我的综述（原创）帕金森病

帕金森病（Parkinson’s disease,PD）是中老年慢性神经系统退行性疾病。选择性中脑黑质纹状体DA能神经元丧失，纹状体多巴胺含量显著减少以及黑质、蓝斑存在的Lewy小体为其病理特征。到目前为止，关于PD发病机制的研究已有很多，但为何会引起黑质DA能神经元变性仍不甚清楚。本文就最近涌现的与PD发病相关的几个热点因素综述如下：
一、  丝裂素活化蛋白激酶与PD
丝裂素活化蛋白激酶（Mitogen activated protein kinase,MAPKs）家族是一组分布于细胞浆内具有双重磷酸化功能的蛋白激酶，主要有以下三个成员，即细胞外信号调节激酶（extracellular signal-regulated protein kinase,ERK）；应激活化蛋白激酶（stress-activated protein kinase,SAPK）即c-Jun氨基末端激酶（JNK）；蛋白激酶p38。
MAPKs信号转导通路是信号从细胞表面转导到细胞内部的重要传递者，具有两个显著特征：①通过Ⅷ区域苏氨酸（Thr）、酪氨酸（Tyr）双位点磷酸化活化。②是由脯氨酸介导的丝氨酸/苏氨酸（Ser/Thr）蛋白激酶，具有最小共同靶序列Ser/Thr-pro。
越来越多的证据表明神经元凋亡在PD等神经退行性疾病的发病机理中起关键作用。因此探讨神经元凋亡的调控机制对神经退行性疾病的防治有着极其重要的意义。真核细胞已确定的三条MAPKs信号转导通路在保持细胞存活和死亡的动态平衡中发挥着重要作用[1]。
已有充分证据表明JNK和p38途径在神经元凋亡中起重要作用。Oo等对黑质纹状体多巴胺能神经元凋亡的研究中发现，在其凋亡的同时存在JNK途径的激活，使磷酸化的c-Jun表达增加[2]。另外还发现缺乏JNK3的小鼠能抵抗kainate引起的神经元凋亡，表明JNK3在某些神经元死亡中发挥着重要作用[3]。
Zhen等[4]用人的SK-N-MC细胞研究发现多巴胺受体激动剂可激活p38MAPK/JNK传导途径，揭示了药物治疗引起帕金森病进展的事实。Luo等[5]用293细胞系和新生大鼠纹状体有丝分裂后期神经元的原代培养来研究多巴胺引起神经元凋亡的传导途径。他们发现DA是通过激活JNK通路诱发凋亡，包括JNK激酶的活性增加，核c-Jun磷酸化水平增加，c-Jun蛋白水平增加。SEK1是JNK上游的激酶，在SEK1激酶缺失的突变体DA诱导的JNK途径激活和凋亡可被抑制。
Kang等人用氧化的多巴胺诱导的PC12细胞凋亡，引起DNA片断产生和JNK/SAPK途径激活比多巴胺更快、更明显。用抗氧化剂N-乙酰半胱氨酸能抑制JNK/SAPK途径的激活和DNA片断化，同时发现凋亡发生时，Bcl-2表达减少，Bax表达先增加，后减少。以上结果提示，多巴胺诱导的PC12细胞凋亡与JNK/SAPK途径的激活和Bcl-2/Bax比值的下降有关。
1-甲基-4-苯基-1，2，3，6-四氢吡啶（MPTP）是一种海洛因类的衍生物，注射或长期接触后能产生类似PD临床表现和病理变化。最近Saporito等人[6]的研究认为MPTP引起的神经元凋亡是经JNK信号转导途径实现的。选用JNK激活的抑制剂CEP-1347/KT-7515能减弱MPTP引起的黑质纹状体多巴胺能神经元的变性。CEP-1347/KT-7515对MPTP注射小鼠的神经保护作用并不是通过抑制MPTP转化为MPP+实现的。因为实验中Saporito 发现CEP-1347/KT-7515浓度达3μM时也未抑制MAO-B的活性。在另一实验中，Saporito等[7]发现雄性的C57小鼠皮下注射MPTP后，磷酸化的JNK和JNK激酶分别升高2.5和5倍，其高峰位吻合于脑脊液中MPP+的高峰水平。以上研究均提示MPTP介导的黑质纹状体DA能神经元的凋亡与JNK信号途径有关，也提示在PD等神经退行性病变中该途径可能被激活。
