帕金森病的發(fā)病機(jī)制研究

崔亞歡 陳乃耀

帕金森病 （Parkinson disease，PD）是僅次于阿爾茨海默病的第二常見的神經(jīng)退行性疾病，好發(fā)于60 歲以上人群。超過90%的PD 患者是特發(fā)性的，沒有明確的病因。PD 主要病理特點(diǎn)為中腦黑質(zhì)多巴胺能神經(jīng)元嚴(yán)重缺失和紋狀體多巴胺神經(jīng)遞質(zhì)減少。臨床特征是其標(biāo)志性的運(yùn)動(dòng)癥狀，如靜止性震顫、強(qiáng)直、運(yùn)動(dòng)遲緩和姿勢(shì)不穩(wěn)。各種非運(yùn)動(dòng)癥狀，包括阿爾茨海默病、便秘、抑郁癥、感覺障礙、自主神經(jīng)功能障礙及睡眠障礙等。目前的治療方法并不會(huì)改變PD 的進(jìn)程，約有25% 的患者最終會(huì)出現(xiàn)阿爾茨海默病。因此，深入探討PD 的發(fā)病機(jī)制，并針對(duì)發(fā)病分子機(jī)制探討新的治療方法，以能夠逆轉(zhuǎn)或阻止疾病的進(jìn)展是臨床亟待解決的問題。近年來，PD 的發(fā)病機(jī)制研究已取得了一些積極的成果，我們對(duì)PD 的發(fā) 病機(jī)制的研究進(jìn)行總結(jié)歸納，旨在為未來PD 的基礎(chǔ)與臨床研究提供線索。

1 PD 的發(fā)病機(jī)制

目前認(rèn)為，氧化應(yīng)激導(dǎo)致線粒體功能障礙、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激導(dǎo)致的異常蛋白質(zhì)折疊、神經(jīng)炎癥、微生物群-腸-腦軸及相關(guān)基因改變等因素與PD 發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。多個(gè)分子通路在網(wǎng)絡(luò)中協(xié)同作用誘導(dǎo)多巴胺能神經(jīng)元變性已成為PD 發(fā)病的中心環(huán)節(jié)。

1.1 氧化應(yīng)激與線粒體功能障礙

活性氧是有氧代謝的副產(chǎn)品，是生物有氧代謝過程中產(chǎn)生的一類化學(xué)性質(zhì)活潑的含氧代謝物，主要包括超氧陰離子、羥基自由基和過氧化氫。在原子或分子軌道中包含一個(gè)或多個(gè)未配對(duì)電子的分子實(shí)體或分子片段被稱為自由基。生物體內(nèi)自由基與活性氧聯(lián)系十分緊密，許多非自由基活性氧可以轉(zhuǎn)化為自由基，而自由基也可以介導(dǎo)含氧物質(zhì)生成活性氧。它們共同的特點(diǎn)是化學(xué)性質(zhì)活潑，容易與其他分子包括蛋白、脂類、核酸等生物大分子發(fā)生反應(yīng)。正常情況下，機(jī)體通過“氧化還原調(diào)節(jié)”的機(jī)制控制活性氧產(chǎn)生和清除，以維持氧化還原穩(wěn)態(tài)。細(xì)胞活性氧的積累是由一組內(nèi)源性抗氧化防御系統(tǒng)控制，包括酶的和非酶的，這兩種都可以預(yù)防或清除活性氧。其中，抗氧化酶包括超氧化物歧化酶、過氧化氫酶、谷胱甘肽S 轉(zhuǎn)移酶和過氧化物酶等。生理狀態(tài)下的活性氧是調(diào)節(jié)各種信號(hào)通路重要的氧化還原信使，在調(diào)控不同細(xì)胞代謝、蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)錄后修飾和抗氧化防御機(jī)制方面起著至關(guān)重要的作用。而過量的活性氧會(huì)破壞細(xì)胞脂質(zhì)、蛋白質(zhì)或DNA 抑制細(xì)胞正常功能。氧化應(yīng)激是細(xì)胞內(nèi)氧化和抗氧化失衡而導(dǎo)致機(jī)體出現(xiàn)的應(yīng)激損傷狀態(tài)。有研究表明，細(xì)胞內(nèi)活性氧產(chǎn)生的主要部位包括線粒體電子傳遞鏈、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和還原型輔酶Ⅱ氧化酶復(fù)合體。其中，線粒體電子傳遞過程中生成的活性氧被認(rèn)為是體內(nèi)活性氧最主要的來源。

