肖雪洋，武治印，胡琳珍

(1.湖北大學(xué)中藥生物技術(shù)湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，藥物高通量篩選技術(shù)國家地方聯(lián)合工程研究中心， 湖北大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430062； 2.國家衛(wèi)生健康委醫(yī)藥衛(wèi)生科技發(fā)展研究中心， 北京 100191)

0 引言

帕金森病作為繼阿爾茨海默病之后第二常見的神經(jīng)退行性疾病[1]患病人數(shù)龐大，數(shù)據(jù)顯示我國現(xiàn)有帕金森病患者超過270萬人，每年新發(fā)患者人數(shù)達(dá)10萬人以上.65歲以上人群患病率為1%～2%，85歲以上的群體患病率甚至高達(dá)4%[2].隨著老年群體在世界人口中所占比例的增長，預(yù)計(jì)在未來的20年內(nèi)該病的發(fā)病率將翻一番[3].帕金森病的特征為靜止性震顫、運(yùn)動(dòng)遲緩、僵硬和其他降低生活質(zhì)量的癥狀,最終因無法控制運(yùn)動(dòng)功能而導(dǎo)致嚴(yán)重殘疾[2]，主要是由黑質(zhì)多巴胺能神經(jīng)元變性缺失，紋狀體內(nèi)多巴胺含量顯著降低導(dǎo)致.研究表明氧化應(yīng)激、線粒體功能缺陷、蛋白質(zhì)錯(cuò)誤折疊和聚集、膠質(zhì)細(xì)胞增生等在多巴胺能神經(jīng)元變性死亡中起重要作用.本文綜述帕金森病的發(fā)病機(jī)制和一系列最新治療措施，為后續(xù)的帕金森病提供治療依據(jù).

1 發(fā)病機(jī)制

1.1 氧化應(yīng)激活性氧(reactive oxygen species, ROS)的過度產(chǎn)生會(huì)導(dǎo)致氧化應(yīng)激，氧化應(yīng)激通過自由基損傷神經(jīng)元，且特別容易影響黑質(zhì)多巴胺能神經(jīng)元[4].主要原因?yàn)椋篟OS可靶向攻擊線粒體使其功能紊亂、能量產(chǎn)生減少，而黑質(zhì)多巴胺能神經(jīng)元擁有超長的無髓軸突，能量消耗高[5].在PD患者中，細(xì)胞處于氧化應(yīng)激狀態(tài)產(chǎn)生的ROS致使黑質(zhì)多巴胺能神經(jīng)元能量需求超過供應(yīng)，最終造成多巴胺能神經(jīng)元受損死亡[6].而殘存的多巴胺能神經(jīng)元，因代償作用使多巴胺的合成、代謝和更新速率加快，故又產(chǎn)生更多的氧化自由基，進(jìn)一步加重氧化應(yīng)激[6].

DJ-1蛋白作為分子伴侶和活性氧淬滅劑，可保護(hù)神經(jīng)元細(xì)胞免于氧化應(yīng)激.實(shí)驗(yàn)表明[7]，野生型DJ-1的過度表達(dá)對魚藤酮或1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氫吡啶(1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine, MPTP)所導(dǎo)致的慢性帕金森病動(dòng)物模型的多巴胺神經(jīng)元具有保護(hù)作用，而DJ-1突變體沒有這種作用.敲除DJ-1可加劇氧化應(yīng)激以及鈣離子內(nèi)流等其他損傷引起的細(xì)胞死亡[8].盡管沒有表現(xiàn)出多巴胺神經(jīng)元變性，DJ-1基因敲除小鼠仍比野生型小鼠更容易受到MPTP和6-羥基多巴胺(6-hydroxydopamine, 6-OHDA)的影響，而在小鼠體內(nèi)DJ-1的過表達(dá)可以改善MPTP誘導(dǎo)的黑質(zhì)神經(jīng)元丟失[9].以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果均表明，DJ-1在抗氧化應(yīng)激方面起著重要作用.

