α-synuclein與帕金森病

趙大龍，王珂

帕金森病（Parkinson’s disease，PD）是一種常見(jiàn)的神經(jīng)變性性疾病，由 Parkinson 于 1817 年首次提出，其突出表現(xiàn)為選擇性中腦黑質(zhì)多巴胺能神經(jīng)元喪失及紋狀體多巴胺含量顯著減少，同時(shí)在神經(jīng)元細(xì)胞質(zhì)中產(chǎn)生泛素化蛋白沉淀，即 Lewy 小體。在散發(fā) PD 患者中，黑質(zhì)和紋狀體中神經(jīng)膠質(zhì)增生是另一顯著的神經(jīng)病理學(xué)特征。

PD 是一種僅次于阿爾茨海默癥（Alzheimer disease，AD）的神經(jīng)變性性疾病，多見(jiàn)于中老年人，在年齡大于 50 歲的人群中，患病率約為 1%。大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為此病是由于多種易感基因和環(huán)境因素之間復(fù)雜的相互作用所致，但人們對(duì)于這種作用仍不甚了解。目前，已從不同的家族性帕金森病例中確定了若干個(gè)致病基因，如 α-synuclein、nuclear receptor-related 1（Nurr 1）、parkin 和ubiquitin C-terminal hydroxylase L1（UCHL 1）等。此外，還有一些 PD 相關(guān)基因與多巴胺能神經(jīng)元損傷，多巴胺合成、代謝及功能，能量供給，氧化應(yīng)激和細(xì)胞解毒等密切相關(guān)，這些基因的作用在轉(zhuǎn)基因動(dòng)物模型及臨床患者中已得到證實(shí)。

1 α-synuclein 基因

α-synuclein 基因是由 Polymeropoulos 等在一個(gè)遺傳性 PD 家族（Contursi 家族）中首先發(fā)現(xiàn)的，它定位于4q21-q23，屬常染色體顯性（autosomal dominant，AD）遺傳。序列分析表明，α-synuclein 基因第 209 位的鳥(niǎo)嘌呤被腺嘌呤取代（G209A），導(dǎo)致氨基酸序列第 53 位由蘇氨酸替代丙氨酸（A53T）?；虬l(fā)生改變后，破壞了 α-synuclein的 α-螺旋，而易于形成 β-片層結(jié)構(gòu)，后者參與了蛋白質(zhì)的自身聚集。1998 年，Kruger 等在一個(gè)德國(guó)家系中發(fā)現(xiàn)α-synuclein 基因還存在另一種突變，即第 88 位的鳥(niǎo)嘌呤被胞嘧啶取代（G88C），導(dǎo)致氨基酸序列第 30 位由脯氨酸替代丙氨酸（A30P）。近年，又有學(xué)者在一個(gè) AD 遺傳的西班牙家系中發(fā)現(xiàn) α-synuclein 的第三種突變—E46K 突變[1]。

很多學(xué)者在研究其他大的 PD 家系和不同散發(fā)病例后，并未發(fā)現(xiàn) α-synuclein 存在突變。A53T 和A30P 突變?cè)谂R床表現(xiàn)上也不盡相同，A53T 突變的患者臨床特征與散發(fā)性帕金森病有差異，如發(fā)病年齡早（平均為 46.5 歲），震顫發(fā)生率低，進(jìn)展快速（一般從發(fā)病到死亡平均為9.7 年），此外還出現(xiàn)癡呆等一些不典型的癥狀。而 A30P突變的臨床表現(xiàn)與散發(fā)性 PD 則非常接近。采用轉(zhuǎn)基因方法在果蠅身上表達(dá)野生型和突變型 α-synuclein 后發(fā)現(xiàn)，表達(dá) α-synuclein 突變型基因的個(gè)體表現(xiàn)出運(yùn)動(dòng)功能障礙。經(jīng)檢查其腦內(nèi)多巴胺能神經(jīng)元出現(xiàn)丟失，神經(jīng)元內(nèi)產(chǎn)生以 α-synuclein 為主的包涵體。據(jù)報(bào)道，在散發(fā)型 PD 中，上調(diào) α-synuclein 基因水平，可以帶來(lái)黑質(zhì)中 10 倍量的α-synuclein 蛋白表達(dá)[2]。

