多巴胺轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白在帕金森病診斷與治療中的應(yīng)用

蔣天放 綜述 陳生弟 審校

(上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬瑞金醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科,上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院神經(jīng)病學(xué)研究所,上海 200025)

帕金森病(Parkinson disease,PD)是一種常見(jiàn)的神經(jīng)系統(tǒng)變性疾病,其主要病理變化為黑質(zhì)紋狀體多巴胺(DA)能神經(jīng)元變性死亡。近來(lái)的研究證實(shí)PD患者基底節(jié)區(qū)多巴胺轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(dopamine transporter,DAT)的水平是 DA能神經(jīng)元最為特異的標(biāo)記物,已成為診斷早期 PD的敏感指標(biāo)。使用單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層成像(SPECT)及正電子發(fā)射斷層成像(PET)技術(shù)測(cè)定基底節(jié)區(qū)的 DAT水平有助于對(duì) PD的正確診斷,并進(jìn)行療效評(píng)價(jià)。同時(shí),DAT阻滯劑的應(yīng)用也開辟了一個(gè)全新的治療途徑。

PD是由于 DA能神經(jīng)元漸進(jìn)性、選擇性變性和缺失所導(dǎo)致的一種慢性、進(jìn)行性疾病,以靜止性震顫、肌強(qiáng)直、運(yùn)動(dòng)遲緩及姿勢(shì)步態(tài)障礙為主要臨床表現(xiàn)[1]。針對(duì) PD的臨床表現(xiàn)而得出的癥狀性診斷具備高敏感性,但病理診斷缺乏特異性[2,3],這使得 PD的早期診斷較為困難。大量臨床研究顯示,DAT神經(jīng)功能顯像技術(shù)能靈敏和直接地反映黑質(zhì) -紋狀體通路 DA能神經(jīng)元的變化,評(píng)價(jià)黑質(zhì)紋狀體退行性病變的嚴(yán)重程度,其特異性較癥狀學(xué)診斷較高。本文就 DAT在 PD診斷與治療中的應(yīng)用現(xiàn)狀予以綜述。

1 多巴胺轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白

1.1 DAT的基因及生理作用 中樞神經(jīng)系統(tǒng)的DAT是位于 DA能神經(jīng)元突觸前膜的一種糖蛋白分子,其編碼基因位于 5p15染色體上,長(zhǎng) 64 kb,包含15個(gè)外顯子編碼的部分。該基因在 3'末端有一可變數(shù)目的重復(fù)序列(VNTR)[4],VNTR的差異會(huì)影響轉(zhuǎn)運(yùn)體表達(dá)的基礎(chǔ)水平,目前已找到 DAT基因的表達(dá)多態(tài)性與 DA相關(guān)疾病之間的關(guān)系[5]。DAT具有重?cái)z取功能,即清除前額葉皮質(zhì)以外部分的突觸間隙中的 DA,并將其重新攝取入突觸前膜,由去甲腎上腺素轉(zhuǎn)運(yùn)體(NAT)輸送至神經(jīng)元內(nèi)以供再釋放[6],突觸間隙中的 DA通過(guò)神經(jīng)元再攝取方式失去生物活性,保證了沖動(dòng)傳遞的時(shí)效性。國(guó)內(nèi)研究表明,PD患者腦內(nèi) DAT水平的降低與神經(jīng)元內(nèi) DA含量減少呈正相關(guān)[7]。

