理改變——黑質(zhì)多巴胺能神經(jīng)元的變性缺失導(dǎo)致黑質(zhì)紋狀體通路多巴胺減少及黑質(zhì)殘存的神經(jīng)元胞質(zhì)內(nèi)出現(xiàn)由α-突觸核蛋白組成的神經(jīng)元內(nèi)蛋白聚集體(PD的病理形態(tài)學(xué)的標(biāo)志物)?？茖W(xué)工作者做出了諸多相關(guān)研究，現(xiàn)就PD的可能發(fā)病機制綜述如下。

2 致病機制

2.1α-突觸核蛋白的調(diào)控異常研究證實[2]在人胚胎神經(jīng)祖細(xì)胞中過度表達α-突觸核蛋白，會使神經(jīng)祖細(xì)胞的分化由向神經(jīng)元分化轉(zhuǎn)變?yōu)橄蛏窠?jīng)膠質(zhì)細(xì)胞分化，導(dǎo)致正常神經(jīng)元細(xì)胞數(shù)量減少，影響正常神經(jīng)生理活動。且在細(xì)胞模型中觀察發(fā)現(xiàn)[3]，α-突觸核蛋白過度表達并積累可誘導(dǎo)細(xì)胞死亡或使那些多巴胺誘導(dǎo)型細(xì)胞的細(xì)胞活性喪失增加。不僅如此，這些具有神經(jīng)毒性的α-突觸核蛋白可不斷侵犯鄰近正常的神經(jīng)組織，一旦α-突觸核蛋白聚集體在神經(jīng)元中形成，它們可以在軸突內(nèi)運輸?shù)狡渌竽X區(qū)域并通過胞吐作用釋放到細(xì)胞外空間，然后被鄰近的神經(jīng)元攝取并且在新宿主細(xì)胞內(nèi)聚集成為內(nèi)源性α-突觸核蛋白[4]。研究認(rèn)為[5]，α-突觸核蛋白的聚集可能始于胃腸道，并沿著迷走神經(jīng)逆向傳播并逐漸累及黑質(zhì)。這一研究結(jié)果很大程度上解釋了PD的臨床癥狀演變過程，即由早期PD的嗅覺減退、便秘等非運動癥狀逐漸發(fā)展為運動癥狀方面的退行性病變。

正常情況下，自噬溶酶體途徑(LAS)和泛素-蛋白酶體系統(tǒng)(UPS)參與維持α-突觸核蛋白的細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)，但如果其中任一途徑受損就會導(dǎo)致毒性蛋白質(zhì)的聚集，最終導(dǎo)致神經(jīng)功能失調(diào)和細(xì)胞死亡。年齡增長是帕金森病發(fā)病的最大風(fēng)險因素，且因為溶酶體的功能會隨著年齡而降低，因此不難發(fā)現(xiàn)，隨著年齡的增長，自噬溶酶體途徑和泛素-蛋白酶體系統(tǒng)的功能減低，可導(dǎo)致黑質(zhì)多巴胺能神經(jīng)元中α-突觸核蛋白含量增加[6]。同時，研究發(fā)現(xiàn)[6]在死后大腦的黑質(zhì)中，26S/20S蛋白酶體復(fù)合物亞基顯著丟失，提示PD患者蛋白酶體損傷或失活可能為α-突觸核蛋白聚集增多的重要機制。另外，α-突觸核蛋白聚合形式可能會進一步下調(diào)26 S的蛋白酶活性[7]；α-突觸核蛋白寡聚體還可抑制泛素-蛋白酶體系統(tǒng)；α-突觸核蛋白的累積可抑制巨自噬[8]，并且不同形式的α-突觸核蛋白(野生型，突變體或翻譯后修飾)可以減弱分子伴侶介導(dǎo)的自噬功能。總的來說，蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)失調(diào)導(dǎo)致了α-突觸核蛋白累積，反過來α-突觸核蛋白累積又會影響α-突觸核蛋白的降解過程，此時便造成了α-突觸核蛋白持續(xù)不斷累積的惡性循環(huán)。