此外，將野生型和A53T、A30P 突變型 α-synuclein 基因?qū)?BE-M17 細(xì)胞后，也發(fā)現(xiàn)胞漿內(nèi)存在聚集物。在 PD中，A53T 突變可以加速 α-synuclein 蛋白的纖維化，但A30P 突變則無(wú)此作用。與野生型及 A53T、A30P 突變相比，E46K 突變顯著增強(qiáng)了 α-synuclein 與帶負(fù)電荷的脂質(zhì)體的結(jié)合能力，并增強(qiáng)了 α-synuclein 絲狀纖維的聚集能力。此外，在 α-synuclein 基因啟動(dòng)子區(qū)域存在一個(gè)呈多態(tài)性的等位基因，其在 PD 患者和正常人之間存在顯著差異，導(dǎo)致存在 PD 易感基因型的人群發(fā)生 PD 的機(jī)率較正常人高出 12.8 倍。因此，α-synuclein 基因作為遺傳因素在 PD發(fā)病中起關(guān)鍵作用[3]。

2 α-synuclein 蛋白

2.1 α-synuclein 蛋白的結(jié)構(gòu)特性

synuclein 蛋白是1988 年首次從電鱘魚(yú)的帶電器官中分離得到的，包括 α-，β- 和γ-synuclein 3 種類型，其中 α-synuclein 和β-synuclein 主要存在于腦組織，而γ-synuclein 主要分布于周圍神經(jīng)和視網(wǎng)膜。目前對(duì)于α-synuclein 的功能尚不清楚，但大量研究發(fā)現(xiàn)其存在于許多神經(jīng)系統(tǒng)變性性疾病的神經(jīng)元突觸末梢或胞漿包涵體中，所以多數(shù)學(xué)者認(rèn)為它參與了神經(jīng)元的變性過(guò)程，在 PD 發(fā)病中起重要作用。

synuclein 是一個(gè)小分子蛋白質(zhì)家族，廣泛分布于中樞神經(jīng)系統(tǒng)突觸前末梢。α-synuclein 由 140 個(gè)氨基酸組成，序列高度保守，并有一個(gè)兩性結(jié)構(gòu)域，可以與脂質(zhì)雙層結(jié)合。α-synuclein 蛋白的狀態(tài)及濃度可以影響其結(jié)構(gòu)，且因病理性突變及核的作用而增強(qiáng)。在溶液中 α-synuclein 呈非折疊的無(wú)定形結(jié)構(gòu)；在脂質(zhì)膜內(nèi)可形成 α-螺旋結(jié)構(gòu)；在含有高濃度 α-synuclein 蛋白的脂質(zhì)膜內(nèi)，則可形成纖維樣的β-片層結(jié)構(gòu)。α-synuclein 在與膜磷脂相互作用時(shí)，其 N，C端都可與囊泡膜結(jié)合，結(jié)合后 α-螺旋從 3% 增加到 80%。研究發(fā)現(xiàn)，α-synuclein 與磷脂雙層結(jié)合可以穩(wěn)定蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)中的 α-螺旋，而 α-螺旋增加，β-片層減少，可使α-synuclein 不易產(chǎn)生聚集。α-synuclein 可通過(guò)膜進(jìn)口受體進(jìn)入到線粒體感受器的外部和內(nèi)部，發(fā)揮其生理作用[4-5]。

2.2 α-synuclein 蛋白的生理功能

目前，人們對(duì)于 α-synuclein 蛋白的生理功能還沒(méi)有全面的認(rèn)識(shí)。已有研究顯示它可能與突觸的發(fā)育和可塑性、突觸膜系統(tǒng)和信號(hào)傳遞、多巴胺的合成及突觸小泡的轉(zhuǎn)運(yùn)功能等密切相關(guān)。

