散發(fā)型帕金森綜合征的遺傳學研究進展

楊 彭 莫穎敏

廣西醫(yī)學科學院 廣西壯族自治區(qū)人民醫(yī)院，廣西 南寧 530021

帕金森綜合征是包含帕金森病在內的一類慢性進行性為主的神經系統(tǒng)疾病，其中帕金森綜合征病因明確，可發(fā)生在任何年齡段，而帕金森病則病因不明確，在5%～10%的家族性或散發(fā)性PD患者中發(fā)現(xiàn)致病突變［1］。5%～10%的PD 患者遵循常染色體顯性或常染色體隱性的經典孟德爾遺傳模式［2］。目前臨床認為此類患者系受各類致病因素影響導致患者腦黑質中細胞變性、死亡導致無法合成足夠水平的多巴胺，引起肌肉僵硬、運動遲緩以及靜止時震顫等癥狀，此外，部分患者還存在情緒低落、抑郁表現(xiàn)［3-4］。目前臨床上帕金森綜合征患者仍以散發(fā)為主，但相關研究證實帕金森綜合征存在一定的遺傳因素，這為帕金森綜合征的臨床診斷提供了重要的評價依據(jù)［5］。為進一步探討散發(fā)型帕金森綜合征的遺傳學研究現(xiàn)狀，本研究特開展此次綜述。

1 帕金森綜合征的致病因素、機制、分類、臨床表現(xiàn)

帕金森綜合征屬于神經系統(tǒng)繼發(fā)性疾病，致病因素多種多樣，可繼發(fā)于顱內病變，如腦外傷、腦出血、腦梗死、腦炎、腦腫瘤等，也可繼發(fā)于各類藥物治療。這些疾病破壞患者正常腦組織的結構和功能，導致多巴胺的合成減少或多巴胺的受體系統(tǒng)破壞，產生一系列神經功能障礙［6-7］。目前臨床可根據(jù)發(fā)病病因的不同，將帕金森綜合征分為繼發(fā)性帕金森綜合征、帕金森疊加綜合征和遺傳變性帕金森綜合征，此外還包括多系統(tǒng)萎縮（multiple system atrophy，MSA）、進行性核上性麻痹（progressive supranuclear palsy，PSP）、皮 質 基 底 節(jié) 變 性（corticobasal degeneration，CBD）、額顳葉變性（frontotemporal lobar degeneration，F(xiàn)TLD）等非典型類型［8-9］，尤其是后幾種病變在后期除常見帕金森的靜止性震顫、少動、僵直、位置反射障礙等癥狀外，其疾病進展程度和臨床表現(xiàn)也存在區(qū)別，如嚴重的平衡障礙、眼球活動障礙、認知功能嚴重受損、吞咽困難等。

2 散發(fā)型帕金森綜合征的遺傳學研究

2.1 散發(fā)型帕金森綜合征的遺傳學研究現(xiàn)狀對于帕金森綜合征的遺傳學研究在國內外臨床上獲得廣泛的關注和開展，目前多認為引起散發(fā)型帕金森綜合征的致病基因主要為常染色體顯性和隱形遺傳，其參與基因可以是單個，也可以表現(xiàn)為多個，尤其是與機體多巴胺有關的蛋白質編碼基因，如α-突觸核蛋白（synuclein-alpha/alpha-synuclein，α-Syn）、parkin RBR E3 泛素蛋白連接酶（parkin RBR E3 ubiquitin protein ligase，PRKN）、富亮氨酸重復激酶2（leucine-rich repeat kinase 2，LRRK2）、帕 金 森 病 蛋 白ATP13A2（TPase Cation Transporting 13A2，ATP13A2A）、帕金森疾病16基因（Parkinson 16 gene，PARK16）、微管相關蛋白tau（microtubule-associated protein tau，MAPT）、骨髓基質細胞抗原1（bone marrow stromal cell antigen 1，BST1），還有囊泡分揀蛋白35（vacuolar protein sorting-35，VPS35）、葡萄糖腦苷脂酶（glucocerebrosidase，GBA）、熱休克蛋白家族成員C13 基因（DNAJ heat shock protein family member C13，DNAJC13）、9號染色體開放閱讀框72（chromosome 9 open reading frame 72，C9orf72）、脊髓小腦共濟失調3型（spinocerebeller ataxia type 3，SCA3）或脊髓小腦共濟失調17 型（spinocerebeller ataxia type 17，SCA17）的突變等［8-10］。上述基因突變在不同人種之間存在一定的分布差異，但突變后均能夠借助各類病理途徑，如氧化應激、線粒體損傷等方式導致多巴胺水平降低，影響多巴胺的正常功能表達，從而致病。目前以全基因組關聯(lián)分析和全外顯子測序分析技術為代表的基因檢測方法獲得廣泛的應用，但前者存在一定的不足，尤其是所檢測出的基因變異雖然常見，但能夠引起疾病的效應較低，因此，其用于臨床致病的預測價值仍值得商榷。后者則將檢測對象集中在編碼區(qū)的變異，因此能夠發(fā)現(xiàn)外顯子編碼功能區(qū)的變異，但后者的研究目前主要集中在歐美地區(qū)，且檢測對象多具有明確的家族史［11-13］。

