帕金森疾病病因
(一)發(fā)病原因
特發(fā)性帕金森病(idiopathic Parkinson’s disease)病因迄今未明。某些中樞神經(jīng)系統(tǒng)變性疾病伴Parkinson病癥狀，以中樞神經(jīng)系統(tǒng)不同部位變性為主，尚有其他臨床特點(diǎn)，故可稱(chēng)之為癥狀性Parkinson病，如進(jìn)行性核上性麻痹(PSP)、紋狀體黑質(zhì)變性(SND)、Shy-Drager綜合征(SDS)及橄欖腦橋小腦萎縮(OPCA)等。還有一些疾病或因素可以產(chǎn)生類(lèi)似PD臨床癥狀，其病因?yàn)楦腥?、藥?多巴胺受體阻滯藥等)、毒物(MPTP、一氧化碳、錳等)、血管性(多發(fā)性腦梗死)及腦外傷等所致，臨床上稱(chēng)為帕金森綜合征(Parkinson’s syndrome，Palkinsonism)。
迄今為止，PD的病因仍不清楚。目前的研究?jī)A向于與年齡老化、遺傳易感性和環(huán)境毒素的接觸等綜合因素有關(guān)。
1)年齡老化：帕金森主要發(fā)生于中老年人，40歲以前發(fā)病少見(jiàn)，提示老齡與發(fā)病有關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)，自30歲以后，黑質(zhì)多巴胺能神經(jīng)元、酪氨酸氧化酶和多巴脫羧酶活力，紋狀體多巴胺遞質(zhì)水平隨年齡增長(zhǎng)逐漸減少。然而，僅少數(shù)老年人患此病，說(shuō)明生理性多巴胺能神經(jīng)元蛻變不足以致病，年齡老化只是本病發(fā)病的促發(fā)因素。
2)環(huán)境因素：流行病學(xué)調(diào)查結(jié)果發(fā)現(xiàn)，帕金森病的患病率存在地區(qū)差異，所以人們懷疑環(huán)境中可能存在一些有毒的物質(zhì)，損傷了大腦的神經(jīng)元。
3)遺傳易患性。近年在家族性帕金森病患者中曾發(fā)現(xiàn)a共同核素基因的Alα-53THr突變。但以后多次未被證實(shí)。
4)家族遺傳性：醫(yī)學(xué)家們?cè)陂L(zhǎng)期的實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)帕金森病似乎有家族聚集的傾向，有帕金森病患者的家族其親屬的發(fā)病率較正常人群高一些。
目前普遍認(rèn)為，帕金森并非單一因素，多種因素可能參于其中。遺傳因素可使患病易感性增加，只有與環(huán)境因素及衰老的相互作用下，通過(guò)氧化應(yīng)激、線粒體功能衰竭、鈣超載、興奮性氨基酸毒性作用、細(xì)胞凋亡、免疫異常等機(jī)制才導(dǎo)致黑質(zhì)多巴胺能神經(jīng)元大量變性丟失而發(fā)病。
(二)發(fā)病機(jī)制
1.發(fā)病機(jī)制 十分復(fù)雜，可能與下列因素有關(guān)。
(1)年齡老化：
PD主要發(fā)生于中老年，40歲前發(fā)病少見(jiàn)，提示老齡與發(fā)病有關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)自30歲后黑質(zhì)DA能神經(jīng)元、酪氨酸羥化酶(TH)和多巴脫羧酶(DDC)活力、紋狀體DA遞質(zhì)逐年減少，DAD1和D2受體密度減低。但老年人患PD畢竟是少數(shù)，說(shuō)明生理性DA能神經(jīng)元退變不足以引起本病。實(shí)際上，只有黑質(zhì)DA能神經(jīng)元減少50%以上，紋狀體DA遞質(zhì)減少80%以上，臨床才會(huì)出現(xiàn)PD癥狀，老齡只是PD的促發(fā)因素。
(2)環(huán)境因素：