α-synuclein 蛋白在神經(jīng)組織中分布廣泛，主要在新皮質(zhì)、海馬、嗅球、紋狀體及丘腦中表達(dá)，端腦中的含量尤其豐富。由于 α-synuclein 主要位于神經(jīng)細(xì)胞的突觸前膜，所以推測(cè)它與突觸前膜的功能有關(guān)。Murphy 等發(fā)現(xiàn)，α-synuclein 能夠調(diào)節(jié)神經(jīng)元突觸前囊泡池的大小，并且可與突觸膜系統(tǒng)相互作用影響突觸功能。當(dāng)考查胚胎期、幼齡期和成齡期小鼠腦組織中 α-synuclein 表達(dá)峰值的分布后，與突觸素表達(dá)峰值相比較發(fā)現(xiàn)，在胎齡 12～15 d 時(shí)，就可以在鼠腦中檢測(cè)到 α-synuclein 的表達(dá)，隨后其表達(dá)水平不斷升高，而突觸素的表達(dá)在胚胎的晚期才逐漸升高，這個(gè)現(xiàn)象說(shuō)明 α-synuclein 蛋白可能做為一種突觸前調(diào)控蛋白參與了突觸的發(fā)生及中樞神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)展。

在 α-synuclein 基因敲除小鼠中發(fā)現(xiàn)，隨著年齡增加，小鼠產(chǎn)生多巴胺依賴的反應(yīng)性運(yùn)動(dòng)減少，同時(shí)黑質(zhì)和紋狀體中多巴胺水平出現(xiàn)下降，提示 α-synuclein 可能在多巴胺囊泡的釋放和轉(zhuǎn)運(yùn)中起一定作用。將人野生型和A53T 突變的 α-synuclein 基因?qū)?MN9D 細(xì)胞后，發(fā)現(xiàn)酪氨酸羥化酶（tyrosine hydroxylase，TH）的含量并未減少，但活性明顯降低，導(dǎo)致多巴胺合成減少，這說(shuō)明 α-synuclein 基因可能在多巴胺的生物合成中起作用。將 α-synuclein 基因?qū)隟562 細(xì)胞后，發(fā)現(xiàn)當(dāng)誘導(dǎo)該巨核細(xì)胞分化時(shí)，α-synuclein表達(dá)上調(diào)，而 β-synuclein 表達(dá)下調(diào)，在血小板中僅存在大量的 α-synuclein，提示在造血細(xì)胞的分化過(guò)程中，synuclein家族成員的分布與表達(dá)起到重要作用。過(guò)度表達(dá)α-synuclein 可能會(huì)造成細(xì)胞死亡，因?yàn)?α-synuclein 能與蛋白激酶 C（PKC）、BAD、細(xì)胞外調(diào)節(jié)激酶等蛋白結(jié)合，抑制 PKC 的活性。免疫共沉淀證明 α-synuclein 可與 PP2A相互作用，并激活 PP2A[6]。

此外，α-synuclein 的 61～95 氨基酸片段（NAC）具有神經(jīng)毒性作用，而且形成 β-片層構(gòu)象的能力與毒性作用呈正相關(guān)。α-synuclein 還可能涉及了與磷酸肌醇相關(guān)的第二信使通路，是細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)過(guò)程中的一個(gè)重要成員。

總之，α-synuclein 可以與多種蛋白相互作用，體現(xiàn)不同的生理功能（圖 1）。

圖1 與 α-synuclein 產(chǎn)生相互作用的蛋白質(zhì)

3 α-synuclein 與 Lewy 小體

Lewy 小體被認(rèn)為是PD 的病理性標(biāo)志物，其主要成分是α-synuclein。α-synuclein 基因突變可以使 α-螺旋向 β-片層改變，導(dǎo)致蛋白聚集。將野生型和突變型 α-synuclein蛋白于體外培養(yǎng)時(shí)均可發(fā)生纖維聚集，只是突變型蛋白聚集地更快。α-synuclein 蛋白總量增多或具有毒性構(gòu)象的α-synuclein 蛋白選擇性增多，都可以導(dǎo)致多巴胺細(xì)胞易死亡。以上提示 α-synuclein 參與了 Lewy 小體形成及 PD神經(jīng)元變性過(guò)程。過(guò)去認(rèn)為，Lewy 小體形成是導(dǎo)致 PD 的病因，而目前大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為，Lewy 小體形成初始是細(xì)胞的一種自我保護(hù)機(jī)制，它可將有害的蛋白聚集物進(jìn)行包裹、限制，并不是PD 主要病理機(jī)制，而寡聚化初纖維才是致病的主要原因。類似 Lewy 小體的病理性包涵體不只存在于 PD 中，在 AD、Down 綜合征及彌漫型 Lewy 小體病等患者的皮質(zhì)、皮質(zhì)下和軸突中都可呈 NACP 免疫陽(yáng)性，并在 PD 的黑質(zhì)和皮質(zhì)下 Lewy 小體中顯示強(qiáng)陽(yáng)性。以上提示 α-synuclein 蛋白可能與其他蛋白相互作用，在多種神經(jīng)元變性的過(guò)程中起協(xié)同作用。包涵體中還含有泛素-蛋白酶體（ubiquitin-proteasome），所以推測(cè) α-synuclein 的聚集與清除在細(xì)胞功能失調(diào)中起關(guān)鍵性作用。

