医学悟息 综 述 MⅡ} AL矾FDI ATDN No 9 2010 2649 阿尔茨海默病发病机制与炎症研究进展 刘畅 享日涵 固星 1中国医科大学七年制九十二期一班,辽宁沈阳 1 10001 2中国医科大学七年制九十五期一班,辽宁沈阳 1 10001 3中国医科大学七年制九十四期九班,辽宁沈阳 110001 陆要】阿尔茨海默病(Alzheiner's disease,AD)是一种常见的以进行性认知障碍和记忆损害为主要临床特征的神经退行性疾病,以神经元纤维缠结 (neu,ofibrillalytangle s,N兀)、神经炎性斑块(neuriitc plaque,NP)、脑组织萎缩、A日沉积、神经元缺失为主要病理特征。目前,许多学者认为,AD可能是一种 慢性的中枢神经系统炎症反应。本文就AD与炎症反应的关系进行综述。 陕键词】阿尔茨海默病 症反应 粉样蛋白,炎症介质 doi:10 3969/1 iss ̄t 1006—1959.2010.o9 429 文章编号:1006—1959(2010)一09—2649—02 阿尔茨海默病(Alzheiner'8 disease,AD)是gI起老年人痴呆的最常见原 因,目前,AD已成为gI起人类死亡的第四大疾病,严重影响老年人的身心健 康与生命质量。AD是一种进行性发展的致死性神经退行性疾病,临床表现 为认知和记忆功能不断恶化,日常生活能力进行性减退,并有各种神经精神 症状和行为障碍。多起病于老年期,潜隐起病,病程缓慢且不可逆,临床上 以智能损害为主。AD的病因和发病机制至今仍然不清楚。多数学者认为 AD的病理改变主要为:皮质弥漫性萎缩,沟回增宽,脑室扩大,神经元大量 减少,并可见淀粉样蛋白A日聚集形成老年斑(senile phque s,SP),神经元内 tall蛋白异常聚集形成神经原纤维结(neulofibrillaly ia'ngles,NFTs)等病变,胆 碱乙酰化酶及乙酰胆碱含量显著减少。脑皮质细胞有不同程度的减少以及 星形胶质细胞的增生及肥大,皮层动脉和小动脉出现血管淀粉样变性。随 着近年对AD发病机制的研究浒多学者认为墒内慢性炎症反应可能是其 重要病理特征之一 而提出了AD的炎症学说。下文主要介绍一下阿尔茨 海默病与炎症的关系。 3 2星形胶质细胞的作用。星形胶质细胞是哺乳动物脑内分布最广 泛的一类细胞,也是胶质细胞中体积最大的一种。星形胶质细胞能合成分 泌多种神经递质、激素及神经营养因子受体雉持着神经元内外环境、免疫 调节、信号转导等功能。星型胶质细胞通过释放细胞因子介导炎症反应 症可激活星型胶质细胞,表现为细胞肥大、肿胀、突起增多以及胶质纤维酸 性蛋(GFAP)增强。这些被徽活后的星形胶质细胞能够产生诱导A日神经毒 性的ROS(reactive oxygen specie s),加速了细胞的凋亡。在AD患者的脑内 发现有明显的胶质细胞反应,老年斑周围有大量星形胶质细胞包裹,妨碍了 小胶质细胞对邯的自然清除功能 。激活的星形胶质细胞释放的L一1 可以加速神经纤维缠结的形成,这在AD的病理进展上发挥着重要作用。 4AD与抗炎治疗 目前对于AD的治疗绝大多数是从某一环节或病理现象着手,尚无特 效治疗手段和特效药物。抗炎的应用是基于AD与炎症反应的关系。流行 病学调查发现,长期使用非甾体类抗炎药可以降低AD的患病风险 缓发 病。非甾体类抗炎药通过抑制环氧 E酶(COX)来从基因水平上介导炎症介 1 AD与炎症 而不影 炎症反应在AD发生中的作用一直备受关注,AD病人脑内持续存在着 质的基因表达。选择性抑制COX一2可在炎症部位起到抗炎作用,慢性炎症反应并可能是其他病理特征形成和发展的诱因。流行病学研究发 响非炎症区域正常的前列腺素产生。COX一2抑制剂能够抑制P38MAPI ̄ 而减少小胶质细胞徽活起到保护作用。