神經(jīng)炎癥介導(dǎo)的帕金森病作用機(jī)制及其中醫(yī)藥治療手段的研究進(jìn)展

趙梓淇 何慧晗 王博 楊戈

(1長春中醫(yī)藥大學(xué),吉林 長春 130117 ;2長春中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院)

神經(jīng)炎癥是反應(yīng)性中樞神經(jīng)系統(tǒng)成分對內(nèi)源或外源性病因引起體內(nèi)平衡改變做出的反應(yīng),其主要作用是保護(hù)中樞神經(jīng)系統(tǒng)和促進(jìn)組織修復(fù),但過度的炎癥反應(yīng)又會損傷神經(jīng)元及加速神經(jīng)退行性病變〔1〕。研究表明神經(jīng)炎癥可能在帕金森病(PD)的病理學(xué)中發(fā)揮作用,影響其發(fā)病和進(jìn)展〔2,3〕。有研究發(fā)現(xiàn)中醫(yī)藥可以通過調(diào)節(jié)神經(jīng)炎癥改善PD癥狀〔4,5〕,在PD治療中發(fā)揮重要作用。本文總結(jié)多種觸發(fā)神經(jīng)炎癥的因素和其介導(dǎo)PD發(fā)病或進(jìn)展的作用機(jī)制,歸納調(diào)節(jié)神經(jīng)炎癥事件的中醫(yī)藥治療手段和作用靶點(diǎn),為PD治療尋找新方向。

1 神經(jīng)炎癥介導(dǎo)PD作用機(jī)制

1988年,McGeer等〔6〕研究證明人類白細(xì)胞抗原在PD患者尸檢腦脊液中的表達(dá)增加,提示PD患者體內(nèi)存在神經(jīng)炎癥,此后神經(jīng)炎癥與PD神經(jīng)病理學(xué)的研究飛速進(jìn)展。隨著正電子發(fā)射斷層掃描成像(PET)的應(yīng)用,Liu等〔7〕發(fā)現(xiàn)PD患者大腦中活化小膠質(zhì)細(xì)胞和外周炎癥標(biāo)志物數(shù)量增加,說明神經(jīng)炎癥可能與PD密切相關(guān)。

1.1PD與小膠質(zhì)細(xì)胞 小膠質(zhì)細(xì)胞具有神經(jīng)保護(hù)和神經(jīng)毒性作用,與PD發(fā)病和進(jìn)展密切相關(guān)。小膠質(zhì)細(xì)胞在腦損傷或受到某些體內(nèi)體外刺激時(shí)被激活,其中被激活的小膠質(zhì)細(xì)胞 M1 表型通過釋放多種炎癥介質(zhì)和細(xì)胞毒性因子放大局部炎癥。相反 M2 表型分泌抗炎介質(zhì)和營養(yǎng)因子刺激修復(fù)、再生和恢復(fù)體內(nèi)平衡〔8〕。McGeer等〔6〕研究證實(shí)第1個(gè)提示PD與小膠質(zhì)細(xì)胞有關(guān)的神經(jīng)病理學(xué)證據(jù),PD患者死后神經(jīng)系統(tǒng)樣本中存在活性小膠質(zhì)細(xì)胞富集,其特征是人類主要組織相容性Ⅱ類(MHC-Ⅱ)蛋白的激活,該蛋白在抗原呈遞和炎癥信號傳導(dǎo)中起作用,表明其活化的小膠質(zhì)細(xì)胞誘發(fā)的神經(jīng)炎癥與PD的神經(jīng)病理活動(dòng)有關(guān)。Wang等〔9〕研究表明,阻斷小膠質(zhì)細(xì)胞 L 型鈣通道(Cav1.2)可能會延長 M1 小膠質(zhì)的激活狀態(tài),延緩 M2 激活的啟動(dòng),導(dǎo)致細(xì)胞毒性物質(zhì)釋放增加,隨著時(shí)間的推移導(dǎo)致PD小鼠模型黑質(zhì)致密部多巴胺能神經(jīng)元出現(xiàn)更嚴(yán)重的損失。George 等〔10〕研究證明,缺失或強(qiáng)烈活化的小膠質(zhì)細(xì)胞可能影響神經(jīng)系統(tǒng)中的 α-突觸核蛋白(Syn)轉(zhuǎn)移,使神經(jīng)元中具有顯著更高的α-Syn表達(dá)。在消融了80%小膠質(zhì)細(xì)胞的PD小鼠模型中,隨著宿主小膠質(zhì)細(xì)胞的減少,可以觀察到移植的多巴胺能神經(jīng)元中α-Syn的積累增加,而過度激活小膠質(zhì)細(xì)胞同樣使移植神經(jīng)元中具有更高的α-Syn量,證明小膠質(zhì)細(xì)胞可能影響α-Syn轉(zhuǎn)移,從而對PD具有重要作用。

