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叶酸水平与帕金森病病情进展关系分析

2014-12-03于诗嘉冯娟

中国医科大学学报 2014年8期
关键词:叶酸线粒体神经元

于诗嘉,冯娟

(中国医科大学附属盛京医院神经内科,沈阳 110001)

帕金森病(Parkinson′s disease,PD)是中老年人常见的神经系统变性疾病,主要病理改变为黑质多巴胺能神经元进行性缺失,细胞内出现Lewy小体及Lewy神经元。经免疫组化分析,证实α&x100ccf;突触核蛋白(α&x100ccf;synuclein,α&x100ccf;Syn)是小体的最主要成分。α&x100ccf;Syn是一种中枢神经系统突触前表达的可溶性蛋白质,脑内含量丰富,既参与正常突触功能的维持,又与各种神经退行性疾病有关。在各种因素的影响下α&x100ccf;Syn异常表达和聚集,产生的氧化应激等生化反应和寡聚体中间构象等均在PD的发病过程中起重要作用[1]。

PD临床特征包括由于多巴胺能神经元减少50%所致运动症状,非多巴胺能神经元(胆碱能、肾上腺素能、五羟色胺能、谷氨酸能)减少所致非运动症状[1],其中以静止性震颤、肌强直、运动迟缓、姿势步态异常4主征最为常见,而肌力、感觉和小脑功能不受影响。我国现有PD患者人数约200万,估计全国每年新发患者数达10万以上,已经严重影响了中老年人的生活质量。

目前PD发病机制尚不明确,可能是由于遗传基因变异、化学代谢环境改变、氧化应激、黑质自身抗体等诸多因素共同作用,导致了神经细胞凋亡。近年来有研究表明氧化应激反应能够直接造成PD患者的黑质神经元变性损伤[2]。氧化应激还可以攻击线粒体,导致mtDNA损伤缺失,进一步加重神经元损伤。叶酸是线粒体的营养素,具有预防和修复线粒体损伤的作用,能够保护神经元,人体内叶酸水平降低可能与多种神经变性疾病相关。本文通过研究PD患者与健康对照者叶酸水平之间的差异,探讨叶酸与PD患者患病时间及病情进展的关系。

1 材料与方法

1.1 研究对象与分组

收集2012年1月至2013年9月在中国医科大学附属盛京医院就诊的117例PD患者(PD组)。男66例(56.41%),女51例(43.59%),年龄40~84岁,平均(68.29±9.47)岁,平均病程(3.63±3.38)年。入选患者符合英国PD协会(UKPDS)的诊断标准[3],病历资料完整。排除标准:(1)感染、药物、毒物、血管性等原因所导致的继发性帕金森综合征及帕金森叠加征、家族遗传性PD病史患者;(2)合并严重脑内器质性疾病、明显肝肾功能不全或心功能不全、严重全身感染或恶性疾病、严重的血液系统疾病;(3)近2个月有特殊治疗史(外科手术、放化疗、生物制剂治疗)或外伤史;(4)近期服用对叶酸结果有影响的药物的患者。

收集同期就诊于中国医科大学附属盛京医院体检中心正常体检者共120例(对照组),男65例(54.17%),女55例(45.83%)。年龄40~84岁,平均(68.35±10.47)岁。所有研究对象均征得本人及家属同意。

1.2 方法

1.2.1 资料收集:通过问卷调查,收集PD组与对照组患者的一般信息,包括年龄、性别、病程、现病史、既往史、家族史、诊疗史等有关病史信息。

1.2.2 病情评估:根据患者就诊时的临床表现,使用Hoehn&x100ccf;Yahr分期对患者进行病情评估,分为1期、1.5期、2期、2.5期、3期、4期、5期[4]。其中1、1.5期单侧肢体受累患者为早期组,2、2.5期双侧肢体均出现症状患者为中期组,3~5期平衡功能受到影响患者为晚期组。

1.2.3 仪器与试剂:PD组及对照组均采集患者清晨空腹静脉血(2 mL)送检,由中国医科大学附属盛京医院检验科医师应用全自动生化分析仪,采用酶联免疫分析法进行生化检验。

1.3 统计学分析

所有数据采用SPSS 17.0统计学软件分析处理。计量资料用±s表示,计数资料采用χ2检验。PD组与对照组间比较采用两个独立样本的t检验,PD各亚组间资料比较用单因素方差分析法,叶酸水平与病情进展关系采用Spearman等级相关分析法,叶酸水平与患病时间相关关系采用Pearson分析,P<0.05认为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 PD组与对照组基本情况比较

