腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子對(duì)帕金森病治療作用的研究

方 幸

腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(brain-derived neurotrophic factor，BDNF)屬于神經(jīng)成長因子家族，其廣泛分布于中樞神經(jīng)系統(tǒng)及周圍神經(jīng)系統(tǒng)，其中，腦組織中海馬和皮質(zhì)的含量最高[1]。BDNF可以促進(jìn)中樞神經(jīng)元的發(fā)育、增殖分化，并保證其存活，此外，對(duì)于損傷后的神經(jīng)元，BDNF還起到了修復(fù)和功能重塑的作用[2]。

一、BDNF在神經(jīng)系統(tǒng)中的作用機(jī)制研究

中樞神經(jīng)系統(tǒng)BDNF的主要作用有:①支持中腦多巴胺能神經(jīng)元存活、促進(jìn)其分化，并且保護(hù)多巴胺能神經(jīng)元免受神經(jīng)毒素如6-羥多巴胺的損害;②增強(qiáng)神經(jīng)系統(tǒng)記憶和學(xué)習(xí)的能力;③保護(hù)神經(jīng)元免受腦缺血、缺氧的損傷[3]。

BDNF作為作為體內(nèi)一種多肽激素，其主要與神經(jīng)元細(xì)胞膜表面其特異性受體酪氨酸激酶B受體(tyrosine kinase receptor-B，TrκB)結(jié)合，激活細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，從而發(fā)揮生物學(xué)效應(yīng)。當(dāng)體內(nèi)BDNF與受體TrκB結(jié)合形成受體二聚體時(shí)，可激活酪氨酸激酶活性，發(fā)生自身磷酸化并激活G蛋白，通過絲裂原活化蛋白激酶通路(mitogen-activated protein kinases，MAPK)、PI3K通路，有效阻止興奮性氨基酸誘導(dǎo)的神經(jīng)毒性，保護(hù)神經(jīng)元免受凋亡，并且可防止細(xì)胞內(nèi)鈣超載導(dǎo)致的細(xì)胞凋亡[4]。除此之外，BDNF于TrκB結(jié)合后可降低膽堿酯酶的活性，從而促進(jìn)膽堿能神經(jīng)元的存活、生長，并抑制其退化[5]。

P75受體為BDNF的低親和力受體，與其結(jié)合后可產(chǎn)生正性調(diào)節(jié)和負(fù)性調(diào)節(jié)的作用，BDNF與P75受體結(jié)合激活核因子 -κB(nuclear-factor κB，NF-κB)、JUN 激酶(JUN-Kinase，JNK)及神經(jīng)酰胺通路，發(fā)揮對(duì)神經(jīng)元細(xì)胞的保護(hù)作用。同時(shí)，神經(jīng)元細(xì)胞分泌的pro-BDNF又可與P75受體作用介導(dǎo)神經(jīng)元的凋亡[6]。研究發(fā)現(xiàn)，在阿爾茨海默病(Alzheimer's disease，AD)模型大鼠腦中，BDNF表達(dá)顯著低于對(duì)照組，隨著 BDNF 的減少，AD 的細(xì)胞死亡數(shù)增多[7，8]。研究證實(shí)，只有TrκB受體是隨著年齡的增加而逐漸減少，并且細(xì)胞出現(xiàn)退行性病變，這說明，BDNF與神經(jīng)系統(tǒng)退行性病變有著密切關(guān)系[7，8]。

BDNF與TrκB結(jié)合后不僅保證正常神經(jīng)元細(xì)胞的發(fā)育、分化，同時(shí)在受損的神經(jīng)元細(xì)胞中有著重要作用。在建立腦缺血、缺氧的大鼠模型中發(fā)現(xiàn)BDNF和TrκB不僅可以修復(fù)神經(jīng)元，促進(jìn)神經(jīng)元的再生，還可以拮抗興奮性氨基酸，調(diào)控鈣離子通道，阻止細(xì)胞外的鈣離子進(jìn)入同時(shí)也防止胞內(nèi)鈣離子的釋放，保護(hù)細(xì)胞受損，并且通過調(diào)節(jié)Bax/Bcl蛋白的表達(dá)，抑制細(xì)胞的凋亡，并且增強(qiáng)蛋白激酶C的活性，抑制ERK通路激活[9，10]。