線粒體電子傳遞鏈?zhǔn)遣溉閯?dòng)物細(xì)胞中ATP 的主要來源之一，因而對(duì)生命至關(guān)重要。在能量轉(zhuǎn)導(dǎo)過程中，少量的電子過早地泄露給氧，形成自由基超氧化物，這是引起一系列疾病的病理生理學(xué)原因。線粒體超氧自由基的產(chǎn)生主要發(fā)生在電子傳遞鏈上的兩個(gè)離散點(diǎn)，即復(fù)合物 Ⅰ（還原型輔酶 Ⅰ 脫氫酶）和復(fù)合物 Ⅲ（細(xì)胞色素C還原酶）。復(fù)合物Ⅰ 和 Ⅲ 也被認(rèn)為是超氧化物和其他活性氧形成的場(chǎng)所。研究表明，未修復(fù)的線粒體DNA 損傷導(dǎo)致了有缺陷的復(fù)合物 Ⅰ 或 Ⅲ，這可能導(dǎo)致氧氣的電子還原反應(yīng)增加，形成過氧化物。線粒體作為活性氧產(chǎn)生的主要場(chǎng)所之一，尤其容易受到氧化應(yīng)激損傷的影響。與核DNA 不同，線粒體DNA 不受組蛋白的保護(hù)，因此，容易被氧化損傷。由于線粒體DNA編碼的大部分蛋白質(zhì)都參與在電子傳遞鏈中，線粒體DNA 中的突變和缺失可能會(huì)干擾電子傳遞鏈和增加活性氧的形成，從而造成惡性循環(huán)進(jìn)一步導(dǎo)致線粒體損傷。可誘導(dǎo)線粒體DNA 突變，破壞線粒體呼吸鏈、膜滲透性、鈣離子穩(wěn)態(tài)和線粒體防御系統(tǒng)。由于線粒體DNA 病變引起的超氧自由基濃度的增加會(huì)導(dǎo)致代謝氧化應(yīng)激、細(xì)胞損傷和基因組不穩(wěn)定性。

