載脂蛋白AI 在帕金森病發(fā)病中的作用及臨床價(jià)值

李 燕綜述，余 剛審校

帕金森病(Parkinson’s disease，PD)是一種與年齡相關(guān)的進(jìn)行性神經(jīng)系統(tǒng)變性疾病，是中老年人最常見的運(yùn)動(dòng)障礙疾病，在60 歲以上人群中帕金森病發(fā)病率約2%。它的病理學(xué)特征主要為黑質(zhì)紋狀體中多巴胺能神經(jīng)元變性缺失和存活神經(jīng)元中路易氏小體形成，α-突觸核蛋白是路易氏小體的主要成分。PD 患者出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)障礙癥狀時(shí)，其大腦黑質(zhì)中已大約有30%～50%的多巴胺能神經(jīng)元缺失［1］，隨著病情進(jìn)展，多巴胺能神經(jīng)元缺失更明顯。目前認(rèn)為PD 發(fā)病可能與α-突觸核蛋白聚集、氧化應(yīng)激、炎癥反應(yīng)、線粒體功能障礙等多因素密切相關(guān)。PD 有很長(zhǎng)的臨床癥狀前驅(qū)期，如果可以在PD 病理性多巴胺神經(jīng)元開始缺失時(shí)或在臨床癥狀出現(xiàn)前診斷該病并給予相應(yīng)干預(yù)措施，就可能延緩PD 高危個(gè)體的病情進(jìn)展。由于疾病早期臨床癥狀不典型，與其他疾病如特發(fā)性震顫和多系統(tǒng)萎縮難以鑒別，且目前尚缺乏可靠易行的生物學(xué)標(biāo)志物，PD 的早期階段診斷非常困難。因此，篩選血清或腦脊液中某些特殊的生物學(xué)標(biāo)志物來預(yù)測(cè)PD 的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)及評(píng)估病情嚴(yán)重程度，對(duì)PD 早期診斷及預(yù)后評(píng)估具有重要意義。載脂蛋白AI(apolipoprotein AI，ApoAI)作為高密度脂蛋白膽固醇(high-density lipoprotein cholesterol，HDL-C)的主要結(jié)構(gòu)蛋白，是一種較為客觀及臨床應(yīng)用廣泛的生物學(xué)指標(biāo)，在多種神經(jīng)系統(tǒng)疾病的診斷、病情評(píng)估及預(yù)后等方面扮演著越來越重要的角色，可能成為預(yù)測(cè)PD 風(fēng)險(xiǎn)的一種潛在生物學(xué)標(biāo)志物［2］。本文就ApoAI 的生物學(xué)特性、在PD 發(fā)病中的作用、及其在PD 病情評(píng)估和早期診斷等方面進(jìn)行綜述。

1 ApoAI 的分子生物學(xué)特性

1.1 分子結(jié)構(gòu) ApoAI 由243 個(gè)氨基酸組成，其氨基末端為Asp，羧基端為Gln，主要為22 個(gè)氨基酸的重復(fù)序列被脯氨酸殘基間隔而成的單一多肽鏈，相對(duì)分子量為28300。人類和小鼠ApoAI 的三級(jí)結(jié)構(gòu)是由一個(gè)N-端螺旋束和一個(gè)單獨(dú)的C-端結(jié)構(gòu)域組成。它是由疏水氨基酸殘基組成螺旋的非極性面和由帶電荷的親水氨基酸組成的螺旋極性面構(gòu)成了ApoAI的雙性螺旋結(jié)構(gòu)，這種雙性螺旋結(jié)構(gòu)對(duì)于維持其正常的生理功能非常重要，是介導(dǎo)蛋白質(zhì)與磷脂結(jié)合的功能域［3］。

