α-突觸核蛋白在帕金森病發(fā)病機(jī)制和治療中的研究進(jìn)展

張倩茹，朱冬雨，陸征宇，陳準(zhǔn)立，陸玲丹，趙虹

帕金森?。≒arkinson’s disease，PD）是一種常見于老年人的神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病，在全球人口中65歲以上人群發(fā)病率高達(dá)1.5%[1]，其主要病理改變是路易小體（Lewy body，LB）形成和多巴胺神經(jīng)元變性缺失，從而產(chǎn)生典型的運(yùn)動(dòng)癥狀：靜止性震顫、肌強(qiáng)直、運(yùn)動(dòng)遲緩和姿勢步態(tài)異常。目前并沒有藥物可有效延緩PD病情的進(jìn)展。近年來對α-突觸核蛋白（α-synuclein，α-Syn）在PD發(fā)病過程中的機(jī)制了解增多，發(fā)現(xiàn)α-Syn是未來治療PD的一個(gè)新靶點(diǎn)。

1 α-Syn在疾病過程中的作用

1.1 α-Syn的翻譯與修飾

早在1997年P(guān)olymeropoulos等[2]報(bào)道了家族性PD患者中存在編碼α-Syn的基因（SNCA）突變，具體為SNCAA53T突變，即第53位的精氨酸被替換為蘇氨酸。近年在我國發(fā)現(xiàn)首例SNCAA53T突變的23歲男性PD患者，其母是無癥狀攜帶者[3]。這提示SNCA基因突變在我國PD患者中篩查的必要性?；蛲蛔儠?huì)導(dǎo)致α-Syn超表達(dá)，并引起錯(cuò)誤折疊和聚集，而翻譯后的修飾錯(cuò)誤會(huì)促進(jìn)α-Syn形成寡聚體，研究發(fā)現(xiàn)其具有2個(gè)特征性磷酸化位點(diǎn)：Ser87和Ser129，尤其后者是LB中α-Syn的主要磷酸化位點(diǎn)[4，5]。

1.2 α-Syn的聚集

α-Syn由140個(gè)氨基酸構(gòu)成，可分為3個(gè)部分：N端結(jié)構(gòu)域（殘基1-60）、中央NAC域（殘基71-82）和一個(gè)C-末端結(jié)構(gòu)域（殘基96-140）。NAC域是α-Syn聚集過程的一個(gè)關(guān)鍵部位[6]。暴露于環(huán)境毒素、病毒及細(xì)菌感染或基因突變會(huì)使α-Syn錯(cuò)誤折疊形成寡聚體，從而聚集成不溶性纖維蛋白沉淀。Lashuel等[7]提出寡聚體是導(dǎo)致不溶性纖維蛋白沉淀形成的主要途徑。另外，α-Syn寡聚體可與脂質(zhì)結(jié)合，從而增加線粒體、溶酶體和細(xì)胞膜的通透性[8-10]，影響這些細(xì)胞器的正常功能。研究證明α-Syn通過調(diào)控突觸囊泡的釋放來調(diào)節(jié)突觸活動(dòng)[11]，如α-Syn的寡聚體能抑制SNARE蛋白介導(dǎo)的突觸囊泡膜與突觸前膜的融合[12]，進(jìn)而影響細(xì)胞內(nèi)外多巴胺水平，最終導(dǎo)致多巴胺神經(jīng)元死亡。

1.3 α-Syn的蔓延擴(kuò)散

根據(jù)Braak病理分期[13]，在PD患者腦部的不同區(qū)域都有α-Syn沉積，并且相互聯(lián)系?，F(xiàn)證據(jù)表明α-Syn病理沉積起源于外周（可能是胃腸道系統(tǒng)）。一些體內(nèi)研究發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤折疊的α-Syn可被神經(jīng)元釋放，然后被臨近的神經(jīng)元再攝取，從而誘導(dǎo)LB形成，類似于朊蛋白形式在腦內(nèi)傳播[14]。Recasens等[15]提取PD患者黑質(zhì)致密部包含α-Syn的LB，并接種到鼠和猴的腹腔內(nèi)，結(jié)果導(dǎo)致宿主黑質(zhì)紋狀體內(nèi)α-Syn病理性聚集，最終引起神經(jīng)元變性。Peelaerts等[16]將α-Syn注入嚙齒動(dòng)物模型的靜脈中，發(fā)現(xiàn)其可越過血腦屏障分布到中樞神經(jīng)系統(tǒng)。在此之前的動(dòng)物研究也發(fā)現(xiàn)，肌肉或胃內(nèi)注射α-Syn可從外周到達(dá)腦組織。因此筆者認(rèn)為α-Syn可能通過自行擴(kuò)散促進(jìn)PD病情進(jìn)展。