此外,激活的小膠質(zhì)細(xì)胞分泌的促炎因子可將星形膠質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)化為毒性A1表型,通過分泌神經(jīng)毒素或釋放多種補(bǔ)體成分驅(qū)動(dòng)突觸變性,誘導(dǎo)多巴胺神經(jīng)元壞死,這可能與PD的震顫癥狀有關(guān)〔11〕。補(bǔ)體成分(C)3是 A1 型星形膠質(zhì)細(xì)胞中最具特征且高度上調(diào)的基因之一,Liddelow等〔12〕證明在PD中星形膠質(zhì)細(xì)胞于疾病相關(guān)區(qū)域呈C3陽性表達(dá),并且當(dāng) A1 型星形膠質(zhì)細(xì)胞的形成被阻斷時(shí),可以防止多巴胺能神經(jīng)元的死亡。Yun等〔13〕研究表明使用胰高血糖素樣肽-1 受體(GLP1R)激動(dòng)劑,可以直接預(yù)防小膠質(zhì)細(xì)胞介導(dǎo)的星形膠質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)化為 A1 神經(jīng)毒性表型,防止散發(fā)性PD的α-Syn預(yù)制原纖維(PFF)小鼠模型中多巴胺能神經(jīng)元的喪失和行為缺陷,同樣可以減少人 A53Tα-Syn(hA53T)轉(zhuǎn)基因小鼠模型中α-Syn病變誘導(dǎo)的神經(jīng)變性及其行為缺陷和其他神經(jīng)病理異常。小膠質(zhì)細(xì)胞可能通過激活 M1 表型放大炎癥反應(yīng)、影響α-Syn轉(zhuǎn)移及激活星形膠質(zhì)細(xì)胞毒性 A1 表型的方式參與PD的病理學(xué)發(fā)展。

1.2PD與炎癥小體 炎癥小體來源于 NLR 或 PYHIN 蛋白家族,其中核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域樣受體熱蛋白結(jié)構(gòu)域相關(guān)蛋白(NLRP)3為與PD相關(guān)性最大的炎癥小體。

當(dāng) NLRP3 炎癥小體感知到病原體、內(nèi)源性信號、α-Syn 聚集體或當(dāng)小膠質(zhì)細(xì)胞分泌白細(xì)胞介素(IL)-1β 時(shí),其組成部分即接頭蛋白凋亡相關(guān)的點(diǎn)狀蛋白(ASC)被觸發(fā),招募并激活前半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶(caspase)1,誘導(dǎo)了促炎細(xì)胞因子IL-1β和IL-18的釋放,放大PD細(xì)胞模型的炎癥反應(yīng),加重多巴胺能神經(jīng)元變性壞死及α-Syn聚集〔14〕。Yan等〔15〕研究證明,敲除 NLRP3 炎癥小體,可以使 1-甲基-4-苯基 1,2,3,6-四氫吡啶(MPTP)誘導(dǎo)的PD小鼠模型具有抗黑質(zhì)多巴胺能神經(jīng)元喪失的特性與 caspase-1 激活和IL-1β和IL-18 分泌的減少有關(guān)。Gordon等〔16〕研究發(fā)現(xiàn)口服給藥小分子 NLRP3 抑制劑,可減少PD小鼠模型紋狀體多巴胺能神經(jīng)元變性及過度磷酸化α-Syn聚集體在多個(gè)腦內(nèi)區(qū)域的累積,并且可以改善PD小鼠模型的運(yùn)動(dòng)缺陷。NLRP3炎癥小體的過表達(dá),可以激活I(lǐng)L-1β和IL-18、擴(kuò)大炎癥反應(yīng)、破壞多巴胺能神經(jīng)元功能,同時(shí)可以增加α-Syn聚集體在腦內(nèi)累積,加速PD發(fā)展。