所以说，MAPKs途径在保持细胞存活和死亡的动态平衡中发挥重要作用，与PD等神经变性疾病的发生、发展机制密切相关。
二、  共核蛋白与PD
共核蛋白（synuclein）最早是从电鲟鱼（Terprdo）的带电器官中分离得到的，由于它同时分布于神经元的突触末梢和细胞核，因此又叫共核蛋白。synuclein是小分子量（接近14kDa）的蛋白质，是天然伸展蛋白，生理情况下呈无序结构，在突触前神经元高度表达，海马和皮层区域表达更为丰富，髓鞘不完全的联络区和新皮层表达最为明显，而运动前区和初级感觉联络区，完全有髓的初级运动和初级感觉区表达最弱。说明脑组织中神经髓鞘发育越完整的区域，synuclein的表达越少。
在人类synuclein有三种结构类型：α、β和γ- synuclein，其中α- synuclein又称为NACP（non-amyloid component precursor）。α和 β- synuclein与神经系统变性疾病有关。目前对α- synuclein的功能还不清楚，但大量研究发现其存在于许多神经系统疾病的突触末梢或细胞浆包涵体中，因此认为它可能参与神经元的变性过程。
最早将α- synuclein和PD联系起来的确切证据是Polymeropoulos[8]等报道的一个呈常染色体显性遗传的意大利家系，发现α- synuclein和PD相关基因都定位于4q21-q23，基因的外显率达85%，病人的临床表现典型，发病年龄相对较早（46±13岁），病理发现有Lewy小体。但通过分析多例散发性PD病人却没有发现相同的基因突变。因此多数学者认为α- synuclein基因的突变可能只与那些发病年龄早，以高外显率、常染色体显性遗传为特征的家族性PD有关，而与大多数散发性PD无关。
Trojanowski和Lee提出“蛋白致死性吸引”（fatal attractions）假说可解释synuclein引起的PD等神经变性疾病的发生和发展[9]，其证据是：①α- synuclein正常生理功能丧失。α- synuclein基因翻译后修饰，如磷酸化作用，蛋白水解作用或其它蛋白相互作用，可能调节体内α- synuclein的纤维形成，使α- synuclein丧失了正常的生理功能[10]。α- synuclein可被Fyn磷酸化，而不受局灶黏附激酶FAK（focal adhesion kinase）、MAPK/SRK1、SAPK/JNK和周期素依赖性蛋白激酶5（Cyclin-dependent kinase 5,Cdk5）的影响。Fyn是Src家族成员，具有酪氨酸激酶（PTK）活性。另外，Fyn也可磷酸化α- synuclein的A53T突变型，Fyn特异性磷酸化α- synuclein的125酪氨酸残基。脑中Fyn的表达和α- synuclein的分布部位相同，均位于亚细胞结构。由于Fyn调节中枢神经系统的不同信号转导途径，在神经元分化、成活、可塑性上起关键作用，故α- synuclein的磷酸化作用可能参与Fyn介导的神经元细胞信号通路[11、12]。Takenouchi等认为与蛋白激酶C和蛋白激酶A不同，人类α- synuclein可能通过改变细胞的黏附能力，影响细胞信号转导途径[13]。②α- synuclein病理性积聚引起神经毒性和氧化应激。在PD的lewy小体中发现大量硝基化α- synuclein积聚的包涵物。α- synuclein中的酪氨酸是硝基化的靶子，这种选择性和特异性α- synuclein硝基化直接造成PD的氧化和硝基化损害[14]，同时硝基化也打破α- synuclein的构象，引起α- synuclein积聚。Hsu等发现α- synuclein的异常积聚引起线粒体改变，导致氧化应激，最后造成细胞死亡[15]。人类突变型α- synuclein（A53T）的过度表达，选择性诱导初级多巴胺能神经元和N27细胞凋亡，突变蛋白也加强了6-羟基多巴的神经毒性。与此相反，野生型人α- synuclein的过度表达并不直接产生神经毒性，而是增强6-羟基多巴的细胞死亡作用，使多巴胺能神经元更易遭受神经毒性损害[16、17]。过度表达野生型和突变型α- synuclein可引起培养的神经元细胞凋亡。