流行病學(xué)調(diào)查顯示，長(zhǎng)期接觸殺蟲(chóng)劑、除草劑或某些工業(yè)化學(xué)品等可能是PD發(fā)病危險(xiǎn)因素。20世紀(jì)80年代初美國(guó)加州一些吸毒者因誤用一種神經(jīng)毒物質(zhì)吡啶類(lèi)衍生物1-甲基4-苯基1，2，3，6-四氫吡啶(MPTP)，出現(xiàn)酷似原發(fā)性PD的某些病理變化、生化改變、癥狀和藥物治療反應(yīng)等，給猴注射MPTP也出現(xiàn)相似效應(yīng)。嗜神經(jīng)毒MPTP和某些殺蟲(chóng)劑、除草劑可能抑制黑質(zhì)線粒體呼吸鏈NADH-CoQ還原酶(復(fù)合物Ⅰ)活性，使ATP生成減少，自由基生成增加，導(dǎo)致DA能神經(jīng)元變性死亡。PD黑質(zhì)區(qū)存在明顯脂質(zhì)過(guò)氧化，還原型谷胱甘肽顯著降低，提示抗氧化機(jī)制障礙及氧化應(yīng)激可能與PD有關(guān)。
(3)遺傳因素：
約10%的患者有家族史，呈不完全外顯的常染色體顯性遺傳或隱性遺傳，其余為散發(fā)性PD。雙胞胎一致性研究顯示，某些年輕(<40歲)患者遺傳因素可能起重要作用。迄今已確定PARK 1～10等10個(gè)單基因與PD有關(guān)，其中已確認(rèn)三個(gè)基因產(chǎn)物與家族性PD有關(guān)：
①alpha;-突觸核蛋白為PARK1基因突變，基因定位于4號(hào)染色體長(zhǎng)臂4q21～23，alpha;-突觸核蛋白可能會(huì)增高DA能神經(jīng)細(xì)胞對(duì)神經(jīng)毒素敏感性;
②Parkin為PARK2基因突變，定位于6號(hào)染色體長(zhǎng)臂6q25.2～27;
③泛素蛋白C末端羥化酶-L1為PARK5基因突變，定位于4號(hào)染色體短臂4p14。細(xì)胞色素P45O2D6基因和某些線粒體DNA突變可能是PD發(fā)病易感因素之一，可能使P450酶活性下降，使肝臟解毒功能受損，易造成MPTP等毒素對(duì)黑質(zhì)紋狀體損害。
(4)氧化應(yīng)激和自由基生成：
自由基可使不飽和脂肪酸發(fā)生脂質(zhì)過(guò)氧化(LPO)，后者可氧化損傷蛋白質(zhì)和DNA，導(dǎo)致細(xì)胞變性死亡。PD患者由于B型單胺氧化酶(MAO-B)活性增高，可產(chǎn)生過(guò)量OH基，破壞細(xì)胞膜。在氧化同時(shí)，黑質(zhì)細(xì)胞內(nèi)DA氧化產(chǎn)物聚合形成神經(jīng)黑色素，與鐵結(jié)合產(chǎn)生Fenton反應(yīng)可形成OH。正常情況下，細(xì)胞內(nèi)有足夠的抗氧化物質(zhì)，如腦內(nèi)的谷胱甘肽(GSH)、谷胱甘肽過(guò)氧化物酶(GSH-PX)和超氧化物歧化酶(SOD)等，DA氧化產(chǎn)生自由基不會(huì)產(chǎn)生氧化應(yīng)激，保證免遭自由基損傷。PD患者黑質(zhì)部還原型GSH降低和LPO增加，鐵離子(Fe2 )濃度增高和鐵蛋白含量降低，使黑質(zhì)成為易受氧化應(yīng)激侵襲的部位。
(5)線粒體功能缺陷：
近年發(fā)現(xiàn)，線粒體功能缺陷在PD發(fā)病中起重要作用。對(duì)PD患者線粒體功能缺陷認(rèn)識(shí)源于對(duì)MPTP作用機(jī)制研究，MPTP通過(guò)抑制黑質(zhì)線粒體呼吸鏈復(fù)合物Ⅰ活性導(dǎo)致Parkinson病。體外實(shí)驗(yàn)證實(shí)MPTP活性成分MPP 能造成MES 23.5細(xì)胞線粒體膜電勢(shì)下降，氧自由基生成增加。PD患者黑質(zhì)線粒體復(fù)合物Ⅰ活性可降低32%～38%，復(fù)合物α活性降低使黑質(zhì)細(xì)胞對(duì)自由基損傷敏感性顯著增加。在多系統(tǒng)萎縮及進(jìn)行性核上性麻痹患者黑質(zhì)中未發(fā)現(xiàn)復(fù)合物Ⅰ活性改變，表明PD黑質(zhì)復(fù)合物Ⅰ活性降低可能是PD相對(duì)特異性改變。PD患者存在線粒體功能缺陷可能與遺傳和環(huán)境因素有關(guān)，研究提示PD患者存在線粒體DNA突變，復(fù)合物Ⅰ是由細(xì)胞核和線粒體兩個(gè)基因組編碼翻譯，兩組基因任何片段缺損都可影響復(fù)合物Ⅰ功能。
