帕金森病患者外周鐵代謝與炎癥因子、臨床癥狀及病情嚴(yán)重程度的相關(guān)性研究

姚亞妮, 羅鑫宇, 馮婷婷, 王子豪, 夏 歡, 楊新玲

(1新疆醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院綜合內(nèi)四科, 烏魯木齊 830011; 2新疆神經(jīng)系統(tǒng)疾病研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 烏魯木齊 830063;3新疆醫(yī)科大學(xué), 烏魯木齊 830017)

帕金森病(PD)是一種中老年人常見的中樞神經(jīng)系統(tǒng)錐體外系疾病。研究表明,鐵沉積可能與鐵代謝相關(guān)表達(dá)蛋白異常相關(guān)[1];鐵轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白二價(jià)金屬離子轉(zhuǎn)運(yùn)體1(DMT1)在腦內(nèi)黑質(zhì)區(qū)表達(dá)升高,膜鐵轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白 1(FPN1)在腦內(nèi)黑質(zhì)區(qū)表達(dá)下降導(dǎo)致了該區(qū)域大量鐵沉積[2]。6-羥基多巴胺(6-OHDA)和1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氫吡啶(MPTP)誘導(dǎo)的PD模型鼠中發(fā)現(xiàn)DMT1在黑質(zhì)區(qū)表達(dá)增加,FPN1在PD模型鼠腦內(nèi)黑質(zhì)鐵異常部位表達(dá)下降導(dǎo)致了該區(qū)域鐵的選擇性聚集[1-2]。提示PD黑質(zhì)鐵沉積與鐵代謝的關(guān)鍵調(diào)節(jié)蛋白DMT1和FPN1異常有關(guān)。PD尸檢結(jié)果顯示,鐵蛋白水平可反映小膠質(zhì)細(xì)胞鐵儲存能力[3]。小膠質(zhì)細(xì)胞在介導(dǎo)神經(jīng)炎癥反應(yīng)的同時(shí)也參與調(diào)節(jié)鐵代謝,炎癥刺激可調(diào)節(jié)DMT1和FPN1蛋白的表達(dá);DMT1和FPN1蛋白也可激活小膠質(zhì)細(xì)胞的活性,釋放白細(xì)胞介素-1β(IL-1β)、白細(xì)胞介素-6(IL-6)及腫瘤細(xì)胞壞死因子-α(TNF-α),對神經(jīng)元細(xì)胞產(chǎn)生損害[4]。提示鐵代謝相關(guān)調(diào)節(jié)蛋白異常表達(dá)和神經(jīng)炎癥交互作用可能引起了黑質(zhì)鐵沉積,造成了DA能神經(jīng)元的損傷。本研究通過檢測PD患者血清鐵、鐵蛋白(DMT1和FPN1蛋白)、炎癥因子(IL-1β、 IL-6 及TNF-α),分析鐵代謝與PD患者炎癥因子、臨床癥狀及病情嚴(yán)重程度的相關(guān)性,為后續(xù)鐵代謝和神經(jīng)炎癥交互作用引起PD腦內(nèi)鐵沉積發(fā)病機(jī)制研究提供臨床依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 研究對象選擇2022年5月至2023年5月在新疆醫(yī)科大學(xué)第一、二附屬醫(yī)院就診50例PD患者(PD組)和50例健康體檢者(對照組)。納入標(biāo)準(zhǔn):PD患者均由兩位神經(jīng)內(nèi)科副主任醫(yī)師根據(jù)英國PD協(xié)會(huì)腦庫和2016年中國帕金森病診斷標(biāo)準(zhǔn)[5]確診為PD,并進(jìn)行PD相關(guān)運(yùn)動(dòng)癥狀評分[帕金森病量表III(UPDRSIII)]及非運(yùn)動(dòng)癥狀評分[Hoehn-Yahr(H-Y)分期、漢密頓焦慮量表(HAMA)、漢密頓抑郁量表(HAMD)、簡易精神狀態(tài)評價(jià)量表(MMSE)及蒙特利爾認(rèn)知評估量表(MoCA)][6-7];對照組選擇年齡、性別、生活方式等與PD組相匹配健康體檢者。排除標(biāo)準(zhǔn):帕金森病疊加綜合征及繼發(fā)的帕金森病綜合征;精神病史及其他神經(jīng)系統(tǒng)疾病;各種原因引起的貧血,如缺鐵性貧血、遺傳性血色素沉著病;服用鐵補(bǔ)充劑患者;患有急性心衰、急性腦梗等嚴(yán)重心腦血管疾病、自身免疫性疾病、肝臟疾病、慢性腎臟疾病及惡性腫瘤的患者;過去6個(gè)月內(nèi)嚴(yán)重失血或獻(xiàn)血者;合并急慢性感染者。