PD组与对照组性别、年龄匹配,无统计学差异(χ2=0.121 P1=0.351;t=0.046 P2=0.964 )。PD组叶酸水平明显低于对照组,差异有统计学意义(t=-7.248,P=0.001),见表1。

表1 PD组与对照组患者基本情况比较Tab.1 Comparison of BasiCINformation between PD and control groups

2.2 PD各亚组情况比较

PD各亚组患者之间性别、年龄无统计学差异(F值分别为0.671、1.572;P值分别为 0.513、0.312)。各亚组间叶酸水平比较行单因素方差分析,结果显示各亚组之间叶酸水平有统计学差异(F=7.189,P=0.001)。见表2。对这种差异作多重比较检验,结果显示早期组叶酸浓度高于中期组,但差异无统计学意义(P>0.05)。早期组及中期组叶酸浓度均值高于晚期组,差异存在统计学意义(P<0.05)。

2.3 PD组患者血清叶酸水平与病情进展关系

随Hoehn&x100ccf;Yahr分期升高,PD患者叶酸水平逐渐降低。PD患者叶酸水平与病情进展呈负相关(r=-0.24,P<0.05)。

2.4 PD组叶酸水平与患病时间之间关系

患者患病时间越长,体内叶酸水平越低。PD患者叶酸水平与患病时间呈负相关(r=-0.22,P<0.05)。

3 讨论

目前,有研究表明氧化应激、去甲基化、Ca2+内流、脑血管损伤等因素能够导致细胞变性凋亡,引发神经系统变性疾病[5,6]。氧化磷酸化异常能够引起细胞结构功能发生一系列渐进性、不可逆的病理改变,其中脑细胞受影响尤为明显。众所周知,人体内线粒体是氧化剂的来源,同时也是氧化剂的首要攻击目标。氧化应激反应能够造成线粒体DNA损伤,导致细胞能量代谢障碍,加重PD患者黑质神经元变性损伤[5]。

表2 各亚组PD患者情况比较Tab.2 Comparison of Folic Acid between PD patients of different groups

有动物实验结果表明,维生素B缺乏可产生多种神经性或血管性缺陷,可能与中枢神经系统内γ胱硫醚酶活性减弱有关[7]。叶酸是维生素B复合体之一,它作为一碳单位的载体参与一碳物质代谢(one&x100ccf;carbon metabolism,OCM),而OCM是合成嘌呤与腺苷的必要因素[2]。OCM紊乱与多种神经变性疾病及神经精神类疾病有关,例如神经管缺陷、阿尔兹海默病(Alzheimer disease,AD)和PD及其并发的痴呆或抑郁。叶酸能够加速DNA、mtDNA及RNA合成,刺激中枢神经细胞增殖,对保持DNA与mtDNA的完整性发挥重要作用,具有预防和修复线粒体损伤的功能[9]。此外,蛋氨酸循环途径依赖叶酸参与多种物质甲基化的过程,例如DNA甲基化、酶甲基化以及同型半胱氨酸甲基化等[5]。叶酸缺乏将导致生物体内脱氧胸苷酸(deoxyadenosine triphosphate,dTMP)缺失、脱氧尿苷酸(deoxyuridine monophosphate,dUMP)合成,破坏生物体DNA链,使神经元细胞增殖减少、凋亡增多。叶酸缺乏还会导致mtDNA缺失、同型半胱氨酸(homocysteine,Hcy)浓度升高,引起Ca2+内流进入神经元细胞,氧自由基增多,最终发生导致神经元细胞凋亡。此外,叶酸缺乏能够导致细胞核苷启动子区DNA及与翻译、转录相关酶低甲基化,出现β淀粉样物质磷酸化及Tau蛋白磷酸化,引发神经系统变性病[2,8~11]。

包括人类在内的大多数哺乳动物自身不能合成叶酸,欲升高体内叶酸水平须提高摄取量。细胞通过受体与载体两种独立机制获取叶酸。叶酸受体是一种糖基磷脂酰肌醇锚定蛋白,与叶酸亲和力强,能够通过内吞作用将叶酸转移进入细胞。叶酸载体是一种具有跨膜运输作用的蛋白,可以与5&x100ccf;MTHF和叶酸结合,并对5&x100ccf;MTHF亲和力较强。哺乳动物体内叶酸水平降低与先天及环境因素有关。其中,先天因素主要为相关生物酶的基因缺陷,最常见的突变为5,10&x100ccf;亚甲基四氢叶酸还原酶(methylene tetrahydrofolate reductase, MTHFR)C677T位点突变,此外还存在5,10&x100ccf;亚甲基四氢叶酸 脱氢酶1(methylene tetrahydrofolate dehydrogenase 1,MTHFD1)基因突变,二者均可导致 5&x100ccf;MTHF代谢障碍而引起叶酸水平降低。环境因素主要指源于饮食中叶酸的缺乏[12,13]。另外,癌症、贫血、萎缩性胃炎、慢性肝肾功能不全、激素水平改变等因素也可能导致叶酸浓度降低。

