韩 威 孙立忠 胡林森 (吉林省脑科医院神经内科，吉林 四平 36000)

鱼藤酮与帕金森病

韩 威 孙立忠 胡林森1(吉林省脑科医院神经内科，吉林 四平 136000)

鱼藤酮;帕金森病

帕金森病(PD)是一种常见的影响中老年人运动功能的中枢神经系统慢性变性疾病。临床表现为静止性震颤、肌僵直、运动迟缓和姿势步态异常等。病理特征为黑质多巴胺(DA)能神经元缺失、残存神经元内出现路易小体(LB)。至今散发性PD的病因不清。流行病学调查提示环境因素中的杀虫剂接触可能是PD潜在的危险因素，经常接触农药的人群PD患病率明显高于非暴露人群。鱼藤酮作为一种自然存在的化合物，自20世纪40年代以来一直是最广泛应用于农业除害和鱼塘清理的杀虫剂。近年来的研究发现，鱼藤酮可能对机体神经系统的功能产生影响，尤其是与PD之间可能存在潜在联系。

1 鱼藤酮的生物学特性

鱼藤酮是从醉鱼豆属植物毛鱼藤的根和叶的液汁鱼藤胶中分离出的主要化学成分。化学名称为 2R-(2，6aa，12aa)-1，2，12，12a-四氢-8，9-二甲氧基-2-(1-甲基乙烯基)-〔I〕-苯并吡喃〔3，4-b〕-呋喃并-〔2，3-h〕-苯并吡喃-6(6aH)-酮。鱼藤酮脂溶性很强，对血脑屏障有较好的穿透能力，很容易通过生物膜，不需要依赖多巴胺转运体就可以直接进入胞质内，并选择性地聚集在线粒体等细胞器，抑制复合体I活性，损害氧化磷酸化，发挥细胞毒作用。

2 鱼藤酮与PD的相关性

以人群为基础的病例-对照研究发现，田间劳动和杀虫剂的使用是PD的危险因素，且田间劳动的时间长短与危险程度呈剂量-效应关系。研究工作进一步发现，在控制可能的混杂因素后杀虫剂使用是唯一的危险因素，暴露于杀虫剂后患PD的危险性大大增加了。在动物实验方面，Betarbet等〔1〕通过颈静脉插管灌注鱼藤酮，在大鼠复制出类似PD的模型。病理检查发现黑质DA能神经元有明显的退行性变，神经细胞内出现LB样包涵体，动物出现震颤、步态不稳等症状。此后，Alam等〔2〕人给SD大鼠腹腔注射1.5 mg/kg(低剂量)和2.5 mg/kg(中剂量)的鱼藤酮，2个月后两组动物均出现剂量依赖性的僵直症状，在纹状体后部和额前皮质发现DA能神经细胞突起的明显减少和DA耗竭。Sherer等〔3〕采用皮下注射鱼藤酮的方法，到路易鼠出现行为异常时，在黑质部位检测到了特异性的选择性的DA能神经元变性缺失。同样，Hoglinger等〔4〕给雄性路易鼠的股静脉内注入2.5 mg·kg-1·d-1鱼藤酮，28 d后也观察到黑质纹状体DA能神经通路变性。冯媛和赵喜林等〔5，6〕应用改良的鱼藤酮注射方法，先后成功地建立了动物的PD模型，为PD的病理研究和新药物的临床前筛选提供了新途径。鱼藤酮诱导的PD动物模型是一个比较成功的环境毒素的PD模型。主要优点是:①在大鼠中，该模型涵盖了与人类PD相似的所有标志特征。②鱼藤酮诱导DA能神经元死亡伴随有LB样包涵体形成，这种包涵体在MPTP模型中难以见到，在6-羟基多巴(6-OHDA)模型中不能看到。③鱼藤酮对黑质纹状体DA能通路损伤的程度在不同鼠类之间有高度变异，提示个体之间对鱼藤酮反应的敏感性不同，从而反映出鼠类之间的遗传差异，这为环境因素和遗传因素相互作用促进PD病理机制的学说提供了新的证据。④复合体Ⅰ在全脑普遍抑制，但仅黑质DA神经元变性，这特别提示黑质DA能神经元对鱼藤酮的易损伤性。这些结果提示，鱼藤酮与PD可能存在病原学关系。