二、帕金森病的主要發(fā)病機(jī)制研究現(xiàn)狀

帕金森病(Parkinson's disease，PD)，又稱震顫性麻痹，是一種臨床常見的錐體外系疾病，主要臨床表現(xiàn)為:運(yùn)動(dòng)減少、肌強(qiáng)直、震顫(靜止性震顫)。其主要病理特征為腦部黑質(zhì)致密區(qū)神經(jīng)元嚴(yán)重缺失?，F(xiàn)認(rèn)為PD的主要發(fā)病機(jī)制受到遺傳、環(huán)境、興奮性毒性，氧化應(yīng)激、免疫學(xué)異常的作用。

中樞神經(jīng)系統(tǒng)存在興奮性氨基酸谷氨酸，當(dāng)其釋放過多或者其滅活機(jī)制受損后，介導(dǎo)的神經(jīng)細(xì)胞毒性作用，對(duì)PD的產(chǎn)生有一定作用。正常情況下，維生素D依賴的鈣結(jié)合蛋白廣泛分布于中樞神經(jīng)系統(tǒng)，起到結(jié)合細(xì)胞內(nèi)多余鈣離子，防止鈣超載引起的細(xì)胞凋亡。研究發(fā)現(xiàn)，PD患者黑質(zhì)中鈣結(jié)合蛋白的含量及其基因表達(dá)水平明顯下降，表明鈣超載介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡在PD發(fā)病中起到一定作用[11]。除此之外，氧化應(yīng)激學(xué)說對(duì)于PD的發(fā)生現(xiàn)階段也有研究，體內(nèi)自由基的存在，引起脂質(zhì)過氧化，對(duì)蛋白質(zhì)、DNA均可產(chǎn)生氧化損傷，誘導(dǎo)細(xì)胞變性死亡。正常狀況下，體內(nèi)有還原型谷胱甘肽、谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-px)、超氧化物歧化酶(SOD)來清除體內(nèi)自由基，而這些清除機(jī)制的損害在PD中可能存在作用，研究發(fā)現(xiàn)PD患者體內(nèi)GSH含量約降低一半[12]。