1.4 α-Syn的降解

研究表明α-Syn是由泛素-蛋白酶體（UPS）和自噬-溶酶體系統(tǒng)（ALP：包括自噬和分子伴侶介導(dǎo)的自噬-CAM）降解[17，18]。在人體內(nèi)錯(cuò)誤折疊的α-Syn主要是通過UPS途徑降解，而其聚集形成的不溶性纖維蛋白沉淀則是通過ALP降解。研究發(fā)現(xiàn)在散發(fā)型PD患者和基因突變動(dòng)物模型的腦組織中，存在蛋白酶體和溶酶體減少的現(xiàn)象。另外，在PD患者的黑質(zhì)細(xì)胞中存在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、線粒體和溶酶體等細(xì)胞器功能缺陷，導(dǎo)致α-Syn的清除異常。這都支持一個(gè)假設(shè)：蛋白質(zhì)質(zhì)量控制缺陷導(dǎo)致PD的發(fā)生[19，20]。因此，各種因素導(dǎo)致錯(cuò)誤折疊的蛋白產(chǎn)生量超過細(xì)胞的降解能力，最終促進(jìn)LB形成，引起多巴胺神經(jīng)元退行性變。

2 以α-Syn為靶點(diǎn)的治療措施

2.1 阻斷α-Syn翻譯后的異常修飾

隨著對α-Syn分子結(jié)構(gòu)的逐步研究，阻斷α-Syn的翻譯后異常修飾的治療措施成為一個(gè)熱點(diǎn)，目前主要針對α-Syn的Ser129磷酸化位點(diǎn)。Oueslati等[21]發(fā)現(xiàn)在大鼠遺傳模型中，Polo樣激酶2（polo-like ki-nases，PLK2）過度表達(dá)使Ser129位點(diǎn)磷酸化，出現(xiàn)α-Syn自噬增強(qiáng)、積聚降低，結(jié)果能抑制多巴胺能神經(jīng)元變性，具有神經(jīng)保護(hù)作用。然而，過度表達(dá)的G蛋白偶聯(lián)受體激酶6（G protein-coupled receptor kinase 6，GRK6）使PD小鼠模型的Ser129磷酸化，導(dǎo)致神經(jīng)退行性變加重[22]。這種相反的研究結(jié)果，促使我們需要進(jìn)一步研究來闡明ser129磷酸化的意義，以及它是否能作為治療干預(yù)靶點(diǎn)。

2.2 抑制α-Syn的聚集

抑制α-Syn聚集仍然是非常有吸引力的藥物開發(fā)目標(biāo)，研究發(fā)現(xiàn)在酵母菌中聚集與分子伴侶有關(guān)，包括熱休克蛋白（heat shock protein，HSP）40、70和104。在PD果蠅模型中過度表達(dá)或藥物激活HSP70能降低α-Syn寡聚體濃度，從而抑制其毒性作用[23，24]。此外，在PD大鼠模型中過度表達(dá)HSP104能降低α-Syn聚集。近年來發(fā)現(xiàn)一些抑制α-Syn聚集的化合物，如茶多酚提取物表沒食子兒茶素沒食子酸酯（Epigallocatechin gallate，EGCG）[25]、脯氨酰寡肽抑制劑kyp-2047[26，27]能降低α-Syn水平并抑制其聚集，以及被譽(yù)為“分子鑷子”的CLR01[28]能與α-Syn結(jié)合并阻止其聚集。Nagner等[29]發(fā)現(xiàn)在PD小鼠模型中，聚合物抑制劑anle138b能強(qiáng)烈抑制α-Syn寡聚體積聚，阻止神經(jīng)元變性和疾病進(jìn)展。此外，Marotta等[30]使用合成的N-乙酰葡糖胺對α-Syn蘇氨酸殘基進(jìn)行糖基化修飾，發(fā)現(xiàn)能明顯抑制其聚集和毒性作用，這些令人興奮的結(jié)果強(qiáng)調(diào)了進(jìn)一步理解α-Syn聚集過程，尋找有效的抑制劑是一個(gè)非常有潛力的治療目標(biāo)。

