摘要：中樞神經(jīng)系統(tǒng)的蛋白聚集被認(rèn)為是引起神經(jīng)退行性疾病的重要特征。許多神經(jīng)退行性疾病，包括帕金森癥（PD），阿爾茲海默癥（AD），都與特殊病原蛋白錯折疊形成寡聚體相關(guān)，這些小分子蛋白的聚集體，可能是導(dǎo)致神經(jīng)退行性疾病的潛在原因，α-synuclein（α-突觸核蛋白，簡稱α-syn）蛋白被認(rèn)為是導(dǎo)致PD的發(fā)病機理，然而，α-syn同樣會形成特定的對細(xì)胞具有毒性的寡聚體結(jié)構(gòu)，這些蛋白寡聚體對細(xì)胞的毒性作用，可能成為研究PD及相關(guān)混亂的新的臨床診斷和處理策略。本文將討論α-syn寡聚體在PD中的毒性機制，并且討論其成為PD中生物標(biāo)識物的可能性。

關(guān)鍵詞：α-synuclein；寡聚體；生物標(biāo)識物；毒性

\"突觸核蛋白\"這一名詞是在1988年首次被提出來的，它是一類新的含有140個氨基酸的膜蛋白，主要是從神經(jīng)組織的突觸前末端和神經(jīng)元細(xì)胞核中分離出來的。突觸核蛋白家族包括α-syn、β-syn和γ-syn三類高度同源的蛋白質(zhì)，其中α-syn異常的聚集行為與帕金森?。≒D）有一定的關(guān)系。當(dāng)前，臨床上對PD患者的診斷和治療依賴于患者的基本運動面貌：休息性震顫，僵硬，運動徐緩，并且喪失姿勢反射。該方法在疾病的早期階段是有限的診斷方法中最好的，其準(zhǔn)確率是可以達(dá)到90%。更重要的限制是與PD相關(guān)的神經(jīng)退行性過程之前的約70%的神經(jīng)元在腹側(cè)中腦黑質(zhì)在電機的特點是電機癥狀開始出現(xiàn)了。越來越多的認(rèn)識確定非運動性的特征可以先于運動性特征，這可以為PD的治療提供早期的診斷[1]。

在生理條件下，α-syn富集在突觸前端被認(rèn)為對神經(jīng)傳遞素的棄放起重要作用，還具有保護(hù)神經(jīng)終端不受傷害的功能[2]。在臨床診斷之前，α-syn寡聚體可以作為個人PD鑒定的風(fēng)險性因子。α-syn寡聚體的檢查也可以監(jiān)控疾病級數(shù)，并且對治療作回應(yīng)的標(biāo)識。如果α-syn寡聚體毒性可以引起PD中神經(jīng)元的死亡，那么，這些寡聚體在臨床癥狀出現(xiàn)以前就已經(jīng)呈現(xiàn)出來，這些呈現(xiàn)出來的特點就可以為PD患者的診斷提供重要的暗示。也就是說，α-syn蛋白寡聚體可能潛在生物標(biāo)識物的功能。本文將討論α-syn寡聚體潛在的毒性機制，并且在此基礎(chǔ)上討論PD病中α-syn蛋白寡聚體作為生物標(biāo)識物的可能性，這將為PD早期階段的診斷和治療提供一定的參考。

1 α-Syn蛋白寡聚體

腦中α-syn主要的生理形式是未折疊的單體，α-syn在天然構(gòu)象中卻會呈α-螺旋的折疊四聚體結(jié)構(gòu)，這種病源的α-syn蛋白從單體到包涵體，需要經(jīng)過多級的過程，這與阿爾茲海默病中的β-淀粉樣蛋白相似，起初都是因為蛋白的錯折疊，導(dǎo)致寡聚體的形成并且最終形成纖維和包涵體。

N-端重復(fù)區(qū)域由氨基酸殘基1-60組成，此區(qū)域為高度保守區(qū)，它包括6個兩性的含11個氨基酸的重復(fù)序列，即KXKEGV。此區(qū)域為α-螺旋結(jié)構(gòu)，由于區(qū)域里的賴氨酸分子之間存在靜電吸引力，它能結(jié)合帶負(fù)電的磷脂。所以，此區(qū)域也是α-syn與膜結(jié)合發(fā)生相互作用的重要區(qū)域。此外，N-端重復(fù)區(qū)域里還存在兩個突變位點，它們分別是A30P和A53T，研究表明，這兩個突變型使α-syn更容易發(fā)生聚集，形成寡聚體。處于α-syn中心區(qū)域的為非Aβ復(fù)合物區(qū)（NAC），這個區(qū)域也是α-syn區(qū)別于β-syn和γ-syn的特征區(qū)域，它由非極性鏈組成，主要與α-syn發(fā)生聚集和產(chǎn)生細(xì)胞毒性有關(guān)，研究發(fā)現(xiàn)，β-syn由于缺失NAC區(qū)域而不易發(fā)生聚集。此區(qū)域能促進(jìn)α-syn發(fā)生聚集，形成β-片層結(jié)構(gòu)，從而形成類似于Aβ的纖維。酸性C-端區(qū)域（殘基96-140）包含15個羧化物，顯酸性。在殘基125-140這一小段區(qū)域里，包括4個磷?；稽c，它們分別是Tyr-125、-133、-136和Ser-129，這些位點有的可以被Src家族蛋白激酶磷酰化，有的也可以被G蛋白耦聯(lián)受體磷?；Ｑ芯勘砻?，這寫磷?；稽c可能與α-syn伴侶蛋白的行為有關(guān)[3]。