由于中樞神經(jīng)系統(tǒng)富含多不飽和脂肪酸、高耗氧量和抗氧化防御能力相對(duì)缺乏，神經(jīng)元細(xì)胞尤其容易受到氧化損傷的影響。大量證據(jù)表明，氧化應(yīng)激的增加和細(xì)胞凋亡的改變是導(dǎo)致與年齡相關(guān)的神經(jīng)退行性疾病的發(fā)病機(jī)制，其中，PD 大腦中多巴胺能神經(jīng)元丟失的一個(gè)重要因素是活性氧，這是由多巴胺代謝、低谷胱甘肽以及黑質(zhì)致密部中的高水平鐵和鈣引起的。多巴胺是一種不穩(wěn)定分子，它會(huì)自動(dòng)氧化形成多巴胺醌和自由基。在正常情況下，多巴胺的水平是通過單胺氧化酶A 的氧化代謝調(diào)節(jié)的。 在PD 和老化過程中，膠質(zhì)細(xì)胞中生長(zhǎng)的單胺氧化酶B 增加并生成過氧化氫。過氧化氫具有高度膜滲透性，它進(jìn)入鄰近的多巴胺能神經(jīng)元，可以與亞鐵離子反應(yīng)形成羥基自由基造 成氧化應(yīng)激。PD 另一個(gè)明顯相關(guān)的因素是衰老。在衰老過程中，線粒體缺陷引起體內(nèi)正常的氧化還原 穩(wěn)態(tài)被破壞，活性氧的產(chǎn)生和線粒體DNA 的損傷隨著年齡的增長(zhǎng)而 增加，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)的活性氧水平升高。PD 相關(guān)的發(fā)病基因，如PTEN誘導(dǎo)假定激酶 1（PTEN induced putative kinase 1，PINK1），PARK2，Parkin，DJ-1 和富亮氨酸重復(fù)激酶2 （ leucine-rich repeat kinase 2，LRRK2）基因編碼蛋白，這些蛋白調(diào)節(jié)線粒體活性氧穩(wěn)態(tài)。PINK1、Parkin、DJ-1 和LRRK2 基因的突變導(dǎo)致了線粒體的擾動(dòng)和氧化應(yīng)激的升高。利用誘導(dǎo)多能干細(xì)胞衍生的來自患者的PINK1 或Parkin 突變中腦多巴胺神經(jīng)元，發(fā)現(xiàn)異常線粒體的存在，并觀察到細(xì)胞質(zhì)a 核蛋白和多巴胺積累以及氧化應(yīng)激和活性氧的增加。另一組利用LRRK2 突變的誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞衍生神經(jīng)元，發(fā)現(xiàn)參與氧化應(yīng)激調(diào)節(jié)的基因表達(dá)和a 核蛋白水平的增加。提示PD 的進(jìn)展可能是多種致病表型與細(xì)胞應(yīng)激的相互作用的結(jié)果。此外，PD 中聚合的a 核蛋白抑制線粒體復(fù)合物 Ⅰ導(dǎo)致神經(jīng)元的呼吸和ATP 產(chǎn)生減少，同時(shí)增加活性氧的產(chǎn)生。也可通過鈣超載誘導(dǎo)線粒體去極化和自由基生成，最終導(dǎo)致線粒體通透性轉(zhuǎn)換孔的開放，觸發(fā)細(xì)胞死亡。

1.2 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激與錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì)

在真核細(xì)胞中，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)功能涉及蛋白質(zhì)的合成、折疊、修飾和運(yùn)輸；磷脂和類固醇的合成與分布；在其腔內(nèi)儲(chǔ)存鈣離子，并將其調(diào)節(jié)釋放到細(xì)胞質(zhì)中。由葡萄糖饑餓、缺氧、鈣穩(wěn)態(tài)破壞或氧化應(yīng)激導(dǎo)致未折疊或錯(cuò)誤折疊蛋白的積累稱為內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激。誘導(dǎo)這種細(xì)胞生理保護(hù)性反應(yīng)稱為未折疊蛋白反應(yīng)。其目的是通過各種機(jī)制，恢復(fù)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的正常功能。如內(nèi)質(zhì)網(wǎng)分子伴侶蛋白的表達(dá)增加，以防止蛋白質(zhì)聚集和促進(jìn)正確的蛋白質(zhì)折疊；通過對(duì)蛋白質(zhì)翻譯的暫時(shí)抑制，減少了通過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的數(shù)量；通過激活內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相關(guān)蛋白降解的過程，增加未折疊蛋白的降解。在健康的細(xì)胞中，錯(cuò)誤折疊蛋白和未折疊蛋白、正確折疊蛋白共同存在。在大多數(shù)情況下，天然的單體蛋白主要由a螺旋組成，而錯(cuò)誤折疊的聚合物則富含β 折疊構(gòu)象。錯(cuò)誤折疊蛋白或被降解，或通過分子伴侶蛋白質(zhì)正確折疊。分子伴侶是蛋白質(zhì)質(zhì)量控制的一個(gè)重要組分。主要的分子伴侶蛋白被稱為熱休克蛋白。分子伴侶蛋白質(zhì)與新生的多肽結(jié)合并協(xié)助折疊；在某些情況下還能打開和重新折疊錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì)；可以促進(jìn)晚期折疊蛋白的降解與蛋白水解機(jī)制的協(xié)同，通過泛素蛋白酶體系統(tǒng)或自噬途徑降解錯(cuò)誤折疊蛋白質(zhì)，或在各種細(xì)胞室中進(jìn)行隔離。由于在轉(zhuǎn)錄和翻譯過程中自發(fā)的錯(cuò)誤、基因突變、有毒化合物和細(xì)胞應(yīng)激，蛋白酶體或溶酶體途徑的損傷降低了蛋白質(zhì)的降解速率，錯(cuò)誤折疊蛋白的積累仍會(huì)發(fā)生。同時(shí)，錯(cuò)誤折疊蛋白可在神經(jīng)元間傳播和擴(kuò)散，其機(jī)制涉及由外泌體的功能依賴性分泌和（或）分子伴侶介導(dǎo)通路。調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)的生產(chǎn)、折疊、販賣、降解和清除的細(xì)胞機(jī)制的綜合活動(dòng)被稱為“蛋白質(zhì)內(nèi)穩(wěn)態(tài)”。在衰老或與錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì)相關(guān)的疾病，細(xì)胞可能會(huì)經(jīng)歷“蛋白穩(wěn)態(tài)的崩潰”，蛋白穩(wěn)態(tài)的崩潰可能與泛素化包涵體有關(guān)。在蛋白質(zhì)毒性應(yīng)激、細(xì)胞老化或基因突變的條件下，蛋白質(zhì)可以逃離細(xì)胞的質(zhì)量控制系統(tǒng)，并開始聚集成為非原生結(jié)構(gòu)，從寡聚物和無定形的聚集到高度有序的淀粉樣蛋白和空斑。錯(cuò)誤折疊蛋白可抑制突觸功能，干擾信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，導(dǎo)致由泛素蛋白酶體系統(tǒng)介導(dǎo)的蛋白質(zhì)降解功能紊亂，最終導(dǎo)致細(xì)胞死亡。