1.2 DAT的生化病理 1-甲基 -4-苯基 -1,2,3,6-四氫吡啶(MPTP)目前被認(rèn)為可能是與遺傳因素共同作用而增加了人類罹患 PD風(fēng)險(xiǎn)的一種環(huán)境毒素[1]。它是一種高度親脂分子,能夠輕易滲透過(guò)雙分子層脂膜,能在數(shù)秒鐘內(nèi)通過(guò)血腦屏障進(jìn)入大腦。MPTP在單胺氧化酶 B(MAO-B)的作用下轉(zhuǎn)化為 1-甲基 -4-苯基 -2,3-二氫吡啶離子(MPDP+),后者是一種非常不穩(wěn)定的分子,能自發(fā)歧化為 1-甲基 -4-苯基吡啶離子(MPP+)和 MPTP[8]。除了內(nèi)源性的 DA與 DAT結(jié)合后被轉(zhuǎn)運(yùn)入細(xì)胞內(nèi),MPP+也可被 DAT選擇性攝入黑質(zhì) DA能神經(jīng)元內(nèi),并通過(guò)線粒體外膜上能量依賴性轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制進(jìn)入線粒體并聚集,抑制線粒體電子傳遞鏈中的復(fù)合物Ⅰ,干擾 ATP的生成,導(dǎo)致 DA能神經(jīng)元變形死亡。大量自由基的生成及應(yīng)激性氧化反應(yīng)增加也同樣參與其中。

2 DAT神經(jīng)功能顯像在 PD診斷中的應(yīng)用

通常,PD發(fā)病隱襲,在臨床診斷確立時(shí),約 50%～80%的黑質(zhì)細(xì)胞已脫失[9]?；谠敿?xì)的病理研究結(jié)果,Fearnley等[9]得出黑質(zhì)細(xì)胞呈指數(shù)級(jí)損失的假設(shè),即在疾病亞臨床期,近 90%的黑質(zhì)細(xì)胞可能已死亡。Nutt等[10]也證實(shí)早期 PD患者底節(jié)的 DAT水平已降低 30%～60%,在臨床癥狀出現(xiàn)前,其含量已減少 50%以上。因此,DAT的功能活動(dòng)、密度變化是能夠反映 DA遞質(zhì)系統(tǒng)功能的一項(xiàng)客觀、重要的指標(biāo),利用 DAT顯像技術(shù)就能夠靈敏、直接地反映黑質(zhì) -紋狀體通路 DA能神經(jīng)元的信息變化,對(duì) PD的早期診斷及反映病情嚴(yán)重程度具有重要價(jià)值[11,12]。

2.1 DAT的 SPECT顯像 被認(rèn)為是診斷早期 PD及評(píng)估病情進(jìn)展的一項(xiàng)有價(jià)值的檢測(cè)技術(shù)。盡管早先有報(bào)道稱運(yùn)用18F-6-氟多巴 -PET顯像來(lái)觀測(cè)PD患者紋狀體 DA含量,可提供較高的空間分辨率和較好的量化數(shù)據(jù)[13],但 DAT-SPECT顯像的使用仍具有廣泛性、實(shí)用性和性能優(yōu)越性[14]。Ashkan等[15]將 8只雄性獼猴在 20 d內(nèi)注射不同劑量 MPTP制備PD動(dòng)物模型,旋轉(zhuǎn)行為測(cè)試后,選擇 I123標(biāo)記的 N-ω-氟代丙基 -2β-甲氧羰基 -3β-(4-碘苯酚)托烷(beta-CIT)作為顯像劑,應(yīng)用 SPECT檢測(cè)紋狀體及枕葉區(qū)的 DAT含量。結(jié)果顯示在亞臨床期,患側(cè)紋狀體 DAT攝取功能已有明顯降低。利用 DAT攝取功能可以評(píng)估 PD模型猴癥狀的嚴(yán)重程度,這與Ashkan等[15]進(jìn)行的行為評(píng)分、黑質(zhì)致密部酪氨酸羥化酶(TH)陽(yáng)性細(xì)胞和尼氏染色觀察 DA能神經(jīng)元內(nèi)尼氏小體的減少的實(shí)驗(yàn)結(jié)果均較為一致。因此,病理及生化改變都支持 DAT-SPECT顯像的結(jié)論,且DAT-SPECT顯像適用于對(duì) PD的病情監(jiān)測(cè)。