1.2 線粒體功能障礙線粒體功能障礙、線粒體DNA突變、與線粒體相關(guān)的核DNA基因突變、以及與線粒體相關(guān)的突變蛋白的存在都與帕金森病有關(guān)[10].線粒體為細(xì)胞提供“動(dòng)力”,它可以通過氧化磷酸化生成腺嘌呤核苷三磷酸(adenosine triphosphate, ATP),為細(xì)胞正常生命活動(dòng)提供能量[11].其功能包括[12]：調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)的鈣離子、產(chǎn)生ATP、控制膜興奮性以及神經(jīng)傳遞.線粒體損傷會(huì)導(dǎo)致ATP的產(chǎn)生減少， ROS負(fù)擔(dān)增加、鈣離子水平升高，這些都將導(dǎo)致退行性神經(jīng)系統(tǒng)疾病的神經(jīng)元丟失[13].

在帕金森病進(jìn)展過程中，線粒體呼吸鏈復(fù)合物Ⅰ的降低在多巴胺能神經(jīng)元的喪失中起關(guān)鍵作用，由于缺乏凋亡誘導(dǎo)因子而導(dǎo)致的復(fù)合物I結(jié)構(gòu)的變化不會(huì)導(dǎo)致多巴胺能神經(jīng)元的喪失而導(dǎo)致神經(jīng)退化，但會(huì)使多巴胺能神經(jīng)元對神經(jīng)毒素更加敏感[14].研究發(fā)現(xiàn)，PD尸檢標(biāo)本中黑質(zhì)和患者血小板中線粒體呼吸鏈復(fù)合物Ⅰ活性均降低[15].實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，線粒體呼吸鏈復(fù)合物Ⅰ的抑制劑，如魚藤酮、三氯乙烯，可以誘導(dǎo)果蠅、人類和嚙齒動(dòng)物的多巴胺能神經(jīng)變性[16].

過氧化物酶體增殖物激活受體-γ共激活因子1α(peroxisome proliferator-activated receptor-γcoactivator-1α，PGC1α)是一種線粒體主要轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子[17]，PGC1α的激活導(dǎo)致α-突觸核蛋白(α-Synuclein,α-Syn)寡聚減少，體外毒性減少[18].研究發(fā)現(xiàn)，PGC1α基因敲除小鼠的多巴胺能細(xì)胞對MPTP更敏感[19].當(dāng)PGC1α過表達(dá)時(shí)，對MPTP誘導(dǎo)的帕金森病動(dòng)物模型多巴胺神經(jīng)元有保護(hù)作用，白藜蘆醇激活PGC1α顯示出類似的神經(jīng)保護(hù)作用[20].

在PD細(xì)胞培養(yǎng)模型中，PINK1基因突變或敲除會(huì)導(dǎo)致線粒體呼吸減少，ATP合成減少，α-Syn聚集性增加，從而導(dǎo)致神經(jīng)元變性[21].攜帶DJ-1突變的人類和DJ-1基因敲除的小鼠顯示出線粒體呼吸障礙、膜電位降低、線粒體內(nèi)活性氧水平增加、線粒體形態(tài)改變[22].LRRK2基因與帕金森病線粒體功能障礙也有一定的關(guān)系，研究發(fā)現(xiàn)，從攜帶LRRK2突變的個(gè)體獲得的誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(IPSCs)衍生的神經(jīng)細(xì)胞中線粒體DNA的損傷增加[23].

除此之外，氧在線粒體代謝過程中產(chǎn)生自由基，如果線粒體功能受損就會(huì)減少ATP的合成而增加氧自由基的生成，導(dǎo)致氧化應(yīng)激[24].

1.3 蛋白過度表達(dá)和聚集在帕金森病患者中，可溶性α-Syn單體最初形成低聚物，然后逐漸結(jié)合形成小的原纖維，最終形成大的且不溶性的α-Syn纖維(即構(gòu)成路易小體的主要成分)[25]，而在中腦特定腦區(qū)黑質(zhì)致密部形成路易小體是原發(fā)性帕金森病的主要病理特征之一[26].此外，有毒低聚物可激活小膠質(zhì)細(xì)胞，誘發(fā)神經(jīng)炎癥，最終導(dǎo)致帕金森病的發(fā)生[27].目前已證明在α-Syn的小鼠模型中能復(fù)制出帕金森病的主要病理特征[28].