目前尚无有效办法阻止α- synuclein的病理性积聚，展望未来，开发与α- synuclein相互作用的分子用于预防、诊断和治疗PD一定具有美好前景。
三、  雌激素与PD
PD的发病率有明显的性别差异，男性与女性之比为：1.7-3.5/1[18]。大量研究表明雌激素可在垂体、下丘脑、中脑边缘系统和黑质纹状体系统等影响多巴胺能神经递质的功能。雌激素可通过作用于DA合成酶和DA摄取位点而促进DA合成与释放，并可抑制DA重摄取，从而有效增加突触后膜DA的利用。雌激素的这一调节作用可通过基因组机制完成，即雌激素与细胞质中特异的激素受体结合，而后移位至靶细胞核内与特定基因结合后，通过转录合成蛋白质而发挥作用。然而，Tina等[19]研究证实，雌激素对DA还存在着另一种调节机制，即非基因组调节机制。这种调节开始迅速（几秒至几分钟），雌激素可结合于特殊的细胞外膜蛋白或与神经细胞膜相互作用从而调节DA功能。由于类固醇激素是亲脂性的，因此可以通过：①修饰脂质膜的结构和动力学；②修饰周围水介质的结构和动力学；③修饰周围膜蛋白的结构，以使神经元或其他细胞的脂质膜转变成有活性的或无活性的形式，从而表现出膜效应。
最近几年通过分子克隆技术至少有5种DA亚型被确定，但基于DA的生理和药理学特性，Sibley和Monsma（1992年）将DA的5种受体亚型归类为D1和D2受体。D1受体是突触后受体，D2受体既是突触前，也是突触后受体。存在于DA能神经元本身，包括胞体、树突和轴突末梢的受体称为自身受体，主要是D2受体。它直接参与调控DA能神经元的电活动及DA的合成与释放。雌激素可通过调节突触前自身受体活性影响DA能神经元功能。此外，雌激素可增加大鼠纹状体D1和D2受体密度并提高受体敏感性，从而影响DA受体结合能力，表现出对突触后受体的作用。另有研究发现，急性注射雌二醇可使纹状体D2多巴胺受体结合力迅速下降；慢性应用雌二醇可使结合力增高。总之，纹状体DA受体因雌激素剂量、动物性别、雌激素处理时程和受体结合力测试时间的不同而表现出不同的结合能力。
在中脑，雌激素位于中央灰质，即PD发病过程中DA能神经元稀少的部位之一，这一发现说明雌激素可能在中央灰质和腹侧被盖区为DA能神经元提供保护作用。雌激素可通过影响DA转运物质以减少对神经毒性物质的重吸收；保护DA神经元免于凋亡[20]；作为抗氧化物质抵抗氧自由基的毒性作用[21]；以及与神经营养因子协同作用而发挥其神经保护功能[22]。
研究发现，雌激素的应用时程可以决定雌激素对DA能神经元的作用。适量应用雌激素可增加DA的释放从而改善DA利用率降低造成的症状，如PD早期的运动障碍。然而长期应用雌激素最终会导致DA耗竭而加重症状。此外，补充给予正常雌鼠雌激素并不能使其免受MPTP的神经毒性作用。由此可见，低水平的雌激素可提供神经保护作用。
总之，雌激素对DA能神经元功能的影响比较复杂，雌激素在PD治疗中的作用亦尚无定论。
四、  褪黑素与PD
褪黑素（Melatonin,MT）是松果体分泌的一种重要的激素，它的分泌呈昼夜节律性，对体内许多系统的功能产生影响。近年来研究证明，作为一种进化保留分子，MT起着清除自由基保护机体免受氧化损伤的作用。
体内自由基的毒性可以被直接自由基清除剂和间接抗氧化剂所中和。近年来的研究证明，MT既是直接自由基清除剂，又是间接抗氧化剂；它不但能清除自由基本身，还能清除自由基的前体物质如H2O2及活性氧家族，减少自由基的产生。MT直接清除OH自由基，其清除能力是谷胱苷肽的4倍，甘露醇的14倍，维生素C和维生素E的2.7-4倍。