1.2 研究方法

1.1.1 血清制備 在普通真空采血管中從病例和對照中收集 5 mL空腹外周靜脈血。血樣在室溫下靜置 30 min,然后以 2 800 rpm 的轉(zhuǎn)速離心5 min。分離血清并于-20℃保存。

1.1.2 試劑盒 鐵試劑盒(武漢伊萊瑞特生物科技股份有限公司);DMT1試劑盒、FPN1試劑盒、IL-1β試劑盒、IL-6 試劑盒、TNF-α試劑盒測定(上海江萊生物科技有限公司)。

1.2.3 實(shí)驗(yàn)方法 將血清梯度稀釋后采用酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)檢測血清鐵、DMT1、FPN1、IL-1β、IL-6、TNF-α確定最佳血清稀釋濃度。分別取50 μL和100 μL血清稀釋成2倍后進(jìn)行IL-6、血清鐵水平測試。取20 μL血清稀釋成5倍后按照制造商的說明書進(jìn)行DMT1、FPN1、IL-1β、TNF-α水平檢測。其中血清鐵在酶標(biāo)儀593 nm波長處測定各孔OD值,DMT1、FPN1、IL-1β、TNF-α、IL-6在酶標(biāo)儀450 nm波長處測定各孔OD值。

2 結(jié)果

2.1 兩組一般資料比較共納入研究對象100例,其中PD組50例,平均年齡(67.6±11.50)歲,男性28人(56%),女性22人(44%),對照組50例,男性20人(40%),女性30人(60%),平均年齡(66.4±8.90)歲。兩組一般資料比較,差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05),見表1。

表1 兩組一般資料比較

2.2 兩組鐵及鐵相關(guān)蛋白水平比較PD組血清DMT1水平明顯高于對照組(t=4.979,P<0.001);PD組血清FPN1水平低于對照組(t=-2.532,P<0.05);PD組血清鐵水平中位數(shù)明顯高于對照組(Z=-3.867,P<0.001)。見表2。

表2 兩組鐵及鐵相關(guān)蛋白水平比較

2.3 兩組炎癥因子水平比較PD組血清IL-6水平中位數(shù)明顯高于對照組(Z=-5.673,P<0.001)。PD組血清IL-1β水平中位數(shù)高于對照組(Z=-2.006,P=0.045)。PD組血清TNF-α水平中位數(shù)高于對照組(Z=-4.462,P<0.001)。見表3。

表3 兩組炎癥因子水平比較/(pg/mL)

2.4 PD患者鐵及鐵相關(guān)蛋白與炎癥因子的相關(guān)性分析PD患者血清DMT1水平與血清IL-6水平相關(guān)(r=0.282,P=0.047);PD患者血清DMT1水平與血清TNF-α水平相關(guān)(r=0.347,P=0.014);而PD患者血清DMT1水平與IL-1β水平無相關(guān)性(P>0.05);PD患者血清FPN1水平與炎癥因子(IL-6、IL-1β及TNF-α)無相關(guān)性。見表4。

表4 PD患者鐵及鐵相關(guān)蛋白與炎癥因子的相關(guān)性分析

2.5 PD患者鐵及鐵相關(guān)蛋白、炎癥因子與臨床癥狀及病程的相關(guān)性分析PD患者DMT1與UPDRS III評分相關(guān)(r=0.454,P=0.001);PD患者IL-1β與UPDRS III評分相關(guān)(r=-0.288,P=0.043);PD患者IL-6與認(rèn)知功能(MOCA)相關(guān)(r=0.420,P=0.002);PD患者中TNF-α與病程相關(guān)(r=0.294 ,P=0.038)。見表5、6。