錯(cuò)誤折疊的α-Syn與朊病毒在作用模式上有許多相同之處[29]：(1)α-Syn和朊病毒都主要存在于沒有固定結(jié)構(gòu)或以α-螺旋形式存在的結(jié)構(gòu)中，在某些情況下，當(dāng)構(gòu)象豐富時(shí)，它們往往會(huì)錯(cuò)誤折疊;(2)錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì)導(dǎo)致正常蛋白質(zhì)的進(jìn)一步積累，并作為模板改變其構(gòu)象; (3)錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì)能夠被細(xì)胞攝取并在細(xì)胞間轉(zhuǎn)移.最新研究認(rèn)為α-Syn的傳播方式為類朊病毒傳播，一旦神經(jīng)元中形成α-Syn聚集體，它們就可以被軸內(nèi)運(yùn)輸?shù)狡渌竽X區(qū)域，釋放到細(xì)胞外空間，被鄰近的神經(jīng)元吸收，一旦進(jìn)入新的細(xì)胞宿主就可以被內(nèi)源性α-Syn的種子聚集[29].細(xì)胞培養(yǎng)研究表明，當(dāng)α-Syn在體外高濃度振蕩條件下孵育時(shí)會(huì)發(fā)生構(gòu)象變化并在幾天內(nèi)形成纖維，而在較低的α-Syn濃度下不震動(dòng)就幾乎不形成纖維[28].動(dòng)物模型研究表明，突變的α-Syn表達(dá)與聚集會(huì)導(dǎo)致帕金森病[30].同樣地，在體外產(chǎn)生的α-Syn聚集體播種在野生型動(dòng)物中會(huì)誘導(dǎo)α-Syn聚集，從而導(dǎo)致帕金森病[31].此外，涉及神經(jīng)元和膠質(zhì)細(xì)胞的細(xì)胞間擴(kuò)散可能會(huì)進(jìn)一步促進(jìn)α-Syn在特定細(xì)胞亞型中的積聚，如帕金森病的黑質(zhì)致密部多巴胺能神經(jīng)元或多系統(tǒng)萎縮癥的少突膠質(zhì)細(xì)胞[32].

氧化、硝化、泛素-蛋白酶體、溶酶體自噬系統(tǒng)都與α-Syn的降解有關(guān)[32]，特別是泛素-蛋白酶體系統(tǒng)和溶酶體自噬系統(tǒng)與α-Syn的降解密切相關(guān).泛素-蛋白酶體系統(tǒng)主要降解短壽命可溶性的蛋白質(zhì)，其在帕金森病中的作用主要與相關(guān)蛋白Parkin基因編碼[33]有關(guān).而溶酶體自噬系統(tǒng)主要降解長壽命大分子的蛋白質(zhì)，其在帕金森病中的作用主要與相關(guān)蛋白LRRK2、GBA、VPS35、DNAJC13基因編碼[34]有關(guān).

1.4 神經(jīng)炎癥神經(jīng)炎癥是帕金森病的特征之一，與帕金森病風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)的基因如LRRK2存在密切的關(guān)系.實(shí)驗(yàn)表明，神經(jīng)炎癥能促進(jìn)α-Syn錯(cuò)誤折疊、聚集從而誘導(dǎo)帕金森病的先天免疫和適應(yīng)免疫[35].研究認(rèn)為，嗅覺系統(tǒng)或腸道中的組織炎癥可以觸發(fā)較高水平的α-Syn錯(cuò)誤折疊，使得一些α-Syn聚集體最終逃脫了正常的降解機(jī)制[36].Sampson等人的實(shí)驗(yàn)證據(jù)表明，腸道微生物區(qū)系在促進(jìn)小膠質(zhì)細(xì)胞活化和α-Syn病理以及運(yùn)動(dòng)缺陷方面起著重要作用[37].