臨床證實(shí) PD患者多單側(cè)起病,早期臨床癥狀多不對(duì)稱。有研究[16]發(fā)現(xiàn) Hoehn-Yahr分級(jí)為 1～2.5級(jí)的 PD患者的雙側(cè)紋狀體的 DAT功能與密度均低于正常對(duì)照。同時(shí),多巴胺轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白顯像劑(99Tcm-TRODAT-1)的 SPECT顯像結(jié)果表明,PD患者雙側(cè)紋狀體特異性攝取99Tcm-TRODAT-1的能力有顯著差異,患肢對(duì)側(cè)紋狀體對(duì)99Tcm-TRODAT-1的特異性攝取較患肢同側(cè)顯著下降[16]。這兩種現(xiàn)象表明,早期PD患者紋狀體的 DAT功能與密度有不對(duì)稱受損,患側(cè)為甚。這種“雙側(cè)不對(duì)稱性減低”的特性與 PD臨床“癥狀與體征不對(duì)稱”的特點(diǎn)相吻合。

除了 DA能神經(jīng)元突觸前膜 DAT以外,突觸后膜的多巴胺 D2受體(D2R)的功能變化也是反映 DA能神經(jīng)系統(tǒng)病變的客觀指標(biāo)。然而在注射 MPTP第7天(即制備偏側(cè) PD猴模型)進(jìn)行 DAT-SPECT顯像,發(fā)現(xiàn)其損毀側(cè)的 DAT功能降低 60%左右,注射后 4個(gè)月時(shí)的 DA的降低可達(dá) 99%以上,而第 14天時(shí)131I-IBZM顯像未發(fā)現(xiàn) D2R功能有明顯變化[17]。Chalon等[18]也發(fā)現(xiàn),PD患者在 DA能神經(jīng)元脫失的同時(shí),伴隨有突觸前膜 DAT的顯著減少,而早期未經(jīng)替代治療的 PD患者的突觸后 D2R功能則正常表達(dá)或明顯上調(diào)。產(chǎn)生該現(xiàn)象的機(jī)制可能是早期 PD患者的黑質(zhì) DA減少導(dǎo)致內(nèi)生 DA相對(duì)增加,即突觸前持續(xù)降低的 DA刺激致使突觸后 D2R功能持續(xù)上升,而一旦 DA補(bǔ)充治療后則扭轉(zhuǎn)了這種上調(diào)效應(yīng),呈現(xiàn)受體下調(diào)現(xiàn)象[19]。由此可以推斷,DAT較 D2R在 PD的早期診斷中更加敏感。

上述 PD患者 DAT-SPECT顯像的“雙側(cè)不對(duì)稱性減低”現(xiàn)象,以及 PD早期 DAT及 D2R顯像結(jié)果,均可為 PD與繼發(fā)性帕金森綜合征、與原發(fā)性震顫(ET)之間的鑒別診斷提供依據(jù)[16,19,20]。

2.2 DAT的 PET顯像 目前應(yīng)用18F標(biāo)記的能夠發(fā)射正電子的放射性核素標(biāo)記配體進(jìn)行 PET檢查,其優(yōu)點(diǎn)是能有效地糾正組織衰減、防止輻射彌散和具有較高的敏感性,且 PET應(yīng)用的核素標(biāo)記配體屬于內(nèi)在標(biāo)記,不影響配體的藥物動(dòng)力學(xué),因而有利于進(jìn)行定量分析。蔣雨平等[21]發(fā)現(xiàn)對(duì)患者先后進(jìn)行腦受體顯像(18F-FP-CIT)的 PET和99Tcm-TRODAT-1的SPECT顯像,兩種顯像技術(shù)對(duì)于 PD的早期診斷敏感性都很高。然而,SPECT為半定量分析,僅能區(qū)分出整個(gè)紋狀體區(qū)域 DAT含量的異常變化,而無(wú)法區(qū)別出早期損害最為嚴(yán)重的殼核區(qū)。相比較,18F-FP-CIT的 PET能夠直接行核素分布計(jì)數(shù),在顯像圖中,可以敏感地區(qū)分出紋狀體各區(qū)(尾狀核、前殼核和后殼核)的損害程度,即在早期 PD患者尾狀核、前殼核和后殼核 3個(gè)基底節(jié)不同組成區(qū)之間,DAT含量均值均存在顯著性差異(P＜0.01),以后殼核降低最為嚴(yán)重。Nurmi等[22]應(yīng)用18F-CFT的 PET顯像發(fā)現(xiàn)早期PD患者的尾狀核、前殼核和后殼核的 DAT活性分別減低至正常對(duì)照者相應(yīng)部位的 71%、45%和 27%,與上述文獻(xiàn)中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相一致。