1.2 ApoAI 的基因表達(dá)及生理功能 人類ApoAI 基因含3 個(gè)內(nèi)含子和4 個(gè)外顯子，全長(zhǎng)約1863 bp，含3 個(gè)插入序列，位于第11 號(hào)染色體長(zhǎng)臂上，其表達(dá)調(diào)控主要在轉(zhuǎn)錄水平上進(jìn)行，通過其順式作用元件與相應(yīng)的反式作用因子相互作用來實(shí)現(xiàn)。ApoAI 在人體主要由肝臟、小腸合成，在心臟、腎臟等器官也有少量表達(dá)。ApoAI 主要生理功能包括:組成脂蛋白并維持脂蛋白結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和完整性;它是脂蛋白表面卵磷脂膽固醇酯酰轉(zhuǎn)移酶(Lecithin-cholesterolacyl transferase，LCAT)的主要激活劑，LACT 被ApoAI 激活后，使HDL 中游離的膽固醇轉(zhuǎn)變?yōu)槟懝檀减?，從而進(jìn)一步轉(zhuǎn)變?yōu)槌墒斓腍DL;ApoAI 是HDL 的主要成分，約占HDL 總量的65%～70%，起調(diào)控HDL 合成、代謝和分解作用，與細(xì)胞表面的特異性受體相互作用，是HDL 介導(dǎo)的膽固醇逆向轉(zhuǎn)運(yùn)過程的重要分子;調(diào)整機(jī)體的免疫功能;具有抗炎和保護(hù)血管內(nèi)皮細(xì)胞功能，抑制動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生和發(fā)展。

2 ApoAI 在PD 發(fā)病中的作用

腦是人體中膽固醇含量最豐富的器官，膽固醇穩(wěn)態(tài)的改變可能影響神經(jīng)細(xì)胞膜及突觸的結(jié)構(gòu)和功能。組織病理學(xué)研究發(fā)現(xiàn)在PD 患者額葉皮質(zhì)脂質(zhì)筏中有許多脂質(zhì)成分改變，它可能與PD 發(fā)生有關(guān)［4］。對(duì)心血管疾病的研究發(fā)現(xiàn)ApoAI 水平受遺傳基因影響，且ApoAI/HDL-C 水平與心血管疾病的發(fā)病率及致死率呈負(fù)相關(guān)［5］。ApoAI 啟動(dòng)子基因由75 個(gè)堿基對(duì)(rs670)組成的單核苷酸多態(tài)性(SNP)，參與ApoAI 的表達(dá)。研究發(fā)現(xiàn)rs670 的A 等位基因與HDL/ApoAI的水平密切相關(guān)，推測(cè)rs670 的A 等位基因可能與ApoAI 水平相關(guān)，并且可能與某些神經(jīng)系統(tǒng)疾病的發(fā)生有關(guān);rs670 的基因多態(tài)性在阿爾茨海默病(AD)、PD 等神經(jīng)變性疾病中與認(rèn)知功能減退密切相關(guān)［6］，因此ApoAI 的水平可能與PD 認(rèn)知功能障礙嚴(yán)重程度具有一定的相關(guān)性。

近年來研究證實(shí)PD 是一種與遺傳、環(huán)境等因素有關(guān)，由炎癥反應(yīng)、氧化應(yīng)激等介導(dǎo)的神經(jīng)系統(tǒng)變性疾?。?］。在PD患者腦中發(fā)現(xiàn)DNA、脂質(zhì)和蛋白質(zhì)的氧化應(yīng)激標(biāo)志物水平增加。組織病理學(xué)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，神經(jīng)小膠質(zhì)細(xì)胞可分泌促炎癥因子，導(dǎo)致腦運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)及非運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)區(qū)域的神經(jīng)元變性失活。在PD 早期黑質(zhì)紋狀體的小膠質(zhì)細(xì)胞被激活引起炎癥級(jí)聯(lián)反應(yīng)，導(dǎo)致多巴胺能神經(jīng)元變性失活及丟失，加重神經(jīng)變性病變的進(jìn)程。ApoAI 是一種經(jīng)4-羥基-2-反式任烯醛(HNE)高度氧化修飾且特別容易變性的脂質(zhì)過度氧化的產(chǎn)物，具有抗炎抗氧化作用。體外試驗(yàn)證明ApoAI 能抑制T 細(xì)胞介導(dǎo)的單核細(xì)胞的激活，并能結(jié)合細(xì)菌脂多糖，抑制其誘導(dǎo)IL-6、TNF-α 的產(chǎn)生。當(dāng)ApoAI 氧化酶的活性被抑制，TNF-α 活水平會(huì)增高，TNF-α 可以通過血腦屏障，它作為主要致炎因子通過誘發(fā)和促進(jìn)炎癥、細(xì)胞毒性等多種激活凋亡途徑加劇細(xì)胞損傷，引發(fā)信號(hào)級(jí)聯(lián)反應(yīng)，促使神經(jīng)元的死亡［8］。多項(xiàng)研究也發(fā)現(xiàn)多種神經(jīng)系統(tǒng)變性疾病，如PD、AD、肌萎縮側(cè)索性硬化等患者血清及腦脊液ApoAI 水平降低［9］。因此，ApoAI的抗炎抗氧化作用可以減輕大腦相應(yīng)病變部位的炎癥級(jí)聯(lián)反應(yīng)，推測(cè)ApoAI 水平升高可能是通過該途徑延緩PD 病情進(jìn)展的一種保護(hù)因素。

