帕金森病氧化應(yīng)激機(jī)制及抗氧化藥物治療研究進(jìn)展

顧香

作者單位： 401120 重慶市渝北區(qū)人民醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科

帕金森病(PD)也稱震顫麻痹，為老年人群神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病，存在特征性運(yùn)動(dòng)癥狀。發(fā)病原因與多種因素關(guān)聯(lián)緊密，如環(huán)境因素、遺傳因素及神經(jīng)系統(tǒng)老化因素等。相關(guān)調(diào)查顯示，我國(guó)年齡≥65歲人群中，10萬人中有1 500人左右患有PD，男性發(fā)病率高于女性。PD的臨床癥狀有運(yùn)動(dòng)癥狀(靜止性震顫、肌強(qiáng)直、運(yùn)動(dòng)遲緩等)，非運(yùn)動(dòng)癥狀(感覺障礙、睡眠障礙、精神障礙等)。本文對(duì)PD氧化應(yīng)激機(jī)制及抗氧化藥物治療研究進(jìn)展綜述如下。

1 PD

PD分為原發(fā)性PD及繼發(fā)性PD。繼發(fā)性PD的原發(fā)病主要包括腦炎、腦部創(chuàng)傷、腦部腫瘤及腦血管病變等。PD早期發(fā)病較隱匿，進(jìn)展較緩慢。PD多依靠藥物及外科治療，以藥物為首選治療方案，自左旋多巴胺應(yīng)用于臨床后，外科治療PD的患者人數(shù)逐漸下降[1]。但由于長(zhǎng)時(shí)間使用左旋多巴胺可出現(xiàn)精神癥狀及不隨意運(yùn)動(dòng)等不良反應(yīng)，故近年來外科治療逐漸受到重視。目前多在CT或MRI等影像學(xué)檢查明確病灶位置后開展精準(zhǔn)外科治療。目前，臨床上PD的外科治療方法包括蒼白球毀損術(shù)、丘腦毀損術(shù)、腦深部電極刺激術(shù)及神經(jīng)組織移植。外科手術(shù)亦存在并發(fā)癥，如顱內(nèi)出血、視束損傷等。

據(jù)張立芳等[2]研究報(bào)道，27例PD患者采取神經(jīng)干細(xì)胞移植術(shù)治療，結(jié)果顯示，治療后，患者帕金森病綜合評(píng)分量表(UPDRS)心理及行為評(píng)分、運(yùn)動(dòng)及日常生活評(píng)分、總評(píng)分均低于治療前；隨訪12個(gè)月，27例PD患者治療總有效率為81.48%，提示干細(xì)胞移植法治療PD可獲得確切療效。

2 PD氧化應(yīng)激機(jī)制

氧化應(yīng)激是指機(jī)體細(xì)胞內(nèi)的氧化及抗氧化動(dòng)態(tài)平衡因不同因素導(dǎo)致失衡形成的一種損傷狀態(tài)，與體內(nèi)活性氧(ROS)生成或清除、氧化修飾大分子功能關(guān)系密切。在機(jī)體代謝的生理情況下，可合成釋放一定的ROS，而ROS可參與人體基因表達(dá)及細(xì)胞分化等生理活動(dòng)，但當(dāng)ROS合成量超過人體清除量，則可對(duì)氧化代謝及其敏感的腦組織造成影響，引發(fā)氧化損傷。金屬離子、尿酸、ROS、抗氧化系統(tǒng)功能削弱、線粒體功能障礙等與PD及體內(nèi)存在的氧化應(yīng)激機(jī)制存在一定的關(guān)聯(lián)[3]。其中，金屬離子包括鐵離子、鋅離子、鈣離子等。與PD氧化應(yīng)激反應(yīng)的嚴(yán)重程度有關(guān)因素還包括抗氧化系統(tǒng)功能削弱、線粒體功能障礙等。了解神經(jīng)元中某些成分的表達(dá)情況也能推測(cè)PD患者體內(nèi)ROS濃度及氧化應(yīng)激反應(yīng)水平，如僅分布于成熟神經(jīng)元中銜接蛋白。