2.2 散發(fā)型帕金森綜合征與SNCA1997 年首次在1 個意大利人的親屬和3 個無關系的希臘家庭中發(fā)現(xiàn)SNCA 的PD 致病突變以來［14］，目前認為SNCA 基因編碼中的α-Syn作用是抑制酪氨酸羥化酶活性，從而阻止酪氨酸轉變?yōu)樽笮喟?，因此，在帕金森綜合征患者中會存在大量的α-Syn沉積，必然減少體內多巴胺水平。α-Syn在大腦中高度表達，主要定位于神經元的突觸前終末。最初發(fā)現(xiàn)SNCA 三聯(lián)體與發(fā)病年齡較早、進展較快和記憶障礙有關，認為腦脊液中總α-Syn 的濃度可以區(qū)分帕金森病患者和健康對照組，隨著研究深入發(fā)現(xiàn)，PD和PD癡呆患者的總α-Syn水平相似，認為重要的混雜變量是樣本采集期間的溶血，血液或腦脊液的污染會導致α-Syn總水平增加［15］。根據(jù)異常α-Syn 聚集的形式和位置可以觀察到不同帕金森病患者不同的臨床特征［16］。CORRADO 等［17］在對426例意大利帕金森病患者的研究中發(fā)現(xiàn)，存在于SNCA 基因翻譯起始點上游的Rep-1（D4S3481 微衛(wèi)星）的263bp等位基因變異，與非攜帶者相比，攜帶該變異的患者出現(xiàn)幻覺和癡呆的風險增加。夏靜［18］在研究中利用STROOP 色詞測試（stroop colour word test，SCWT）量表對帕金森患者進行評估并利用SNaPShot方法進行SNCA rs356221的基因分型，結果發(fā)現(xiàn)，SNCA rs356221 攜帶者組較SNCArs356221 野生型組在卡片識別上耗時更多，而且SNCA rs356221攜帶者組的干擾指數(shù)要比SNCA rs356221 野生型組顯著增高，由此可見，SNCArs356221單核苷酸多態(tài)性會影響帕金森病患者認知能力以及造成執(zhí)行效果較差。張照婷等［19］在進行α-Syn 基因多態(tài)性與漢族帕金森病患者病情進展相關性的研究中證實，SNCA基因rs11931074位點多態(tài)性與帕金森病強直癥狀進展相關，rs11931074變異（GT+TT）攜帶者的日常生活能力下降程度更為明顯。HARMS 等［20］研究證實，α-Syn 可以通過激活小膠質細胞觸發(fā)炎癥和氧化應激。目前認為α-Syn有許多重疊功能，SHARMA等［21］在脂多糖誘導的帕金森病模型中發(fā)現(xiàn)，姜黃素通過抑制氧化應激生成、補充谷胱甘肽水平和防止膠質相關炎癥反應提供神經保護作用，并抑制α-Syn 聚集。WONG 等［16］提出，α-Syn 通過突觸小泡功能、溶酶體功能、線粒體功能和炎癥多種途徑參與帕金森的致病過程。最近的研究［22-23］證實，SNCA致病變種或細胞內α-Syn 濃度的增加會擾亂蛋白酶體功能并加劇氧化應激，加速形成具有神經毒性的異常聚集體。因此，α-Syn聚集的生物學途徑已成為帕金森病發(fā)生的分子過程的中心假說。

