何 甜，陳繽彬，石清明，鄭露瑤，李欣怡，李丹鳳，劉柯婷，肖 莉

(1.成都醫(yī)學院2018級臨床醫(yī)學專業(yè)，四川 成都 610500；2.成都醫(yī)學院2019級麻醉學專業(yè)，四川 成都 610500；3.西部戰(zhàn)區(qū)疾病預防控制中心，甘肅 蘭州 730020；4.成都醫(yī)學院2017級醫(yī)學影像學專業(yè)，四川 成都 610500；5.成都市第七人民醫(yī)院神經內科，四川 成都 610200；6.成都醫(yī)學院人體解剖學教研室/發(fā)育與再生重點實驗室，四川 成都 610500)

帕金森病是中老年人的第二大神經性疾病，臨床主要表現(xiàn)為靜止性震顫、運動遲緩、強直以及姿勢反射障礙，其病理表現(xiàn)為紋狀體和中腦黑質多巴胺能神經元凋亡，α-突觸核蛋白在黑質殘余神經元細胞質內聚集形成路易小體[1]。我國65歲以上人群中帕金森病的患病率約為1.7%，目前至少有300萬例帕金森病患者，且隨著我國老齡化的加劇，患病人數(shù)呈持續(xù)上升趨勢。帕金森病具有高患病率、高致殘率和慢性病程等特點，因此了解帕金森病的發(fā)病機制、積極尋找有效的治療手段和藥物，對于提高患者的生活質量、減輕社會負擔具有重要意義。目前帕金森病的發(fā)病機制主要包括黑質細胞自噬、線粒體功能障礙、炎癥反應和機體氧化應激等。筆者根據(jù)以往國內外帕金森病發(fā)病機制的研究進展，從信號通路方面對其分子機制進行綜述，以期為其臨床診治提供參考。

1 損傷性機制

1.1 p38MAPK信號通路

MAPK是細胞內的一類絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，存在于所有真核生物中，其主要負責將細胞外信號傳遞至細胞核內，是信息交流的交匯點，可調控轉錄因子活性及基因表達，主要涉及以下信號通路：ERK、JNK/SAPK、ERK5/BMK和p38。每條信號通路的作用底物和激活機制不盡相同，其中JNK/SAPK和p38信號通路可在紫外線、滲透壓、細胞因子和生理應激等條件下被激活，又稱為應激信號通路，參與炎癥、應激反應誘導的細胞凋亡。p38是由360個氨基酸組成的蛋白激酶，能被炎癥因子、應激刺激和革蘭氏陽性細菌細胞壁成分(脂多糖)等激活。p38能促進白細胞的聚集和活化，并參與合成細胞因子和調控轉錄因子的活性。當細胞受到刺激時，可引起細胞內的p38磷酸化，磷酸化的p38轉移到細胞核，從而激活p38信號通路下游的轉錄因子ELK、ATF-2和AP-1[2]。此外，磷酸化的p38參與星形膠質細胞的活化和炎癥因子的分泌，而炎癥因子能誘導細胞凋亡；p38信號通路的激活導致缺氧狀態(tài)下的星形膠質細胞增殖減少，通過上調促凋亡蛋白Bax、Cleaved caspase-3的表達并下調星形膠質細胞中抑凋亡蛋白Bcl-2的表達從而促進細胞凋亡[3]。還有研究在脂多糖誘導小膠質細胞激活介導的多巴胺能神經元變性實驗中發(fā)現(xiàn)，脂多糖通過激活p38MAPK信號通路促進小膠質細胞活化，從而導致中腦黑質多巴胺能神經元變性[4]。Corti等[5]在近50%的常染色體隱性早發(fā)帕金森病患者中發(fā)現(xiàn)了parkin基因突變，且parkin基因與哺乳動物氨基酰-tRNA合成酶復合物的關鍵結構成分p38相互作用，泛素化并促進p38降解；對成人中腦p38表達的分析顯示，正常多巴胺能神經元具有較強的免疫反應，可在特發(fā)性帕金森病中標記脂多糖，這表明p38在帕金森病的發(fā)病機制中發(fā)揮了作用。Neves等[6]的研究證明，6-羥多巴胺誘導的超氧陰離子和一氧化氮啟動了p38信號通路，激活了線粒體凋亡通路，從而導致帕金森病的形成。有研究發(fā)現(xiàn)，在使用p38特異性抑制劑SB239063、SB202190、SB203580、BRB0796后，p38活性受到抑制，可減輕多巴胺能神經元的損傷，提高存活率[7]。同時，還有研究證明香椿子多酚能夠通過抑制p38MAPK信號通路降低小膠質細胞和星形膠質細胞的表達，從而顯著改善帕金森病大鼠的異常行為[8]。此外，在MPTP誘導的小鼠腦切片中發(fā)現(xiàn)，黑質致密部存活的神經元中磷酸化的p38染色增加，故認為p38抑制劑有助于保護帕金森病患者中腦區(qū)存活的神經元，同時可延緩疾病進展[9]。有研究證明，在帕金森病患者的中腦黑質多巴胺能神經元大量丟失的同時，病變神經元中p38被明顯激活[4-5]。由此推測，p38MAPK信號通路的激活可導致中腦黑質多巴胺能神經元的損傷及丟失，在帕金森病的發(fā)生發(fā)展中具有重要作用。