吲哚美辛作为∞x的 现,长期服用非甾体类抗炎药(NSeM) 的人群中,AD的发病率明显降低…。 路的磷酸化,AD患者的炎性反应可能是一种脑内慢性炎症,因为AD患者没有急性炎症 非选择性抑制剂,能够减少A目的生成和胶质细胞的活化和增殖。阿司匹林 可减少tau蛋白的磷酸化。但由于目前的临床研究多为回顾性研究,同时 特有的红肿热痛的症状,但是却在AD患者脑内发现了急性反应蛋白及炎性 细胞因子 。免疫学研究发现,大量补体存在于AD的病灶内,但正常血液 NSeKD本身具有一定的副作用,因此N D用于AD的临床治疗还有待 循环中的补体并不能通过血脑屏障,这说明这些存在于病灶内的补体可能 研究。来自于脑内。试验发现牲射了邯相关肽的AD动物模型可诱导小胶质细 5结与展望 目前AD被认为是涉及遗传、环境、代谢、年龄等多因素的疾病。因此, 胞产生c3,表明这些脑内补体的来源主要是星型胶质细胞和小胶质细 包括神经营养药、抗氧化剂、抗炎制剂、雌激素替 胞 ]。活化的胶质细胞可释放多种细胞因子、补体及其激活物、趋化因子, 对AD应实行综合性治疗,如L一1、L一3、L一6、肿瘤坏死因子,一氧化氮(NO)、单核细胞趋化蛋白 代剂等药物的长期使用或基因治疗。通过从分子水平上对AD炎症机制的 可以更好理解流行病学上NSeK D和雌激素的神经保护作用,但非甾体 等参与炎症反应,导致非特异性炎细胞浸润,产生慢性炎症,使神经系统受 阐明,损 ]。这种神经炎症反应是对于邯沉积的一种正常免疫反应,这对于邯 抗炎药可以抑制神经免疫反应世而导致A日清除降低 以还要考虑到如 何提高神经免疫的问题从而以选择和研发更好的抗炎药物用于AD的临床 的清除有重要作用。 预防和治疗。 2 A日在AD炎性反应中的作用 邯是日一淀粉样前体蛋白的水解产物-苴在脑内的沉积是AD脑中主 参考文献 要的病理变化对于AD的发生和发展中起着非常重要的作用。APP是被 [1]McGeer PL,Schu ̄erM,M eGeg EG Arthtiits and anti—hM ̄mnably a— 认为为具有神经元保护和促生长作用,而A日得沉积具有神经毒性,可以gI gents as po ssNle piotective Ncbrs forA lzhemer's disease:a ievi ̄v ofepi- 起神经元变性甚至凋亡。所以,A日代谢途径及APP代谢途径对AD的病 dealiobgic s ̄Mies[J]Neu,obgy,1996,47(2):425—432 理及疾病进展起着关键作用。Bcl一2蛋白家族在凋亡信号转导中起关键作 [2] Finch CE,Molgan TE systm ̄ic htlf ̄mnation,infection,ApoE aleles,aIl— 用,邯能够促进Bax表达,而Bax可促进凋亡,使脑内胶质细胞活性增高, dAlzheiner s disease:a po sition paper[J]CurrAlzhemerRe s,2007,4 激发炎症反应,最终形成老年斑。而且,A日对于NFT的形成也起到诱导和 (2):185—189 加速作用。邯徽活胶质细胞内信号反应,介导了一系列的炎症反应进程。 [3]&asque P,Fonfah ̄eM,MolganBE Complm ̄ent eNaressiooh ̄h㈣an braill 老年斑和神经纤维缠结事AD的重要病理特征 产生的生物化学基础均是日 Bio S ̄lfllesis ofknhmlpaflway cm ̄ponents and Iegmlators in hmnail glial 淀粉样蛋白的沉积。