帕金森病與微量元素及氧化應(yīng)激的關(guān)系

侯煥喜 王訓(xùn)

帕金森病(Parkinson disease, PD)是較常見(jiàn)的神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病之一，主要病理變化為腦黑質(zhì)紋狀體多巴胺能神經(jīng)元變性，導(dǎo)致多巴胺耗竭，臨床特征為靜止性震顫、肌強(qiáng)直、運(yùn)動(dòng)遲緩和姿勢(shì)平衡障礙。目前PD的病因仍不完全清楚：少部分PD為家族性，可能由α-synuclein和Parkin等基因表達(dá)異常所致；大部分PD為散發(fā)性，可能由環(huán)境因素誘發(fā)，或者為環(huán)境因素和遺傳因素共同作用的結(jié)果。本研究擬探討PD與微量元素及氧化應(yīng)激的關(guān)系。

1 對(duì)象和方法

1.1研究對(duì)象收集2009-01-2010-01安徽中醫(yī)學(xué)院神經(jīng)病學(xué)研究所附屬醫(yī)院門(mén)診及住院的PD患者50例，依據(jù)英國(guó)帕金森病協(xié)會(huì)腦庫(kù)臨床診斷標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行確診，其中男34例，女16例，年齡50～80歲，平均(66±8)歲，所有患者未曾口服或靜脈注射過(guò)任何金屬絡(luò)合藥物。對(duì)照組40名，均為門(mén)診健康體檢者，其中男27名，女13名，年齡36～81歲，平均(64±12)歲。PD組與對(duì)照組年齡及性別構(gòu)成無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05)。

1.2方法

1.2.1血樣采集：均于早晨采空腹靜脈血4～5 mL，離心后留取血清放入兩個(gè)1.5 mL的塑料離心管中，然后置-80℃冰箱中待測(cè)，其中一個(gè)塑料離心管中的血清用于檢測(cè)微量元素、銅藍(lán)蛋白及金屬硫蛋白，另一離心管中的血清用于檢測(cè)銅氧化酶、銅鋅超氧化歧化酶及丙二醛。

1.2.2微量元素、金屬蛋白及氧化應(yīng)激相關(guān)指標(biāo)測(cè)定：采用等離子體原子發(fā)射光譜法測(cè)定血清銅、鋅、鐵、鋁、鈣、鎂、錳水平，采用等離子體質(zhì)譜法測(cè)定血清鉛水平，測(cè)定前分別用空白與標(biāo)準(zhǔn)溶液上機(jī)，當(dāng)以標(biāo)準(zhǔn)溶液反復(fù)測(cè)定的同位素比值精密度<1%時(shí)，開(kāi)始測(cè)定樣品；利用全自動(dòng)生化分析儀采用酶法檢測(cè)血清銅藍(lán)蛋白水平，以對(duì)苯二胺比色法測(cè)定血清銅氧化酶水平，血清銅鋅超氧化物歧化酶活力的測(cè)定采用黃嘌呤氧化酶法，丙二醛測(cè)定利用硫代巴比妥酸比色法(均由南京建成公司提供試劑盒)；采用ELISA法測(cè)定(美國(guó)ADL公司提供試劑盒)血清金屬硫蛋白水平。

1.3統(tǒng)計(jì)學(xué)處理采用SPSS13.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析，計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，兩均數(shù)間比較采用t檢驗(yàn)。以P<0.05表示差異有統(tǒng)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1血清微量元素PD組血清銅、鋅水平較對(duì)照組顯著降低(P<0.01)，PD組血清鉛水平較對(duì)照組顯著升高(P<0.01)，余微量元素兩組間比較均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05，表1)。

2.2金屬蛋白及氧化應(yīng)激相關(guān)指標(biāo)比較與對(duì)照組比較，PD組血清銅藍(lán)蛋白、銅氧化酶活力、銅鋅超氧化物歧化酶活力顯著降低(P<0.01，P<0.05)，而血清丙二醛水平明顯升高(P<0.05)，血清金屬硫蛋白水平無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)改變(P>0.05，表2)。