表5 PD患者鐵及鐵相關(guān)蛋白與臨床癥狀及病程相關(guān)性分析

表6 PD患者炎癥因子與臨床癥狀及病程相關(guān)分析

3 討論

鐵代謝的平衡主要通過調(diào)節(jié)鐵轉(zhuǎn)蛋白受體1(TfR1)、DMT1(+IRE)以及FPN的合成來實(shí)現(xiàn)。鐵轉(zhuǎn)蛋白受體(TfR)分為TfR1、TfR2(鐵轉(zhuǎn)蛋白受體2)兩種類型,但對鐵代謝起調(diào)節(jié)作用的只有TfR1;DMT1根據(jù)其mRNA水平是否含有鐵調(diào)節(jié)元件(Iron regulatory element,IRE)分為DMT1(+IRE)與DMT1(-IRE)兩種類型,但對鐵代謝真正起調(diào)節(jié)作用的只有DMT1(+IRE)[12]。有研究報(bào)道,PD鐵沉積可能與鐵代謝關(guān)鍵調(diào)節(jié)蛋白表達(dá)失控有關(guān)[10]。本研究結(jié)果顯示PD組血清 DMT1水平明顯高于對照組;PD組血清FPN1水平低于對照組;PD組血清鐵水平明顯高于對照組。提示PD患者外周血清中發(fā)現(xiàn)鐵代謝紊亂。既往研究結(jié)果顯示,PD患者腦內(nèi)TfR密度和正常人并無顯著差異;6-羥基多巴胺(6-OHDA)誘導(dǎo)的PD模型大鼠黑質(zhì)中顯示正常對照組與PD模型組黑質(zhì)內(nèi)TfR表達(dá)差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,證明TfR可能與黑質(zhì)內(nèi)鐵沉積無關(guān)[11]。PD尸檢結(jié)果顯示在腦內(nèi)黑質(zhì)區(qū)DMT1水平升高和FPN1水平下降導(dǎo)致該區(qū)域鐵大量聚集[12-13]。6-OHDA和MPTP誘導(dǎo)PD模型鼠中,DMT1和FPN1在PD模型鼠腦內(nèi)鐵異常沉積部位黑質(zhì)、紅核、蒼白球、殼核表達(dá)異常[14]。本研究結(jié)果提示,PD患者存在鐵蛋白代謝紊亂。

神經(jīng)系統(tǒng)炎癥反應(yīng)是神經(jīng)系統(tǒng)對外界刺激的一種防御性反應(yīng),也是中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病損傷最常見的病理機(jī)制。PD神經(jīng)系統(tǒng)炎癥反應(yīng)主要涉及神經(jīng)小膠質(zhì)細(xì)胞激活、炎癥因子、趨化因子的釋放等,與PD的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)[15-16]。鐵代謝與神經(jīng)系統(tǒng)炎癥之間存在相關(guān)性,鐵代謝相關(guān)蛋白(鐵調(diào)素、DMT1、TfR、鐵蛋白、FPN)在小膠質(zhì)細(xì)胞內(nèi)均有表達(dá),IL-1β、 IL-6 及TNF-α炎癥刺激可增加神經(jīng)元DMT1和 FPN1的表達(dá),引起鐵聚集[17-18];DMT1和 FPN1表達(dá)增多可誘導(dǎo)小膠質(zhì)細(xì)胞促炎性細(xì)胞因子(IL-1β、IL-6及TNF-α)進(jìn)一步釋放,加重神經(jīng)炎癥損傷。小膠質(zhì)細(xì)胞作為神經(jīng)系統(tǒng)重要的免疫炎癥細(xì)胞,通過介導(dǎo)炎癥反應(yīng)激活鐵代謝途徑,引起細(xì)胞內(nèi)鐵過載,導(dǎo)致神經(jīng)元損傷;細(xì)胞鐵代謝紊亂亦可引起細(xì)胞促炎表型極化,加重炎癥反應(yīng)[19-22]。本研究發(fā)現(xiàn)PD患者血清DMT1水平與血清IL-6、TNF-α水平相關(guān);而PD患者血清DMT1水平與IL-1β水平無相關(guān)性;PD患者血清FPN1水平與炎癥因子(IL-6、IL-1β及TNF-α)無相關(guān)性。提示PD患者外周血中鐵代謝相關(guān)蛋白DMT1與炎癥因子存在交互作用。本研究結(jié)果顯示PD患者DMT1與UPDRS III評分相關(guān);PD患者IL-1β與UPDRS III評分相關(guān);PD患者IL-6與認(rèn)知功能(MOCA)相關(guān);PD患者中TNF-α與病程相關(guān)。

綜上,PD患者發(fā)病可能與血清中鐵代謝蛋白紊亂、炎癥因子和PD運(yùn)動(dòng)癥狀存在相關(guān)性。但本研究樣本量較小,今后應(yīng)擴(kuò)大樣本量,進(jìn)一步驗(yàn)證本研究結(jié)果。