銜接蛋白是人體細(xì)胞大分子復(fù)合物形成的支架、細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳遞者，也是一種銜接體復(fù)合物。文獻(xiàn)報(bào)道顯示[4]，關(guān)于過表達(dá)SHC3的體外實(shí)驗(yàn)表明，過表達(dá)SHC3可能通過AKT/Nrf2/GSH通路，降低ROS及丙二醛(MDA)等指標(biāo)含量，進(jìn)而減輕PD氧化應(yīng)激損傷。研究證實(shí)，PD患者體內(nèi)白細(xì)胞介素(IL)-6、超氧化物歧化酶(SOD)、MDA及一氧化氮合酶(NOS)與健康人比較，差異較明顯，體內(nèi)氧化應(yīng)激水平可通過胱抑素C(Cys-C)水平進(jìn)行推測(cè)和判斷。研究表明，Cys-C可能參與人體氧化應(yīng)激反應(yīng)。

3 PD和氧化應(yīng)激的分析

3.1 鈣超載、氧化應(yīng)激情況的分析 PD中線粒體氧化應(yīng)激與L-型電壓敏感鈣通道聯(lián)系緊密，與其他神經(jīng)元比較存在一定的差異，主要表現(xiàn)為多巴胺(DA)神經(jīng)元存在自律性方面。缺乏突出信號(hào)傳入時(shí)，可依賴L-VSCC產(chǎn)生2～4 Hz動(dòng)作電位，L-VSCC自主活動(dòng)可很好地調(diào)節(jié)DA能神經(jīng)元對(duì)線粒體毒性敏感性。當(dāng)鈣離子進(jìn)到神經(jīng)元三磷酸腺苷(ATP)儲(chǔ)存后，會(huì)使ATP泵負(fù)擔(dān)加重，這時(shí)線粒體氧化磷酸化程度更加嚴(yán)重，從而產(chǎn)生超氧化物的情況。

3.2 DA代謝、氧化應(yīng)激情況的分析 DA屬腦內(nèi)重要神經(jīng)遞質(zhì)，PD患者DA能神經(jīng)元變形丟失后，紋狀體內(nèi)DA含量隨之改變[5]。DA于單胺氧化酶(MAO)條件下會(huì)隨著ROS產(chǎn)生，相關(guān)研究表示DA代謝期間谷胱甘肽(GSH)、GSH氧化產(chǎn)物谷胱甘肽二硫化物的水平提高，DA代謝氧化應(yīng)激會(huì)隨之發(fā)生改變。

3.3 線粒體功能障礙、氧化應(yīng)激情況的分析 線粒體呼吸鏈對(duì)生物氧化的影響較大，如果線粒體呼吸鏈結(jié)構(gòu)受損，患者機(jī)體產(chǎn)生的自由基則會(huì)增長(zhǎng)，這時(shí)會(huì)對(duì)線粒體復(fù)合體Ⅰ行成抑制、ROS增加，致使過氧化氫出現(xiàn)。PD黑質(zhì)中可見復(fù)合體Ⅰ的活性降低，這與衰老相關(guān)蛋白DJ-1和線粒體功能障礙存在緊密的關(guān)聯(lián)性。需要注意的是，DJ-1為線粒體濃縮氧化還原敏感蛋白，可對(duì)氧化信號(hào)進(jìn)行刺激，與線粒體抗氧化機(jī)制存在協(xié)同的作用。研究證實(shí)，α突觸核蛋白屬Lewy小體主要構(gòu)成成分，可提高DA神經(jīng)元內(nèi)ROS水平[6]。鐵催化氧化反應(yīng)可促使該蛋白突變，產(chǎn)生神經(jīng)元纖維，但神經(jīng)元纖維存在細(xì)胞毒性，易于加速DA能神經(jīng)元聚集和凋亡，與DA結(jié)合α突觸核蛋白會(huì)對(duì)原纖維轉(zhuǎn)化為纖維，形成直接的抑制。