1.2 JNK/SAPK信號通路

JNK/SAPK為MAPK家族中的一員，與細胞周期、細胞生長、細胞凋亡和應激等密切相關，JNK信號通路的激活可導致線粒體復合體Ⅰ減少、細胞色素C釋放、細胞內活性氧增加等一系列變化，從而引起多巴胺能神經元異常。JNK包括JNK1、JNK2和JNK3，其中JNK1和JNK2在全身廣泛表達，而JNK3僅在腦、心和睪丸等器官中特異性表達。有研究證明，在用6-羥多巴胺制備的帕金森病模型中，加入不同濃度6-羥多巴膠可逐漸激活JNK3且其活化表達高于對照組(未做任何處理)[10]。并且，用JNK3抑制劑乙酰半胱氨酸和K252a(諾卡氏菌液)可分別抑制早期和晚期的JNK3活化，從而延緩帕金森病的進程。有研究發(fā)現(xiàn)，JNK信號通路的上游可被多種信號分子(如MKK4、MKK7、MAPKKK)、電離輻射、紫外線照射、蛋白合成抑制劑、滲透壓改變、休克、促炎細胞因子和某些生長因子以及ras癌基因表達產物等激活，激活的JNK/SAPK磷酸化形成p-JNK。C-Jun、ATF-2、ELK-1、IL-1β和IL-6等是JNK/SAPK的下游信號分子，可被p-JNK激活，從而啟動細胞凋亡程序[11-12]。綜合大量文獻發(fā)現(xiàn)，魚藤酮刺激細胞激活JNK信號通路后，p-JNK進一步激活誘生型一氧化氮合成酶(inducible nitric oxide synthase，iNOS)產生一氧化氮，從而抑制核糖核苷酸還原酶、超氧化物歧化酶及線粒體復合體Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ等的功能，并造成脂質過氧化反應和起始DNA降解，進而導致細胞凋亡。楊旭明[13]的研究發(fā)現(xiàn)，在MPTP誘導的帕金森病小鼠模型中，黑質致密部酪氨酸羥化酶陽性神經元表達顯著減少，Cox2、caspase-3和p-JNK蛋白表達顯著升高，TUNEL陽性細胞數(shù)增多。還有研究表明，在MPP+誘導的帕金森病模型中，使用JNK抑制劑SP600125處理后可抑制JNK磷酸化，從而減少細胞損傷，抑制細胞凋亡[14]。還有研究證明通過抑制JNK信號通路激活，可降低JNK、p-JNK表達，顯著緩解MPTP導致的黑質紋狀體多巴胺能神經元變性，從而實現(xiàn)對多巴胺能神經元的保護作用[8]。