近年来Albers和Beal等学者研究表明,营养缺乏和环境因素引起的氧化损伤能够导致的线粒体功能衰退,线粒体功能改变与神经退行性疾病病情发展有密切关系[14,15]。已知MPTP和鱼藤酮是线粒体呼吸链复合物Ⅴ抑制剂。有研究表明,由于MPTP在脑内的毒性代谢产物MPP+对多巴胺能神经元的毒性作用,抑制线粒体呼吸链复合物Ⅴ活性,阻断了NADH氧化磷酸化系统,使ATP生成减少,影响脑组织的能量供给,引发PD,严重时造成脑死亡[11]。叶酸具有线粒体保护功能,对中枢神经细胞的生长发育、发挥功能和损伤修复起重要作用。叶酸缺乏能够提高神经元对毒物的敏感性,加剧MPTP和鱼藤酮对多巴胺能神经元的毒性作用,加速多巴胺能神经元破坏,影响PD的发生和发展。有资料显示,许多PD患者在出现神经功能丧失、运动功能障碍等明显病理症状以前,大脑线粒体功能已经出现异常[16]。

Duan等学者通过大鼠PD模型实验,证实饲喂缺乏叶酸食物能够使大鼠对MPTP产生的多巴胺能神经元毒害作用尤其敏感,大鼠运动能力显著下降,而补充叶酸的大鼠运动能力受影响程度相对较轻[17]。有6项长达2~5.4年不等的国内外相关随机对照试验结果均表明,低叶酸水平患者补充叶酸后PD患者认知功能障碍较前有所改善。有欧洲学者通过临床观察PD患者病情变化,提出对叶酸降低或同型半胱氨酸升高患者给予补充叶酸治疗,能够产生非常有意义的效果[15]。结合本研究结果,可见血叶酸缺乏患者病情更严重,说明补充叶酸可能对PD患者有益,或许能够一定程度上减缓患者病情进展。

本研究通过对66例男性及51例女性PD患者,与65例男性及55例女性健康同龄人对照研究,证实PD患者体内叶酸水平与健康人群之间存在显著差异,PD患者叶酸水平明显低于健康对照组。PD患者早期组与中期组之间叶酸浓度差异不显著,即在疾病初始阶段叶酸降低不明显,或许叶酸降低不一定是导致PD发病的原因。PD晚期叶酸水平较早期、中期组均有明显降低。叶酸与PD患者病情进展及患病时间呈负相关,即病情越严重,患病时间越长,叶酸水平越低。叶酸水平随患病时间延长以及H&x100ccf;Y分期增高而降低,由此推断叶酸降低与病情进展之间存在相关性,叶酸可能是PD患者的保护性因素。

此结论与De Lau和 Murakami等[19,20]的观点一致,认为叶酸降低能够增加PD发生及发展的风险。然而,Madenci等[21]通过对土耳其地区60例原发性PD患者(男33例,女27例)与42例健康对照组(男22例,女20例)血叶酸水平比较分析,认为叶酸水平在PD患者与健康人之间无显著性差异。针对各研究所得出的不同结果,笔者认为可能与不同地区饮食习惯及人群差异有关,不排除研究入组样本量不同导致差异。

综上所述,叶酸含量变化在PD患者神经细胞变性疾病中具有一定意义。叶酸可能参与PD神经元的变性过程,而叶酸缺乏与PD发生发展的因果关系仍需要进一步研究证实。有临床医师提出,给予缺乏叶酸的PD患者口服依叶片等补充体内叶酸的药物可能对患者有益,一定程度上能够减缓患者病情进展。具体药物作用效果有待进一步随访调查研究。

本研究收集患者人数相对较多,入选及排除标准严格,样本采集过程标准规范,采集后立即进行实验室检查,检验仪器精密、误差小,因此本研究结果客观准确、可信度高。

本研究仍存在不足之处。经筛选后入组患者数量有限,且均来自同一所医院,可能存在数据偏倚。Hoehn&x100ccf;Yahr分期是医师在了解患者病情表现后,给予简要临床分期,仅能粗略描述PD进展程度。若使用UPDRS量表可对患者病情进行全面分析评价,但UPDRS量表包含项目繁多,临床工作中用此量表对患者进行评估依从性较差,故研究暂未采用。

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