表 1 兩組間血清微量元素的比較

注：與對(duì)照組比較，*P<0.01

表 2 兩組間血清銅藍(lán)蛋白、銅氧化酶、金屬硫蛋白等指標(biāo)比較

注：與對(duì)照組比較，*P<0.05，**P<0.01

3 討論

本研究結(jié)果顯示，與對(duì)照組比較，PD組血清銅、鋅水平顯著降低，而血清鉛水平顯著升高，血清鐵、鈣、鎂、鋁及錳水平無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)改變，表明銅、鋅等在體內(nèi)失穩(wěn)態(tài)可能導(dǎo)致了PD。目前仍不清楚銅、鋅的減少是PD的病因，還是參與了PD的進(jìn)展。近年來(lái)已經(jīng)有越來(lái)越多的證據(jù)表明微量元素，特別是參與氧化還原活性的微量元素參與了PD的發(fā)病機(jī)制，最可能的機(jī)制是通過(guò)氧化應(yīng)激實(shí)現(xiàn)，與氧化還原活性最密切的微量元素是鐵、銅和錳，增加氧化應(yīng)激可以導(dǎo)致這些微量元素的失穩(wěn)態(tài)[1]。銅、鋅是主要的抗氧化劑酶(超氧化物歧化酶、過(guò)氧化氫酶和過(guò)氧化物酶)的輔助因子。本研究發(fā)現(xiàn)PD組血清銅鋅超氧化物歧化酶活力較對(duì)照組顯著降低，而血清丙二醛水平較對(duì)照組明顯升高，表明氧化應(yīng)激反應(yīng)參與了PD的發(fā)病。

銅存在于整個(gè)大腦，而在基底核、海馬、小腦、皮質(zhì)錐體細(xì)胞和小腦顆粒細(xì)胞含量最多[2]。本研究發(fā)現(xiàn)PD患者血清銅水平偏低。關(guān)于PD患者血清銅變化的報(bào)道結(jié)果不一致。Younes-Mhenni 等[3]、Bocca等[4]及 Forte等[5]報(bào)道PD患者血清銅水平降低，Hegde等[6]報(bào)道PD患者血清銅水平增加，而Qureshi等[7]報(bào)道PD患者血清及腦脊液銅水平無(wú)明顯變化。銅在體內(nèi)作為許多金屬蛋白質(zhì)的組成部分，除參與構(gòu)成銅藍(lán)蛋白外，還參與30多種金屬蛋白質(zhì)和酶的構(gòu)成，如細(xì)胞色素C氧化酶、酪氨酸酶、賴氨酸氧化酶、多巴胺-β-羥化酶、單胺氧化酶、超氧化物歧化酶等。本研究發(fā)現(xiàn)PD患者血清銅藍(lán)蛋白和銅氧化酶較對(duì)照組明顯降低，進(jìn)一步支持PD患者體內(nèi)缺銅的可能。銅是許多氧化還原酶的輔助因子，銅穩(wěn)態(tài)失衡可能會(huì)導(dǎo)致自由基的產(chǎn)生增加，這可能參與了PD的神經(jīng)病理學(xué)改變[8]。本研究還發(fā)現(xiàn)，銅參與的一個(gè)重要氧化還原酶——銅鋅超氧化物歧化酶的活性較對(duì)照組明顯降低，推測(cè)銅缺乏參與PD的機(jī)制為：銅缺乏降低了銅鋅超氧化物歧化酶活力，而使機(jī)體發(fā)生氧化應(yīng)激反應(yīng)，促使神經(jīng)元凋亡、壞死，最終導(dǎo)致神經(jīng)變性疾病的發(fā)生。

鋅存在于所有生物體中，參與體內(nèi)多種生理活動(dòng)，具有廣泛的生理功能。在細(xì)胞的DNA復(fù)制、RNA轉(zhuǎn)錄、增殖、分化等活動(dòng)中起重要作用，同時(shí)可調(diào)節(jié)細(xì)胞蛋白質(zhì)、核酸的代謝，對(duì)調(diào)節(jié)免疫和抗氧化及維持正常的細(xì)胞周期也有一定作用[9]。在生物體內(nèi)，鋅對(duì)機(jī)體抗氧化體系有重要作用，它能防止細(xì)胞膜氧化、減少超氧陰離子形成。本研究發(fā)現(xiàn)PD組血清鋅水平較對(duì)照組顯著降低，這與Hegde等[6]和Qureshi等[7]報(bào)道的結(jié)果一致，而與Younes-MhenniS等[3]、Bocca等[4]及 Forte等[5]報(bào)道的PD患者血清鋅水平與對(duì)照組比較無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)變化不一致。機(jī)體在鋅缺乏時(shí)，會(huì)導(dǎo)致脂質(zhì)過(guò)氧化加強(qiáng)，誘發(fā)機(jī)體產(chǎn)生氧化損傷，而補(bǔ)鋅能使該損傷得以恢復(fù)，鋅能減少鐵離子進(jìn)入細(xì)胞，并抵制其在羥自由基引發(fā)的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)中的催化作用[9]。因?yàn)殇\是金屬硫蛋白基因表達(dá)的有效促進(jìn)因子，通過(guò)誘導(dǎo)合成金屬硫蛋白而抵制自由基的損害。本研究發(fā)現(xiàn)PD患者血清金屬硫蛋白較對(duì)照無(wú)明顯變化，考慮可能與樣本數(shù)較少有關(guān)。超氧化物歧化酶是能夠有效清除超氧化物陰離子自由基的一類重要的抗氧化酶，真核細(xì)胞內(nèi)存在二類超氧化物歧化酶：銅鋅超氧化物歧化酶和錳超氧化物歧化酶，鋅缺乏可以顯著降低銅鋅超氧化物歧化酶的活力，而錳超氧化物歧化酶活力代償性升高。但當(dāng)缺鋅嚴(yán)重時(shí)，錳超氧化物歧化酶活性的代償性升高仍然不能彌補(bǔ)銅鋅超氧化物歧化酶活性的降低，所以使總超氧化物歧化酶活性下降。保持良好的鋅營(yíng)養(yǎng)有利于減輕過(guò)氧化損傷。本研究發(fā)現(xiàn)PD組患者血清銅鋅超氧化物歧化酶活力較同齡健康中老年人明顯低下，而血清丙二醛水平較對(duì)照組明顯升高，表明鋅缺乏亦可能通過(guò)降低銅鋅超氧化物歧化酶活力，使機(jī)體發(fā)生氧化應(yīng)激反應(yīng)，而鋅的生理功能較為廣泛，亦有可能從其他途徑參與PD的發(fā)病機(jī)制。

