侯曉祎，巴智勝，朱麗，羅勇

(1.遵義醫(yī)科大學(xué)第三附屬醫(yī)院 a.神經(jīng)內(nèi)科，b.藥物臨床試驗(yàn)機(jī)構(gòu)辦公室，c.神經(jīng)內(nèi)科,貴州 遵義 563000；2.遵義醫(yī)科大學(xué)醫(yī)學(xué)與科技學(xué)院，貴州 遵義 563000)

帕金森病(Parkinson′s Disease，PD)是一種中老年人群中常見的神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病，以靜止性震顫、運(yùn)動(dòng)遲緩、肌強(qiáng)直和姿勢平衡障礙為主要特征。PD在60歲以上人群中的發(fā)病率約為1.7%，僅次于阿爾茨海默病[1]。隨著人口老齡化進(jìn)展，PD發(fā)病率呈逐年升高趨勢。由于PD的病因尚存在爭議，診斷標(biāo)準(zhǔn)繁瑣，無法在PD早期階段做出準(zhǔn)確的診斷，故很多患者錯(cuò)過最佳的治療時(shí)期。而后期階段運(yùn)動(dòng)障礙進(jìn)行性加重，認(rèn)知障礙及多種并發(fā)癥的出現(xiàn)亦給PD的治療造成很大的臨床挑戰(zhàn)。目前PD的治療手段有限，無論是近年出現(xiàn)的物理療法、手術(shù)療法、康復(fù)療法以及基因療法還是臨床最常用的左旋多巴藥物替代療法對(duì)PD的療效均只局限于暫時(shí)緩解癥狀，不能有效減緩病程的進(jìn)展[2]。因此，探尋治療PD的新靶點(diǎn)成為近年的研究熱點(diǎn)。

關(guān)于PD的發(fā)病機(jī)制尚未完全明確，α-突觸核蛋白(α-synuclein，α-Syn)異常聚集、神經(jīng)炎癥、自噬、Tau的過度磷酸化及線粒體功能障礙等機(jī)制均被提及，其中α-Syn異常聚集形成路易小體(Lewy′s body，LB)被認(rèn)為是PD的最主要發(fā)病機(jī)制[3-4]。然而Kokoulina和Rohn[5]通過對(duì)死亡PD患者的研究發(fā)現(xiàn)，其腦切片中LB的主要成分為TAR DNA結(jié)合蛋白43(TAR DNA-binding protein 43，TDP-43)。有報(bào)道指出，PD患者中存在TDP-43蛋白的編碼基因(TAR DNA-binding protein gene,TARDBP)突變[6]。提示TDP-43可能是除α-Syn外與PD發(fā)病相關(guān)的另一種蛋白質(zhì)，在PD復(fù)雜發(fā)病機(jī)制中扮演重要角色?，F(xiàn)就TDP-43在PD發(fā)病機(jī)制中的作用予以綜述。

1 TDP-43概述

1.1TDP-43的結(jié)構(gòu)和功能 TDP-43是一種由定位于人類第1號(hào)染色體Chrlp36.2的TARDBP基因編碼的DNA和RNA結(jié)合蛋白，包含414個(gè)氨基酸，分子量約為43 000。TDP-43的一級(jí)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為C端包含甘氨酸富集區(qū)，可介導(dǎo)蛋白質(zhì)之間的相互作用，使其結(jié)合DNA、RNA和蛋白質(zhì)。N端包含核定位信號(hào)、核轉(zhuǎn)移信號(hào)以及3個(gè)潛在的胱天蛋白酶(caspase)識(shí)別點(diǎn)。其特點(diǎn)為可與TDP-43蛋白分子結(jié)合，該功能與TDP-43在胞內(nèi)形成同源二聚體有關(guān)。在某些應(yīng)激刺激下，caspase作用于N端的caspase識(shí)別點(diǎn)后裂解TDP-43形成分子量為25 000的TDP-43片段，后者的異位表達(dá)導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)TDP-43包涵體形成，產(chǎn)生細(xì)胞毒性[7]。TDP-43具有廣泛的生理功能，參與“RNA代謝”的整個(gè)生命周期，包括RNA的剪接、RNA的轉(zhuǎn)運(yùn)、維持信使RNA(messenger RNA,mRNA)穩(wěn)定性、微RNA的加工以及參與應(yīng)激顆粒的組成[8]。