分子遺傳學(xué)和生物化學(xué)研究認(rèn)為，a 核蛋白寡聚物在PD 和相關(guān)疾病的發(fā)病機(jī)制中起著中心作用。生理狀態(tài)下的a 核蛋白是一種140 種氨基酸的蛋白質(zhì)，在突觸前神經(jīng)終端中高度富集，為可溶性N-乙基馬來酰亞胺敏感因子附件蛋白受體復(fù)合體的分子伴侶，在神經(jīng)遞質(zhì)釋放的調(diào)控中發(fā)揮作用。病理學(xué)上，a核蛋白是路易小體在神經(jīng)退行性疾病中的主要成分。PD 患者大腦黑質(zhì)神經(jīng)元的細(xì)胞質(zhì)中觀察到路易小體，其主要成分是a 核蛋白的蛋白質(zhì)片段。a 核蛋白細(xì)胞內(nèi)的聚集和積累可能是由于轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄后機(jī)制的過度表達(dá)及通過蛋白酶和溶酶體途徑降解蛋白質(zhì)的減弱所致。蛋白酶體損傷已被認(rèn)為是PD 的一種重要的神經(jīng)退化機(jī)制。在死后大腦的黑質(zhì)中，26S/20S 蛋白酶體復(fù)合物亞基顯著丟失，20S 亞基活性受損，并觀察到內(nèi)源性蛋白酶激活因子水平的降低。蛋白酶體失活可能是散發(fā)性PD 大腦中a 核蛋白的積累機(jī)制，而a 核蛋白聚合形式可能會(huì)進(jìn)一步下調(diào)26S 的蛋白酶活性。在細(xì)胞的模型中，a 核蛋白過度表達(dá)或積累誘導(dǎo)細(xì)胞死亡或多巴胺誘導(dǎo)的細(xì)胞活力喪失增加。在病毒載體的PD 動(dòng)物模型中，重組腺相關(guān)病毒2/7 載體介導(dǎo)的小鼠黑質(zhì)中a 核蛋白的過表達(dá)可誘導(dǎo)蛋白聚集和漸進(jìn)性神經(jīng)變性。體外和體內(nèi)觀察發(fā)現(xiàn)，寡聚物比原纖維更容易產(chǎn)生明顯的神經(jīng)毒性作用。通過轉(zhuǎn)基因和病毒介導(dǎo)的a 核蛋白過度表達(dá)，增加了蛋白質(zhì)的聚集性，導(dǎo)致劑量依賴性毒性。相反，內(nèi)源性a 核蛋白的去除也會(huì)產(chǎn)生類似的毒性。推測(cè)a 核蛋白功能喪失可能是其毒性的主要機(jī)制。由于在突觸前末端失去了必要的a 核蛋白的功能，從而導(dǎo)致了a 核蛋白的聚集和毒性的產(chǎn)生。遺傳學(xué)證據(jù)表明，聚集的a 核蛋白物的形成先于突觸功能障礙和隨后的神經(jīng)元死亡。此外，a 核蛋白寡聚物和金屬離子之間的相互作用可導(dǎo)致人類誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞衍生神經(jīng)元的氧化應(yīng)激。從PINK1 或Parkin 基因突變患者的神經(jīng)元中觀察到的a 核蛋白積累，以及異常的線粒體形態(tài)和對(duì)氧化應(yīng)激的敏感性增加。氧化應(yīng)激不但促進(jìn)致病蛋白質(zhì)的聚集，并可導(dǎo)致年齡和疾病相關(guān)蛋白酶體系統(tǒng)的功能障礙以及自噬功能減弱或障礙。a 核蛋白的聚集可以中斷線粒體復(fù)合物Ⅰ的活性，從而導(dǎo)致ATP 合成受損和線粒體功能障礙。a 核蛋白寡聚體通過鈣超載誘導(dǎo)線粒體去極化和自由基生成，最終導(dǎo)致線粒體通透性轉(zhuǎn)換孔的開放，觸發(fā)細(xì)胞死亡。