有研究显示核因子一kappaB信号途径被邯激活 cells and celllines[J]J hlinlmol,1995,154(9):4726—4733 后增加llNF— 和L一1日表达,同时诱导性的氧化氮合酶(NOs)表达及 『41 NikolicV TanI 2hemicloglial“activation”contiIllll/ll 抽n imm把b 过氧 E硝酸盐产物增加,最终导致神经元凋亡或死亡 。邯与星形胶质细 Mapfive response[J]NeuI【'mnaT兀na ,2005,2(24):1472—1483 胞表面的晚期糖化终末产物受体(recpDra far vanced glycation end pmduc ̄ [5]Comb s CK,Karb JC,Kao SC,et al Beta—Amybid stmulation ofnicloglia RAGE)结合使ROS产生增多,gI起神经元凋亡或死亡 ]。这些研究都证明 andmonocyms ie s ̄flts in TNF a ha—dependant eNclie ssion of hMucible 了邯形成过程与慢性炎症反应有关。 nitirc oxide SLa,tlifase and neuwnal apopto sis[J]Neu,o sci,2001,21 3脑内胶质细胞介导AD炎症 (4):1179. 3 1小胶质细胞的活化。静息状态下的小胶质细胞位分枝状,被徽活 [6]LukwWJ,BazanNG Neu,oh ̄lfamnatoly signaling upreg ̄lfation inAlzhei- 后的小胶质细胞呈现阿米巴状。正常静息状态下的小胶质细胞具有一定吞 mer!s diseasel[J]Neulochm ̄Res,2000,25(9—1O):1173 饮和迁移功能,有掖体净化的作用,但缺乏吞噬功能。邯可激活小胶质细 [7]PalesceDM,ChlulgH,Maxfield FR Slow degradation of aggregate s ofrite 胞,释放多种促炎因子、ROS等表达。邯可结合小胶质细胞表面抗体释放 Alzheiner’s disease miybid bera—ploteh ̄by II1icloglial ceⅡs J Biol 神经毒素,并促使小胶质细胞向淀粉样斑块迁移、固定、增殖、活化,分泌集 落刺激因子 ]。活化的小胶质细胞可以产生补体成分博活补体经典途径 和旁路途径 gI起神经元变性 ]。 Chelll 1997 272(46):29390—29397. [8]AkiyamaH,Bager S,et al hflmm ̄ationmMAlzhemer's disease Neulobi- olAgmg 2000 21(3):383—421 医学悟息 2650 NQ 9 2010 M皿 AL FO ATDN 综 述 9]BradtBM,KolbWP,CooperNR Cmiplmient—dependentpIOinflanniatoly ploperties ofmeAlzhemer ̄disease beta—peptide J ENo Med,1998,188 LRRK2基因与帕金森病的研究进展 需晓轲 ④丰和平 1河南省确山县第一人民医院神经内科-稠南确山463200; 2河南省郑,)H3ve ̄第二附属医院神经康复科o9级研究生,河南郑州450012 陆要】帕金森病是一种由于多种因素共同作用导致的神经变性疾病。关于遗传因素对帕金森病的发病作用已有100多年的研究,越来越多的研究证 明遗传因素在帕金森病发病中的有着重要作用。近些年发现的LRRK2基因与家族性及散发性帕金森病关系密切,已经成为研究热点。本文主要对 LRRK2基因及其与帕金森病研究进展进行综述。 