3 ApoAI 在PD 病情評(píng)估中的價(jià)值

PD 運(yùn)動(dòng)癥狀的表現(xiàn)源于錐體外系統(tǒng)神經(jīng)病理改變，即中腦多巴胺神經(jīng)元及其紋狀體投射系統(tǒng)的退行性改變，其中最早受影響的是多巴胺能系統(tǒng)，出現(xiàn)神經(jīng)元變性，最終導(dǎo)致多巴胺能神經(jīng)元缺失，從而出現(xiàn)以運(yùn)動(dòng)障礙為主要表現(xiàn)的臨床癥狀。其中靜止性震顫、動(dòng)作徐緩、肌強(qiáng)直和姿勢(shì)步態(tài)異常等典型運(yùn)動(dòng)癥狀是診斷PD 的核心。多巴胺轉(zhuǎn)運(yùn)體(Dopamine transporter，DAT)作為多巴胺能神經(jīng)元信號(hào)通路中一個(gè)重要的調(diào)節(jié)分子，同時(shí)存在于黑質(zhì)多巴胺能神經(jīng)元胞體、樹突及紋狀體多巴胺能神經(jīng)元的突觸末端，其主要功能是將突觸間隙中多余的多巴胺再攝取回多巴胺能神經(jīng)元，進(jìn)而調(diào)控多巴胺水平，它的水平間接反映了黑質(zhì)紋狀體通路多巴胺能神經(jīng)元的數(shù)量及功能。DAT 缺失時(shí)，導(dǎo)致多巴胺的合成、攝入障礙，最終導(dǎo)致多巴胺能神經(jīng)元減少，出現(xiàn)較嚴(yán)重的運(yùn)動(dòng)癥狀［10］。最近，利用123Iβ-CIT SPECT 的DAT 顯像技術(shù)發(fā)現(xiàn)PD 患者血漿ApoAI 水平與DAT 再攝取程度呈正相關(guān)［11，12］。由于DAT 的水平可反映PD 運(yùn)動(dòng)癥狀的嚴(yán)重程度，因此ApoAI 水平越低，PD 患者病情可能越嚴(yán)重，它的水平可用于衡量PD 患者的病情嚴(yán)重程度。ApoAI 與抗氧化酶對(duì)氧磷酶1(Paraoxonase-1，PON 1)之間的相互作用關(guān)系說明高水平的ApoAI 可能對(duì)延緩PD 進(jìn)展具有保護(hù)作用。首先血漿ApoAI水平升高引起PON 1 活性增加［13］，PON 1 可導(dǎo)致低密度脂蛋白中的27-羥膽固醇形成受阻，而27-羥膽固醇是一種膽固醇氧化的代謝產(chǎn)物，它會(huì)引起α 膽突觸核蛋白水平升高，并累及神經(jīng)元引起細(xì)胞凋亡［14］。其次有研究發(fā)現(xiàn)PON 1 的活性降低與PD 的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)［15］?；谏鲜鲅芯?，推測(cè)ApoAI 水平的增高可能具有防止PD 神經(jīng)元變性的作用。