兩個或多個單體的聚集會形成可溶性的寡聚體，也被稱為原纖維，因為它是纖維形式的中間體，α-syn寡聚體最初的特點描述來自體外實驗，α-syn自發(fā)形成聚集體，并且高濃度的α-syn更加容易發(fā)生聚集，原子力顯微鏡可以直接觀察4～24 nm的寡聚體，各種各樣的寡聚體形態(tài)被觀察到，包括球狀的、鏈狀的、環(huán)形的、以及管狀的寡聚體結(jié)構(gòu)。在體外形成纖維后這些寡聚體消失，α-syn寡聚體形成過程與形態(tài)相似于體外形成的其它寡聚體，包括β-淀粉質(zhì)蛋白及突變的亨廷頓蛋白，支持它們共同的聚集過程[4]。

2 α-syn寡聚體潛在的毒性機制及處理策略

2.1 α-Syn寡聚體的生理功能 生理條件下，α-syn可以通過與SNARE家族成員相互作用從而響突觸小泡的釋放；在病理條件下，α-syn會發(fā)生進(jìn)行性聚集形成寡聚體，這種寡聚體具有細(xì)胞毒性，會導(dǎo)致神經(jīng)元衰退或死亡，從而導(dǎo)致PD及其他神經(jīng)元變性疾病。

在牛腦中，α-syn和β-syn組成了磷脂酶D2的抑制劑，而這種酶可以催化磷脂酰膽堿水解為磷脂酸，并促進(jìn)運輸分泌囊泡的生成。研究表明，在高濃度的磷脂酸的條件下，α-syn可與分泌囊泡結(jié)合，通過與囊泡結(jié)合的這種方式，α-syn能對膜的運輸進(jìn)行調(diào)節(jié)。被敲除α-syn基因的老鼠，與野生型的老鼠相比較，其表現(xiàn)性并未發(fā)生改變。但是對敲除α-syn基因的老鼠進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)，卻發(fā)現(xiàn)老鼠的多巴胺釋放水平發(fā)生了改變，且突觸小泡的數(shù)量也發(fā)生了改變。所以，α-syn可調(diào)節(jié)多巴胺的釋放和突觸小泡的運輸[5]。

2.2 α-Syn寡聚體的毒性機制 α-syn寡聚體如何調(diào)節(jié)細(xì)胞的死亡，尚未完全闡明，可能涉及到許多不同的細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞外的機制。①在細(xì)胞質(zhì)中，蛋白平衡通過細(xì)胞分裂錯折疊的蛋白質(zhì)，或者降解那些難以折疊的蛋白，蛋白降解主要是通過溶酶體和分子伴侶系統(tǒng)來維持平衡。α-Syn寡聚體可能通過抑制這些調(diào)節(jié)系統(tǒng)和破壞蛋白平衡來促進(jìn)細(xì)胞的死亡；②過量表達(dá)α-syn同樣可以抑制溶酶體酶葡糖腦苷脂酶，α-syn調(diào)節(jié)的細(xì)胞毒性與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的慢性應(yīng)激存在一定的聯(lián)系，最近使用轉(zhuǎn)基因老鼠研究表明，α-syn寡聚體可以在ER的腔內(nèi)產(chǎn)生，并且聚集在ER內(nèi)，使神經(jīng)元對于慢性應(yīng)激非常敏感；③PD患者的尸檢顯示，α-syn寡聚體在ER分隔內(nèi)聚集，暗示，毒性的α-syn寡聚體在細(xì)胞空間內(nèi)聚體，可能會調(diào)節(jié)神經(jīng)退化是通過ER的慢性應(yīng)激作用。④α-Syn寡聚體在細(xì)胞外空間展示不同的細(xì)胞毒性，依靠他們的形態(tài)學(xué)，環(huán)形的寡聚體具有形成孔道的活力。使用環(huán)形構(gòu)象的α-Syn寡聚體處理多巴胺能的細(xì)胞系或培養(yǎng)的神經(jīng)元原代細(xì)胞，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在細(xì)胞內(nèi)出現(xiàn)鈣離子而α-Syn單體沒有效果；⑤通過改變谷氨酸鹽受體，細(xì)胞外對培養(yǎng)的海馬神經(jīng)元采用這些寡聚體，會增加AMPA受體調(diào)節(jié)的興奮性后突觸電流的幅度；⑥在PD中α-syn種子和prion-like的過程通過多組健康的多巴胺能神經(jīng)元轉(zhuǎn)入PD腦中并且最終形成LBs；⑦α-syn從細(xì)胞內(nèi)的空間釋放進(jìn)入細(xì)胞外，可以通過被動的方式釋放，例如，膜的分裂及泄漏同時伴隨著細(xì)胞的死亡，活性過程包括，胞吐作用和鈣依賴的包涵體分泌機制，同樣可以調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)α-syn的釋放[5]。鄰近的細(xì)胞吸收細(xì)胞外的α-syn主要是通過內(nèi)吞作用來完成，總之，這些發(fā)現(xiàn)表明，α-syn寡聚體種類在朊蛋白樣在PD神經(jīng)退行中存在。