目前，尚不清楚 Lewy 小體形成的具體機(jī)制，已有的相關(guān)研究結(jié)果主要為以下幾個(gè)方面（圖 2）：

圖2 Lewy 小體形成與 α-synuclein 間的關(guān)系

⑴ α-synuclein 自身改變導(dǎo)致 Lewy 小體形成。正常α-synuclein 蛋白的構(gòu)象在異常相互作用中發(fā)生改變，首先形成三聚體，繼而形成初纖維，后者作為中間體聚集成纖維化的多聚體，初纖維還可以結(jié)合 β-淀粉樣蛋白進(jìn)一步刺激聚集，從而形成 Lewy 小體。蛋白結(jié)構(gòu)由 α-螺旋向 β-折疊改變導(dǎo)致寡聚化初纖維中含有大量的 β-折疊結(jié)構(gòu)，這使得蛋白功能喪失并產(chǎn)生神經(jīng)毒性。在體內(nèi)，微管蛋白可與聚集的 α-synuclein 纖維結(jié)合，參與并促進(jìn) Lewy 小體的形成。synphilin 蛋白在體內(nèi)可以與 α-synuclein 結(jié)合，在體外共轉(zhuǎn)染后，細(xì)胞胞漿出現(xiàn)類似 Lewy 小體的包涵體。當(dāng)下調(diào)培養(yǎng)細(xì)胞的甘油磷酸鈣水平時(shí)，也可導(dǎo)致 α-synuclein 蛋白聚集。由于 α-synuclein 蛋白發(fā)生構(gòu)象改變形成初纖維，從而使細(xì)胞遭受毒性損害，這可能是它在散發(fā)性 PD 中的特征性改變。

⑵如前所述，A53T、A30P、E46K 等基因突變可以導(dǎo)致 α-synuclein 蛋白構(gòu)象改變而產(chǎn)生聚集，形成 Lewy 小體。甘氨酸殘基在維持人酰基磷酸酯酶的穩(wěn)定性中起重要作用，而甘氨酸突變?yōu)槠渌被釙?huì)使蛋白結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，產(chǎn)生聚集傾向[7]。α-synuclein 的谷氨酸被賴氨酸取代（E46K 突變）可以改變 α-synuclein 蛋白表面的電荷分布，并提供額外的轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶反應(yīng)的場(chǎng)所，最終改變了 α-synuclein 蛋白與脂質(zhì)的相互作用，增加 α-synuclein 的交聯(lián)和聚集。E46K 突變型患者的疾病進(jìn)程要快于散發(fā)型患者及其他家族性 PD 患者，同時(shí)伴有顯著的癡呆和皮層 Lewy 小體癥狀[1]。Neeraj 等[8]也證實(shí)，在 α-synuclein 第四個(gè) KTKEGV重復(fù)區(qū)的 E46K 突變顯著提高了 SH-SY5Y 細(xì)胞中α-synuclein 蛋白聚集的可能性。在這個(gè)家族中，患者有四個(gè) α-synuclein 基因拷貝，而不是通常的兩個(gè)。額外的拷貝也為正常的野生型序列，所以很難定性分辨蛋白的差異。但是，與正常對(duì)照相比，這些患者的 α-synuclein 蛋白表達(dá)量約為正常者的兩倍[9]。以上的結(jié)果足以導(dǎo)致疾病的發(fā)生，并且疾病的嚴(yán)重程度與基因拷貝數(shù)呈正相關(guān)[10]。SNCA 雙倍化可以產(chǎn)生典型的 PD 癥狀，而三倍化不僅可以產(chǎn)生 PD癥狀，還可以導(dǎo)致其他神經(jīng)病理性損害如彌漫型 Lewy 小體癥，這說(shuō)明 α-synuclein 水平升高確實(shí)可能是PD 的病因。Singleton 等[11]正在研究其他同樣存在蛋白沉積的疾?。ㄈ?AD），試圖通過(guò)降低這些蛋白表達(dá)或增強(qiáng)蛋白清除能力來(lái)達(dá)到臨床治療目的。