3.4 免疫炎性反應(yīng)、氧化應(yīng)激情況的分析 神經(jīng)炎性反應(yīng)、小膠質(zhì)細(xì)胞激活對(duì)黑質(zhì)DA神經(jīng)元的影響非常大，PD黑質(zhì)DA能神經(jīng)元有炎性反應(yīng)，于花生四烯酸脂質(zhì)氧化酶條件下會(huì)生成ROS。小膠質(zhì)細(xì)胞對(duì)DA能神經(jīng)元會(huì)形成毒性，究其原因與氧化應(yīng)激存在聯(lián)系，激活后會(huì)出現(xiàn)較多的自由基。

3.5 鐵離子、氧化應(yīng)激情況的分析 鐵堆積可激發(fā)氧化應(yīng)激反應(yīng)，非結(jié)合鐵的增加經(jīng)氧化應(yīng)激酶產(chǎn)生較多自由基。Fe3+和黑色素結(jié)合為穩(wěn)定的狀態(tài)，如果還原為Fe2+可參與自由基產(chǎn)生的過程，F(xiàn)e2+轉(zhuǎn)化Fe3+會(huì)發(fā)生過氧化氫/分子氧情況[7]。過氧化氫于Fe2+條件下生成羥自由基，此時(shí)PD患者黑質(zhì)中的鐵堆積增加，對(duì)DA能神經(jīng)元、神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞會(huì)造成嚴(yán)重危害。黑質(zhì)中的鐵蛋白、轉(zhuǎn)鐵蛋白、乳鐵蛋白會(huì)隨之提高，可見PD癥狀與血清鐵、鐵蛋白呈負(fù)相關(guān)。

3.6 抗氧化系統(tǒng)功能情況的分析 抗氧化劑有助于很好地維持機(jī)體對(duì)抗氧化性損傷，常見的酶類抗氧化劑包含SOD、過氧化氫酶及谷胱甘肽過氧化物酶(GPH-px)等。而非酶類抗氧化劑主要包括維生素B、維生素D及GSH等。需要注意的是，GSH水平降低會(huì)對(duì)線粒體復(fù)合體Ⅰ形成抑制，這時(shí)對(duì)線粒體功能的影響較大，經(jīng)激發(fā)ROS的方式促發(fā)級(jí)聯(lián)反應(yīng)，對(duì)DA神經(jīng)原存活情況造成影響。這個(gè)過程與炎性反應(yīng)存在緊密的關(guān)聯(lián)性，GSH耗竭與磷脂酶A2花生四烯酸釋放有關(guān)，通過脂氧合酶代謝產(chǎn)生超氧化物自由基。PD患者機(jī)體抗氧化系統(tǒng)功能降低后，黑質(zhì)較紋狀體容易被氧化應(yīng)激受損情況、線粒體功能障礙等因素威脅，此時(shí)產(chǎn)生選擇性神經(jīng)變性情況的可能性較大。相關(guān)研究表示，經(jīng)對(duì)黑質(zhì)、尾狀核氧化狀態(tài)評(píng)估、抗氧化標(biāo)志物GSH代謝酶測(cè)定及線粒體復(fù)合體Ⅰ活性檢測(cè)可觀察衰老現(xiàn)象，與尾狀核進(jìn)行比較，黑質(zhì)中有顯著氧化性蛋白含量增加征象，并且線粒體復(fù)合體Ⅰ活性不同程度降低。