除了α-突觸核蛋白的降解異常，GWAS分析認(rèn)為SNCA基因座的單核苷酸多態(tài)性是導(dǎo)致α-突觸核蛋白表達異常增加并聚集于神經(jīng)元的原因[9]。研究發(fā)現(xiàn)[10]SNCA基因座上Ala53Thr和Ala39Pro突變可導(dǎo)致α-突觸核蛋白異常表達并聚集于神經(jīng)元。與此同時，編碼LRRK2的基因中G2019S突變，會導(dǎo)致多巴胺能神經(jīng)元中的LAS功能降低和α-突觸核蛋白的聚集增加[11]；編碼溶酶體酶的GBA(腦苷脂酶基因)基因的雜合突變與LAS功能降低有關(guān)[12]，且研究顯示當(dāng)GBA活性降低時，細(xì)胞培養(yǎng)物和動物模型中α-突觸核蛋白水平上升[13]；VPS35(編碼液泡蛋白分選相關(guān)蛋白35)的基因突變也會影響α-突觸核蛋白的處理，具體表現(xiàn)為Vps35缺乏小鼠黑質(zhì)多巴胺能神經(jīng)元中α-突觸核蛋白水平的增高[14]，其過表達則會減少α-突觸核蛋白的聚集[15]，并且VPS35缺乏和VPS35中的D620N突變與溶酶體相關(guān)膜糖蛋白2(LAMP2)的降低有關(guān)[14]；由此可見，α-突觸核蛋白的異常聚集可由α-突觸核蛋白降解減少和聚集增多雙重因素共同決定。其中，編碼α-突觸核蛋白相關(guān)基因的突變與帕金森病的風(fēng)險升高相關(guān)聯(lián)，影響著α-突觸核蛋白的表達及處理過程。

2.2線粒體功能障礙線粒體功能障礙是帕金森病發(fā)病的關(guān)鍵因素，研究發(fā)現(xiàn)在動物模型中注射幾種損害線粒體功能的毒素可復(fù)制帕金森病的神經(jīng)病理學(xué)特征[16]。并且對PD患者進行的尸檢表明，PD患者中腦以及前額葉皮質(zhì)區(qū)域的線粒體復(fù)合體I的活力下降達30%以上[17]。關(guān)于線粒體功能障礙與黑質(zhì)多巴胺能神經(jīng)元的變性缺失之間的關(guān)系，研究推斷可能的機制是：線粒體呼吸鏈酶復(fù)合體存在缺陷，引起了細(xì)胞內(nèi)糖的無氧分解，合成ATP的數(shù)量減少，細(xì)胞容易發(fā)生酸中毒，因此導(dǎo)致細(xì)胞膜內(nèi)外離子失衡，如Na+、Ca2+、Cl-離子的內(nèi)流增加，自由基產(chǎn)生增多，最終會導(dǎo)致細(xì)胞死亡。另外，ATP合成不足不僅可以使門冬氨酸、谷氨酸等這類對神經(jīng)元具有強烈的興奮和神經(jīng)毒性作用的氨基酸增加[18]，而且可導(dǎo)致細(xì)胞的脂質(zhì)和蛋白質(zhì)降解，降解產(chǎn)物可進一步觸發(fā)或發(fā)生氧化代謝反應(yīng)，從而加重黑質(zhì)多巴胺能神經(jīng)元的損傷。

除此之外，α-突觸核蛋白聚集和線粒體功能障礙可構(gòu)成一個惡性循環(huán)，在帕金森病的退化神經(jīng)元中通?？赏瑫r觀察到這兩種細(xì)胞變化，目前認(rèn)為，線粒體功能障礙與α-突觸核蛋白的異常聚集之間或許存在一個相互作用的過程。