(6)興奮性毒性作用：
有作者應(yīng)用微透析及HPLC檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，由MPTP制備的PD猴模型紋狀體中興奮性氨基酸(谷氨酸、天門(mén)冬氨酸)含量明顯增高。若細(xì)胞外間隙谷氨酸濃度異常增高，會(huì)過(guò)度刺激受體，對(duì)CNS產(chǎn)生明顯毒性作用。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，腦內(nèi)注射微量谷氨酸可導(dǎo)致大片神經(jīng)元壞死，谷氨酸神經(jīng)毒作用是通過(guò)受體起作用，NMDA受體介導(dǎo)興奮性神經(jīng)毒作用與DA能神經(jīng)元變性有關(guān)。谷氨酸可通過(guò)激活NMDA受體產(chǎn)生一氧化氮(NO)損傷神經(jīng)細(xì)胞，并釋放更多興奮性氨基酸，進(jìn)一步加重神經(jīng)元損傷。
(7)鈣的細(xì)胞毒作用：
人類(lèi)衰老可伴神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)游離Ca2 濃度增加、Ca2 /Mg2 -ATP酶活性降低，線粒體儲(chǔ)鈣能力降低等。細(xì)胞內(nèi)Ca2 濃度變化影響神經(jīng)元多項(xiàng)重要功能，如細(xì)胞骨架維持、神經(jīng)遞質(zhì)功能、蛋白質(zhì)合成及Ca2 介導(dǎo)酶活性等，鈣結(jié)合蛋白尤其28KD維生素D依賴(lài)性鈣結(jié)合蛋白(Calbindin-D28K)可能扮演重要角色，與鈣/鎂-ATP酶激活有關(guān)，具有神經(jīng)保護(hù)作用。Icopini和Christakos等報(bào)道，PD患者黑質(zhì)、海馬、縫背側(cè)核Calbindin-D28K含量及mRNA表達(dá)明顯低于正常人，提示鈣結(jié)合蛋白基因表達(dá)降低也可導(dǎo)致細(xì)胞毒作用。
(8)免疫學(xué)異常：
Abramsky(1978)提出PD發(fā)病與免疫異常有關(guān)。臨床研究發(fā)現(xiàn)PD患者細(xì)胞免疫功能降低，白細(xì)胞介素-1(IL-1)活性降低明顯。McRae-Degueurce等報(bào)道PD患者腦脊液(CSF)存在抗DA能神經(jīng)元抗體。細(xì)胞培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)，PD血漿及CSF抑制大鼠中腦DA能神經(jīng)元功能及生長(zhǎng)。將PD患者血IgG立體定向注入大鼠一側(cè)黑質(zhì)，黑質(zhì)酪氨酸羥化酶(TH)及DA能神經(jīng)元明顯減少，提示可能啟動(dòng)或參與免疫介導(dǎo)的黑質(zhì)細(xì)胞損傷。腫瘤壞死因子α(TNF-α)、IL-6、上皮生長(zhǎng)因子(EGF)、轉(zhuǎn)移生長(zhǎng)因子-α(TGF-α)和β2-微球蛋白(β2-MG)等可能與PD發(fā)病有關(guān)。
(9)細(xì)胞凋亡：
研究表明，PD發(fā)病過(guò)程存在細(xì)胞凋亡，自由基、神經(jīng)毒素及神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子缺乏等。Agid(1995)檢測(cè)PD患者黑質(zhì)DA能神經(jīng)元凋亡形態(tài)學(xué)和生化特征，發(fā)現(xiàn)PD患者腦內(nèi)約5能神經(jīng)元有細(xì)胞凋亡特征性病變，存在TNF-α受體(α-TN-FR)和bcl-2原癌基因表達(dá)，細(xì)胞凋亡可能是DA能神經(jīng)元變性的基本步驟。