研究發(fā)現(xiàn)[21],經(jīng) Hoehn-Yahr分級(jí)及統(tǒng)一帕金森病分級(jí)量表(UPDRS)評(píng)價(jià)后的早期與晚期 PD患者,應(yīng)用 PET和 SPECT顯像后,基底節(jié)各區(qū)域的 DAT活性與 HY分級(jí)、UPDRS評(píng)分呈顯著負(fù)相關(guān)。我國(guó)也有類似的報(bào)道[16,23]。因此,PET與 SPECT均可對(duì) PD的病情進(jìn)展進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

3 與 DAT相關(guān)的 PD治療

DAT參與 PD的發(fā)病機(jī)制的形成,主要是因MPTP、MPP+、苯丙胺 (AMP)與之結(jié)合后被轉(zhuǎn)運(yùn)入DA能神經(jīng)元內(nèi),或其本身不被轉(zhuǎn)入細(xì)胞,卻阻止了DAT轉(zhuǎn)運(yùn) DA,從而導(dǎo)致突觸間隙內(nèi)DA含量上升,干擾了神經(jīng)突觸間正常的信號(hào)傳遞。

可卡因是一種 DAT抑制劑[24]。敲除 DAT基因的小鼠對(duì)可卡因的反應(yīng)減弱,并在給予可卡因后對(duì)其成癮性降低[25,26]。此外,經(jīng) 6-羥基 DA化學(xué)損毀了伏核和腹側(cè)被蓋區(qū) DA能神經(jīng)元的小鼠對(duì)可卡因的作用效應(yīng)明顯降低。因此,可卡因可因其具有阻斷 DAT這一作用而可能用于治療 PD。但目前全球?yàn)E用此類藥物的趨勢(shì)以及可卡因不容忽視的成癮性給該治療的臨床應(yīng)用施加了阻礙。Kyle等[24]發(fā)現(xiàn)苯甲托品與 GBR-12909(1-[2-[雙(4-氟代苯基)甲氧基]乙基]-4-[3-苯丙醇]哌嗪二鹽酸鹽)作為DAT阻斷劑,對(duì) DAT亦有較大的親和力。實(shí)驗(yàn)觀察可卡因、苯甲托品和 GBR-12909與野生型和突變型人類 DAT之間的相互作用,得出了“分子結(jié)構(gòu)的不同決定了拮抗劑與受體間的結(jié)合模式,而并非單純?nèi)Q于拮抗劑的親和力或其藥代動(dòng)力學(xué)”的論點(diǎn)。這對(duì)于 DAT抑制劑在臨床上的應(yīng)用起到了很好的指導(dǎo)作用。

4 展 望

由于 PD早期有 DA更新率增加(突觸前代償)和 DA受體失神經(jīng)后超敏(突觸后代償)的機(jī)制,使得臨床癥狀不明顯(代償期),隨疾病進(jìn)展才逐步出現(xiàn)典型的臨床表現(xiàn)(失代償期),故而早期及時(shí)準(zhǔn)確的診斷及時(shí)有效地應(yīng)用神經(jīng)保護(hù)性治療,無(wú)疑可為延緩乃至阻止 PD的進(jìn)展提供可能。因此,DAT的PET與 SPECT顯像在 PD的早期診斷以及鑒別診斷中作用非常重要。DAT相關(guān)的 PD治療的深入機(jī)制研究有可能為臨床治療 PD開辟新的途徑。

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