3 鱼藤酮对DA能神经元毒性作用的机制

3.1 鱼藤酮与线粒体损伤 线粒体通过氧化磷酸化产生ATP，给机体供能。参与氧化磷酸化的酶位于线粒体内膜上。复合体Ⅰ(NADH-泛醌还原酶)是电子传递链第一个酶。现已证实PD病人的黑质致密部酶复合体Ⅰ活性下降，还有研究发现PD患者的骨骼肌、血小板中的酶复合体Ⅰ活性也降低。Dawson等〔7〕的研究提示复合体Ⅰ排列紊乱可引起α-synuclein聚集，促进DA能神经元死亡。这些证据表明复合体Ⅰ功能改变在特发性PD发病机制中都起着重要作用。

鱼藤酮是线粒体氧化呼吸链复合体Ⅰ特异性抑制剂。Seaton等〔8〕将人神经母细胞瘤株(SK-N-MC)细胞暴露于鱼藤酮(0.25～1μmol/L)，显示给药后24～48 hATP呈剂量和时间依赖性下降。Sherer〔9〕等将 SK-N-MC细胞暴露于鱼藤酮(10 nmol/L～1μmol/L)，引起ATP耗竭、氧化损伤和细胞死亡。Bonsi〔10〕从小鼠纹状体组织中分离胆碱能神经元并使之暴露于鱼藤酮，发现细胞的ATP合成功能被破坏，并进而导致Na+-K+-ATP功能下降。但是，动物实验不能说明生物能量的缺陷直接诱导神经细胞变性，因为诱导大鼠产生PD综合征的鱼藤酮的剂量并未改变线粒体的氧耗量。Sherer等的研究提示，大鼠DA能神经元死亡可能是鱼藤酮对复合体Ⅰ慢性抑制造成氧化损伤蓄积的结果。

3.2 鱼藤酮与氧化应激 氧化应激参与脂质过氧化，可能促进PD的病理过程。已在PD病人的脑内找到氧化应激损伤的证据，包括脑内谷胱甘肽(GSH)水平下降、脂质过氧化增加、多巴醌生成、DNA损害等。

研究发现鱼藤酮可能通过氧化应激损伤发挥其毒性作用。鱼藤酮对神经细胞产生氧化损伤的证据来自于对PD动物和细胞模型的研究。鱼藤酮(10～1 000 nmol/L)处理人神经母细胞瘤系(SK-N-MC)细胞，引起剂量依赖的ATP耗竭、氧化损伤和细胞死亡，而且此细胞死亡可被抗氧化剂阻断。在确定氧化应激和神经细胞死亡相关性的研究中，维生素E可有效地阻断鱼藤酮引起的ATP耗竭和细胞死亡。另外在鱼藤酮处理的大鼠慢性PD模型中，发现氧化损伤在中脑DA能神经元区域最为显著，进一步说明鱼藤酮抑制复合体Ⅰ造成氧化损伤的蓄积并最后导致细胞的死亡。实际上，产生活性氧(ROS)是鱼藤酮在体内慢性抑制复合体Ⅰ的本质特征。

3.3 鱼藤酮与细胞凋亡 PD病人最重要的病理特征为黑质致密部DA能神经元的缺失。凋亡、坏死和自噬均可能促进这一缺失过程。有研究表明PD病人黑质DA能神经元显示凋亡的特征。最近，Tatton〔11〕等也在PD病人的黑质部位观察到DA能神经元凋亡的特征性改变。这提示细胞凋亡可能是DA能神经元缺失的一种主要机制。

鱼藤酮可能通过诱导细胞凋亡发挥其毒性作用。自由基清除剂等可保护DA能细胞系免于鱼藤酮诱导的细胞凋亡，这提示鱼藤酮通过诱导ROS的释放来促进DA能神经元的凋亡〔12〕。在神经母细胞瘤细胞株(SH-SY5Y)细胞，鱼藤酮通过抑制磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)/AKT信号途径，提高糖原合成酶激酶3β活性，增加半胱氨酸蛋白酶(caspase-3)活化，促进细胞凋亡〔13〕。将原代培养的E15大鼠中脑腹侧的DA能神经元暴露于30 nM鱼藤酮11 h后，酪氨酸羟化酶免疫染色阳性的DA能神经元的细胞数快速下降，仅有23%存活，而鱼藤酮处理后的总神经元有73%存活，这提示DA能神经元对鱼藤酮更加敏感〔14〕。