1.3PD與外周免疫 外周免疫可以加劇PD模型中的α-Syn毒性和多巴胺能神經(jīng)元損傷。Harms等〔17〕研究證明,在病毒過表達(dá)的α-Syn誘導(dǎo)的促炎 C-C 趨化因子受體(CCR)2陽性PD小鼠模型中,外周單核細(xì)胞大量浸潤到黑質(zhì)中,而PD小鼠模型 CCR2 的缺失阻止了單核細(xì)胞浸潤和隨后的多巴胺能神經(jīng)元死亡,說明外周血單核細(xì)胞的表達(dá)可以通過血腦屏障參與神經(jīng)炎癥反應(yīng),加速PD的多巴胺能神經(jīng)元損傷。另外,在Iba等〔18〕免疫組織化學(xué)分析中顯示α-Syn轉(zhuǎn)基因小鼠模型的新皮質(zhì)、海馬體和紋狀體中出現(xiàn)白細(xì)胞分化抗原(CD)3+/CD4+T細(xì)胞浸潤,其中CD4+T在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中被MHC-Ⅱ分子激活,隨后增殖并分化為Th1和Th17細(xì)胞。Th1細(xì)胞分泌促炎因子、激活小膠質(zhì)細(xì)胞、擴(kuò)大中樞先天免疫反應(yīng)損害神經(jīng)元,而Th17細(xì)胞可能直接損傷神經(jīng)元,加速α-Syn轉(zhuǎn)基因小鼠模型多巴胺能神經(jīng)元的變性壞死有研究。脂多糖(LPS)能夠引起全身炎癥反應(yīng),有研究證明由LPS誘導(dǎo)的外周神經(jīng)炎癥增強(qiáng)了hA53T轉(zhuǎn)基因小鼠模型α-Syn低聚物的毒性作用,引起其多巴胺能神經(jīng)元數(shù)量減少并加劇了認(rèn)知缺陷〔19〕。外周免疫可能加劇PD大腦的單核細(xì)胞和T淋巴細(xì)胞活化,誘導(dǎo)多巴胺能神經(jīng)元損傷和α-Syn毒性增加。

1.4PD與腸腦軸 腸腦軸可能主要通過兩種方式參與PD神經(jīng)病理學(xué)過程:(1)腸道炎癥刺激病理性α-Syn產(chǎn)生,通過迷走神經(jīng)向中樞神經(jīng)系統(tǒng)擴(kuò)散,最終出現(xiàn)PD癥狀。Kim等〔20〕在小鼠模型十二指腸和幽門肌層中注射病理性α-Syn預(yù)制纖維,首先觀察到病理性α-Syn在出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)背核中,隨后在后腦的尾部、基底外側(cè)杏仁核、背側(cè)核和黑質(zhì)致密部觀察到病理性α-Syn的擴(kuò)散,并且于類似的時(shí)間點(diǎn)觀察到多巴胺能神經(jīng)元的喪失及運(yùn)動(dòng)和非運(yùn)動(dòng)癥狀,當(dāng)行迷走神經(jīng)切斷術(shù)后,阻止了α-Syn的腸腦擴(kuò)散,證明病理性α-Syn通過迷走神經(jīng)向中樞神經(jīng)系統(tǒng)擴(kuò)散。(2)腸道菌群改變使促炎細(xì)胞因子增加,破壞血腦屏障并滲入大腦,放大中樞神經(jīng)系統(tǒng)免疫應(yīng)答反應(yīng),增加α-Syn的數(shù)量,導(dǎo)致PD癥狀。Sampson等〔21〕研究表明,與無菌和抗生素治療的轉(zhuǎn)基因PD小鼠模型相比,有腸道菌群的小鼠模型腸道及大腦免疫應(yīng)答反應(yīng)、α-Syn數(shù)量和運(yùn)動(dòng)功能障礙更多。接受PD患者糞便微生物群移植的模型小鼠會出現(xiàn)更多的運(yùn)動(dòng)癥狀,表明腸道菌群的改變與PD發(fā)病有較大的相關(guān)性。腸腦軸可能通過病理性α-Syn擴(kuò)散和使促炎細(xì)胞因子破壞血腦屏障并滲入大腦的方式,影響PD的發(fā)病和進(jìn)展。

