褪黑素對帕金森病影響的研究進(jìn)展

董琬玥，李瑞琪，劉樺美，王璐，王赫明，林松

（齊齊哈爾醫(yī)學(xué)院，黑龍江 齊齊哈爾 161006）

0 引言

PD即是一種因中樞神經(jīng)系統(tǒng)退行性功能改變所致的疾病，嚴(yán)重影響到了錐體外系。中腦黑質(zhì)致密部以及紋狀體區(qū)的多巴胺能神經(jīng)元變性丟并且殘存神經(jīng)元內(nèi)出現(xiàn)以α-突觸核蛋白為主要成分的路易小體（Lewy body，LB）是其主要的病理表現(xiàn)。長期以來，人們始終沒有找到PD的確切的病因，僅對其病理生理過程提出一系列假說，包括細(xì)胞凋亡、神經(jīng)遞質(zhì)的變化，自噬、氧化應(yīng)激、炎癥、α-突觸核蛋白聚集等。也沒有確切的治療方法可以完全阻止疾病的發(fā)展。然而我們發(fā)現(xiàn)MT所具有的強(qiáng)脂溶性和擴(kuò)散能力使其很容易透過血腦屏障和細(xì)胞膜進(jìn)入神經(jīng)元發(fā)揮作用。而近年來，離體和在體的動物實驗均已證實MT對阿爾茲海默病、帕金森病、缺血性卒中、癲癇等多種中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病都有保護(hù)作用[1]。因而MT干預(yù)可能成為PD治療的一項很有前景的治療方向。

1 褪黑素對帕金森動物模型的影響

通過多種動物模型的構(gòu)建，我們發(fā)現(xiàn)MT可以從運(yùn)動和非運(yùn)動癥狀影響PD。田紹文[2]等研究發(fā)現(xiàn)，對小鼠施以MPTP構(gòu)建帕金森模型，同時再用一種新型激動劑Neu-240激動褪黑素受體，可對小鼠的運(yùn)動功能障礙起到潛在保護(hù)作用。Carriere等[3]也發(fā)現(xiàn)MT能減輕魚藤酮誘導(dǎo)的PD 大鼠模型的運(yùn)動癥狀。在非運(yùn)動癥狀方面，另一實驗發(fā)現(xiàn)MT可對6-OHDA誘導(dǎo)的PD大鼠模型起類似抗抑郁藥樣作用，證明MT-2褪黑素受體的激活可以逆轉(zhuǎn)6-OHDA誘導(dǎo)的抑郁樣行為[4]。另外PD模型大鼠的睡眠障礙也可通過外源性給予MT改善，從而使覺醒時間減少，睡眠時間得到增加。此影響是通過其對中腦多巴胺神經(jīng)元的保護(hù)性作用，繼而提高了紋狀體內(nèi)多巴胺含量來實現(xiàn)的[5]。MT還可抑制魚藤酮導(dǎo)致的PD 大鼠模型酪氨酸羥化酶降低[3]。

2 褪黑素在臨床病人中的研究

在PD病人中的中老年患者中，隨著年齡增長血清MT生理水平理應(yīng)逐漸減少。而杜越群[6]等的研究發(fā)現(xiàn)，他們的MT水平不降反升，說明血清MT的升高可能是隨著PD的發(fā)病進(jìn)程發(fā)生的適應(yīng)性變化。Videnovic等的[7]研究發(fā)現(xiàn)，PD患者比正常人MT晝夜節(jié)律波動幅度更大。在David等的[8]研究中發(fā)現(xiàn)，PD患者下丘腦灰質(zhì)體積顯著降低，而MT水平與下丘腦灰質(zhì)體積丟失及PD病情的嚴(yán)重程度密切相關(guān)。除此之外，多數(shù)的PD患者經(jīng)常出現(xiàn)有關(guān)于睡眠障礙的癥狀，比如嗜睡、失眠、或者睡眠質(zhì)量降低。而研究證實MT可以參與到睡眠-覺醒周期的調(diào)節(jié)中從而改善了PD患者的睡眠行為[9]。遺憾的是，目前關(guān)于補(bǔ)充褪黑激素對帕金森病患分子機(jī)制影響的研究少之又少。顯然需要更多研究在臨床中評估褪黑素對帕金森分子機(jī)制的影響。