1.3 神經(jīng)炎癥

神經(jīng)炎性反應(yīng)被認(rèn)為是神經(jīng)退行性疾病的主要致病因素之一，小神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞是這些神經(jīng)退行性病變的關(guān)鍵參與者。很多證據(jù)表明，小膠質(zhì)細(xì)胞有兩種替代激活表型，稱為M1（促炎）表型和M2（抗炎）表型。小膠質(zhì)細(xì)胞的這些不同激活狀態(tài)的特征是分泌不同的細(xì)胞因子陣列。經(jīng)典的M1 小膠質(zhì)細(xì)胞激活的特點(diǎn)是產(chǎn)生促炎細(xì)胞因子，包括腫瘤壞死因子a，白細(xì)胞介素1β，白細(xì)胞介素6，白細(xì)胞介素12 和其他細(xì)胞毒性分子如超氧化物，一氧化氮和活性氧，有助于在損傷和感染期間擴(kuò)增促炎反應(yīng)。相反，M2 小膠質(zhì)細(xì)胞通過拮抗經(jīng)典M1 小膠質(zhì)細(xì)胞和促進(jìn)組織修復(fù)發(fā)揮免疫抑制作用。M2 小膠質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生多種具有抗炎性質(zhì)的細(xì)胞因子，如白細(xì)胞介素4，白細(xì)胞介素13，白細(xì)胞介素10 和轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β。錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì)和環(huán)境毒素在PD 動(dòng)物模型中誘導(dǎo)小膠質(zhì)細(xì)胞向M1 表型的活化。a 核蛋白寡聚體可通過激活Toll 樣受體2 介導(dǎo)的信號(hào)傳導(dǎo)來引起小膠質(zhì)細(xì)胞反應(yīng)。小膠質(zhì)細(xì)胞向受損和炎癥區(qū)域的遷移受到受損神經(jīng)元和相鄰星形膠質(zhì)細(xì)胞釋放的ATP 的控制。此外，ATP 與P2Y 受體結(jié)合，主要由腦內(nèi)小膠質(zhì)細(xì)胞表達(dá)，并誘導(dǎo)產(chǎn)生高水平的白細(xì)胞介素1β，腫瘤壞死因子a 和一氧化氮。通過退化神經(jīng)元產(chǎn)生的另一種蛋白質(zhì)是間充質(zhì)溶解素，其至少在體外也在調(diào)節(jié)小膠質(zhì)細(xì)胞的活化狀態(tài)中起重要作用。間充質(zhì)溶解素在小膠質(zhì)細(xì)胞-神經(jīng)元共培養(yǎng)物中的過度表達(dá)引起小膠質(zhì)細(xì)胞的顯著活化并增加氧化應(yīng)激反應(yīng)。相反，用1-甲基-4-苯基-1，2，3，6-四氫吡啶顯示的間充質(zhì)溶解素-/-小鼠減弱黑質(zhì)紋狀體多巴胺神經(jīng)元變性，小膠質(zhì)細(xì)胞激活和超氧化物產(chǎn)生。如白細(xì)胞介素1β、腫瘤壞死因子a、白細(xì)胞介素6、白細(xì)胞介素8、白細(xì)胞介素33、趨化因子配體2、趨化因子配體5、間充質(zhì)溶解素、P 物質(zhì)、前列腺素E2 以及環(huán)氧化酶2 等，這些介質(zhì)直接或間接通過小膠質(zhì)細(xì)胞和炎性細(xì)胞影響神經(jīng)元存活并誘導(dǎo)神經(jīng)退行性病變。在生理?xiàng)l件下，外周免疫細(xì)胞如T 淋巴細(xì)胞和B 淋巴細(xì)胞在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中幾乎不可檢測(cè)。在感染或組織損傷后，血液?jiǎn)魏思?xì)胞和組織駐留巨噬細(xì)胞迅速被激活并且分泌一系列的炎性細(xì)胞因子，如白細(xì)胞介素1β、腫瘤壞死因子a、白細(xì)胞介素6 以及趨化因子，這些細(xì)胞因子和趨化因子可以進(jìn)入大腦并刺激小膠質(zhì)細(xì)胞引發(fā)神經(jīng)炎性反應(yīng)，誘導(dǎo)神經(jīng)元變性和死亡。

