廖 陽 陳 嬌 楊東東 侯小林 尹小琴 劉美君

(1 成都中醫(yī)藥大學(xué)臨床醫(yī)學(xué)院，四川省成都市 610075；2 四川省仁壽縣人民醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科，四川省仁壽縣 620599；3 成都中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科，四川省成都市 610075)

【提要】 帕金森病的發(fā)病機制尚不完全明確，無論何種機制最終均會導(dǎo)致多巴胺能神經(jīng)元凋亡。研究發(fā)現(xiàn)，鐵死亡是帕金森病的重要發(fā)病機制之一，其實質(zhì)是脂質(zhì)過氧化導(dǎo)致的調(diào)節(jié)性細(xì)胞壞死，是一種新的細(xì)胞凋亡方式。中醫(yī)藥能干預(yù)甚至是逆轉(zhuǎn)細(xì)胞鐵死亡的發(fā)生，為帕金森病的治療及預(yù)防提供新的思路。本文就鐵死亡與帕金森病的關(guān)系，以及中醫(yī)藥通過調(diào)節(jié)鐵死亡干預(yù)帕金森病的研究進展做一綜述，為中醫(yī)藥治療提供參考。

帕金森病是世界上僅次于阿爾茨海默病的第二大神經(jīng)退行性疾病，是一種以靜止性震顫、運動遲緩、肌強直和姿勢平衡障礙為主要特征的神經(jīng)系統(tǒng)變性疾病。隨著我國人口老齡化的加劇，帕金森病的患病人數(shù)增長迅速[1]。帕金森病的運動癥狀與非運動癥狀嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量，給患者家庭和社會帶來沉重的負(fù)擔(dān)。鐵死亡是一種依賴鐵離子且由活性氧誘導(dǎo)脂質(zhì)過氧化導(dǎo)致的調(diào)節(jié)性細(xì)胞壞死[2]，其實質(zhì)是細(xì)胞內(nèi)與鐵相關(guān)的代謝發(fā)生異常導(dǎo)致脂質(zhì)過氧化物代謝障礙，使細(xì)胞內(nèi)氧化還原失衡，進一步誘導(dǎo)細(xì)胞死亡。線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、溶酶體的氧化應(yīng)激是導(dǎo)致細(xì)胞鐵死亡的主要原因[3]。近年來研究發(fā)現(xiàn)，鐵死亡是帕金森病的發(fā)病機制之一，鐵死亡通過干預(yù)細(xì)胞內(nèi)鐵代謝、氨基酸代謝和脂質(zhì)代謝引起多巴胺能神經(jīng)元內(nèi)細(xì)胞器代謝失衡，多種細(xì)胞器氧化應(yīng)激產(chǎn)生過多的活性氧，使多巴胺能神經(jīng)元細(xì)胞凋亡，進而導(dǎo)致帕金森病的發(fā)生及加快疾病的發(fā)展進程[4]。目前西醫(yī)治療帕金森病的藥物主要為抗膽堿能類和擬多巴胺類藥物，多用于控制運動癥狀，但難以改善非運動癥狀，且易導(dǎo)致異動癥、劑末惡化、開關(guān)現(xiàn)象等并發(fā)癥的發(fā)生。中醫(yī)藥可干預(yù)帕金森病的發(fā)生與發(fā)展，其具體機制尚不清楚，但已有學(xué)者發(fā)現(xiàn)中醫(yī)藥治療能通過抑制鐵死亡、減輕機體氧化應(yīng)激，達(dá)到控制預(yù)防帕金森病的作用。