3 褪黑素影響帕金森病的作用機(jī)制

目前關(guān)于褪黑素對帕金森影響的作用機(jī)制的研究主要有以下幾個方面。

3.1 通過抑制自噬來影響。在自噬的發(fā)生過程中，受損的細(xì)胞器和異常蛋白被運(yùn)送至自噬溶酶體吞噬降解，使細(xì)胞穩(wěn)態(tài)得以維持。人類自噬受損可導(dǎo)致β-淀粉樣蛋白、細(xì)胞骨架相關(guān)蛋白tau和β-突觸核蛋白在神經(jīng)元細(xì)胞和組織中聚集和積累，而較大的蛋白質(zhì)聚集體被認(rèn)為會對神經(jīng)元細(xì)胞有毒性作用。自噬參與到了許多神經(jīng)退行性疾病的進(jìn)程中，同樣也被證明參與到PD過程中[10]，在PD發(fā)展晚期，自噬可以促進(jìn)多巴胺能神經(jīng)元的死亡。在甲基苯丙胺（METH）處理引起的PD中，MT預(yù)處理可以穩(wěn)定Bcl-2/Beclin1復(fù)合物，以此阻斷由Bcl-2/Beclin1途徑觸發(fā)的自噬并保護(hù)細(xì)胞免于自噬死亡。其可能通過抑制JNK1（c-Jun N端激酶1）和激活Bcl-2上游途徑來保護(hù)細(xì)胞免受自噬細(xì)胞死亡[11]。其他實驗還證明MT可以調(diào)節(jié)許多參與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激過程的靶點，例如增加Bcl-2/Bax比，修復(fù)過氧化氫酶，Cu/Zn-SOD，Mn-SOD和COX-2來影響自噬[12]。MT還可通過清除自由基和抑制脂質(zhì)過氧化來抑制自噬。然而，目前我們對自噬在PD病變過程中的調(diào)控仍知之不多。需要更多的研究來評估褪黑素如何影響帕金森病的自噬途徑。

3.2 通過抑制神經(jīng)炎癥。對PD患者遺體的中腦黑質(zhì)區(qū)進(jìn)行檢查，可在致密區(qū)發(fā)現(xiàn)大量小膠質(zhì)細(xì)胞被激活，且當(dāng)神經(jīng)元變性愈發(fā)明顯，其數(shù)量就愈多。進(jìn)一步提示神經(jīng)炎癥可影響到PD的發(fā)病過程[7]。在正常的生理過程中，神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞分泌的多種生長因子可以促進(jìn)神經(jīng)元的分化與增殖。然而，在諸如損傷的刺激作用下，神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞可以被激活。一旦激活，它就可以成為許多炎癥因子的重要來源，而炎癥因子可損傷多巴胺能神經(jīng)元從而參與PD的過程。而MT可以抑制小膠質(zhì)細(xì)胞的激活明顯減輕DA能神經(jīng)元的損傷程度[13]。另外已知核因子-κB是許多促炎性細(xì)胞因子和趨化因子的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子，若其被抑制可減輕神經(jīng)炎癥。MT可以通過抑制核因子-κB（NF-κB）的激活[14]并阻礙其與DNA的結(jié)合，抑制環(huán)氧合酶，其中主要是Cox-2，進(jìn)而起到減少促炎信號的效果，發(fā)揮抗炎作用[15]。此外，iNOS（一氧化氮合酶）依賴的一氧化氮增加被認(rèn)為是PD神經(jīng)炎癥的指標(biāo)之一。然而，MT可阻止MPTP誘導(dǎo)的PD小鼠iNOS的升高從而對神經(jīng)炎癥起到抑制作用[16]。經(jīng)過進(jìn)一步探討可發(fā)現(xiàn)，MT可通過抑制JAK-STATs信號通路中p-STAT1和p-STAT3表達(dá)來降低IL-1β、IL-6、IL-17A等促炎因子的表達(dá)，降低MPP+誘導(dǎo)的炎癥反應(yīng)，進(jìn)而參與神經(jīng)保護(hù)作用[16]。