与其他的抗氧化剂不同，MT是一种自杀型抗氧化剂，一旦被氧化便不能被还原，这就避免了自动氧化导致的自由基形成和氧化还原的毒性作用，使其作用更具优越性。体内大量不饱和脂肪酸在自由基的作用下极易形成脂质自由基，引起脂质过氧化反应，后者对生物膜内类脂结构破坏极大。MT对由此因素造成的组织细胞损伤有明显的拮抗作用，可以降低组织中脂质过氧化产物的含量，剂量依赖性地保护组织和细胞的功能。研究发现MT还能激活其他抗氧化酶如GPX、SOD等的活性，提高其在组织细胞内的表达来达到抗氧化目的。
在PD的发病机制方面，虽然氧化应激反应、自由基中毒学说并不能完全解释PD的发病，但自由基的损伤确与PD有着密切的联系。许多体内外实验证明，PD患者黑质内存在铁离子浓度升高，线粒体功能下降，抗氧化保护如SOD、GSH等功能异常及氧化应激反应增强，氧自由基产生过多，引起蛋白质、脂质过氧化物损害和DNA断裂，导致神经元发生凋亡，甚至坏死。由于神经毒素如MPTP、6-OHDA及儿茶酚胺类（包括DA及L-dopa）自动氧化及其中间产物的形成过程中大量产生自由基损伤多巴胺能神经元而受到神经学家的重视。研究证明MT以其强大的抗自由基作用在PD的发病中具有重要地位[23]。
Dario等通过在大鼠黑质注射MPTP之前及之后给予MT和生理盐水治疗，发现MT的给予逆转了MPTP所导致的神经细胞的形态学改变，抑制了MPTP所导致的酪氨酸羟化酶（TH）免疫活性的降低。Byung等在注射MPP+损伤大鼠单侧黑质多巴胺能神经元后证实脂质过氧化产物增加，TH活性下降。给予MT急性治疗（注射MPP+4小时后）和慢性持续治疗（注射MPP+一周后，每天2次，连续5天）发现均使脂质过氧化产物水平降低，TH活性增高，并以急性治疗最为明显。Lorraine等通过在胎鼠脑组织细胞培养过程中去除必要的生长因子后加入MT及加入MPP+制造氧化应激模型后再加入MT，两种方法比较发现，MT能剂量和时间依赖性地使去除生长因子后几乎全部濒临死亡的神经细胞全部恢复正常生长，使加入MPP+后导致50%的死亡细胞复活，从体外实验的水平证明了MT的抗氧化性能对神经细胞的保护作用。
MT极易穿过血脑屏障进入神经细胞和神经胶质细胞，在其中发挥强大的抗氧化清除自由基作用，并能提高许多组织内抗氧化酶的mRNA水平。Mayo等在培养的PC12细胞中预先加入不同浓度的MT后再加入不同浓度的6-OHDA，与对照组（只加入不同浓度的6-OHDA）相比，发现高浓度的MT可明显增强PC12细胞的生存能力，降低6-OHDA诱导的PC12细胞的凋亡率，抑制PC12细胞DNA断裂及6-OHDA所引起的其他抗氧化酶（GPx、Mn-SOD、Cu-Zn-SOD）mRNA水平的降低，从体外实验水平证明了MT可以保护神经细胞免受6-OHDA的损害并抑制其凋亡，其机制尚不甚清楚，推测可能与MT的抗氧化功能有关。这一研究的发现为进一步的体内试验奠定了基础。
Joshua等研究证明DA单独存在并不引起明显的蛋白质氧化损伤，但在金属离子（CuSO4）存在的情况下大大加强了这种氧化损伤，这种损伤作用可以被DA的甲基化代谢产物和MT所保护，提示氧甲基化产物和MT可能是脑内防御儿茶酚胺自动氧化损伤的主要成分。这种保护使随之而来的DA能神经元的变性得到减轻。由于这种氧化应激参与了衰老和与年龄有关的神经病变性疾病，如PD中的DA能神经元丧失的机制，因此，保持氧甲基化能力和MT的体内水平在延缓发病和减慢神经变性疾病的病理进程中尤为重要。
综上，MT可拮抗MPTP、6-OHDA及多巴胺自动氧化导致的DA能神经元的损伤，在PD的治疗方面具有巨大潜力等待我们开发。
结语
通过不断研究与PD发生相关的各种体内因素，探讨这些因素的作用机制，相信这些终将有助于阐明PD的发病机理，寻求治疗PD的新途径。