1.4 腸道微生物與微生物代謝產(chǎn)物

越來越多的研究報(bào)道了PD 中腸道微生物生態(tài)失調(diào)和微生物代謝物的改變。研究表明，PD 患者糞便中乳酸菌的數(shù)量較高，而普氏菌屬、球狀梭菌和脆弱桿菌的數(shù)量較少。在中國(guó)PD 患者的糞便中含有豐富的梭狀芽胞屬、水桿菌屬、荷氏菌屬、單胞菌屬、梭狀芽胞桿菌、丁基環(huán)菌和厭氧菌屬，而乳桿菌屬和七胞菌屬則減少，且埃希菌屬、志賀菌屬與疾病持續(xù)時(shí)間呈負(fù)相關(guān)。短鏈脂肪酸是腸道微生物的重要代謝產(chǎn)物，主要包括乙酸、丙酸和丁酸，由復(fù)合碳水化合物的細(xì)菌發(fā)酵而成。作為神經(jīng)調(diào)節(jié)劑，短鏈脂肪酸已被證明能抑制神經(jīng)細(xì)胞炎癥并調(diào)節(jié)腸神經(jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng)，從而影響許多生化途徑。短鏈脂肪酸調(diào)節(jié)神經(jīng)遞質(zhì)的合成及其受體的表達(dá)，如多巴胺或γ 氨基丁酸受體。丁酸對(duì)迷走神經(jīng)傳入有直接作用，而丙酸誘導(dǎo)的腸道糖異生被認(rèn)為是神經(jīng)退行性早期的主要因素。此外，腸道微生物組分和腸道通透性的變化可能導(dǎo)致Toll 樣受體的激活，這些受體識(shí)別在小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞上表達(dá)的脂多糖等保守微生物相關(guān)分子模式。Toll 樣受體的激活將進(jìn)一步導(dǎo)致星形膠質(zhì)細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞釋放促炎細(xì)胞因子。特別是，脂多糖可能會(huì)改變腸道的穩(wěn)態(tài)、炎癥和通透性，此外，還可以激活各種免疫細(xì)胞，包括巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞。一旦激活，這些細(xì)胞將產(chǎn)生大量的促炎細(xì)胞因子，如白細(xì)胞介素2、白細(xì)胞介素1β、白細(xì)胞介素6 和腫瘤壞死因子a，然后通過擴(kuò)散和細(xì)胞因子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白穿過血腦屏障進(jìn)入大腦。這些促炎細(xì)胞因子作用于神經(jīng)元和膠質(zhì)細(xì)胞表達(dá)的受體，從而導(dǎo)致神經(jīng)元的神經(jīng)炎癥和死亡。腸道微生物的組成和豐富度的生理缺陷可以影響腸神經(jīng)系統(tǒng)和中樞神經(jīng)系統(tǒng)，表明存在微生物群-腸-腦軸并因此引起中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病。