除上述外，信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的異常還與神經(jīng)元的活性和神經(jīng)元細(xì)胞的凋亡存在著明顯的關(guān)系。PD基因與相關(guān)蛋白結(jié)合主要激活絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinases，MAPK)、NF- κB 以及蛋白激酶C(protein kinase C，PKC)信號(hào)通路。(1)MAPK通路:MAPK含有絲氨酸/蘇氨酸的蛋白激酶，其主要包括胞外信號(hào)蛋白調(diào)節(jié)激酶(extracellular signal-regulated protein kinase，ERK)通路，c-JUN 氨基酸末端激酶(c-JUN NH-α-terminal kinase，JNK)通路，p38通路，通過轉(zhuǎn)錄因子的磷酸化，改變基因的表達(dá)水平參與神經(jīng)的損傷及修復(fù)過程[13]。①ERK與PD的關(guān)系:ERK在體內(nèi)主要調(diào)控機(jī)體發(fā)育、生長，細(xì)胞的遷移和成熟，除PD外，ERK在多種神經(jīng)及精神類的疾病發(fā)生、發(fā)展過程中起到重要作用。體內(nèi)ERK通路主要參與調(diào)節(jié)細(xì)胞分化、增殖，同時(shí)對(duì)于惡性轉(zhuǎn)化也起到一定作用。腦組織中BDNF與其受體結(jié)合后，激活MAPK/ERK通路，形成腦內(nèi)長時(shí)程增強(qiáng)和突觸構(gòu)造[14]?？酌舻萚15]實(shí)驗(yàn)研究中，長期使用左旋多巴的PD大鼠腦內(nèi)ERK1/2磷酸化水平增強(qiáng)，ERK通路激活，作用于突觸結(jié)構(gòu)蛋白，改變突觸以及神經(jīng)元的可塑性，從而改變PD大鼠的行為學(xué);②p38與PD的關(guān)系:MPAK/p38，主要介導(dǎo)細(xì)胞的凋亡、氧化應(yīng)激等病理生理改變，其在引起PD的過程中主要作用為激活NF-κB，環(huán)氧化酶，主要損傷黑質(zhì)-紋狀體系統(tǒng)中多巴胺能神經(jīng)元，從而引起PD，增強(qiáng)腦組織內(nèi)原癌基因c-myc的表達(dá)，通過Bax/Bcl的調(diào)節(jié)，介導(dǎo)神經(jīng)元細(xì)胞凋亡[16，17];③JNK 與 PD 的關(guān)系:JNK通路信號(hào)主要調(diào)節(jié)應(yīng)激生理過程，激活后導(dǎo)致神經(jīng)元細(xì)胞凋亡，引起 PD。Rita等[18]實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，JNK通路激活后，主要通過活性氧途徑引起細(xì)胞凋亡，從而導(dǎo)致 PD發(fā)病。而關(guān)榆根等[19]發(fā)現(xiàn)，給予PD模型JNK通路抑制劑后，可以減輕多巴胺能神經(jīng)元的凋亡。(2)NF-κB與PD的關(guān)系:NF-κB主要依賴ERK/MAPK、p38/MAPK通路激活，引起中腦多巴胺能神經(jīng)元的損傷[9]。(3)蛋白激酶C與PD的關(guān)系:蛋白激酶C對(duì)于PD的發(fā)生、發(fā)展，主要通過調(diào)控ERK通路的激活，當(dāng)其活性減弱時(shí)，對(duì)ERK通路調(diào)節(jié)減弱，ERK通路激活增強(qiáng)，選擇性降低ERK1/2磷酸化水平，從而引起神經(jīng)元的損傷、凋亡[16，20]。

三、帕金森病的藥物治療現(xiàn)狀

目前對(duì)于帕金森病的治療主要是改善患者的運(yùn)動(dòng)癥狀，帕金森癥狀的產(chǎn)生主要是由于大腦黑質(zhì)致密部的多巴胺能神經(jīng)元嚴(yán)重缺失，多巴胺減少，而乙酰膽堿的作用相對(duì)增強(qiáng)引起的?，F(xiàn)階段對(duì)于帕金森病癥狀的治療藥物主要有以下兩類。

1.多巴前體藥物:主要代表為左旋多巴，左旋多巴在進(jìn)入體內(nèi)后透過血腦屏障，在多巴脫羧酶的作用下，形成DA，補(bǔ)充腦內(nèi)DA。左旋多巴類的藥物主要用于早期、輕度的帕金森病，對(duì)其效果顯著，并且療效與劑量相關(guān)，但研究發(fā)現(xiàn)，隨著病程的延長，癥狀緩解減弱，且藥物的療效持續(xù)時(shí)間縮短。并且長期使用左旋多巴，可引起左旋多巴綜合征，出現(xiàn)“開-關(guān)”現(xiàn)象。