一般而言，線粒體中的α-突觸核蛋白的水平很低，且研究發(fā)現(xiàn)一旦線粒體內(nèi)存在蛋白質(zhì)積累，可以誘發(fā)線粒體復(fù)合物I缺陷和氧化應(yīng)激[19]。α-突觸核蛋白的積累還可以干擾線粒體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)之間鈣離子的交換，破壞細(xì)胞內(nèi)的鈣離子的平衡，同時抑制受損線粒體的降解[3]。另外，線粒體主轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子——PGC1α的激活可導(dǎo)致α-突觸核蛋白寡聚化減少，表現(xiàn)為離體實驗中α-突觸核蛋白寡聚體的毒性降低[20]，然而研究發(fā)現(xiàn)PGC1α的靶基因卻通常表現(xiàn)為在帕金森病患者體內(nèi)表達不足[21]。由此可見線粒體功能障礙和α-突觸核蛋白的異常聚集是密切相關(guān)的。

線粒體自身還可以通過自噬選擇性清除細(xì)胞中受損或多余的線粒體，以維持細(xì)胞內(nèi)正常的線粒體質(zhì)量，即線粒體自噬。研究發(fā)現(xiàn)[22]，PD患者的黑質(zhì)和杏仁核線粒體自噬功能是有缺陷的，說明線粒體自噬與PD發(fā)病機制的相關(guān)性。線粒體被選擇性自噬的確切分子機制仍不明確，目前認(rèn)為PD致病基因中，PINK1、parkin、DJ-1、LRRK2都參與了線粒體自噬的調(diào)控過程。其中[23]PINK1、parkin能協(xié)同調(diào)節(jié)線粒體分裂、融合的動態(tài)變化，清除受損線粒體，而這兩種基因突變則能抑制線粒體自噬活性使機體對受損線粒體的清除機制發(fā)生障礙，干擾線粒體功能，最終導(dǎo)致多巴胺能神經(jīng)元變性壞死。LRRK2參與線粒體功能和轉(zhuǎn)移的調(diào)節(jié)，LRRK2的突變不僅與自噬的變化有關(guān)，而且與線粒體損傷[24]有關(guān)?？偠灾?，線粒體自噬效率低下，引起受損線粒體的積聚，氧化應(yīng)激和毒物負(fù)擔(dān)增加，能量耗竭，是造成帕金森病神經(jīng)變性的重要機制。

因此，可損害線粒體的毒素、α-突觸核蛋白的異常聚集、線粒體自噬功能低下、線粒體基因組異常變化等均可成為導(dǎo)致線粒體功能障礙的因素，線粒體功能發(fā)生障礙后，其造成的影響卻是巨大的。如前所述，線粒體功能障礙引發(fā)的ATP合成不足和線粒體自噬功能減退極大程度上影響著α-突觸核蛋白的異常聚集過程，并可加重黑質(zhì)多巴胺能神經(jīng)元的變性，是PD發(fā)病的重要原因所在。

2.3氧化應(yīng)激腦組織是機體氧化代謝最活躍的器官，隨著年齡的增長，細(xì)胞的抗氧化系統(tǒng)出現(xiàn)缺陷。當(dāng)體內(nèi)氧化和抗氧化作用失衡時，會激發(fā)氧化應(yīng)激，產(chǎn)生大量活性氧自由基(ROS)。研究證實，ROS的生成是PD患者腦中多巴胺能神經(jīng)元丟失的一個重要因素，產(chǎn)生大量ROS的原因包括多巴胺代謝、谷胱甘肽水平降低、離子水平紊亂和鈣超載[25]。

由于中樞神經(jīng)系統(tǒng)富含多不飽和脂肪酸、高耗氧量以及抗氧化防御能力相對較弱[26]，同時又因為黑質(zhì)多巴胺能神經(jīng)元的特殊結(jié)構(gòu)，使其特別容易受到代謝和氧化應(yīng)激的影響。首先，黑質(zhì)多巴胺能神經(jīng)元具有特別長(長達4.5米)的無髓鞘軸突，具有大量突觸(估計每個黑質(zhì)多巴胺能神經(jīng)元1～240萬個)，因此需要巨大的能量來維持其正常功能。其次，與鄰近腹側(cè)被蓋區(qū)域中的多巴胺能神經(jīng)元不同，黑質(zhì)多巴胺能神經(jīng)元因細(xì)胞溶質(zhì)鈣振蕩和鈣擠壓而表現(xiàn)出自主的起搏活動，因此需額外消耗能量，并隨著細(xì)胞溶質(zhì)多巴胺及其代謝物水平升高又進一步加重了氧化應(yīng)激。