2.3 散發(fā)型帕金森綜合征與PTEN誘導激酶1PTEN誘導激酶1（PTEN-induced putative kinase，PINK1）的正常生理功能是抑制線粒體釋放細胞色素C減少基底神經元凋亡以及降低氧化還原反應對神經元的損傷，因此，當該基因發(fā)生突變則會造成線粒體呼吸鏈衰竭、氧化應激和細胞凋亡，最終引起線粒體自噬。KITADA 等［24］最初報道常染色體隱性遺傳的早發(fā)性帕金森病與PRKN/PINK1 基因突變有關，最近報道PINK1突變中認知障礙的比率較高［25］，PINK1突變的頻率在1%～9%，不同種族人群之間存在差異［26］。PINK1 在絲氨酸殘基（pS65-Ub）處磷酸化泛素，可以反映PINK1 的活性，HOU 等［27］證實帕金森病患者SPD、DLB和正常老年對照組腦組織中pS65-Ub水平升高。PINK1/PRKN 突變體缺乏pS65-Ub 信號，從而導致線粒體功能缺失，WATZLAWIK等［28］實驗證實，敏感的酶聯(lián)免疫吸附試驗檢測到的pS65-Ub 信號在PINK1純合子突變攜帶者的患者血漿中顯著低于雜合子突變和非攜帶者的對照組，但血液中pS65-Ub水平是否可作為疾病的診斷或預后標記物，還需要進一步的研究證實。DAGDA 等［29］證實增加PINK1 的表達誘導SH-SY5Y細胞突起生長和多巴胺能神經元的樹突長度。雖然雙等位基因PRKN 突變會導致顯性疾病，但雜合突變是否容易引發(fā)疾病風險尚沒有定論［30］。而PINK1的產物——PTEN誘導的激酶1是一種線粒體相關的激酶，可能在動物模型中具有抗炎作用［31］。周怡言等［32］開展了一項采用6-羥基多巴胺（6-hydroxydopamine hydrobromide，6-OHDA）作用于腎上腺嗜鉻細胞瘤（pheochromacytoma，PC12）細胞建立帕金森病模型并轉染miR-221 模擬物或抑制劑來調節(jié)miR-221 表達的研究，結果發(fā)現(xiàn)，miR-221 在6-OHDA誘導的PC12細胞中表達降低，上調miR-221可靶向PTEN 介導PI3K/AKT 信號通路，有效預防帕金森癥狀的發(fā)生。BORSCHE 等［33］研究發(fā)現(xiàn)，與SPD患者相比，PRKN和PINK1雙等位基因突變攜帶者和受影響雜合子患者血清CCF-mtDNA 水平及血清IL6水平更高，這可能是由于PRKN/PINK1 相關PD 的有絲分裂吞噬功能受損。LARSEN 等［34］研究認為，受PINK-1/Parkin 通路功能障礙的影響，缺陷線粒體在細胞內積累，并導致在氧化應激過程中，由于活性氧物種——氧化蛋白通過線粒體小泡（mitochondrial-derived vesicles，MDV）從線粒體運輸?shù)饺苊阁w，最終導致細胞凋亡、缺陷的囊泡運輸和缺陷/錯誤折疊的蛋白質的合成，從而出現(xiàn)臨床癥狀。