1.5 Ca2+穩(wěn)態(tài)受損多巴胺能神經(jīng)元的活動(dòng)受到Ca2+載體的調(diào)節(jié)和Ca2+穩(wěn)態(tài)影響[38]，線粒體動(dòng)力學(xué)的改變與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)之間接觸位點(diǎn)的形成有關(guān)，適當(dāng)?shù)膬?nèi)質(zhì)網(wǎng)-線粒體通訊是維持線粒體生物能量學(xué)、Ca2+穩(wěn)態(tài)和細(xì)胞生存所必需的[39].對Ca2+信號工具和其他成分的破壞可能會(huì)由于過量Ca2+內(nèi)流而導(dǎo)致脆弱的多巴胺能神經(jīng)元退化[40].

神經(jīng)炎癥可導(dǎo)致α-Syn異常表達(dá)和聚集，α-Syn聚集和線粒體功能障礙相互加劇，線粒體功能障礙和氧化應(yīng)激相互加劇并導(dǎo)致Ca2+穩(wěn)態(tài)受損.上述因素相互作用形成了惡性循環(huán)[41](見圖1)，使損害效應(yīng)不斷擴(kuò)大，最終導(dǎo)致半胱天冬酶激活，引起細(xì)胞死亡.

圖1 帕金森病的主要致病因素

2 治療策略及最新進(jìn)展

2.1 抗氧化劑活性氧(ROS)在調(diào)節(jié)細(xì)胞信號和功能方面起著重要的作用，它的過度產(chǎn)生會(huì)導(dǎo)致氧化應(yīng)激和細(xì)胞信號異常，細(xì)胞成分受損進(jìn)而導(dǎo)致帕金森病[42].因此，給予抗氧化劑或成為治療帕金森病的一種有效手段.

2.1.1 輔酶Q10 輔酶Q10是線粒體呼吸鏈復(fù)合物Ⅰ/Ⅱ和Ⅲ之間的電子傳遞鏈(ETC)的關(guān)鍵組成部分[43]，廣泛分布于所有細(xì)胞膜，其氧化還原狀態(tài)決定了復(fù)合物Ⅰ的穩(wěn)定性[44]，而線粒體呼吸鏈復(fù)合物Ⅰ的降低在多巴胺能神經(jīng)元的喪失中起關(guān)鍵作用.輔酶Q10作為一種抗氧化劑，其還原形式被發(fā)現(xiàn)可延長果蠅壽命[45].補(bǔ)充輔酶Q10可以改善線粒體疾病和氧化應(yīng)激引起的疾病，這是由于生物能量學(xué)的變化[46].帕金森病患者的血液和線粒體中的輔酶Q10水平相比于正常人更低，因此可以通過補(bǔ)充輔酶Q10進(jìn)行帕金森病治療[47].在小鼠實(shí)驗(yàn)中，輔酶Q10可減緩因MPTP引起的多巴胺丟失，這表明輔酶Q10在帕金森病的治療中起顯著作用[47].盡管輔酶Q10可以安全地應(yīng)用于金森病患者，但沒有發(fā)現(xiàn)明顯的治療效果.目前，輔酶Q10的Ⅰ、Ⅱ期臨床試驗(yàn)效果較好，然而Ⅲ期臨床試驗(yàn)效果不理想，未能揭示其疾病修飾潛力[48].

2.1.2 谷胱甘肽 谷胱甘肽(glutathione, GSH)是一種含有巰基的三肽，由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸組成，可通過減少ROS、減輕氧化應(yīng)激反應(yīng)來保護(hù)黑質(zhì)多巴胺能神經(jīng)元[49].早期帕金森病患者黑質(zhì)中GSH水平明顯降低[50]，GSH作為一種氧自由基清除劑，能夠有效抑制脂質(zhì)體膜的過氧化，從而消除各種化學(xué)反應(yīng)形成的自由基，改善自由基對神經(jīng)細(xì)胞的損傷[51].目前已證實(shí)GSH是一種高效的腦神經(jīng)保護(hù)劑，能夠有效避免過氧化物對腦細(xì)胞造成的損傷[52]，降低多巴胺下降引起的神經(jīng)元損傷，在帕金森病的臨床治療中具有較好的應(yīng)用效果[53].研究發(fā)現(xiàn)，硒對GSH的活性有一定影響，優(yōu)化硒的營養(yǎng)狀態(tài)可能會(huì)使GSH活性變高，從而延緩甚至防止神經(jīng)元的丟失，降低人們患帕金森病的風(fēng)險(xiǎn)[54].