不僅如此，研究顯示線粒體復(fù)合物I受到抑制后可以影響ATP的合成，同樣使ROS生成增加，ROS又可以導(dǎo)致mtDNA的損傷，觸發(fā)線粒體損傷與氧化應(yīng)激之間的惡性循環(huán)，線粒體功能障礙和氧化應(yīng)激增加還可以導(dǎo)致溶酶體的消耗和LAS的功能損害，進一步表明了帕金森病幾種可能的致病機制之間是密切相關(guān)的。

2.4神經(jīng)炎癥大量的尸檢、腦成像和流體生物標(biāo)志物研究表明，神經(jīng)炎癥參與PD的發(fā)病和疾病進展。中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)生神經(jīng)炎癥的特點是小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞的激活，從而產(chǎn)生大量的炎癥因子(如IL-6、IL-8、TNF-α等)、趨化因子、抗炎因子和神經(jīng)調(diào)節(jié)素等[27-28]，對血腦屏障(BBB)產(chǎn)生破壞作用的同時[29]，并可促進多巴胺能神經(jīng)元的退行性變性、缺失甚至壞死，進一步推動PD病理進程[30-31]。

在帕金森病的發(fā)病早期，嗅覺系統(tǒng)和腸道中的組織炎癥還可引發(fā)一定程度的α-突觸核蛋白錯誤折疊[32]，這時如果一些α-突觸核蛋白聚集體逃脫了正常的降解機制，可進一步造成α-突觸核蛋白的異常聚集的增多。PD患者和實驗?zāi)Ｐ偷膶嶒灲Y(jié)果表明，α-突觸核蛋白聚集可誘導(dǎo)固有和適應(yīng)性免疫[33]，激活小膠質(zhì)細(xì)胞的炎癥反應(yīng)，并通過誘發(fā)神經(jīng)炎癥及多巴胺能神經(jīng)元凋亡，最終導(dǎo)致PD的發(fā)生。神經(jīng)炎癥又可促進α-突觸核蛋白錯誤折疊[34]，表明這兩個過程形成了一個自我加重的循環(huán)。

除此之外，研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)帕金森病腦組織中的兒茶酚胺神經(jīng)元和培養(yǎng)的多巴胺能神經(jīng)元暴露于活化的小膠質(zhì)細(xì)胞或L-DOPA時，會傾向于表達MHCI類蛋白，因此如果它們呈現(xiàn)為抗原，將參與CTL介導(dǎo)的免疫效應(yīng)[35]，加重自身的死亡變性。

值得注意的是，活化的免疫細(xì)胞不僅可導(dǎo)致大腦中帕金森病病理學(xué)的發(fā)生和惡化，同時因為小膠質(zhì)細(xì)胞具有吞噬和降解細(xì)胞外α-突觸核蛋白聚集體的作用，利用激活的免疫細(xì)胞靶向清除α-突觸核蛋白的免疫療法也正在研究中[36]。因此神經(jīng)炎癥是引起多巴胺能神經(jīng)元死亡的主要原因還是神經(jīng)元變性缺失的繼發(fā)反應(yīng)，目前尚未明確。

3 展 望

綜上所述，PD的發(fā)病機制及病理過程十分復(fù)雜，各機制間相互交錯、互相影響，為PD的研究及治療帶來重重阻礙。PD的主要臨床表現(xiàn)為運動功能障礙、情感及認(rèn)知功能障礙，并常累及多個臟器。隨著我國人口老齡化問題日益凸顯，PD 患者的數(shù)量也日益增多，其高患病率、高致殘率給患者個人及家庭帶來沉重的生活負(fù)擔(dān)和經(jīng)濟負(fù)擔(dān)。迄今為止，各種已知的發(fā)病機制尚不能完全闡明其發(fā)病機理。但基于上述機制研究所產(chǎn)生的抗PD靶向藥物已進入臨床試驗階段，相關(guān)的研究工作也從未間斷，相信在不久的將來，真正可緩解、甚至逆轉(zhuǎn)疾病進程的治療策略會逐漸被發(fā)現(xiàn)。