4 PD抗氧化藥物治療

PD抗氧化藥物主要包括DA受體激動(dòng)劑、MAO抑制劑、輔酶Q[8]、抗炎藥物、維生素、鈣通道阻滯及鐵螯合劑等。DA受體激動(dòng)劑通過直接對(duì)紋狀體DA受體產(chǎn)生作用，使自由基合成量下降。MAO抑制劑系線粒體復(fù)合酶中的一類物質(zhì)，可抑制分解DA的MAO-B，從而減少DA分解過程中釋放的氧自由基含量，還可提升SOD及過氧化氫酶含量。目前，在臨床上應(yīng)用率較高的抗氧化藥物包括GSH、DA及伊拉地平等。輔酶Q為線粒體復(fù)合體Ⅰ、Ⅱ電子接受體，與呼吸鏈中電子傳遞提供超氧陰離子，還原成氧離子，以此改善氧化磷酸功能。一些維生素可維持機(jī)體對(duì)于抗氧化損傷，而多種維生素與PD的關(guān)系緊密，需要注意的是，飲食攝取維生素B6可降低PD風(fēng)險(xiǎn)，究其原因與抗氧化作用存在聯(lián)系。GSH由半胱氨酸、甘氨酸及谷氨酸構(gòu)成，為自由基清除劑，經(jīng)將氧化氫—水—分子氧轉(zhuǎn)化，加強(qiáng)對(duì)患者神經(jīng)的保護(hù)。鈣通道于PD氧化應(yīng)激中的作用較強(qiáng)，二氫砒啶類鈣通道阻滯劑通過經(jīng)血腦屏障，作用在Cac1.2和Cac1.3鈣通道，這時(shí)在PD抗氧化治療中利于保護(hù)患者的神經(jīng)系統(tǒng)。鈣通道阻滯劑的應(yīng)用效果較好，可切實(shí)降低PD風(fēng)險(xiǎn)。鐵螯合劑可確保鐵離子保持穩(wěn)定狀態(tài)，降低鐵在神經(jīng)細(xì)胞中的堆積，阻斷PD的進(jìn)展。鐵螯合劑、鐵蛋白H鏈有機(jī)結(jié)合，有助于抑制氧化應(yīng)激對(duì)DA能神經(jīng)元的損害[9]。阿撲嗎啡為非DA受體激動(dòng)劑同分異構(gòu)體，經(jīng)對(duì)激動(dòng)D1受體、D2受體改善氧化應(yīng)激情況，加強(qiáng)對(duì)患者神經(jīng)功能的保護(hù)。

動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證實(shí)，姜黃素組大鼠腦黑質(zhì)SOD、GSH-px、Wnt3a、β-catenin相對(duì)表達(dá)量均低于正常對(duì)照組，但高于空白對(duì)照組，而MDA則高于空白對(duì)照組，低于PD模型組。說明，姜黃素可降低PD大鼠腦部氧化應(yīng)激損傷程度，其可能原因在于對(duì)Wnt/β-catenin信號(hào)通路的興奮激活作用，這為研發(fā)PD抗氧化藥物提供了一定思路。

4.1 MAO抑制劑的應(yīng)用情況 MAO屬線粒體膜復(fù)合酶，主要包括MAO-A、MAO-B2。人腦中60%左右的DA會(huì)被MAO-B分解，其對(duì)DA能實(shí)行降解，并有效抑制自由基產(chǎn)生，使人腦中的DA含量增加，加強(qiáng)對(duì)DA能神經(jīng)元的保護(hù)。司來吉蘭、雷沙吉蘭均為不能夠逆轉(zhuǎn)的MAO-B，治療PD可降解DA、抑制自由基產(chǎn)生，并且提高紋狀體SOD、過氧化氫酶，充分發(fā)揮抗氧化作用。MPTP-動(dòng)物模型實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用上述兩種藥物，阻滯甲基—苯基—雙氫吡啶(MPTP)轉(zhuǎn)化1-甲基-4苯基吡啶離子的同時(shí)，可保護(hù)DA能神經(jīng)元。司來吉蘭在延緩PD患者病情進(jìn)展方面的優(yōu)勢(shì)較突出[10]。