2.1.3 N-乙酰半胱氨酸 N-乙酰半胱氨酸(N-acetylcysteine,NAC)是合成谷胱甘肽的直接前體，可以通過提高細(xì)胞內(nèi)谷胱甘肽濃度和清除氧化劑達(dá)到抗氧化作用[55].研究表明，NAC可減輕帕金森病大鼠模型的氧化應(yīng)激損傷，具有神經(jīng)保護(hù)作用[56].

2.1.4 格列酮 英國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，服用格列酮類抗糖尿病藥物(羅格列酮或吡格列酮)的糖尿病病人患帕金森病的風(fēng)險(xiǎn)比服用其他類抗糖尿病藥物的糖尿病病人低28%[57].吡格列酮作為過氧化物酶體增殖物激活受體γ(PPAR-γ)激動(dòng)劑，可以保護(hù)黑質(zhì)多巴胺能神經(jīng)元免受神經(jīng)元死亡的影響，對帕金森病神經(jīng)變性進(jìn)展過程中涉及的各種機(jī)制具有強(qiáng)大的神經(jīng)保護(hù)作用[58].但是，Ⅱ期臨床試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)吡格列酮不太可能改變早期帕金森病進(jìn)展，不適合做進(jìn)一步的研究[59].羅格列酮也是一種PPAR-γ激動(dòng)劑，通過抑制小膠質(zhì)細(xì)胞活化來保護(hù)多巴胺能神經(jīng)元[60].

2.2 線粒體治療線粒體對神經(jīng)元細(xì)胞有著至關(guān)重要的影響.線粒體是動(dòng)態(tài)細(xì)胞器，受分裂和融合過程的控制[61]，因此融合和分裂的動(dòng)態(tài)平衡對線粒體功能影響顯著.而線粒體功能失調(diào)時(shí)，線粒體產(chǎn)生人體大部分活性氧[62]，過量的活性氧會(huì)導(dǎo)致氧化應(yīng)激反應(yīng)損傷神經(jīng)元.有研究發(fā)現(xiàn)線粒體轉(zhuǎn)運(yùn)缺陷可能與神經(jīng)系統(tǒng)疾病有關(guān)，但這一說法還未得到確切的證實(shí)[63].

2.2.1 線粒體分裂抑制劑 線粒體動(dòng)力相關(guān)蛋白1(dynamin-related protein 1, DRP1)是細(xì)胞凋亡的新靶點(diǎn)[64]，阻斷DRP1功能對神經(jīng)元細(xì)胞具有保護(hù)作用，并能夠在存在的病理?xiàng)l件下恢復(fù)多巴胺的釋放[61].線粒體分裂抑制劑(Mdivi-1)是一種DRP1抑制劑，可顯著修復(fù)帕金森病大鼠受損的多巴胺能神經(jīng)元，改善帕金森病癥狀[65].研究表明，Mdivi-1可減少線粒體分裂和線粒體功能障礙，對帕金森病具有很高的治療潛力[66].

2.2.2 線粒體靶向抗氧化治療 米托蒽醌甲磺酸鹽(mitoquinone mesylate,Mito Q)是泛癸利酮的衍生物，這一特殊結(jié)構(gòu)可使其順電壓梯度進(jìn)入線粒體，更好的發(fā)揮生物活性[67].Mito Q作為目前研究最多和應(yīng)用最廣的線粒體靶向抗氧化劑，可顯著聚集在線粒體內(nèi)發(fā)揮其抗氧化作用[68].研究發(fā)現(xiàn)，Mito Q可以減輕線粒體損傷，對6-OHDA誘導(dǎo)的帕金森病模型發(fā)揮著保護(hù)作用[69].其他線粒體靶向抗氧化劑還有Mito VitE, Mito Apocynin和Mito TEMPOL[70].