1.2TDP-43的病理改變 TDP-43在嚙齒動(dòng)物和人類組織中均有分布，在脊髓和大腦中以mRNA和蛋白質(zhì)形式廣泛表達(dá)[9]。生理性TDP-43主要分布在細(xì)胞核，少量出現(xiàn)在核周胞質(zhì)，其表達(dá)受到定位信號(hào)和轉(zhuǎn)移信號(hào)的調(diào)控并易受到機(jī)體生理狀態(tài)的影響。在疾病和應(yīng)激狀態(tài)下，TDP-43可表現(xiàn)為核內(nèi)包涵體、胞質(zhì)聚集體、核周深染、胞質(zhì)彌漫著色等一系列病理形態(tài)改變。病理性TDP-43可由TARDBP基因突變、磷酸化、泛素化以及N端截短等修飾過程所致。與生理結(jié)構(gòu)相比，其狀態(tài)不穩(wěn)定更易聚集。異常的TDP-43水平和定位對(duì)神經(jīng)元有毒性[10]，并損害多種細(xì)胞過程，包括軸突運(yùn)輸[11]、線粒體功能[12]和RNA代謝[13]。有研究者認(rèn)為，升高神經(jīng)元細(xì)胞中的TDP-43水平便會(huì)導(dǎo)致神經(jīng)毒性反應(yīng)[10]。然而有研究者提出不同的觀點(diǎn)，認(rèn)為破壞TDP-43介導(dǎo)的RNA代謝可能會(huì)極大地?fù)p傷神經(jīng)元功能導(dǎo)致神經(jīng)元丟失[14]。盡管目前TDP-43的神經(jīng)毒性機(jī)制尚不清楚，但越來越多的神經(jīng)退行性疾病中檢測到病理性TDP-43，如PD、關(guān)島-帕金森綜合征、皮質(zhì)基底節(jié)變性、阿爾茨海默病以及海馬硬化癥等[5,15]。已有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證實(shí)，caspase剪切的TDP-43是PD中LB的主要成分，提示TDP-43與PD發(fā)病之間存在一定的聯(lián)系[5]。

2 TDP-43與PD的關(guān)系

TARDBP基因的遺傳突變是家族性和散發(fā)性肌萎縮側(cè)索硬化癥的病因。但近年來關(guān)于TARDBP基因突變存在于其他神經(jīng)退行性疾病中的報(bào)道逐漸出現(xiàn)。Quadri等[6]對(duì)撒丁島人群調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，TARDBP(c.G1144A；p.A382T)基因突變患者可表現(xiàn)為PD樣癥狀。TARDBP(p.A382T)基因突變導(dǎo)致臨床表現(xiàn)為PD的患者占撒丁島家族性和散發(fā)性肌萎縮側(cè)索硬化癥患者的30%以上。而327例撒丁島PD患者中8例(2.5%)p.A382T基因攜帶者均被診斷為典型的遲發(fā)性PD。因此，TARDBP基因突變是否與PD發(fā)病存在直接的關(guān)系值得進(jìn)一步探究。Gagliardi等[16]在意大利南部的散發(fā)性PD患者中首次檢測出TARDBP(p.N267S)基因突變。Rayaprolu等[17]對(duì)692例美國PD患者進(jìn)行TARDBP基因的篩查，在家族性PD患者中亦檢測到TARDBP(p.N267S)基因突變。這些發(fā)現(xiàn)為TARDBP基因突變可導(dǎo)致PD發(fā)病提供了新的依據(jù)，提示TARDBP基因突變與PD發(fā)病之間可能存在聯(lián)系。目前尚無病理學(xué)研究證實(shí)，PD患者的大腦中存在LB及TDP-43陽性包涵體。由此，能否找到TDP-43病理學(xué)存在于PD患者大腦中的證據(jù)成為驗(yàn)證兩者關(guān)系的關(guān)鍵。caspase剪切TDP-43的C端形成分子量為25 000的TDP-43片段，其異位表達(dá)易形成不溶性包涵體，產(chǎn)生細(xì)胞毒性。Kokoulina和Rohn[5]將TDP半胱天冬酶裂解產(chǎn)物抗體(TDP caspase cleavage product antibody，TDPccp)應(yīng)用于PD患者死后的腦切片定位。結(jié)果顯示，所有定位的腦切片中LB內(nèi)均存在caspase剪切的分子量為25 000的TDP-43片段。該發(fā)現(xiàn)為TDP-43與PD之間存在相關(guān)性提供了重要依據(jù)。然而，多數(shù)研究認(rèn)為PD患者黑質(zhì)多巴胺能神經(jīng)元缺失與LB內(nèi)α-Syn包涵體相關(guān)。為進(jìn)一步驗(yàn)證LB內(nèi)主要成分包含TDP-43，Kokoulina和Rohn[5]利用TDPccp與α-Syn抗體同時(shí)定位于PD患者腦切片發(fā)現(xiàn)，TDPccp檢測到的LB數(shù)量較 α-Syn 抗體更多，且半定量分析顯示caspase剪切的TDP-43標(biāo)記LB的百分比約為α-Syn標(biāo)記百分比的2倍(分別為34.6%和17.6%)。這些數(shù)據(jù)證實(shí)，caspase剪切的TDP-43是PD中LB的主要成分[5]。這一重要發(fā)現(xiàn)提示TDP-43極有可能是PD的另一種病理標(biāo)記蛋白，但其在PD復(fù)雜的發(fā)病機(jī)制中如何發(fā)揮重要作用值得深入研究。Toyoshima和Takahashi等[18]指出，TDP-43病理改變可能在LB疾病中具有共病作用，且Tau、α-Syn及TDP-43等疾病蛋白可能最初共享相互關(guān)聯(lián)的生理途徑。這為證實(shí)TDP-43在PD發(fā)病機(jī)制中可能發(fā)揮重要作用提供了新的證據(jù)。綜上，PD患者的TARDBP基因突變，PD患者腦切片中分子量為25 000的TDP-43異常聚集，以及TDP-43與Tau、α-Syn等病理蛋白之間的相互關(guān)聯(lián)均提示TDP-43與PD的發(fā)病關(guān)系密切。