1.5 PD 的相關(guān)基因?qū)W

1.5.1 常染色體隱性遺傳線粒體質(zhì)量控制，特別是線粒體自噬的細(xì)胞過程（受損線粒體的選擇性靶向和再循環(huán)）與許多隱性青少年發(fā)病形式的PD 密切相關(guān)。在幼年P(guān)D患者中發(fā)現(xiàn)了PINK1 和Parkin 的各種功能喪失突變。在生理?xiàng)l件下，PINK1 通過外膜轉(zhuǎn)位酶和內(nèi)膜轉(zhuǎn)位酶復(fù)合物轉(zhuǎn)移到內(nèi)膜，由線粒體內(nèi)膜菱形蛋白酶前體蛋白使其失活。在線粒體去極化或活性氧積累后，線粒體導(dǎo)入被破壞，PINK1 不能轉(zhuǎn)移到線粒體內(nèi)膜并停留在線粒體外膜中，在那里它積累并自磷酸化，從而導(dǎo)致其活化。激活的PINK1 將招募Parkin 作為線粒體自噬的第二個(gè)執(zhí)行者。PINK1 在泛素樣結(jié)構(gòu)域的S65 上磷酸化Parkin，導(dǎo)致Parkin 的開放和活性構(gòu)象。此外，PINK1 使殘基S65 上的蛋白本身磷酸化。Parkin將各種線粒體外膜蛋白泛素化，如線粒體融合蛋白2。泛素化蛋白的積累觸發(fā)了線粒體表面上P62 的募集。P62 反過來觸發(fā)自噬體中受損線粒體的吞噬，導(dǎo)致其通過自噬途徑降解。PINK1、Parkin 通路也參與了核聚變和裂變之間的平衡。線粒體融合蛋白2 是PINK1 和Parkin 的底物。泛素化和磷酸化導(dǎo)致其降解，在去極化后，PINK1 和Parkin 以其活躍的形式積累在線粒體外膜上，線粒體融合蛋白2 就會(huì)退化，隨后線粒體支離破碎。

除了PINK1 和Parkin 之外，DJ-1基因的功能缺失突變與常染色體隱性早發(fā)性PD 相關(guān)，并且遠(yuǎn)比PINK1或Parkin 突變少見。DJ-1 蛋白被認(rèn)為是細(xì)胞氧化應(yīng)激的傳感器。當(dāng)應(yīng)激發(fā)生時(shí)，DJ-1 蛋白被氧化并隨后易位至線粒體。PD 相關(guān)的DJ-1 蛋白功能喪失與線粒體損傷和對(duì)復(fù)合物Ⅰ抑制的易感性增加有關(guān)。在基于患者的細(xì)胞模型中，DJ-1 蛋白功能的喪失與溶酶體活性降低和基底自噬減少以及功能失調(diào)的線粒體積累有關(guān)。這表明DJ-1 蛋白相關(guān)的致病途徑與PINK1、Parkin 介導(dǎo)線粒體自噬的趨同，是線粒體功能失調(diào)的主要細(xì)胞降解途徑。