2.3可以減少α-syn寡聚體毒性以減緩和阻止神經(jīng)退化的潛在處理策略 蛋白聚集過程中會有許多步驟，這些策略就是針對各個步驟產(chǎn)生的，包括細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞外的α-syn寡聚體池。最主要的目標(biāo)是直接或間接地減少毒性α-syn寡聚體的含量，并且破壞已經(jīng)形成的寡聚體，促進(jìn)寡聚體的降解，或者使毒性的寡聚體轉(zhuǎn)變?yōu)榉嵌拘缘墓丫垠w形式，還可以通過抗體或基于細(xì)胞機制去隔離或清除這些寡聚體，以阻止細(xì)胞與細(xì)胞之間的傳遞?？傊幸韵驴尚械霓k法：①α-syn的翻譯后修飾可以影響形成低聚物的傾向，可能會導(dǎo)致降低寡聚物藥物的產(chǎn)生；②使用小分子或者合成肽來直接阻礙或破壞α-syn寡聚體的形成是減少寡聚體導(dǎo)致神經(jīng)退化的另一種策略，小分子酚類化合物姜黃素，一種在香料姜黃中發(fā)現(xiàn)的多酚復(fù)合物，最近被證明對α-syn單體具有高親和力；③不同于小分子和合成肽可以特異性地識別氨基酸或蛋白的短序列，抗體卻可以針對蛋白的構(gòu)象并且有助于發(fā)展寡聚體特異性的耙治療；④一種間接的以降低有毒α-syn寡聚體為策略的辦法是，上調(diào)細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞外負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)低聚物含量的系統(tǒng)。特異性的分子伴侶包括Hsp70可以減少α-syn寡聚體很可能是多種機制[6]。

3 α-syn寡聚體可能作為PD生物標(biāo)識物

如果α-syn寡聚體毒性真的可以引起PD中神經(jīng)元的死亡，這些寡聚體在臨床癥狀出現(xiàn)以前就已經(jīng)呈現(xiàn)出來，那么這些呈現(xiàn)出來的特點就可以為PD患者的診斷提供重要的暗示。當(dāng)前臨床上對PD患者的治療依賴于患者的基本的運動面貌：休息性震顫，僵硬的，運動徐緩，并且喪失姿勢反射。該方法在疾病的早期階段是有限的診斷方法中最好的，其準(zhǔn)確率是可以達(dá)到90%。α-syn寡聚體可以充當(dāng)一個生物標(biāo)志物，在臨床診斷之前，可以作為個人PD鑒定的風(fēng)險性因子。α-syn寡聚體的檢查也可以監(jiān)控疾病級數(shù)，并且對治療作回應(yīng)的標(biāo)識。

4 α-syn寡聚體作為PD生物標(biāo)識物可行性分析

α-syn寡聚體作為一個有用的生物標(biāo)識物，可靠地檢測患者腦中寡聚體的含量必須做到可靠，便宜，沒有侵害性。確定血漿和/或腦脊液中的α-syn寡聚體是不是真正作為生物標(biāo)識物用于診斷PD在早期階段或作為預(yù)期無臨床癥狀的潛在性的PD患者，還需要大量的具有很好控制的研究。其它的對于流動的生物標(biāo)記還沒有開始研究，包括一些研究測試唾液和尿液中α-syn寡聚體的濃度。但是α-syn寡聚體在體內(nèi)含量的測試可能會受到限制，因為它們在體外會隨著時間和濃度發(fā)生改變。在體內(nèi)，還需要更多的充分的有用的技術(shù)可以用來直接測量α-syn寡聚體濃度，放射配體結(jié)合腦成像技術(shù)，例如PET和SPECT技術(shù)，對于患者腦中的α-syn寡聚體可能提供一個非侵害性的方法[7]。

5結(jié)論

蛋白質(zhì)聚集在神經(jīng)退行性疾病中普遍存在，致病蛋白與神經(jīng)退行性疾病的聚集體之間的關(guān)系認(rèn)識的不斷發(fā)展，目前研究的α-syn寡聚體在PD的發(fā)病機制中的作用，在PD等神經(jīng)退行性疾病的蛋白質(zhì)包涵體，不代表唯一的神經(jīng)毒性蛋白實體，寡聚體作為毒性實體，可能在神經(jīng)退行性疾病的起到重要的作用，如果α-syn寡聚體的假說是正確的，它將有可能作為生物標(biāo)識物，在神經(jīng)保護(hù)療法中，實現(xiàn)對PD和其他神經(jīng)退行性疾病進(jìn)行保護(hù)性治療。

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