2 中醫(yī)藥治療神經(jīng)炎癥介導(dǎo)PD作用機(jī)制

2.1調(diào)節(jié)小膠質(zhì)細(xì)胞功能 中醫(yī)藥可能通過抑制神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞激活的方式,起到減少神經(jīng)炎癥、保護(hù)多巴胺能神經(jīng)元及改善PD的作用。淫羊藿苷和淫羊藿素可以抑制PD小鼠模型中腦小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞的活化,降低腫瘤壞死因子(TNF)-α、IL-6和IL-1β表達(dá),改善神經(jīng)炎癥及相關(guān)癥狀,可能對PD患者具有防治作用〔22〕。天麻提取物天麻素,不僅能夠促進(jìn)活化的小膠質(zhì)細(xì)胞向M2表型轉(zhuǎn)換〔23〕,而且可以抑制M1表型小膠質(zhì)細(xì)胞激活,降低TNF-α和CD86的表達(dá)〔24〕,發(fā)揮其神經(jīng)保護(hù)作用,其可能是治療PD的潛在性藥物。Ren等〔25〕證明丹參的提取物丹參酮ⅡA,可以抑制MPTP誘導(dǎo)的PD模型小鼠小膠質(zhì)細(xì)胞活化和降低煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)氧化酶和一氧化氮合酶(iNOS)的表達(dá),改善神經(jīng)炎癥,提供神經(jīng)保護(hù)作用。地黃提取物地黃苷可以通過抑制小膠質(zhì)細(xì)胞由M2向M1表型的轉(zhuǎn)化,并降低細(xì)胞NO、細(xì)胞內(nèi)CD11b、CD86/CD206水平,通過減輕神經(jīng)炎癥反應(yīng),起到神經(jīng)保護(hù)作用,證明使用地黃苷治療PD有較好效果〔26〕。另外Jang等〔27〕發(fā)現(xiàn)針灸可以增加PD小鼠模型紋狀體和黑質(zhì)中多巴胺能纖維和神經(jīng)元的水平,恢復(fù)紋狀體和黑質(zhì)中小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞的過表達(dá),改善PD小鼠模型的運(yùn)動(dòng)癥狀,表明針灸可能通過抑制神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的促炎狀態(tài)阻斷炎癥反應(yīng),保護(hù)神經(jīng)元功能,對PD具有治療作用。中藥成分及針灸可以作用于神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞,通過抑制小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞的活化達(dá)到減輕神經(jīng)炎癥及治療PD的作用。

2.2調(diào)節(jié)NLRP3炎癥小體功能 NLRP3 炎癥小體的激活與神經(jīng)炎癥介導(dǎo)的PD密切相關(guān),地黃提取物梓醇具有抗炎作用,實(shí)驗(yàn)證明梓醇可以通過抑制小膠質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)化為 M1 表型、下調(diào) NLRP3 炎癥小體表達(dá)減少神經(jīng)炎癥〔28〕。Wang等〔29〕發(fā)現(xiàn)梓醇抑制了絲裂原活化蛋白激酶4/c-Jun氨基末端激酶/c-Jun(MKK4/JNK/c-Jun)信號傳導(dǎo)的激活,減少PD小鼠模型中的促炎因子和炎癥小體表達(dá),同時(shí)顯著抑制MPTP觸發(fā)的氧化應(yīng)激,恢復(fù)生長相關(guān)蛋白(GAP)43和血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)水平,說明梓醇可以通過下調(diào) NLRP3 炎癥小體表達(dá)、減少氧化應(yīng)激、保護(hù)多巴胺能神經(jīng)元功能等多靶點(diǎn)方式延緩PD發(fā)展。槲皮素是鉤藤、炙甘草、柴胡、桑葉、槐角、旋覆花等多種中藥的有效成分,Han等〔30〕證明槲皮素可以降低 LPS 誘導(dǎo)的小膠質(zhì)細(xì)胞炎癥因子表達(dá),抑制核轉(zhuǎn)錄因子(NF)-κB通路活化,其作用機(jī)制可能是抑制 NLRP3 炎癥小體活化達(dá)到預(yù)防神經(jīng)元損傷作用,槲皮素的實(shí)驗(yàn)研究為神經(jīng)炎癥介導(dǎo)的PD提供了一種潛在的治療策略。中醫(yī)藥可以通過下調(diào) NLRP3 炎癥小體表達(dá),預(yù)防神經(jīng)元損傷,延緩PD發(fā)展。