2.3 拮抗α-Syn的毒性作用

通過之前一些研究表明，α-Syn具有朊蛋白樣擴(kuò)散特性，擴(kuò)散過程依賴于其可以在細(xì)胞外穩(wěn)定存在。因此，以細(xì)胞外α-Syn為靶點(diǎn)的免疫治療是阻止PD病程進(jìn)展的一個(gè)新策略，現(xiàn)已成為疾病治療干預(yù)的焦點(diǎn)[31]。Shahaduzzaman等[32]在大鼠PD模型中，接種針對α-Syn N末端區(qū)域的抗體進(jìn)行被動(dòng)免疫，發(fā)現(xiàn)可以減少多巴胺神經(jīng)元的丟失。說明被動(dòng)免疫方法可有效積阻止α-Syn的毒性作用。為阻斷α-Syn在神經(jīng)系統(tǒng)的擴(kuò)散，我們需要進(jìn)一步了解其清除和擴(kuò)散的具體過程，進(jìn)行更多有效的實(shí)驗(yàn)研究，以便尋找最佳的干預(yù)措施。

2.4 增加α-Syn的降解

PD病變程度與α-Syn的負(fù)荷明顯相關(guān)，因此，增加α-Syn清除率或許是阻止神經(jīng)元退行性變的有效方法。鑒于α-Syn的降解主要發(fā)生在溶酶體，所以針對溶酶體功能恢復(fù)和增強(qiáng)的策略，可能有益于PD的治療[33]。Xilouri等[34]在轉(zhuǎn)基因PD小鼠體內(nèi)，通過誘導(dǎo)CAM降低了α-Syn水平。一些小的自噬激活分子被研究者發(fā)現(xiàn)，如雷帕霉素能抑制哺乳動(dòng)物mTOR蛋白的活性，增強(qiáng)體內(nèi)對α-Syn的自噬活動(dòng)，從而抑制PD中多巴胺神經(jīng)元的死亡[35]。然而，長期使用會(huì)產(chǎn)生不良反應(yīng)，如間質(zhì)性肺炎、高甘油三酯的水平、傷口愈合減慢，原因可歸咎于免疫抑制作用，這將不利于其在PD患者中的長期應(yīng)用[36]。此外，雙糖海藻糖可以通過改變mTOR活性而激活自噬活動(dòng)，在一些神經(jīng)退行性變的動(dòng)物模型中能減輕其病變程度，并且當(dāng)雙糖海藻糖與雷帕霉素合用時(shí)能產(chǎn)生疊加效應(yīng)，增強(qiáng)自噬作用[37]。這些自噬激活分子的研究證明，如果能發(fā)現(xiàn)特異性促進(jìn)自噬并且安全的化合物，將是治療PD的一個(gè)成功策略。

3 小結(jié)和展望

綜上所述，從分子水平解釋PD的發(fā)病機(jī)制，以α-Syn為治療靶點(diǎn)是一種可行的方法。近年來的研究多集中在α-Syn翻譯后修飾、聚集、擴(kuò)散和降解途徑，但α-Syn導(dǎo)致多巴胺神經(jīng)元死亡的機(jī)制十分復(fù)雜，目前發(fā)現(xiàn)一些化合物可以阻止α-Syn聚集或增加其清除率，并在動(dòng)物模型上取得了較好的實(shí)驗(yàn)效果，但距離臨床應(yīng)用還有一段距離。未來應(yīng)深入基因和分子水平的研究，擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)規(guī)模，著重尋找阻止α-Syn異常折疊、聚集的藥物，以期能做到綜合性多途徑抑制α-Syn的毒性作用。

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