1 帕金森病的發(fā)病機制

帕金森病的發(fā)病機制尚不完全明確，目前認(rèn)為黑質(zhì)多巴胺能神經(jīng)元大量變性死亡及路易小體的出現(xiàn)是帕金森病的兩大基本病理特征，其導(dǎo)致多巴胺遞質(zhì)和膽堿能遞質(zhì)的失衡，引起基底節(jié)的運動功能發(fā)生異常，例如肌張力增高和運動減少等癥狀的發(fā)生，導(dǎo)致了帕金森病的運動癥狀和非運動癥狀的發(fā)生。帕金森病的發(fā)病機制主要與α-突觸蛋白異常、氧化應(yīng)激、線粒體功能與結(jié)構(gòu)障礙、神經(jīng)炎癥等有關(guān)[5-7]，上述因素互相影響，最終通過氧化應(yīng)激導(dǎo)致帕金森病的發(fā)生。α-突觸核蛋白錯誤折疊形成異常蛋白，其聚集會進一步加重神經(jīng)炎癥，破壞線粒體的功能結(jié)構(gòu)，增加活性氧的產(chǎn)生，而大量產(chǎn)生的活性氧可影響細(xì)胞的分化和凋亡[6,8-10]。神經(jīng)退行性病變與核轉(zhuǎn)錄因子和核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域樣受體家族pyrin結(jié)構(gòu)域3(nucleotide-binding oligomerization domain-like receptor family pyrin domain containing 3,NLRP3)炎癥小體關(guān)系密切，其中NLRP3炎癥小體是神經(jīng)退行性病變中研究得最多的炎癥小體，線粒體的結(jié)構(gòu)與功能障礙可以激活NLRP3，進而增加線粒體的活性氧產(chǎn)生，加重氧化應(yīng)激[11-13]。

2 鐵死亡機制

2.1 鐵代謝 鐵是強大的氧化劑，其與機體的氧化應(yīng)激密切相關(guān)。鐵代謝的主要途徑為：食物中三價鐵在胃酸的作用下被還原成亞鐵，亞鐵在體內(nèi)通過以下兩種途徑進行轉(zhuǎn)運，其一是在小腸上被氧化成三價鐵，繼而與去鐵鐵蛋白結(jié)合形成鐵蛋白保留在腸黏膜細(xì)胞中；其二是吸收入血的亞鐵在銅藍(lán)蛋白的作用下被氧化成三價鐵，與轉(zhuǎn)鐵蛋白形成TF-Fe3+后，再與細(xì)胞膜表面轉(zhuǎn)鐵蛋白受體1結(jié)合，經(jīng)胞吞后進入細(xì)胞內(nèi)，在酸性條件下三價鐵被鐵還原酶還原成亞鐵離子，隨后二價金屬轉(zhuǎn)運蛋白1介導(dǎo)亞鐵離子儲存到鐵蛋白中，或者通過膜鐵轉(zhuǎn)運蛋白1流出到細(xì)胞膜上，由此調(diào)節(jié)鐵穩(wěn)態(tài)[14]。在病理狀態(tài)下，鐵過載時會進一步導(dǎo)致氧化應(yīng)激，造成線粒體損傷，使得鐵流入增加，增加活性氧的生成?；钚匝醯倪^度累積，造成脂質(zhì)過氧化，進一步激活鐵死亡[15]。

2.2 氨基酸代謝 胱氨酸/谷氨酸反向轉(zhuǎn)運體(System Xc-)是能抑制鐵死亡的一類小分子，參與轉(zhuǎn)運細(xì)胞內(nèi)的谷氨酸和細(xì)胞外的胱氨酸，并攝取胱氨酸進入細(xì)胞內(nèi)，參與調(diào)控谷胱甘肽的合成。溶質(zhì)載體家族7成員11號(solute carrier family 7 member 11，SLC7A11)是System Xc-的一個亞基，SLC7A11的表達(dá)下調(diào)能減少谷胱甘肽合成，增強脂質(zhì)氧化作用[2]。谷胱甘肽過氧化物酶4(glutathione peroxidase 4,GPX4)是抑制鐵死亡的另一類小分子物質(zhì)，其能夠抗脂質(zhì)過氧化。當(dāng)System Xc-功能被抑制，谷胱甘肽被耗盡，間接抑制了GPX4的功能，亞鐵離子氧化脂質(zhì)而產(chǎn)生活性氧，促進了鐵死亡[16]。愛拉斯汀是一種鐵死亡誘導(dǎo)劑，其通過抑制System Xc-的功能，間接抑制GPX4的功能來促進鐵死亡[2]；Ras選擇性致死化合物與GPX4共價結(jié)合，直接降低GPX4的表達(dá)而導(dǎo)致細(xì)胞發(fā)生鐵死亡[17]。GPX4是鐵死亡氨基酸代謝途徑的關(guān)鍵酶，在System Xc-/GPX4途徑中，可以通過促進System Xc-、SLC7A11來間接提高GPX4的表達(dá)，從而抑制細(xì)胞鐵死亡，也可通過下調(diào)Ras選擇性致死化合物水平，減少其與GPX4的結(jié)合，直接促進GPX4表達(dá)來抑制鐵死亡。