⑶泛素-蛋白酶體系功能障礙導(dǎo)致 Lewy 小體形成。α-synuclein 蛋白在細(xì)胞內(nèi)由泛素-蛋白酶體系進(jìn)行清除，在家族性和散發(fā)型 PD 中，此酶體系可因氧化應(yīng)激而受到不同程度的損害。如果清除途徑受阻，α-synuclein 蛋白就不能被及時(shí)有效降解從而聚集形成 Lewy 小體，結(jié)果會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞衰老甚至死亡。熱休克蛋白可以抑制 MPP+誘導(dǎo)的α-synuclein 高表達(dá)，并增強(qiáng)細(xì)胞內(nèi)泛素化水平，提高蛋白酶體活性，加速蛋白降解[12]。熱體克蛋白做為分子伴侶可以協(xié)助多肽鏈正確折疊，避免發(fā)生蛋白聚集。Nakajimaa等[13]將大鼠腦室給予亮肽素，發(fā)現(xiàn)神經(jīng)組織中存在大量α-synuclein 陽(yáng)性結(jié)構(gòu)。免疫電鏡顯示 α-synuclein 免疫反應(yīng)性集中在海馬軸突處，特別是突觸前末梢，而激光共聚焦掃描后很少見(jiàn)到泛素化 α-synuclein。以上結(jié)果提示溶酶體和泛素依賴的蛋白酶體代謝通路受損可導(dǎo)致局部 α-synuclein聚集。在有些模型中，抑制蛋白酶體可以導(dǎo)致 α-synuclein包涵體形成。此外，很多最新的證據(jù)表明，α-synuclein 蛋白降解并不是主要通過(guò)泛素蛋白酶體通路，而是通過(guò)溶酶體通路實(shí)現(xiàn)。

⑷化學(xué)作用導(dǎo)致 Lewy 小體形成。多巴胺氧化后可與α-synuclein 形成共價(jià)復(fù)合體，抑制了中間體的正向聚集，導(dǎo)致初纖維含量升高。Vladimir 等[14]運(yùn)用不同的生物物理學(xué)和生物化學(xué)技術(shù)對(duì)硝化 α-synuclein 的性質(zhì)進(jìn)行了研究，結(jié)果顯示，硝化作用可以導(dǎo)致蛋白產(chǎn)生部分折疊構(gòu)象，形成的寡聚體還可形成不溶且耐熱的高分子多聚體，并可能會(huì)干擾自噬途徑，從而導(dǎo)致多巴胺能神經(jīng)元損傷[15]。在 PD 動(dòng)物模型中還可檢測(cè)到硝化的 α-synuclein 包涵體[16]。細(xì)胞色素 C/氫過(guò)氧化物可使重組 α-synuclein 產(chǎn)生聚集，抗氧化劑可阻斷此種聚集作用，鐵螯合劑也可部分抑制這種作用。由于細(xì)胞色素 C 也存在于 Lewy 小體中，推測(cè)由細(xì)胞色素C/氫過(guò)氧化物介導(dǎo)的氧化還原反應(yīng)可能參與了 α-synuclein的聚集。以上提示硝化和氧化作用均可能參與了路易小體的形成。此外，氧化應(yīng)激可以損害細(xì)胞的微環(huán)境，也能夠加速α-synuclein 蛋白的聚集。