3 TDP-43在PD發(fā)病機(jī)制中的作用

TDP-43與PD發(fā)病密切相關(guān)，其可能不僅是PD病理蛋白，還在PD發(fā)病機(jī)制中充當(dāng)至關(guān)重要的角色。因此，了解TDP-43在PD發(fā)病機(jī)制中的作用將為PD的診斷和治療提供更好的方法。

3.1TDP-43與α-Syn α-Syn是一種腦內(nèi)含量豐富的神經(jīng)蛋白，生理狀態(tài)是天然未折疊的，主要參與囊泡的運(yùn)輸和釋放。在應(yīng)激條件下，α-Syn發(fā)生錯(cuò)誤折疊形成單體、寡聚體、多聚體。而α-Syn寡聚體是LB的主要成分，可導(dǎo)致PD神經(jīng)元變性[19-20]。有研究證實(shí)，caspase剪切的TDP-43為PD中LB的主要成分，TDPccp抗體是檢測LB的有效標(biāo)志物[5]。探索TDP-43對(duì)轉(zhuǎn)基因小鼠α-Syn神經(jīng)毒性影響的研究發(fā)現(xiàn)，與單基因轉(zhuǎn)基因小鼠相比，TDP-43和α-Syn同時(shí)過表達(dá)導(dǎo)致雙轉(zhuǎn)基因小鼠中多巴胺能神經(jīng)元的損失更嚴(yán)重，TDP-43增強(qiáng)α-Syn對(duì)活體動(dòng)物中多巴胺能神經(jīng)元的毒性[21]。多種神經(jīng)退行性疾病中存在聚集體及蛋白質(zhì)之間的分子相互協(xié)同作用，導(dǎo)致神經(jīng)元中發(fā)生多種病理改變[22]。Nonaka等[23]將α-Syn纖維注射入野生型小鼠腦的紋狀體中，在注射后僅1個(gè)月內(nèi)即可檢測到磷酸化的TDP-43，提示α-Syn與磷酸化的TDP-43具有協(xié)同作用?？梢姡琓DP-43在PD的疾病進(jìn)展中與α-Syn的聚集存在聯(lián)系。