4 ApoAI 在PD 診斷中的價(jià)值

PD 的診斷主要依賴于病史及臨床癥狀。PD 患者在其出現(xiàn)典型臨床癥狀前以及以非運(yùn)動(dòng)癥狀為主要表現(xiàn)時(shí)，臨床診斷較為困難。目前臨床上PD 診斷主要依靠病史、體格檢查及相關(guān)量表來診斷及評(píng)估PD，但這種方法敏感性較低，不能發(fā)現(xiàn)早期的運(yùn)動(dòng)功能異常，不利于疾病的早期診斷。而一些生物學(xué)標(biāo)記物，作為一種較為客觀的檢測(cè)方法，可先于臨床癥狀前出現(xiàn)異常改變，有助于PD 的早期診斷。目前僅有少數(shù)生物學(xué)標(biāo)志物被證實(shí)可用于PD 的潛在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估［2］。如腦脊液中的α-突觸核蛋白及DJ-1 蛋白水平可作為PD 的早期診斷標(biāo)志物［16］;表皮生長(zhǎng)因子可以作為PD 認(rèn)知功能障礙的一項(xiàng)標(biāo)志物［17］。然而由于上述指標(biāo)因其檢測(cè)方法及費(fèi)用等因素導(dǎo)致臨床推廣受到局限，因而需要尋找更簡(jiǎn)單易行的生物學(xué)指標(biāo)來評(píng)估PD 病情風(fēng)險(xiǎn)。已有眾多研究證實(shí)，ApoAI 的水平可作為帕金森病的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)的潛在生物學(xué)標(biāo)志物。血漿ApoAI 檢測(cè)作為一種簡(jiǎn)單易行的實(shí)驗(yàn)室檢查，對(duì)PD 的早期診斷、評(píng)估發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)具有重要意義。美國(guó)的一項(xiàng)大型流行病學(xué)研究報(bào)道給予他汀藥物治療的人群其PD 的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較低［18］，ApoAI 水平越低PD 的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)可能會(huì)增加，可能與他汀類藥物升高ApoAI 水平有關(guān)。其次PD 患者ApoAI 水平與DAT 的缺失相關(guān)，ApoAI 可能參與PD 的病理生理過程，其低水平可能導(dǎo)致其發(fā)病年齡更早［11］。一項(xiàng)對(duì)187 例PD 患者的研究發(fā)現(xiàn)增加ApoAI 水平可延緩PD 病情進(jìn)展，PD 癥狀及病程與ApoAI 水平成正相關(guān)［19］。ApoAI水平的異常降低可能先于臨床癥狀及體征出現(xiàn)，可作為PD的一種早期診斷的生物標(biāo)志物。也可能作為判斷PD 病情嚴(yán)重程度的指標(biāo)之一［20］。

綜上所述，ApoAI 與PD 之間的關(guān)系主要體現(xiàn)在:ApoAI水平越高，可能具有多巴胺神經(jīng)元變性的保護(hù)作用，運(yùn)動(dòng)癥狀出現(xiàn)較晚，ApoAI 可能作為一種潛在的評(píng)估PD 神經(jīng)元變性嚴(yán)重程度的標(biāo)志物。PD 患者多巴胺神經(jīng)元系統(tǒng)缺失越少，ApoAI 水平可能越高，即ApoAI 在神經(jīng)元變性丟失，未進(jìn)展到出現(xiàn)明顯臨床運(yùn)動(dòng)癥狀表現(xiàn)前，可能是PD 病理生理的一部分或作為PD 的一個(gè)治療靶點(diǎn)［13］。

ApoAI 可能作為帕金森病風(fēng)險(xiǎn)的潛在生物學(xué)標(biāo)志物，它檢測(cè)簡(jiǎn)便易行，可能對(duì)PD 的早期診斷、病情評(píng)估等方面具有重要的參考價(jià)值。但它在PD 的發(fā)病機(jī)制中的作用目前尚有爭(zhēng)議，其具體機(jī)制欠清;且腦脊液ApoAI 的檢測(cè)研究較少，相關(guān)研究也缺乏大樣本的臨床試驗(yàn)支持。目前尚缺乏強(qiáng)有力的證據(jù)證明ApoAI 在PD 疾病預(yù)測(cè)、病情評(píng)估等方面的確切價(jià)值，尚需要進(jìn)一步深入的機(jī)制研究，以及大樣本臨床研究佐證。

［1］Fearnley JM，Lees AJ.Ageing and Parkinson’s disease:substantia nigra regional selectivity［J］.Brain，1991，114:2283-2301.