4.2 DA受體激動(dòng)劑的應(yīng)用情況 DA受體激動(dòng)劑主要可分成麥角類、非麥角類兩個(gè)類型，與L-dopa進(jìn)行比較，DA受體激動(dòng)劑可直接作用于紋狀體DA受體，不會(huì)生成自由基，經(jīng)抗氧化損傷加強(qiáng)對(duì)神經(jīng)的保護(hù)。DA受體激動(dòng)劑經(jīng)激活突出前受體對(duì)DA合成、DA釋放進(jìn)行抑制，可縮短L-dopa時(shí)間、嚴(yán)格控制左旋多巴的使用劑量。與此同時(shí)，D2受體、D3受體中存在鐵鱉合的作用，較多DA受體激動(dòng)劑有羥基化物芐基環(huán)結(jié)構(gòu)，所以可很好地清除自由基[10]。溴隱亭、培高利特均為麥角類DA受體激動(dòng)劑，中和氧自由基、氮自由的同時(shí)，可有效抑制脂質(zhì)過氧化。前者經(jīng)對(duì)四氫生物蝶呤(BH4)構(gòu)成干擾，保護(hù)DA能神經(jīng)元；后者經(jīng)過臨床實(shí)驗(yàn)證實(shí)可保護(hù)PD患者神經(jīng)元，同時(shí)改善患者的臨床癥狀及體征。普拉克索屬新一代DA受體激動(dòng)劑，可激活D2受體、D3受體、D4受體，不僅抗氧化的作用較強(qiáng)，且能保護(hù)黑質(zhì)內(nèi)DA能神經(jīng)元，相關(guān)人員進(jìn)行了體外小鼠實(shí)驗(yàn)，經(jīng)證實(shí)該藥物的應(yīng)用安全、可行。

4.3 維生素的應(yīng)用情況 部分維生素可維持PD患者機(jī)體抗氧化性損傷，攝入維生素B6可降低PD患病風(fēng)險(xiǎn)，究其原因與抗氧化作用、同型半胱氨酸代謝存在緊密聯(lián)系。硫辛酸作為抗氧化劑、兩性小分子量物質(zhì)，可穿透血腦屏障，達(dá)到抗氧化的功效，在清除ROS、提高自然抗氧化劑水平方面的效果較好[11]。R-硫辛酸預(yù)處理PC-12細(xì)胞，可避免發(fā)生GSH水平降低情況，有效保護(hù)線粒體復(fù)合體Ⅰ活性。維生素D不足則容易引發(fā)DA能神經(jīng)元變形丟失，同時(shí)導(dǎo)致患者受血漿中高維生素D水平影響，增加PD的風(fēng)險(xiǎn)。建議采取骨化三醇處理，以此充分發(fā)揮抗氧化的功效，增加細(xì)胞GSH，抑制一氧化氮(NO)合成酶表達(dá)，并降低NO及NO所致氧化性損傷。

4.4 GSH的應(yīng)用情況 GSH由半胱氨酸、甘氨酸及谷氨酸等構(gòu)成，屬自由清除劑，經(jīng)氧化氫—水—分子氧轉(zhuǎn)化，可加強(qiáng)對(duì)神經(jīng)的保護(hù)。相關(guān)研究表示，谷胱甘肽過氧化物酶(GPX-1)、星形膠質(zhì)細(xì)胞生長(zhǎng)因子均可提高GSH水平、抑制自由基生成，且可發(fā)揮抗氧化保護(hù)DA能神經(jīng)元的作用[12]。蛋白酶抑制劑則可抵抗過氧化氫毒性，提高DA、磷酸化p38細(xì)胞分裂素水平。

綜上所述，PD在60歲以上老年人群體中并不少見，目前仍未發(fā)現(xiàn)PD治愈方法。氧化應(yīng)激是PD發(fā)病及病情發(fā)展的主要原因之一，了解氧化應(yīng)激機(jī)制，并采取相應(yīng)的治療方案，有助于控制病情，改善預(yù)后。