1.3 Notch信號通路

Notch信號通路是由Notch受體、Notch配體及CSL等下游效應分子組成的、在進化中高度保守的信號通路，主要包括受體Notch1-4，配體Jagged1、Jagged2，效應分子Hes1、Hes5等，通過相鄰細胞間Notch受體與Notch配體的結合來傳遞Notch信號(旁則抑制)，進而起到調節(jié)細胞、組織、器官分化和發(fā)育的作用[15]。當Notch信號通路被激活時，Notch受體經過兩次剪接形成Notch-1胞內結構域后入核，與DNA結合蛋白Rbpj及其他輔助因子結合形成復合物，共同啟動Notch信號通路效應基因的表達，從而調節(jié)神經系統(tǒng)。Notch受體和Notch配體在小膠質細胞中均有表達。正常情況下，Notch信號通路可使多種未分化的細胞維持原狀態(tài)并保持一定的數(shù)量；但當Notch信號通路異常時，可導致小膠質細胞的極化狀態(tài)及功能發(fā)生改變，這與阿爾茲海默病、帕金森病、多發(fā)性硬化、缺血性腦損傷等多種神經退行性疾病密切相關[15]。中樞神經系統(tǒng)的Notch信號通路可抑制神經干細胞向神經元分化，并促進神經干細胞向放射狀膠質細胞分化。Tanigaki等[16]的研究發(fā)現(xiàn)，Notch-1受體高表達可明顯減少神經元和少突膠質細胞數(shù)量，促進放射狀膠質細胞的分化。Cao等[17]的研究發(fā)現(xiàn)，使用脂多糖活化小膠質細胞后，Notch-1受體表達增加，阻斷Notch-1表達則可降低IL-6、IL-1、iONS等炎癥因子的表達。已有研究證實，炎癥環(huán)境可促進小膠質細胞Notch信號的上調，且Notch信號也參與調控小膠質細胞的炎癥因子表達[17]。MPTP處理后的帕金森病小鼠Notch信號通路被激活，多巴胺能神經元受到損傷，數(shù)量減少；而給予DAPT(Notch信號通路抑制劑)后能有效阻斷MPTP對多巴胺能神經元的損傷[18]。王鵬翔等[19]通過建立帕金森病小鼠模型發(fā)現(xiàn)，Notch信號通路缺失可導致多巴胺能神經元數(shù)量減少，阻斷Notch信號通路可減輕MPTP對多巴胺能神經元的損傷。周笑莉[20]通過建立帕金森病大鼠模型研究龜板水煎液對帕金森病的治療作用，結果顯示，Notch-1可抑制路易小體的表達，減少大鼠腦組織中多巴胺能神經元的丟失，緩解帕金森病大鼠的病情。此外，都艷玲[21]的研究證明，阻斷Notch信號通路后，小鼠中腦黑質致密部存活的多巴胺能神經元數(shù)量增多；同時，M1型小膠質細胞活化減弱、神經元凋亡減少，M2型小膠質細胞活化增強，對神經元起到修復作用。因此，阻斷Notch信號通路可以減少多巴胺能神經元的損傷和丟失。

2 保護性機制

2.1 PI3K/AKT/mTOR信號通路

PI3K/AKT/mTOR信號通路廣泛分布于中樞神經系統(tǒng)，參與細胞周期的調控[10]。多種細胞外生長因子和神經營養(yǎng)因子(如表皮生長因子、人表皮生長因子、胰島素樣生長因子、血小板衍生生長因子和血管內皮生長因子)與絡氨酸激酶受體結合后，受體自身發(fā)生磷酸化，并催化磷脂酰肌醇二磷酸(PIP2)生成第二信使磷脂酰肌醇-3，4，5-三磷酸(PIP3)，PIP3與AKT N端的PH結構域結合后，可使AKT從胞質轉移到胞膜，最終使AKT磷酸化并被激活，從而啟動PI3K/AKT信號通路?；罨蟮腁KT又可以直接或間接磷酸化mTOR，從而激活mTOR形成mTOR復合物1(TORC1)；TORC1為PI3K/AKT下游的核心組件，負責調控各種蛋白的合成[22]。PI3K/AKT通過調節(jié)下游的凋亡相關蛋白和細胞周期調控蛋白活化過程，從而調控細胞生存、分化、生長、增殖代謝及血管生成和轉移等過程，并參與膠質細胞和神經元的生存、分化和凋亡等過程。PI3K/AKT/mTOR信號通路激活可抑制細胞自噬進程，從而減少細胞凋亡，促進內皮細胞生存，減輕神經損傷，減少炎癥細胞死亡，避免神經元的損傷。有研究表明，AKT和磷酸化的AKT作為絲氨酸/蘇氨酸特異蛋白激酶，在帕金森病患者的黑質致密部中明顯低表達[23]。Chen等[24]的研究發(fā)現(xiàn)，使用PI3K抑制劑LY294002阻斷PI3K/AKT信號通路后，伊卡林誘導的帕金森病模型小鼠紋狀體中多巴胺和酪氨酸羥化酶免疫反應陽性神經元數(shù)量減少。研究發(fā)現(xiàn)，帕金森病患者的凋亡因子PIEM、線粒體凋亡誘導因子1表達水平顯著降低，抗凋亡因子DJ-1、AKT-1表達水平顯著升高，抗凋亡的PI3K/AKT信號通路被過度激活[25]。