目前普遍認(rèn)為，PD并非單一因素致病，可能多種因素參與。遺傳因素使患病易感性增加，在環(huán)境因素及年齡老化共同作用下，通過(guò)氧化應(yīng)激、線粒體功能衰竭、鈣超載、興奮性氨基酸毒性及細(xì)胞凋亡等機(jī)制引起黑質(zhì)DA能神經(jīng)元變性，導(dǎo)致發(fā)病。
2.病理改變
PD主要病變是含色素神經(jīng)元變性、缺失，黑質(zhì)致密部DA能神經(jīng)元最顯著。鏡下可見(jiàn)神經(jīng)細(xì)胞減少，黑質(zhì)細(xì)胞黑色素消失，黑色素顆粒游離散布于組織和巨噬細(xì)胞內(nèi)，伴不同程度神經(jīng)膠質(zhì)增生。正常人黑質(zhì)細(xì)胞隨年齡增長(zhǎng)而減少，黑質(zhì)細(xì)胞80歲時(shí)從原有42.5萬(wàn)減至20萬(wàn)個(gè)，PD患者少于10萬(wàn)個(gè)，出現(xiàn)癥狀時(shí)DA能神經(jīng)元丟失50%以上，藍(lán)斑、中縫核、迷走神經(jīng)背核、蒼白球、殼核、尾狀核及丘腦底核等也可見(jiàn)輕度改變。
殘留神經(jīng)元胞漿中出現(xiàn)嗜酸性包涵體路易(Lewy)小體是本病重要病理特點(diǎn)，Lewy小體是細(xì)胞漿蛋白質(zhì)組成的玻璃樣團(tuán)塊，中央有致密核心，周?chē)屑?xì)絲狀暈圈。一個(gè)細(xì)胞有時(shí)可見(jiàn)多個(gè)大小不同的Lewy小體，見(jiàn)于約10%的殘存細(xì)胞，黑質(zhì)明顯，蒼白球、紋狀體及藍(lán)斑等亦可見(jiàn)，α-突觸核蛋白和泛素是Lewy小體的重要組分。
3.神經(jīng)生化改變
DA和乙酰膽堿(Ach)作為紋狀體兩種重要神經(jīng)遞質(zhì)，功能相互拮抗，維持兩者平衡對(duì)基底節(jié)環(huán)路活動(dòng)起重要調(diào)節(jié)作用。腦內(nèi)DA遞質(zhì)通路主要為黑質(zhì)-紋狀體系，黑質(zhì)致密部DA能神經(jīng)元自血流攝入左旋酪氨酸，在細(xì)胞內(nèi)酪氨酸羥化酶(TH)作用下形成左旋多巴(L-dopa);再經(jīng)多巴胺脫羧酶(DDC)作用生成多巴胺(DA);通過(guò)黑質(zhì)-紋狀體束，DA作用于殼核、尾狀核突觸后神經(jīng)元，最后被分解成高香草酸(HVA)。
由于特發(fā)性帕金森病TH和DDC減少，使DA生成減少(左旋酪氨酸生成L-dopa減少，DA生成減少)。單胺氧化酶B(MAO-B)抑制可劑減少神經(jīng)元內(nèi)DA分解代謝，增加腦內(nèi)DA含量。兒茶酚-氧位-甲基轉(zhuǎn)移酶(COMT)抑制劑能減少L-dopa外周代謝，維持L-dopa穩(wěn)定的血漿濃度。
PD患者黑質(zhì)DA能神經(jīng)元變性丟失、黑質(zhì)-紋狀體DA通路變性，紋狀體DA含量顯著降低(>80%)，使Ach系統(tǒng)功能相對(duì)亢進(jìn)，是導(dǎo)致肌張力增高、動(dòng)作減少等運(yùn)動(dòng)癥狀的生化基礎(chǔ)。近年發(fā)現(xiàn)中腦-邊緣系統(tǒng)和中腦-皮質(zhì)系統(tǒng)DA含量亦顯著減少，可能導(dǎo)致智能減退、行為情感異常、言語(yǔ)錯(cuò)亂等高級(jí)神經(jīng)活動(dòng)障礙。DA遞質(zhì)減少程度與患者癥狀嚴(yán)重度一致，病變?cè)缙谕ㄟ^(guò)DA更新率增加(突觸前代償)和DA受體失神經(jīng)后超敏現(xiàn)象(突觸后代償)，臨床癥狀可不明顯(代償期)，隨疾病進(jìn)展出現(xiàn)典型PD癥狀(失代償期)?；坠?jié)其他遞質(zhì)或神經(jīng)肽，如去甲腎上腺素(NE)、5-羥色胺(5-HT)、P物質(zhì)(SP)、腦啡肽(ENK)、生長(zhǎng)抑素(SS)也有變化。