2.3 脂質(zhì)代謝 鐵過載可導(dǎo)致脂質(zhì)過氧化而引起鐵死亡[18]。脂質(zhì)過氧化導(dǎo)致膜脂中多不飽和脂肪酸發(fā)生氧化，是鐵死亡的典型特征。酰輔酶A合成酶長鏈家族成員4是一種促進鐵死亡的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，關(guān)于其介導(dǎo)的鐵死亡機制有幾種假說，目前認(rèn)為其與煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶、脂氧合酶、細(xì)胞色素P450單加氧酶、線粒體等通過脂質(zhì)氧化作用使細(xì)胞膜富含多個飽和脂肪酸，從而介導(dǎo)鐵死亡[19]。

3 鐵死亡與帕金森病的關(guān)系

近年來有研究顯示，帕金森病的發(fā)生與鐵元素相關(guān)，鐵死亡為帕金森病重要的發(fā)病機制。鐵參與了腦組織突觸發(fā)育、髓鞘形成、神經(jīng)遞質(zhì)的生成和運轉(zhuǎn)，可影響兒童的智商、認(rèn)知、運動、社會功能的發(fā)育[2]。隨著年齡的增長，鐵主要沉積在大腦，尤其是大腦中與疾病發(fā)病相關(guān)的區(qū)域，并可能伴隨氧化應(yīng)激、炎癥和細(xì)胞死亡，帕金森病和阿爾茨海默病等神經(jīng)退行性病變均與鐵水平的升高有關(guān)，其原因是鐵穩(wěn)態(tài)失衡[14]。

鐵死亡在黑質(zhì)多巴胺能神經(jīng)元凋亡中具有關(guān)鍵作用。鐵穩(wěn)態(tài)受胞質(zhì)鐵調(diào)節(jié)蛋白活性的調(diào)節(jié)，鐵含量增加可影響α-突觸蛋白的翻譯[20]。去鐵酮是一種螯合劑，對三價鐵離子具有親和性，有研究表明去鐵酮能夠改善帕金森病患者的運動功能并且增加其多巴胺水平，減緩患者的疾病進展[21]。在帕金森模型小鼠中，給予鐵螯合劑、鐵死亡抑制劑可以防止小鼠的神經(jīng)元丟失和行為損傷，減輕小鼠的運動障礙[21-22]。鐵穩(wěn)態(tài)失衡后造成鐵死亡，增加活性氧對神經(jīng)元的氧化損傷，尤其是多巴胺能神經(jīng)元這樣的高有氧代謝細(xì)胞[23]。此外，還有研究表明，核因子E2相關(guān)因子2(nuclear factor-E2-related factor 2，Nrf2)在鐵死亡中發(fā)揮重要作用，激活的Nrf2信號通路可以有效保護細(xì)胞，因其能夠上調(diào)谷胱甘肽水平，從而維持GPX4的活性抑制鐵死亡[24]。