3.4 鱼藤酮与DA Stroke等的研究提示PD患者涉及DA神经递质的紊乱。DA既是一种脑内天然的神经递质，又可作为外周和中枢神经系统去甲肾上腺素和肾上腺素合成的中间产物，参与神经功能的调节。DA自身的生化特点决定了它极易处于氧化状态，可能是体内氧化应激的毒物〔15〕。

鱼藤酮处理的PD动物和细胞模型中均显示多DA能神经元的选择性变性。对原代培养的大鼠中脑细胞的研究提示，鱼藤酮的神经毒性涉及超氧自由基和内源性DA的参与。线粒体功能失调可能使DA能神经元对DA更加敏感。在鱼藤酮处理的小鼠，观察到纹状体DA更新率提高可能导致ROS增加。Burke〔16〕的研究提示DA的代谢物是引发PD中DA能神经元缺失的关键性内源性毒素。这些研究结果表明，在内源性DA存在的情况下，鱼藤酮诱导的超氧化物自由基可能对DA能神经元的选择性缺失有重要作用。

3.5 鱼藤酮与小胶质细胞活化 小胶质细胞是脑内巨噬细胞，受到刺激时表现出快速增值、肥大并释放一些炎性细胞因子。黑质存在大量的小胶质细胞。已有证据表明在特发性PD病人中黑质和纹状体中的反应性小胶质细胞是增加的。鱼藤酮处理的大鼠，在黑质纹状体多DA能神经通路明显损伤之前，就出现显著的OX-42免疫组化染色阳性的活化的小胶质细胞〔17〕，Gao等〔18〕在小胶质细胞和原代中脑神经元体外共培养的实验中，应用低浓度的鱼藤酮处理，结果有显著的选择性的DA能神经细胞死亡;若同时抑制小胶质细胞的NADPH氧化酶的活性，将减轻DA能神经元的死亡。

3.6 鱼藤酮与兴奋性氨基酸毒性作用 兴奋性神经递质谷氨酸通过NMDA受体改变细胞内钙离子浓度造成钙超载，可能参与神经变性。谷氨酸诱导的兴奋毒性一直被认为是脑缺血和癫痫的重要发病机制，现认为它在PD发病中也可能发挥作用。谷氨酸受体大量活化导致细胞钙离子内流增加和细胞内钙超载，促进神经元的死亡。在MPTP诱导的大鼠和非人类灵长类动物中，应用NMDA受体拮抗剂可保护DA能神经元，这提示PD中存在谷氨酸介导的兴奋毒性。鱼藤酮可加强兴奋性氨基酸对DA能神经元的损伤作用。但用鱼藤酮预处理DA能细胞后，再用相同浓度谷氨酸培养DA能细胞，则见谷氨酸对DA能细胞的损伤作用明显加强〔19〕，提示鱼藤酮与兴奋性氨基酸对DA能细胞有协同毒性作用。

3.7 鱼藤酮与α-synuclein α-synuclein免疫组化染色阳性的LB形成是PD的病理标志。在鱼藤酮处理的大鼠PD模型中可见残存神经元内有α-synuclein阳性的包涵体形成。目前，LB形成的过程及其与神经缺失的关系尚不清楚。鱼藤酮的PD模型可能成为研究LB形成的分子基础和LB形成与DA能神经元死亡之间关系的一个有力工具。在成神经细胞瘤系SHSY5Y细胞和原代培养中脑神经元中加入鱼藤酮可抑制线粒体复合体Ⅰ，使蛋白酶体系统本身发生氧化修饰，导致其降解异常蛋白能力的下降〔20〕。研究神经元变性死亡和包涵体形成之间的关系，可能为PD的病理机制提供新的见解。

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R742.5

A

1005-9202(2011)12-2376-03

1 吉林大学第一医院神经内科

胡林森(1949-)，男，教授，博士生导师，主要从事神经变性疾病研究。

韩 威(1976-)，女，副主任医师，主要从事帕金森病的研究。

〔2008-05-06收稿 2008-11-11修回〕

(编辑 袁左鸣/曹梦园)