3.3 褪黑素影響氧化應(yīng)激。近年來的研究認(rèn)為PD發(fā)病的原因之一是自由基產(chǎn)生的增多且清除能力的降低，這會導(dǎo)致氧化應(yīng)激并導(dǎo)致黑質(zhì)紋狀體多巴胺能神經(jīng)元的丟失。因此使用抗氧化藥物可以有效地減緩多巴胺能神經(jīng)元的變性，從而減緩或阻止PD的發(fā)展。而MT是一種功效強(qiáng)大的抗氧化劑，可以通過影響氧化應(yīng)激的過程影響PD。當(dāng)對6-OHDA損傷的帕金森模型大鼠黑質(zhì)組織線粒體氧化磷酸化酶活性進(jìn)行分析時，發(fā)現(xiàn)在黑質(zhì)組織中線粒體復(fù)合體I活性明顯喪失，線粒體復(fù)合體I的缺乏可能通過自由基機(jī)制直接導(dǎo)致活性氧產(chǎn)生的增多和ATP合成的減少，最終可因能量衰竭導(dǎo)致帕金森病細(xì)胞死亡。而在MT處理后，這種活性受到保護(hù)，通過提高了線粒體呼吸和ATP合成的速率維持細(xì)胞穩(wěn)定性。MT不僅可以清除線粒體中的氧自由基，羥自由基和一氧化氮，并減輕線粒體DNA的破壞，還能增加SOD、過氧化氫酶等抗氧化酶、增強(qiáng)VitC，VitE，谷胱甘肽等抗氧化劑的作用?？傊屎谒乜梢酝ㄟ^以上途徑直接或間接影響氧化應(yīng)激機(jī)制，有效改善帕金森組織和細(xì)胞的氧化損傷，保護(hù)多巴胺能神經(jīng)元細(xì)胞[17]。

3.4 影響α-突觸核蛋白聚集。PD的主要發(fā)病機(jī)制為α-突觸核蛋白異常聚集和路易小體的出現(xiàn)。α-突觸核蛋白在生理情況下可能以單體也可以四聚體的形式存在，或者是兩者之間處于平衡的狀態(tài)。當(dāng)平衡被打破，就可促進(jìn)寡聚集體的形成。α-突觸核蛋白寡聚體能夠促進(jìn)線粒體、溶酶體等膜的通透性增加，從而間接導(dǎo)致了鈣超載，最終會促使靶細(xì)胞死亡，這被廣泛認(rèn)為是觸發(fā)PD的發(fā)病機(jī)制之一。而MT可以抵消α-突觸核蛋白的有害作用。Zampol和Barros[18]發(fā)現(xiàn)，MT改善了α-突觸核蛋白誘導(dǎo)的細(xì)胞呼吸能力，提高了線粒體的自噬速度，加速了清除受損線粒體的進(jìn)程。另一組實驗表明，褪黑素還直接降低了MPTP誘導(dǎo)的小鼠SNCA/α-synuclein聚集。因此，褪黑素可以通過影響α-突觸核蛋白的聚集影響PD發(fā)病過程。

4 總結(jié)與展望

目前帕金森病并無根治性方法，臨床上采用的左旋多巴治療被普遍視為是最有效的治療方法，然而其對重度患者和老年人效果較差且只能延緩而不能阻止疾病的進(jìn)展。因此臨床上急需探索一些既能改善臨床癥狀又能延緩或阻滯疾病發(fā)展的藥物。褪黑素的高效性以及高度的彌散能力，使其可以深入細(xì)胞的不同部位發(fā)揮作用，并且具有廣泛性抗氧化的作用，對帕金森病的運(yùn)動癥狀和非運(yùn)動癥狀均有改善和延緩作用。而且還因其具有治療安全性高，給藥手段多，相對便宜等諸多優(yōu)點，褪黑激素被認(rèn)為有望成為一種治療帕金森病的臨床常規(guī)藥物。然而外源性給予褪黑素對帕金森病研究目前多基于動物和體外模型，對其是否存在對人腦神經(jīng)元的長期保護(hù)效應(yīng)及其機(jī)制仍需更深入的研究與探索，相信在不久的將來褪黑素對帕金森病影響的研究會日臻完善并取得更大的進(jìn)步。