4 中醫(yī)藥通過調(diào)節(jié)鐵死亡干預(yù)帕金森病

在中醫(yī)學(xué)理論中，帕金森病屬“顫”“痙”疾病范疇。帕金森病的病機尚無統(tǒng)一定論，有現(xiàn)代醫(yī)家發(fā)現(xiàn)其核心病機是陰虛和內(nèi)熱，主要病理基礎(chǔ)是肝腎陰虛[25]。劉晶等[26]提出帕金森病的發(fā)生和發(fā)展可歸結(jié)于毒損腦絡(luò)，與神經(jīng)炎癥反應(yīng)關(guān)系密切，治則為補養(yǎng)肝腎、滋陰活血。郭雨馳等[27]通過復(fù)查文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，用于治療帕金森的中藥以補虛藥為主，歸經(jīng)多為肝經(jīng)、脾經(jīng)、腎經(jīng)。中醫(yī)聯(lián)合西藥治療帕金森病也有著獨特的優(yōu)勢，有Meta分析證實中西醫(yī)結(jié)合治療帕金森病能夠改善其非運動癥狀[28]。有學(xué)者提出某些中藥單體(如黃芩素、葛根素)，可作為天然的鐵螯合劑通過不同的途徑調(diào)節(jié)鐵死亡，干預(yù)帕金森病發(fā)生和發(fā)展過程中的多巴胺能神經(jīng)元凋亡[29]。中藥、中藥復(fù)方及一些傳統(tǒng)中醫(yī)學(xué)的非藥物療法(如針刺、艾灸等)能在一定程度上調(diào)節(jié)黑質(zhì)多巴胺能神經(jīng)元的鐵死亡，進而預(yù)防和控制帕金森病的發(fā)展。

3.1 中藥單體抗帕金森病的作用機制 中藥單體可作為天然的鐵螯合劑，通過抗氧化作用來干預(yù)和調(diào)節(jié)鐵死亡。研究表明，黃芩素可能通過減少谷氨酸釋放和拮抗N-甲基-D-天冬氨酸受體來抑制神經(jīng)元的興奮性毒性，還能通過抑制線粒體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激信號通路發(fā)揮抗凋亡作用；在生化水平上，黃芩素可限制愛拉斯汀誘導(dǎo)的亞鐵生成、谷胱甘肽耗竭和脂質(zhì)過氧化；在蛋白質(zhì)水平上，黃芩素可抑制愛拉斯汀介導(dǎo)的GPX4的降解[30-31]。因此，黃芩素通過減少活性氧抑制氧化應(yīng)激,保護GPX4抑制膜脂過氧化來抑制鐵死亡。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，葛根素通過提高PC12細(xì)胞谷胱甘肽的生物合成能力來減輕1-甲基-4-苯基吡啶誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激，改善1-甲基-4-苯基-1，2，3，6-四氫吡啶中毒野生型小鼠腹側(cè)中腦運動功能障礙[32-34]。葛根素能夠減輕活性氧的積聚和提高抗氧化酶GPX4的表達(dá)水平，抑制細(xì)胞凋亡[35-36]。Haleagrahara等[37]采用6-羥基多巴胺誘導(dǎo)建立帕金森病大鼠模型，使用槲皮素治療能夠提高大鼠谷胱甘肽水平，抑制脂質(zhì)膜過氧化。研究表明，提高谷胱甘肽水平能夠促進GPX4的功能進而抑制鐵死亡的發(fā)生，因此我們認(rèn)為槲皮素能通過提高谷胱甘肽水平來抗氧化應(yīng)激，進一步抑制鐵死亡。芹菜素可以通過提高GPX4水平抑制鐵死亡，同時可以通過減少C/EBP同源蛋白表達(dá)、活性氧積累和線粒體損傷來保護HT22神經(jīng)細(xì)胞免受內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激誘導(dǎo)的凋亡[38-39]。芹菜素對多巴胺能神經(jīng)元的保護作用可能是通過減少氧化損傷、神經(jīng)炎癥和小膠質(zhì)細(xì)胞活化及增強神經(jīng)營養(yǎng)電位來實現(xiàn)的[40]。上述研究表明，部分中藥單體能夠?qū)ε两鹕⌒∈竽Ｐ偷暮谫|(zhì)神經(jīng)元起到保護作用，其機制復(fù)雜，可能主要與調(diào)節(jié)腦組織黑質(zhì)細(xì)胞谷胱甘肽、GPX4水平進而抑制鐵死亡有關(guān)。