2.2 Nrf2/ARE信號通路

Nrf2是一種參與內源性抗氧化的關鍵元件，在氧化應激條件下能結合氧化反應元件ARE并啟動氧化應激相關基因的轉錄，從而發(fā)揮對機體的保護作用[26]。Nrf2屬于CNC亞家族，是高度保守的堿性亮氨酸拉鏈結構的轉錄因子，包括7個功能域：Neh1～Neh7。Neh1含有1個C端亮氨酸拉鏈結構，負責調控Nrf2與細胞核內的小Maf蛋白、ARE蛋白的結合，從而啟動Nrf2下游基因的轉錄。Neh2包含2個重要的基序：DLG和ETGE，這兩個基序對于Nrf2必不可少，尤其是ETGE，負責調控Nrf2與Keap1的結合。當Nrf2被激活后，可以誘導ARE依賴型基因的轉錄，從而提高細胞的抗氧化能力[1]。Keap1是基于cullin的E3泛素連接酶的底物連接體，含有624個氨基酸，在正常情況下通過泛素化和蛋白酶體降解來抑制Nrf2的轉錄活性。ARE是一個特異性的DqNA啟動子結合序列，當受到親點試劑和氧化劑影響時，可啟動體內抗氧化酶基因和Ⅱ相解毒酶基因的轉錄，提高細胞和組織的抗氧化能力，從而發(fā)揮對機體的保護作用。當細胞受到氧化劑攻擊時，Keap1中BTB/POZ區(qū)上的ser104發(fā)生突變，導致Keap1構象發(fā)生改變而無法與Nrf2結合，從而釋放Nrf2，Nrf2被激活并進入細胞核內與Maf蛋白和ARE蛋白結合，啟動體內抗氧化酶基因和Ⅱ相解毒酶基因的轉錄，提高細胞和組織的抗氧化應激能力，從而發(fā)揮對機體的保護作用。研究表明，Nrf2/ARE信號通路異常與帕金森病的發(fā)生發(fā)展有關，激活Nrf2/ARE信號通路可以緩解細胞和組織的氧化應激損傷[27-28]。李脈泉[1]的研究發(fā)現(xiàn)，苯乙醇苷類化合物能與Nrf2/ARE信號通路中Nrf2、Nrf2下游的Ⅱ相解毒酶及Keap1相互作用，從而激活Nrf2/ARE信號通路，對受到氧化損傷的細胞起保護作用。此外，研究發(fā)現(xiàn)姜黃素可以激活Nrf2/ARE信號通路，通過上調星形膠質細胞中Ⅱ相解毒酶的表達，增強機體內源性抗氧化能力，從而減輕氧化應激對細胞造成的損傷[27-29]。有研究發(fā)現(xiàn)，在阻斷Nrf2/ARE信號通路后，柚皮素對小鼠腦內多巴胺能神經元的保護作用消失[30]。在6-羥多巴胺誘導的帕金森病小鼠模型中發(fā)現(xiàn)，小鼠體內Nrf2的表達水平與小鼠體對6-羥多巴胺的敏感性成反比，Nrf2表達水平越高，小鼠對6-羥多巴胺的敏感性越低，反之越高[31]。在MPTP誘導的帕金森病小鼠模型中也有同樣發(fā)現(xiàn)[27]。這說明Nrf2/ARE信號通路在帕金森病的發(fā)生發(fā)展過程中對多巴胺能神經元起保護作用。