⑸金屬離子作用導(dǎo)致 Lewy 小體形成。錳、銅、鈷、鐵、鋁等帶正電荷的金屬離子可能通過(guò)中和α-synuclein C端的負(fù)電荷而進(jìn)一步融入蛋白中，引起構(gòu)象改變，促進(jìn)初纖維形成。這種作用同離子半徑大小成反比，與化合價(jià)高低成正比。

⑹體內(nèi)外的多種毒素如魚(yú)藤酮、百草枯可以與α-synuclein 的疏水片段結(jié)合，引起 α-synuclein 的聚集。過(guò)表達(dá) A30P 突變性 α-synuclein 蛋白也可以增強(qiáng) MPTP 對(duì)DA 神經(jīng)元的損傷[17]。在靈長(zhǎng)類和嚙齒類動(dòng)物中，MPTP 通過(guò)損傷黑質(zhì)中的 DA 神經(jīng)元產(chǎn)生與臨床相似的病理癥狀，Shimoji 等[18]通過(guò)不同間隔給予不同劑量的 MPTP 制造了急性，半急性及慢性 C57BL6 小鼠 PD 模型，結(jié)果發(fā)現(xiàn)酪氨酸羥化酶、DA 及其代謝物均有顯著減少，但并未產(chǎn)生包涵體。

⑺α-synuclein、泛素和突觸素等神經(jīng)元突觸蛋白的異常轉(zhuǎn)運(yùn)在路易小體的形成中也起重要的作用。

⑻當(dāng) β-synuclein 與 α-synuclein 之比大于 4 時(shí)，α-synuclein 的聚集明顯減弱。β-synuclein 本身并不參與聚集，但與 α-synuclein 結(jié)合后，有利于后者形成 α 螺旋，并可發(fā)揮抗氧化作用，抑制氧化應(yīng)激引起的 α-synuclein聚集。

4 α-synuclein 與 PD

目前，對(duì)于 PD 的確切發(fā)病機(jī)制仍不明了。通過(guò)流行病學(xué)調(diào)查及遺傳連鎖分析等方法均證明遺傳病原學(xué)是PD的發(fā)病原因之一，其中 α-synuclein 是最為關(guān)鍵的基因。與α-synuclein 基因突變相關(guān)的家族性 PD 有如下的臨床特點(diǎn)：屬于染色體顯性遺傳，每代連續(xù)發(fā)病；發(fā)病早（平均發(fā)病年齡為 46 歲）；進(jìn)展快（平均病程 ＜ 9 年）；有運(yùn)動(dòng)遲緩、靜止性震顫、強(qiáng)直等典型 PD 臨床表現(xiàn)，并且常伴有如共濟(jì)失調(diào)、錐體系損害、精神癥狀等非典型 PD 癥狀；可見(jiàn)由 α-synuclein 蛋白大量聚集形成的 Lewy 小體，并有皮層海綿樣改變的非典型 PD 特征?；蛲蛔兡芨淖?chǔ)?synuclein 蛋白的動(dòng)力學(xué)從而表現(xiàn)出聚集傾向，變異的α-synuclein 蛋白還可以引起多巴胺能神經(jīng)元中蛋白酶復(fù)合體功能的損害。但是，在散發(fā)型 PD 中，α-synuclein 基因突變并不起主要作用。泛素-蛋白酶體系的損傷可導(dǎo)致蛋白消除障礙形成聚集，從而引發(fā) PD。此外，氧化應(yīng)激與線粒體功能障礙也是導(dǎo)致 PD 的病因之一[19]。近期研究表明，編碼線粒體蛋白 PINK 1 的基因突變與遺傳早發(fā)性 PD 相關(guān)[20]。環(huán)境因素如殺蟲(chóng)劑、除草劑及一些工業(yè)化學(xué)試劑均有可能通過(guò)對(duì)氧化應(yīng)激發(fā)生作用而導(dǎo)致 PD。

α-synuclein 在 PD 發(fā)病中可能的作用機(jī)制主要包括產(chǎn)生神經(jīng)毒性作用、擾亂多巴胺的存儲(chǔ)與釋放、影響突觸功能和信號(hào)傳遞、增加氧化應(yīng)激水平等。