2.4 散發(fā)型帕金森綜合征與富亮氨酸重復激酶2（LRRK2）富含亮氨酸的重復激酶2（leucine-rich repeat kinase 2，LRRK2）是一個具有支架、GTP 酶和激酶結構域的大蛋白，LRRK2 被證實是臨床引起帕金森病明確的致病因素，在北非柏柏爾人和阿什肯納茲猶太人（AJ）人群中特別常見。該突變導致常染色體顯性PD，攜帶者的表型是晚發(fā)的帕金森病特征，對左旋多巴反應良好［35］。G2019S（密碼子2019的甘氨酸替換絲氨酸）和R1441C/G是兩個最常見的LRRK2突變［36］。在G2019S變異的攜帶者中，80歲時患帕金森病的風險估計為25%～74%［37］。LRRK2磷酸化的一個顯著位置在絲氨酸935（serine 935 phosphorylation，pS935），G2019S 變異的攜帶者外周血 單 核 細 胞（peripheral blood mononuclear cells，PBMC）中pS935 LRRK2 水平會明顯降低，而體外激酶活性顯著升高［38-39］，pS935 LRRK2 可能為帕金森病的生物標記物。環(huán)境因素（如吸煙、非類固醇消炎藥）和遺傳修飾物均被認為是解釋G2019S不完全外顯的因素［40］。WHIFFIN 等［41］證實LRRK2 中的雜合pLoF變體降低了LRRK2蛋白水平，但這些與任何特定表型或疾病狀態(tài)均沒有強烈相關性。帕金森病多基因風險評分改變了LRRK2-帕金森病的外顯性，并已經確定了一個顯著的個體基因座來改變外顯性（在CORO1C 基因內）［42］。SHU 等［43］薈萃分析認為，帕金森病的風險因特定的LRRK2 變異體A419V、G2019S、R1441C/G/H、G2385R、R1628P 與PD 風險增加有關，而R1398H 與風險降低有關。LRRK2 能編碼一種多功能蛋白，并催化核心為激酶和GTPase 活性，參與各種細胞過程，包括細胞骨架維持、囊泡運輸、線粒體功能、自噬、溶酶體降解和炎癥反應［44］。FELL 等［45］研究證實，MLi-2 在體外純化LRRK2 激酶分 析（IC50=0.76 nmol/L）、監(jiān) 測LRRK2 pSer935 LRRK2 脫磷酸化的細胞分析（IC50=1.4 nmol/L）和放射配體競爭結合分析（IC50=3.4 nmol/L）中表現(xiàn)出非凡的效力，其可導致激酶活性增加2～3倍，被認為是導致PD發(fā)生的潛在分子機制。BERWICK等［46］研究證實，LRRK2既有激酶結構域又有GTP酶結構域，其生理作用包括自噬、線粒體功能和微管穩(wěn)定。LEBOVITZ等［47］的動物模型顯示了LRRK2抑制的非靶向效應，當小鼠LRRK2 基因敲除顯著增加了腫瘤的起始和大小，表明LRRK2基因（帕金森綜合征的關鍵基因）的缺失促進了肺腫瘤的發(fā)生，從而推斷激酶抑制劑有神經保護作用［48］。JENNINGS 等［49］報道了DNL151及BIIB122等帕金森病的小分子激酶抑制劑可能減慢帕金森病的疾病進展，為帕金森病的神經變性領域帶來了希望。

3 總結與展望

散發(fā)型帕金森綜合征作為影響人類健康的重要疾病，不僅影響患者自身的身心健康和生理健康水平，而且也加重了患者的家庭經濟負擔以及社會負擔，因此，臨床對帕金森綜合征的相關研究獲得廣泛的關注和重視。隨著臨床診療技術的不斷發(fā)展，臨床治療帕金森綜合征的效果不斷得到提高，尤其針對帕金森綜合征存在一定的遺傳特點，促使散發(fā)型帕金森綜合征遺傳學成為研究熱點，尤其是各類基因突變點的不斷發(fā)現(xiàn)和證實，使得臨床對散發(fā)型帕金森綜合征的預測、診斷、治療等多個環(huán)節(jié)均不斷突破，進一步提高了臨床對散發(fā)型帕金森綜合征的綜合診療價值。考慮到散發(fā)型帕金森綜合征存在一定的地區(qū)和人種差異，應積極重視和不斷推廣在國內相關遺傳學研究的廣度和深度，必然能夠為更多的患者提供更為全面、準確的醫(yī)療服務。