陕键词ILRRI ̄2;基因 帕金森 dok 1Q 3969/1 iss ̄t 1006—1959.2010.o9 430 文章编号:1006—1959(2010)一09—2650—02 早在1817年 英国医生James Park in son通过《An essay on rite shaking 是高尔基体,突触小泡质膜,溶酶体和线粒体外膜等细胞膜相结构。还可 palsy> ̄先报道了帕金森病…。关于帕金森病病因与发病机制,目前较为流 行的假说有遗传、内外环境毒素接触、氧化应激、线粒体功能异常、免疫因 素、细胞凋亡等。 帕金森病已成为第二大常见神经退行性疾病,其临床特征是静止性震 以分布于神经细胞树突、轴突等部位 。最近的研究还表明,LRRK2能够 与脂筏关联,暗示LRRKZ ̄白可能参与膜相结构的生物合成、降解、运输等 过程,LRRK2调节突触囊泡循环,突起生长和维持高尔基的正常功能,溶酶 体,导致线粒体功能障碍,这些作用可能损害多巴胺神经元生存。LRRK2蛋 颤,肌肉强直,动作迟缓,同时伴有特殊姿势。主要病理改变为黑质多巴胺 白部分定位于线粒体外膜,提示其可能参与调控线粒体的功能。具体机制 能神经元变性,残留胞体内发生特征性改变,出现¨路易小体”,致使纹状体 不清楚 可能与线粒体膜的稳定l生有关。 LRRK2基因突变的致病机制 中的多巴胺水平下降 而引起整个基底神经节环路功能改变。帕金森病 3的发病率随年龄增长而增加,10%一20%的患者有家族史。随着对帕金森 LRRK2基因结构复杂,功能多样,其突变率也较高,首次发现LRRK2基 病发病机制的研究,提示遗传因素在帕金森病发病中有着不容忽视的作用。 因突变源于一个日本家系,其表现为迟发型帕金森显性遗传。约有1%一 现已发现与帕金森病明确有关的致病基因有7个,分别是a—s2amclein,Par- 2%的散发性帕金森病人发生了LRRK2基因突变,7%左右的家族性帕金森 kin,NCH—L1、NURR1、DJ一1、tNK1和LRRK2基因。而LRRK2基因突变是 病例也发现存在LRRK2基因突变。但是不同人种和地区帕金森病患者的 常染色体显性遗传最常见的原因,并且最有可能在典型晚期发病的帕金森 致病基因并不相同。 病中起作用。 LRRK2基因突变最主要的影响就是GTP酶和酪氨酸激酶活性增强,并 1 LRRK2的结构和功能 可以引起ROC结构域和WD一40结构域的改变 而引起病变。目前研究 LRRK2高度保守,位于12号染色体P11 2—13.1,含有51个外显子,长 较多的为以下三种基因突变: 约144kb-苴遗传方式属于常染色体显性遗传塥码含2527个氨基酸,分子 3 1 G2019S突变。到目前为止,已有集中错义突变被证实,其中, 量为280kDa的蛋白,又称为daMai ̄l蛋白或富亮氨酸重复序列激酶届于表 G2019S突变是最普遍的(116多个错义突变) 。在欧美一些国家其突变 面膜蛋白家族。 率可达1o%,但不认为是中国帕金森患者的高致病基因。G2019S是LRRK2 目前认为 LRRK2蛋白结构由ANK,LRR、ROC、CDR、MAPKKK ̄H WD 基因的41号外显子,在G2019S ̄@近的12020T突变位于N端酪氨酸激酶 4o七个功能域构成。其中,ANK,LRR ̄H WD一40参与蛋白之间的相互作 结构域届于徽活循环的一部分。这些突变是通过增强LRRK2自身磷酸化 用,原核生物和真核生物中都发现有ANK,LRR重复序列可参与调解GTP 水平和底物磷酸化水平,引起LRRK2激酶活性增高 而发生自身磷酸化 酶和蛋白激酶的活性,WD一40是最为常见的重复序列,GTP可通过结合 或通用基板髓鞘碱性蛋白磷酸化,G2019S突变体具有较强的细胞毒性,可 ROC结构域调控LRRK2蛋白激酶活性-苴结构域的基因突变与帕金森病的 降低神经元活性,引发细胞内L v body的形成,可通过线粒体途径诱导细 发生密切相关:通常GTP酶在细胞信号转导和调控过程中是不可或缺的,而 胞凋亡:还可增加磷酸酶的活性从而影响胞内运输,导致轴突的生长发育障 ROC结构域正是LRRK2蛋白的GTP酶活性区域 结合GTP后通过GTP酶 碍。