1.5.2 常染色體顯性遺傳編碼a突觸核蛋白的SNCA 基因的突變與常染色體顯性遺傳的PD 相關(guān)。a 核蛋白水平的增加已被證明能誘導(dǎo)線粒體斷裂，但也會(huì)由于呼吸速率下降和ATP 生成而導(dǎo)致能量平衡受損。此外，a 核蛋白的增加與鈣離子從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)向線粒體的轉(zhuǎn)移增加有關(guān)，這可能是氧化應(yīng)激的原因之一。編碼葡糖腦苷脂酶基因中的雜合突變是散發(fā)性PD 的最常見危險(xiǎn)因素。首先，葡糖腦苷脂酶的缺乏似乎會(huì)降低大自噬通量，這是由溶酶體功能受損所致。細(xì)胞器質(zhì)量控制中的這種缺陷導(dǎo)致線粒體自噬的減少并導(dǎo)致功能障礙的線粒體的積累。自噬性損傷對(duì)神經(jīng)細(xì)胞特別有害，細(xì)胞分裂后不能稀釋受損的細(xì)胞器或未折疊蛋白質(zhì)。葡糖腦苷脂酶功能受損使a 核蛋白降解失衡并且可能使溶酶體過載并隨后積累a 核蛋白。來自葡糖腦苷脂酶突變攜帶者誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞的神經(jīng)元細(xì)胞內(nèi)鈣離子水平升高。錯(cuò)誤折疊的突變葡糖腦苷脂酶向內(nèi)質(zhì)網(wǎng)累積導(dǎo)致未折疊蛋白反應(yīng)功能障礙并可擾亂內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相關(guān)的鈣離子穩(wěn)態(tài)。LRRK2 是PD常染色體顯性遺傳最常見的遺傳原因。LRRK2 基因編碼一個(gè)由2527個(gè)氨基酸組成的多結(jié)構(gòu)域蛋白，該蛋白屬于復(fù)雜蛋白質(zhì)和復(fù)雜蛋白質(zhì)末端結(jié)構(gòu)域（ROCO）蛋白家族，由5 個(gè)功能結(jié)構(gòu)域組成：富含亮氨酸重復(fù)序列、復(fù)雜蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)域、復(fù)雜蛋白質(zhì)末端結(jié)構(gòu)域、絲裂原活 化蛋白激酶和WD40 基因結(jié)構(gòu)域。LRRK2 的復(fù)雜蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)域已被鑒定為功能性三磷酸鳥苷酶，其根據(jù)通過復(fù)雜蛋白質(zhì)末端結(jié)構(gòu)域形成二聚體來調(diào)節(jié)LRRK2 激酶活性。ROCO 和激酶結(jié)構(gòu)域中的PD 相關(guān)蛋白變體增加激酶活性并引起神經(jīng)元細(xì)胞死亡。LRRK2 的ROCO 中的突變導(dǎo)致線粒體動(dòng)力學(xué)失調(diào)和自噬-溶酶體途徑，細(xì)胞內(nèi)運(yùn)輸和泛素-蛋白酶體系統(tǒng)的異常變化，進(jìn)而導(dǎo)致神經(jīng)元細(xì)胞死亡。LRRK2 致病性突變會(huì)影響小膠質(zhì)細(xì)胞內(nèi)化和降解a 核蛋白的能力，加劇a 核蛋白誘導(dǎo)的小膠質(zhì)細(xì)胞病理學(xué)改變和神經(jīng)元炎癥。

2 存在的問題及展望

目前，PD 的發(fā)病機(jī)制得到了廣泛研究并取得重大成果。現(xiàn)有的令人信服的證據(jù)表明，線粒體功能障礙、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激、神經(jīng)炎癥、腸道微生物及微生物代謝物及PD 相關(guān)基因改變是神經(jīng)退行性疾病中神經(jīng)變性和神經(jīng)元丟失發(fā)作和進(jìn)展的關(guān)鍵因素。然而，這些機(jī)制在PD 中的確切作用尚未完全了解。我們需要進(jìn)一步解釋各個(gè)系統(tǒng)之間如何相互聯(lián)系并積極研發(fā)拮抗各個(gè)系統(tǒng)的作用位點(diǎn)的藥物來治愈PD，希望未來能夠進(jìn)一步了解PD 遺傳與散發(fā)病因并提高診斷準(zhǔn)確性和治療性臨床實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，為更多的老年人謀福利。?

（摘自《中華老年心腦血管病雜志》2019年第1 期）