α-synuclein 蛋白的 NAC 片段具有神經(jīng)毒性，在體外，0.5～10.0 mmol/L 的 NAC 就可選擇性減少多巴胺含量、導(dǎo)致多巴胺能神經(jīng)元死亡。25～100 mmol/L 的 NAC 則喪失選擇性，對(duì)所有神經(jīng)細(xì)胞都產(chǎn)生毒性作用。體內(nèi)實(shí)驗(yàn)也發(fā)現(xiàn)了相似的選擇性神經(jīng)毒性作用，經(jīng)證明，毒性作用強(qiáng)弱與β-片層纖維聚集的程度相關(guān)。過(guò)表達(dá)人類野生型或突變型α-synuclein 蛋白可導(dǎo)致 N27 細(xì)胞和SH-SY5Y 細(xì)胞凋亡，并增強(qiáng) 6-OHDA 的神經(jīng)毒性作用。但也有其他學(xué)者認(rèn)為野生型 α-synuclein 可降低細(xì)胞對(duì)不同凋亡因素的易感性。

對(duì)表達(dá) A53T 突變型 α-synuclein 細(xì)胞進(jìn)行蛋白印跡分析，發(fā)現(xiàn)囊泡單胺轉(zhuǎn)運(yùn)體 2（vesicular monoamine transporter，VMAT2）與 TH 相比表達(dá)較少，提示α-synuclein 的此種突變能下調(diào)囊泡的儲(chǔ)存和釋放功能。由于 α-synuclein 的定位接近突觸囊泡，在與磷脂囊泡結(jié)合后，可引發(fā)其結(jié)構(gòu)改變，提示 α-synuclein 可能做為突觸前調(diào)節(jié)因子參與囊泡再循環(huán)。此外，α-synuclein 的初纖維與磷脂囊泡結(jié)合能力強(qiáng)于單體或多聚體，更易導(dǎo)致囊泡滲透性增加，導(dǎo)致包括 DA 在內(nèi)的小分子的泄漏，胞質(zhì)中 DA 的濃度顯著增加。耗竭細(xì)胞內(nèi)的 DA 可以阻斷 A53T α-synuclein 誘導(dǎo)的神經(jīng)元凋亡，提示其通過(guò) DA 途徑起作用。Hasegawa 等[21]發(fā)現(xiàn)酪氨酸酶過(guò)表達(dá)可導(dǎo)致細(xì)胞凋亡，共表達(dá)野生型/A53T 突變型 α-synuclein 和酪氨酸酶可進(jìn)一步殺死細(xì)胞。在這個(gè)過(guò)程中，可形成 α-synuclein 寡聚體，同時(shí)線粒體膜電位降低。Machida 等[22]指出：parkin 和α-synuclein 在參與 DA 代謝過(guò)程中存在相同的路徑，而此路徑的異常會(huì)導(dǎo)致氧化型 DA 代謝產(chǎn)物聚集并引起細(xì)胞死亡。

α-synuclein 的 N，C 端都可與囊泡膜結(jié)合，并通過(guò)影響蛋白激酶 A 催化 tau 蛋白磷酸化而間接影響微管的穩(wěn)定性。α-synuclein 傾向與含磷脂酸并且直徑為 2～20 nm的較小的囊泡結(jié)合，結(jié)合后 α-螺旋比例由約 3% 大幅上升為 80%，前述 α-螺旋增加 β-片層減少則蛋白不易聚集，所以認(rèn)為 α-synuclein 蛋白與突觸膜系統(tǒng)的結(jié)合直接影響了其二級(jí)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。磷脂酶 D2（phospholipase Disoform2，PLD2）和蛋白激酶 1（protein kinase C，PKC）參與囊泡的運(yùn)輸、出胞及再循環(huán)過(guò)程，PLD2 是信息傳導(dǎo)中的重要媒介物質(zhì)，并與細(xì)胞生長(zhǎng)分化有關(guān)。體外實(shí)驗(yàn)表明 α- synuclein能抑制 PLD2 的活性，并能通過(guò)抑制 PKC 的活性，進(jìn)一步抑制 PLD2 的活性，因此 α-synuclein 也可能參與突觸的信號(hào)傳遞系統(tǒng)。