3.2 中藥方劑抗帕金森病的作用機制 中藥方劑治療帕金森病的機制復(fù)雜。有研究表明，芍藥甘草湯能夠顯著提高Nrf2的水平，防止線粒體功能障礙，降低活性氧的產(chǎn)生[41-42]，芍藥和甘草通過不同途徑發(fā)揮作用，當(dāng)兩種藥物聯(lián)合使用時可能會使作用加強[43]。既往研究已經(jīng)證明Nrf2在鐵死亡過程中的重要作用，以上研究雖未研究芍藥甘草湯對鐵死亡的影響，但其對Nrf2的促進作用可能會抑制鐵死亡，但這仍需要進一步的實驗證實。加減地黃飲子能對1-甲基-4-苯基-1，2，3，6-四氫吡啶誘導(dǎo)的帕金森病小鼠模型的黑質(zhì)神經(jīng)元起到保護作用，雖然其機制尚不清楚，但其能夠減少谷胱甘肽的損耗[44]。腦泰方能夠提高GPX4和谷胱甘肽的水平，加速鐵的代謝，降低活性氧和鐵沉積[45-46]。桃紅四物湯通過激活Nrf2通路，減輕氧化應(yīng)激，保護神經(jīng)元[47-49]。以上研究表明，中藥方劑干預(yù)帕金森病的機制可能與激活Nrf2通路、提高GPX4和谷胱甘肽水平等有關(guān)，這些途徑與鐵死亡的發(fā)生機制密切相關(guān)，我們推測這些方劑可能通過干預(yù)鐵代謝和氨基酸代謝來調(diào)控鐵死亡。

3.3 中醫(yī)外治法抗帕金森病的作用機制 中國傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)非藥物治療如針刺、艾灸、功法鍛煉等，均能使帕金森病患者獲益，改善帕金森癥狀，延緩病情的進展。李靜等[50]發(fā)現(xiàn)采用電針刺激帕金森模型大鼠能夠提高谷胱甘肽含量，抑制多巴胺能神經(jīng)元的凋亡，大鼠的活動較前增多，毛色較前恢復(fù)。有研究顯示，艾灸帕金森病模型大鼠的百會穴和四神聰穴，能減少尼氏小體的丟失、改善黑質(zhì)多巴胺能神經(jīng)元功能，其機制可能是艾灸增加了GPX4和鐵蛋白重鏈多肽1的水平，抑制了鐵死亡[51]。研究表明，對6-羥基多巴胺誘導(dǎo)的帕金森病模型大鼠艾灸百會和四神聰，能夠通過激活大鼠Nrf2通路減少活性氧生成，增加大鼠的谷胱甘肽水平，進而改善大鼠的帕金森癥狀[52]，這可能與抑制鐵死亡相關(guān)通路和分子密切相關(guān)。

4 展 望

帕金森病患者黑質(zhì)有大量鐵沉積，黑質(zhì)多巴胺能神經(jīng)元鐵死亡可能是帕金森病的發(fā)生和發(fā)展的重要機制。鐵死亡是帕金森病發(fā)生和發(fā)展的一個重要影響因素，因此，研究黑質(zhì)多巴胺能神經(jīng)元鐵死亡的相關(guān)分子機制，可為保護神經(jīng)細(xì)胞，減少神經(jīng)細(xì)胞的損害和凋亡，治療帕金森病并延緩病情的進展提供新思路。中醫(yī)藥在治療帕金森病過程中發(fā)揮著獨特的優(yōu)勢，能改善帕金森病患者的預(yù)后，其可能通過調(diào)控黑質(zhì)多巴胺能神經(jīng)元鐵死亡來干預(yù)帕金森病發(fā)生和發(fā)展，從而提高患者的生活質(zhì)量和治療效果。部分研究證實，中藥、復(fù)方制劑以及針灸等能有效抑制神經(jīng)元細(xì)胞的氧化應(yīng)激反應(yīng)，改善多巴胺能神經(jīng)元的功能，從而緩解帕金森病的運動癥狀。但是目前中醫(yī)藥通過干預(yù)黑質(zhì)多巴胺能神經(jīng)元鐵死亡及相關(guān)氧化應(yīng)激過程治療帕金森病的作用機制的相關(guān)研究報道仍較少，未來可通過更多的研究來闡明中醫(yī)藥治療帕金森病的療效及機制。