2.3α-Syn靶向治療α-Syn的過度表達(dá)會(huì)引起其積累和聚集，從而引發(fā)帕金森病.其靶向治療主要有兩種途徑：減少α-Syn合成和增加其降解.

2.3.1 減少α-Syn合成 小干擾RNA(siRNA)和反義寡核苷酸(ASO)可識別與α-Syn結(jié)合的小分子并阻止其參與模板反應(yīng)[71]，從而減少α-Syn的合成，治療帕金森病.另外，β2腎上腺素受體激動(dòng)劑可以調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄降低α-Syn的水平，有望成為治療帕金森病的新靶點(diǎn)[72].

2.3.2 增加α-Syn 降解α-Syn通過泛素-蛋白酶體系和自噬-溶酶體途徑降解.去泛素化酶USP14的小分子抑制劑1-[1-(4-氟苯基-2,5-二甲基吡咯-3-基]-2-吡咯烷-1-基乙酮(1-[1-(4-fluorophenyl)-2,5-dimethylpyrrol-3-yl]-2-pyrrolidin-1-ylethanone, IU1)，可通過增強(qiáng)蛋白酶體活性來增加α-Syn的清除[73].哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin, mTOR)通路也與α-Syn的降解有關(guān)，mTOR抑制劑雷帕霉素在動(dòng)物模型中可以保護(hù)神經(jīng)元細(xì)胞[74].

2.4 抑制神經(jīng)炎癥在帕金森病動(dòng)物模型中應(yīng)用抗炎藥物能夠抑制小膠質(zhì)細(xì)胞的激活，從而抑制多巴胺神經(jīng)元退行性病變[75].阿司匹林、布洛芬等非甾體類抗炎藥物可以抑制環(huán)氧化酶的活性，減少神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)活性氧的產(chǎn)生，活化PPAR-γ[75]，從而保護(hù)黑質(zhì)多巴胺能神經(jīng)元.以米諾環(huán)素為代表的四環(huán)素類藥物可以通過抑制小膠質(zhì)細(xì)胞激活從而抑制神經(jīng)炎癥，保護(hù)多巴胺神經(jīng)元[76].在小鼠實(shí)驗(yàn)中[77]，核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域樣受體蛋白3(NLRP-3)抑制劑N-[[(1,2,3,5,6,7-六氫化-s-indacen-4-基)氨基]羰基]-4-(1-羥基-1-甲基乙基)-2-呋喃磺酰胺鈉鹽能有效阻斷小膠質(zhì)細(xì)胞炎性小體的激活，保護(hù)黑質(zhì)中的多巴胺能神經(jīng)元并減輕了運(yùn)動(dòng)缺陷.

除上述治療方案外，還有基因治療、干細(xì)胞治療和腦深部刺激等治療策略.基因治療是通過載體攜帶基因物質(zhì), 促進(jìn)多巴胺能神經(jīng)元釋放左旋多巴, 改善臨床癥狀[78].干細(xì)胞治療帕金森病雖然有諸多優(yōu)勢但也存在一定的問題，其廣泛的臨床應(yīng)用仍需要較長時(shí)間的觀察[79].帕金森病腦深部電刺激治療作為一種手術(shù)方式，需要術(shù)前風(fēng)險(xiǎn)評估、術(shù)后專業(yè)程控，還存在諸多安全有效的問題，有待完善其治療過程[80].

3 展望

PD作為繼阿爾茨海默病之后第二常見的神經(jīng)退行性疾病，由于其患病人群龐大、臨床治療難度較高成為一大研究熱點(diǎn).帕金森病的患病率逐年增高，發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，治療效果不佳.基于此，本文中從氧化應(yīng)激、線粒體功能障礙、蛋白過度表達(dá)和聚集、神經(jīng)炎癥方面闡述了帕金森病的發(fā)病機(jī)制和最新治療策略，對于臨床試驗(yàn)不理想和有發(fā)展?jié)摿Φ乃幬镒隽私榻B，為后續(xù)的治療方案提供新思路，對PD的治療具有一定的科學(xué)和臨床意義.