氧化損傷已被證明是PD 發(fā)病機(jī)制之一[23]。胞內(nèi)α-synuclein 濃度異常升高時(shí)，可直接抑制線粒體功能，導(dǎo)致氧化應(yīng)激水平升高，細(xì)胞更易遭受氧化應(yīng)激損害，活性氧族水平升高，對(duì)于多巴胺誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡更加敏感。體外實(shí)驗(yàn)表明，表達(dá)人突變型 α-synuclein 的 PC12 細(xì)胞中可見(jiàn)蛋白酶體活性下降，與凋亡相關(guān)蛋白如 caspase-3、-9 表達(dá)升高[24]。

在 BE-M17 細(xì)胞中過(guò)度表達(dá)人野生型和突變型α-synuclein 蛋白后發(fā)現(xiàn)，A53T 型對(duì)鐵的敏感性約增加4 倍，A30P、野生型的敏感性也均強(qiáng)于正常細(xì)胞。當(dāng)表達(dá)α-synuclein 突變產(chǎn)物的細(xì)胞接觸氫過(guò)氧化物或 MPP+后，對(duì)氧化作用敏感性也相應(yīng)升高。A53T 型 α-synuclein 可以通過(guò)抑制 VMAT2 的表達(dá)，降低突觸囊泡對(duì)多巴胺的儲(chǔ)存能力，胞質(zhì)內(nèi) DA 和活性氧族濃度顯著增加，導(dǎo)致細(xì)胞氧化應(yīng)激死亡。Klivenyi 等[25]發(fā)現(xiàn) α-synuclein 缺陷小鼠可耐受 MPTP 誘導(dǎo)的 DA 神經(jīng)元變性，同時(shí)也可耐受丙二酸和3-硝基丙酸引起的神經(jīng)毒性，這可能是因?yàn)?α-synuclein 可以做為氧化損傷的調(diào)節(jié)器。Chen 和Feany[26]發(fā)現(xiàn)在果蠅中α-synuclein 初原纖維的毒性依賴于絲氨酸的磷酸化。給予α-synuclein 敲除小鼠 MPP+后，除了對(duì)毒性的耐受表現(xiàn)外，體內(nèi)乳酸鹽水平也有升高。使用 Alet 泵持續(xù)給予 MPTP可導(dǎo)致葡萄糖攝取水平持續(xù)升高和泛素蛋白酶體系損傷[27]。

自果蠅轉(zhuǎn)基因模型后，研究者又構(gòu)建了野生型、A53T及 A30P 突變 α-synuclein 的轉(zhuǎn)基因小鼠模型，其中以野生型和A53T 的居多，A30P 的則較少，并且這些模型大部分為非調(diào)控表達(dá)，可調(diào)控表達(dá)的模型非常少見(jiàn)，這也給探索PD 發(fā)病原回帶來(lái)了不便[28-29]。

PD 傳統(tǒng)的治療方案是以左旋多巴（L-3，4-dihydroxyphenylethylamine，L-DOPA）為主，但存在不能阻止疾病發(fā)展、后期無(wú)效等問(wèn)題。向腦內(nèi)植入能產(chǎn)生多巴胺的細(xì)胞也有一定的療效，但因存活、效果、細(xì)胞來(lái)源等問(wèn)題很難在臨床推廣[30]。目前，人們還在嘗試進(jìn)行 PD 基因治療，如通過(guò)導(dǎo)入編碼多巴胺合成酶的基因以增加多巴胺含量，或者引入神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子基因來(lái)阻止或減緩多巴胺能神經(jīng)元的退變，促進(jìn)損傷神經(jīng)元恢復(fù)等[31]。

實(shí)踐證明這些方案均可以不同程度改善 PD 模型的癥狀。有關(guān) α-synuclein 在 PD 致病機(jī)制中的作用目前仍有很多爭(zhēng)議，由于 α-synuclein 還參與其他神經(jīng)變性疾病，充分說(shuō)明其與神經(jīng)元變性密切相關(guān)。設(shè)想通過(guò)作用于α-synuclein，以對(duì)抗蛋白聚集為主要途徑而達(dá)到控制疾病的目的，這給 PD 的治療帶來(lái)了無(wú)限的希望。

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