3.2TDP-43與Tau Tau是一種微管相關(guān)蛋白，在維持軸突運(yùn)輸和神經(jīng)元完整性方面具有重要作用，可穩(wěn)定微管并促進(jìn)微管組裝。Tau的磷酸化使微管解離以及神經(jīng)原纖維纏結(jié)[24]。15%～30%的PD患者在疾病晚期發(fā)生認(rèn)知功能障礙乃至癡呆，多達(dá)50%的PD癡呆患者會(huì)產(chǎn)生大量含有Tau的神經(jīng)元纖維纏結(jié)[25]。Tau-微管蛋白激酶1/2可以促進(jìn)病理性TDP-43的積聚[26]，而TDP-43的異常積聚也可導(dǎo)致Tau異常表達(dá)[27]，提示TDP-43與Tau的過度磷酸化和聚集相關(guān)[28]。PD-癡呆綜合征患者中提取的Tau蛋白包含3R和4R-tau[29]。Gu等[30]研究發(fā)現(xiàn)，Tau外顯子10的剪接失調(diào)導(dǎo)致兩種Tau亞型3R-tau和4R-tau的比例發(fā)生改變。而TDP-43異常聚集可提高Tau外顯子10的包涵性，增加4R-tau同工型的產(chǎn)生，導(dǎo)致Tau的同種型3R-tau和4R-tau的比例失調(diào)，提示病理性TDP-43與Tau比例失調(diào)相關(guān)，可能導(dǎo)致PD患者癡呆癥狀。

3.3TDP-43與線粒體功能障礙 線粒體是一種通過氧化磷酸化產(chǎn)生ATP供給細(xì)胞能量的重要細(xì)胞器，亦參與其他功能，如細(xì)胞凋亡、清除自由基和鈣穩(wěn)態(tài)。線粒體功能障礙在PD中起關(guān)鍵作用[31]。病理性TDP-43可引起線粒體形態(tài)和動(dòng)力學(xué)的缺陷進(jìn)而導(dǎo)致功能障礙[32]。TDP-43 M337V轉(zhuǎn)基因小鼠中，TDP-43的錯(cuò)誤定位導(dǎo)致線粒體功能障礙。而TDP-43線粒體定位抑制酶清除細(xì)胞質(zhì)中TDP-43的聚集，使線粒體功能恢復(fù)，并改善TDP-43M337V小鼠的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)和認(rèn)知缺陷[33]。在NSC-34細(xì)胞中，TDP-43過表達(dá)增加線粒體自噬導(dǎo)致線粒體功能障礙[34]。成纖維細(xì)胞中病理性A382T TDP-43突變體的過表達(dá)誘導(dǎo)線粒體形態(tài)變化，導(dǎo)致線粒體的碎裂[35]。而在TDP-43的某些小鼠模型中，不僅存在線粒體形態(tài)改變，也存在線粒體動(dòng)力學(xué)的明顯變化[36]。線粒體融合蛋白2是一種線粒體動(dòng)力學(xué)調(diào)節(jié)蛋白，Wang等[37]研究發(fā)現(xiàn)線粒體融合蛋白2過表達(dá)可減輕TDP-43誘導(dǎo)的線粒體功能障礙。此外，線粒體具有緩沖鈣的作用，攜帶A315T TDP-43的患者衍生的成纖維細(xì)胞中線粒體功能異常導(dǎo)致鈣攝取增加[32]。因此，推測病理性TDP-43可導(dǎo)致線粒體功能障礙，進(jìn)一步誘發(fā)PD。

3.4TDP-43與自噬 自噬是自噬溶酶體囊泡結(jié)構(gòu)降解細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的一種分解代謝機(jī)制，可避免錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì)積累。有研究證實(shí)，自噬對(duì)維持體細(xì)胞穩(wěn)態(tài)至關(guān)重要[38]。而自噬損傷在PD中發(fā)揮重要作用[39]。有研究證明，TDP-43以哺乳動(dòng)物雷帕霉素復(fù)合物靶標(biāo)1依賴性和哺乳動(dòng)物雷帕霉素復(fù)合物靶標(biāo)1獨(dú)立性方式調(diào)節(jié)自噬[40]。TDP-43在多形性膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)胞中過表達(dá)抑制自噬[41]。有研究證實(shí)，在過表達(dá)TDP-43片段的轉(zhuǎn)基因小鼠模型中自噬因子減少[42]。Xia等[43]在PC12和SH-SY5Y等細(xì)胞系中發(fā)現(xiàn)，TDP-43的下調(diào)促進(jìn)自噬。此外，有研究指出TDP-43通過穩(wěn)定3種不同的mRNA(atg7、raptor和dynactin)來調(diào)節(jié)基礎(chǔ)自噬，然而在TDP-43下調(diào)后這些自噬mRNA的細(xì)胞水平降低[44]。Wang等[45]在攜帶TDP-43 A315T突變的肌萎縮側(cè)索硬化癥患者的皮膚活組織檢查中證實(shí)，該致病性TDP-43突變可能誘導(dǎo)自噬。TDP-43對(duì)自噬發(fā)揮促進(jìn)作用還是抑制作用尚未統(tǒng)一，但自噬抑制引起TDP-43聚集物的加劇累積，增強(qiáng)細(xì)胞應(yīng)激并誘導(dǎo)細(xì)胞死亡[44]，可導(dǎo)致PD的發(fā)生和進(jìn)展。