2.3調(diào)節(jié)外周免疫功能 馮勝藍(lán)等〔31〕以小鼠腦組織中的 P-α-Syn 蛋白表達(dá)顯著增多,T 淋巴細(xì)胞占比降低為依據(jù),選用 A53T 轉(zhuǎn)基因陽性小鼠作為外周免疫功能異常的PD模型組。在使用白藜蘆醇治療后,小鼠運(yùn)動(dòng)功能改善,外周 T 淋巴細(xì)胞數(shù)量和促炎細(xì)胞因子水平恢復(fù)正常,證明PD與外周免疫相關(guān),并且白藜蘆醇有很好的治療效果。Wu等〔32〕使用地黃飲子湯減少PD模型小鼠 Th17 細(xì)胞數(shù)量,降低血清中IL-17A水平,減輕外周炎癥反應(yīng),保護(hù)多巴胺能神經(jīng)元功能,改善PD的癥狀。外周血單核細(xì)胞和 T 淋巴細(xì)胞以遷移的方式通過血腦屏障,破壞多巴胺能神經(jīng)元功能,而中醫(yī)藥具有調(diào)節(jié)外周免疫,保護(hù)血腦屏障的功效,進(jìn)而干預(yù)PD相關(guān)病理過程。

2.4調(diào)節(jié)腸腦軸 中醫(yī)藥對于PD的腸腦軸具有雙向兼顧的治療效果。有研究發(fā)現(xiàn),針灸可以改善 MPTP 小鼠胃腸道功能,使腸道生物群落豐富度顯著升高,同時(shí)針灸治療后紋狀體和黑質(zhì)多巴胺能神經(jīng)元存活數(shù)量顯著升高及運(yùn)動(dòng)障礙改善,證明針刺對腸道菌群水平存在特異性影響,并且對小鼠模型有強(qiáng)大的抗PD作用〔33〕。Wang等〔34〕實(shí)驗(yàn)證明口服黃連素可以增加的酪氨酸羥化酶活性,從而加速腸道菌群產(chǎn)生左旋多巴,腸道菌群產(chǎn)生的左旋多巴通過循環(huán)進(jìn)入大腦,轉(zhuǎn)化為多巴胺以改善大腦功能,達(dá)到治療PD的作用。使用抗帕顆粒治療PD小鼠模型后發(fā)現(xiàn),在腸壁神經(jīng)的沉積量降低,突破腸黏膜的α-Syn減少,并且抗帕顆粒延緩了α-Syn迷走神經(jīng)的逆?zhèn)鬟f和在黑質(zhì)紋狀體的沉積,說明抗帕顆?？梢酝ㄟ^調(diào)節(jié)α-Syn腸腦轉(zhuǎn)移來延緩PD運(yùn)動(dòng)和非運(yùn)動(dòng)癥狀進(jìn)展〔35〕。中醫(yī)藥可以調(diào)節(jié)腸道生物群落豐富度,加速左旋多巴產(chǎn)生和對大腦的供給,調(diào)節(jié)α-Syn腸腦轉(zhuǎn)移起到治療PD的作用。

綜上,神經(jīng)炎癥介導(dǎo)PD作用機(jī)制主要與神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞、NLRP3 炎癥小體、外周免疫及腸腦軸密切相關(guān),但是其相關(guān)信號通路和基因靶點(diǎn)的研究不夠全面,相關(guān)藥物研究也較少。中醫(yī)藥對于防治神經(jīng)炎癥介導(dǎo)PD具有獨(dú)特的優(yōu)勢,這主要源自中醫(yī)藥的多靶點(diǎn)作用,但是治療PD的中醫(yī)藥研究同樣有局限性,包括設(shè)計(jì)嚴(yán)謹(jǐn)及具有前瞻性的大樣本臨床或臨床前實(shí)驗(yàn)較少,各種作用機(jī)制尚不明確。