2.左旋多巴增效藥:(1)多巴脫羧酶抑制劑:多巴脫羧酶亦廣泛分布于外周臟器和血管，因此左旋多巴進(jìn)入體內(nèi)后在外周分解為多巴胺，刺激外周多巴胺受體，易引起惡心、嘔吐等不良反應(yīng)，臨床上可加用多巴脫羧酶抑制劑如芐絲肼，多巴脫羧酶抑制劑不能透過血腦屏障，僅能抑制外周左旋多巴的分解，減少不良反應(yīng)之余，還可以減少左旋多巴的使用量。(2)B型單胺氧化酶抑制劑(MAO-B):單胺氧化酶 B(MAO-B)主要分布于黑質(zhì)紋狀體，起到降解多巴胺的作用，并且在降解過程中，產(chǎn)生氧自由基損傷神經(jīng)元細(xì)胞。而MAO-B抑制劑如司來吉蘭可以阻止多巴胺的降解，并且減少DA再攝取，延長DA的作用時(shí)間，輔助左旋多巴的治療作用。(3)兒茶酚胺-O-甲基轉(zhuǎn)移酶抑制劑(COMT抑制劑)，據(jù)研究顯示，COMT可清除體內(nèi)兒茶酚胺類產(chǎn)物，并降解多巴胺，形成3-氧基多巴，這與長期“左旋多巴綜合征”運(yùn)動(dòng)波動(dòng)和異動(dòng)癥有關(guān)[21]。而COMT抑制劑可以阻止多巴胺被降解，延長作用時(shí)間，增強(qiáng)左旋多巴療效的作用，這類藥物主要代表為托卡朋、恩他卡朋，但托卡朋的不良反應(yīng)較重，可引起明顯腹瀉，肝損害。(4)多巴胺受體激動(dòng)劑:多巴胺受體激動(dòng)劑主要作用于突觸后多巴胺受體，并對(duì)多巴胺能神經(jīng)元有一定保護(hù)作用，并且在MPTP致帕金森模型中，DA受體激動(dòng)劑比左旋多巴明顯降低異動(dòng)癥的發(fā)生率。(5)谷氨酸受體拮抗劑:Jonkers在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，谷氨酸受體功能改變，可加重DA減少引起的PD癥狀，同時(shí)，與左旋多巴治療引起的運(yùn)動(dòng)并發(fā)癥有密切關(guān)系，因此使用谷氨酸受體拮抗劑不僅可以改善PD癥狀，并且可以減少運(yùn)動(dòng)并發(fā)癥。(6)抗膽堿制劑:現(xiàn)認(rèn)為PD患者出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)癥狀與腦組織內(nèi)DA和乙酰膽堿兩個(gè)神經(jīng)遞質(zhì)系統(tǒng)的相對(duì)平衡被打破有關(guān)，當(dāng)DA含量減少，乙酰膽堿相對(duì)較多，出現(xiàn)PD運(yùn)動(dòng)癥狀，因此，抗膽堿制劑在一定程度上可控制PD患者的運(yùn)動(dòng)癥狀。

四、BDNF對(duì)帕金森病治療研究進(jìn)展

帕金森病藥物治療只針對(duì)改善患者癥狀，其在用藥過程中，不良反應(yīng)也會(huì)出現(xiàn)?，F(xiàn)對(duì)該病治療的研究，以神經(jīng)營養(yǎng)因子腦內(nèi)注射及基因治療相對(duì)先進(jìn)。神經(jīng)營養(yǎng)因子(neurotrophic factors，NTFs)是一類對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)生命活動(dòng)至關(guān)重要的可溶性肽類物質(zhì)，對(duì)于多巴胺能神經(jīng)元有保護(hù)作用，促進(jìn)多巴胺能神經(jīng)元的再生。其中的腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子-BDNF作為保護(hù)神經(jīng)元細(xì)胞的藥物正在被開發(fā)，有實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，電針刺激或者BDNF腦內(nèi)定位注射的PD大鼠，BDNF對(duì)黑質(zhì)中多巴胺能神經(jīng)元有保護(hù)作用。而BDNF對(duì)PD的可能治療機(jī)制為:①促進(jìn)神經(jīng)元再生;②修復(fù)損傷的神經(jīng)元細(xì)胞;③促進(jìn)功能恢復(fù);④增強(qiáng)抗氧化酶活性，抗自由基損傷作用。BDNF對(duì)于治療PD優(yōu)勢在于，減少了藥物引起的異動(dòng)癥及其他不良反應(yīng)。但由于外源性BDNF不能透過血腦屏障，因此，BDNF對(duì)于PD的治療還在研究階段。

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