3.5TDP-43與神經(jīng)炎癥 神經(jīng)炎癥的特征是小膠質(zhì)細(xì)胞活化，而活化后的小膠質(zhì)細(xì)胞促進(jìn)細(xì)胞碎片的清除及神經(jīng)營養(yǎng)因子的分泌，但其釋放的炎癥物質(zhì)亦可造成神經(jīng)元損傷[46]。多巴胺能神經(jīng)元退化伴隨著小膠質(zhì)細(xì)胞的活化，以及炎癥的產(chǎn)生增加。已有研究者提出小膠質(zhì)細(xì)胞介導(dǎo)的炎癥過程參與PD的早期階段[47]。有研究顯示，血清腫瘤壞死因子-α、白細(xì)胞介素-6與PD非運(yùn)動(dòng)癥狀(如疲勞、抑郁和睡眠困難)之間存在正相關(guān)[48]。而TDP-43過表達(dá)促進(jìn)神經(jīng)炎癥的生成，導(dǎo)致神經(jīng)元細(xì)胞的丟失。TDP-43過表達(dá)的神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞被脂多糖或活性氧類物質(zhì)刺激后導(dǎo)致促炎因子增多[49]。TDP-43在小膠質(zhì)細(xì)胞中顯著上調(diào)環(huán)加氧酶2和前列腺素E2水平并引發(fā)神經(jīng)毒性。此外，給予特異性環(huán)加氧酶2抑制劑塞來昔布可大大減少TDP-43導(dǎo)致的神經(jīng)毒性[50]。上述研究表明，TDP-43與神經(jīng)炎癥存在聯(lián)系，如果能以TDP-43為靶點(diǎn)，找到抑制PD中炎癥物質(zhì)產(chǎn)生的方法可能同時(shí)治療PD的運(yùn)動(dòng)和非運(yùn)動(dòng)癥狀。

4 小 結(jié)

目前，TDP-43被認(rèn)為是阿爾茨海默病、肌萎縮側(cè)索硬化癥和伴有泛素陽性包涵體的額顳葉變性的主要標(biāo)志物[51]。但近年不斷有關(guān)于PD患者中檢測到TARDBP基因突變的報(bào)道。此外，TDP-43在PD患者死后腦組織切片中被發(fā)現(xiàn)，TDPccp甚至比α-Syn抗體檢測到的LB數(shù)量更多，提示TDP-43極可能是PD的另一種標(biāo)記蛋白，為PD的診斷提供新的重要線索。TDP-43可在PD多種發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮作用，可能是其中的重要環(huán)節(jié)，具體作用包括：①TDP-43可促進(jìn)α-Syn聚集，使多巴胺能神經(jīng)元的丟失更嚴(yán)重；②TDP-43促進(jìn)Tau過度磷酸化，并可參與Tau剪切使其比例失調(diào)，導(dǎo)致PD癡呆癥狀；③病理性TDP-43可引起線粒體形態(tài)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的缺陷，增加線粒體自噬，導(dǎo)致線粒體功能障礙；④TDP-43對(duì)自噬的抑制引起TDP-43聚集物的加劇累積，增強(qiáng)細(xì)胞應(yīng)激并誘導(dǎo)神經(jīng)元細(xì)胞死亡；⑤TDP-43的異常聚集促進(jìn)神經(jīng)炎癥產(chǎn)生，使PD非運(yùn)動(dòng)癥狀加重。雖然TDP-43在PD發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮作用，但致病路徑及靶點(diǎn)仍不明確。因此，深入研究TDP-43與PD的關(guān)系，可能對(duì)探討PD發(fā)病機(jī)制及治療具有重要意義。期待揭示TDP-43在PD發(fā)病機(jī)制中的作用亦將給PD的治療帶來新的希望。