［2］Chahine LM，Stern MB，Chen-Plotkin A.Blood-based biomarkers for Parkinson’s disease［J］.Parkinsonism Relat Disord，2014，20:S99-S103.

［3］Weers PM，Patel AB，Wan LC，et al.Novel N-terminal mutation of human apolipoprotein A-I reduces self-association and impairs LCAT activation［J］.J Lipid Res，2011，52(1):35-44.

［4］Fabelo N，Martin V，Santpere G，et al.Severe alterations in lipid composition of frontal cortex lipid rafts from Parkinson’s disease and incidental Parkinson’s disease［J］.Mol Med，2011，17:1107-1118.

［5］Pekkanen J，Linn S，Heiss G，et al.Ten-year mortality from cardiovascular disease in relation to cholesterol level among men with and without preexisting cardiovascular disease［J］.N Engl J Med，1990，322:1700-1707.

［6］Vollbach H，Heun R，Morris CM，et al.APOA1 polymorphism influences risk for early-onset nonfamiliar AD［J］.Ann Neurol，2005，58:436-441.

［7］Jenner P.Oxidative stress in Parkinson’s disease［J］.Ann Neurol，2003，53(Suppl 3):S26-S36;discussion S36-S28.

［8］Keeney JT，Swomley AM，F(xiàn)orster S，et al.Apolipoprotein A-I:insights from redox proteomics for its role in neurodegeneration［J］.Proteomics Clin Appl，2013，7:109-122.

［9］Noorbakhsh F，Overall CM，Power C.Deciphering complex mechanisms in neurodegenerative diseases:the advent of systems biology［J］.Trends Neurosci，2009，32:88-100.

［10］Brooks DJ.Imaging end points for monitoring neuroprotection in Parkinson’s disease［J］.Ann Neurol，2003，53(Suppl 3):S110-8;discussion S118-119.

［11］Swanson CR，Li K，Unger TL，et al.Lower plasma Apolipoprotein A1 levels are found in Parkinson’s disease and associate with apolipoprotein A1 genotype［J］.Mov Disord，2014，12:243.

［12］Qiang JK，Wong YC，Siderowf A，et al.Plasma apolipoprotein A1 as a biomarker for Parkinson disease［J］.Ann Neurol，2013，74(1):119-127.

［13］Gugliucci A，Menini T.Paraoxonase 1 and HDL maturation［J］.Clin Chim Acta，2015，439:5-13.

［14］Rantham Prabhakara JP，F(xiàn)eist G，Thomasson S，et al.Differential effects of 24-hydroxycholesterol and 27-hydroxycholesterol on tyrosine hydroxylase and alpha-synuclein in human neuroblastoma SHSY5Y cells［J］.J Neurochem，2008，107:1722-1729.

［15］Manthripragada AD，Costell S，Cockbum MG，et al.Paraoxonase 1，agricultural organophosphate exposure，and Parkinson disease［J］.Epidemiology，2010，21:87-94.

［16］Chahine LM，Stern MB，Chen-Plotkin A.Blood-based biomarkers for Parkinson’s disease［J］.Parkinsonism Relat Disord，2014，20(1):S99-103.

［17］Chen-Plotkin AS，Hu WT，Siderowf A，et al.Plasma epidermal growth factor levels predict cognitive decline in Parkinson disease［J］.Ann Neurol，2011，69:655-663.

［18］Gao X，Simon KC，Schwarzschild MA，et al.Prospective study of statin use and risk of Parkinson disease［J］.Arch Neurol，2012，69(3):380-384.

［19］Arguelles S，Venero JL，Garia-Rodrigue S，et al.Use of haptoglobin and transthyretin as potential biomarkers for the preclinical diagnosis of Parkinson’s disease［J］.Neurochem Int，2010，57:227-234.

［20］Dufek M，Hamanova M，Lokaj J，et al.Serum inflammatory biomarkers in Parkinson’s disease［J］.Parkinsonism Relat Disord，2009，15:318-320.