而LRRK2激酶活性增高产生神经毒性,最终将导致细胞死亡。最近的 进行分解 而徽活LRRK2蛋白的GTP酶活性 但是有别于MAPKKK的是 研究结果显示在MAPK ̄与从G2019S牵连异常蛋白磷酸化突变的患者白 LRRK2蛋白中的GTP酶活性可以独立存在,而其酪氨酸激酶的活性必须以 GTP酶的活性为前提,MAPKKK结构域参与底物的磷酸化作用,是LRRK2 蛋白的激酶活性区,最新研究发现二聚体的GTP类似物结合可以引起 LRRK2发生自体磷酸化。LRRK2进行自身磷酸化的部位是位于激酶活性 区域的2个残基。GTP酶和MAPKKK位于细胞信号传导的上游,提示 LRRK2在帕金森病发病中的重要作用:C一末端的GTP酶域,即CDR 羧 基的Ras终端)-苴所发挥的功能还不明确。已发现的几乎所有领域都可以 确定其发生了点突变。这种蛋白质确切的生理作用未知,有可能通过多种 方式参与多个功能结构域。 2 LRRK2的细胞和组织分布 从先前的研究可以看出,被认为是遗传性帕金森病的相关基因在脑组 织均有广泛的分布。LRRK2基因在正常脑组织的分布如下:通过原位杂交 等技术发现LRRK2在小鼠脑组织内广泛表达,但在不同的区域或神经核团 表达显示出一些差异。在大脑皮质、海马、尾壳核、杏仁核区域表达量最高, 在黑质、丘脑及下丘脑部分核团、小脑普肯野细胞层表达量中等。大脑皮 质、尾壳核、黑质 脑普肯野细胞等区域属于运动神经系统,而这些区域的 LRRK2蛋白表达量较高,这正符合H]病人运动系统功能障碍的表现,提示 LRRK2可能参与了调节运动神经系统的作用。细胞和组织内的细胞均可找 到一个LRRK2可能发挥功能的特定的位置 包括脑黑质多巴胺能神经元 结构的研究表明,LRRK2可看做是一个胞浆蛋白,主要存在于细胞质,尤其 细胞信号的关键蛋白磷酸化显着的改变。鉴于G2019S基因突变对帕金森 病影响重大,有研究提出在其下游找到一个可对G2019S进行操控的蛋白, 将为帕金森病的干预治疗带来好处。 3 2 R1441C/G突变。Zinp rich等对46个常染色体显性遗传性FD家 系分析时发现LRRK2的Roc结构域中在同一位点存在R1441G和R1441C 两个突变,一些研究表明,LRRK2激酶的活动是由GTP通过调节LRRK2的 ROC域的内在GTP酶。这一点可从突变的GTP酶ROC域(R1441C, R1441G)扰乱GTP结合和水解激酶活性得到印证 ]。R1441C/G突变将引 起神经元结果和功能发生改变细胞骨架出现异常,这也是神经退行性疾病 病理改变的一个显著特征。 3 3 G2385R突变。G2385R也是一个重要的基因突变点,在西方国家 白种人病例对照研究中尚未发现与帕金森病的相关性,而在中国台湾和中 国大陆的研究中却发现与帕金森病存在明显相关性,该点突变是亚洲人帕 金森病的研究热点。G2385R突变会引起线粒体功能障碍,发生细胞凋亡, 认为LRR结构域和WD一40结构域参与了这一过程 ]。 此外,在一些帕金森患者中还发现了Y1699C突变,Bo2oT和K544E突 变。现在越来越多的研究朋显表现出激酶活性的LRRK2由于致病基因突 变影响细胞凋亡,可能是导致神经退行性疾病病理徽活的直接作用。 4与其他致病基因的关系 帕金森病致病基因多样,机制复杂,各致病基因间必然存在千丝万缕的 ①作者简介:孟晓轲,女,1972年1月7日,主治医师舸南省确山县第一凡民医院神经内科,李和平,男,1980年6月13日,医师,河南省郑州大学第二附属医院神经康 复科09级研究生。