2.3 TLR3/TRIF信號通路

Toll樣受體是一類十分重要的蛋白分子，不僅參與多種非特異性免疫反應，也連接著非特異性免疫及特異性免疫。在神經系統(tǒng)中，Toll樣受體主要在小膠質細胞和巨噬細胞中表達[32]，人類TLR3是Toll家族成員之一，屬于Ⅰ型跨膜蛋白，由胞外區(qū)、跨膜段、胞內區(qū)組成，是一類保守的先天免疫受體[33]。Toll樣受體可以特異性識別多種抗原分子，被稱為病原相關分子模式。TLR3主要介導TRIF信號通路，TLR3/TRIF信號通路的激活參與神經免疫炎癥，通過轉化小膠質細胞M1/M2的表型，從而參與帕金森病的發(fā)生發(fā)展。研究表明，在帕金森病的發(fā)生中，炎癥發(fā)揮了至關重要的作用，其中小膠質細胞活化為中樞神經系統(tǒng)炎癥的主要表現(xiàn)[34]。小膠質細胞在中腦黑質致密部分布最為密集，是腦組織的常駐細胞，在神經系統(tǒng)的發(fā)育過程中，小膠質細胞不僅可以為周圍神經元的神經膠質細胞提供營養(yǎng)，還負責清理、吞噬壞死的神經元和其他細胞殘骸，以維持中樞神經系統(tǒng)的正常運行[35]。當小膠質細胞受到來自胞外或胞內的刺激而被激活時，胞體變得肥大，分支數(shù)目由多變少、分支變短變粗，呈典型的阿米巴樣，并遷移到受損部位釋放IL-1β、TNF-α等炎癥因子和氧自由基，從而加重神經元的損傷，稱為M1型小膠質細胞。隨著細胞炎癥進程的發(fā)展，M2型小膠質細胞經替代途徑激活，主要通過分泌IL-10等抗炎因子與M1型小膠質細胞拮抗，抑制炎癥反應，從而減輕神經元的損傷。帕金森病患者的黑質致密部神經元減少，并伴隨大量神經膠質細胞增生，激活的小膠質細胞聚集在路易小體周圍。由此推測TLR3/TRIF信號通路的激活與帕金森病的發(fā)生發(fā)展密切相關。用TLR3配體Poly-IC處理后促炎因子TNF-α水平降低，而抑炎因子IFN-β水平升高[36]，提示Poly-IC可能通過激活TLR3/TRIF信號通路發(fā)揮對多巴胺能神經元的保護作用。楊明[37]的研究也證實激活TLR3/TRIF信號通路可以抑制小膠質細胞的活化，減少中腦黑質促炎因子的釋放，并促進抗炎因子的釋放，從而改善MPTP誘導的帕金森病小鼠的炎癥微環(huán)境，進而減少星形膠質細胞受到的炎癥刺激，對黑質多巴胺能神經元起保護作用。此外，敲除TRIF后的小膠質細胞受到多巴胺能神經元損傷的刺激后遷移能力有所降低，向不同表型轉化的能力也有所降低，提示TLR3/TRIF信號通路可以影響小膠質細胞的遷移與轉化，改變中腦黑質炎癥因子水平，進而影響帕金森病的發(fā)生發(fā)展[38]。

3 展望

帕金森病的發(fā)病機制十分復雜，與帕金森病相關的損傷性及保護性機制的信號通路并不是完全獨立，而是相互關聯(lián)。PI3K/AKT/mTOR信號通路激活可導致帕金森病的發(fā)生，也可以抑制其發(fā)生，同時還可抑制細胞自噬，減少細胞凋亡，從而發(fā)揮對多巴胺能神經元的保護作用；p38MAPK信號通路和JNK/SAPK信號通路均可在紫外線、滲透壓、細胞因子和生理應激條件下被激活，參與炎癥、應激反應下的細胞凋亡，從而損傷多巴胺能神經元；而Nrf2/ARE信號通路在細胞受到氧化應激損傷時被激活并發(fā)揮保護作用。TLR3/TRIF信號通路和Notch信號通路都與小膠質細胞的激活有關，其中TLR3/TRIF信號通路對多巴胺能神經元的作用還與小膠質細胞的激活類型有關。帕金森病嚴重威脅人類的健康，盡快了解帕金森病的發(fā)病機制、找到治療帕金森病的方法與藥物至關重要。