此外，本研究還發(fā)現(xiàn)PD患者血清鉛水平較同齡健康對(duì)照組明顯升高。大量流行病學(xué)調(diào)查也發(fā)現(xiàn)鉛的長(zhǎng)期暴露與PD患病率增高存在聯(lián)系。Adonaylo等[10]采用慢性鉛中毒動(dòng)物測(cè)定腦內(nèi)氧化應(yīng)激參數(shù)發(fā)現(xiàn)：慢性鉛中毒在鼠腦內(nèi)誘導(dǎo)了一種氧化應(yīng)激狀態(tài)。而氧化應(yīng)激是PD的一個(gè)重要發(fā)病機(jī)制，預(yù)示過(guò)多的鉛可能導(dǎo)致PD。

綜上所述，銅、鋅缺乏可能參與PD的致病，而體內(nèi)鉛的過(guò)量亦可能是PD的一個(gè)高危因素。這些微量元素在體內(nèi)的失平衡導(dǎo)致機(jī)體發(fā)生氧化應(yīng)激反應(yīng)，促使神經(jīng)元凋亡、壞死，最終導(dǎo)致PD的發(fā)生。

[1]Halliwell B. Oxidative stress and neurodegeneration: where are we now?[J]. J Neurochem,2006,97: 1634-1658.

[2]Desai V, Kaler SG. Role of copper in human neurological disorder[J]. Am J Clin Nutr,2008,88:S855-S858.

[3]Younes-Mhenni S, Aissi M, Boughammoura-Bouatay A, et al. Serum copper, zinc and selenium levels in tunisian patients with Parkinson’s disease[J]. Tunis Med, 2013,91(6):402-405.

[4]Bocca B, Alimonti A, Senofonte O, et al. Metal changes in CSF and peripheral compartments of parkinsonian patients[J]. J Neurol Sci,2006,248: 23-30.

[5]Forte G, Bocca B,Senofonte O, et al. Trace and major elements in whole blood, serum, cerebrospinal fluid and urine of patients with Parkinson’s disease[J]. J Neural Transm,2004,111: 1031-1040.

[6]Hegde ML, Shanmugavelu P, Vengamma B, et al. Serum trace element levels and the complexity of inter-element relations in patients with Parkinson’s disease[J]. J Trace Elem Med Biol,2004,18: 163-171.

[7]Qureshi GA, Qureshi AA, Memon SA, et al. Impact of selenium, iron, copper and zinc in on/off Parkinson’s patients on L-dopa therapy[J]. J Neural Transm Suppl,2006,71:229-236.

[8]Gellein K, Syversen T, Steinnes E, et al. Trace elements in serum from patients with Parkinson’s disease—a prospective casecontrol study The Nord-Trondelag Health Study (HUNT)[J]. Brain Res,2008,1219: 111-115.

[9]Jomova K, Valko M. Advances in metal-induced oxidative stress and human disease[J]. Toxicology,2011,283(2-3):65-87.

[10]Adonaylo VN, Oteiza PI. Lead intoxication: antioxidant defenses and oxidative damage in rat brain[J]. Toxicology,1999,135(2-3):77-85.