·综述·

帕金森病动物模型评价及发病机制探讨

张淑香，田伟，任燕冬，李玉萍，刘树民

(黑龙江中医药大学中医药研究院，哈尔滨 150040)

帕金森病(PD)也称震颤麻痹，是中老年人常见的神经系统变性疾病。目前65岁以上人群患病率达1.2‰，随年龄增高，男性稍多于女性。PD的主要临床特征为静止性震颤、动作迟缓及减少、肌张力增高等，并呈进行性加重[1]，严重限制病人的活动能力及影响病人的生活质量。其病理改变主要为黑质和纹状体多巴胺(DA)能神经元变性缺失，纹状体DA递质减少，细胞内嗜酸性路易小体(LB)形成。但其确切的发病机制尚不十分明确，因此，PD至今仍无有效的治疗措施，而有效的帕金森病动物模型的建立和应用是解释其发病机制及新药开发的关键。因此，本文就帕金森病动物模型及其发病机制作一概述，为阐明帕金森病发病机制及药物开发奠定基础。

1帕金森病动物模型

1.1神经毒素模型

1.1.16-羟多巴胺(6-OHDA)模型此模型是由Ungerstedt的团队首次建立，产生机制主要是6-OHDA在体内是通过形成羟自由基和抑制线粒体氧化呼吸链复合物I和IV，干扰ATP合成，选择性引起DA能神经元死亡而产生与PD临床特征相近的症状。此模型不足之处在于操作复杂且模型动物选择上有一定的局限性，最适合大鼠。6-OHDA不能通过血脑屏障，因此造模时需麻醉、手术将其注入动物脑内，所以此模型不适合体积较小的动物(例如小鼠)。模型成功率与注射部位及注射角度密切相关。注射部位主要有黑质、前脑内侧束以及纹状体，注射方法有单侧单点注射[2]，还有双侧多位点注射[3]，尤以多位点注射效果更佳。另外是此模型不产生真正的Lewy体，故无法准确评价其模型作用。多方综合评价，此模型不是最理想的PD动物模型。

1.1.2MPTP模型此模型与线粒体功能障碍密切相关。其机制是MPTP在脑内与单胺氧化酶B结合，变成活性物质甲基苯基吡啶离子(MPP+)。MPP+被DA神经元转运体主动摄取到其线粒体内，从而抑制线粒体复合物I的活性，导致DA能神经元变性、凋亡[4]。MPTP有高度脂溶性且易透过血脑屏障，所以此模型操作较简单(腹腔注射)，其指标与临床表征相似度较高。王茜等[5]采用腹腔注射MPTP方法建立了C57BL/6N小鼠PD模型，并运用免疫组织化学和免疫蛋白印迹等技术对纹状体黑质酪氨酸羟化酶、磷酸化P38、NF-κB和iNOS的表达进行了考察，行为学检测结果显示，模型组小鼠出现动作缓慢、竖毛等典型的PD症状，黑质TH阳性神经元和蛋白水平也显著减少。MPTP模型是目前最理想的PD动物模型之一，已被广泛的应用于PD的实验研究中。

1.1.3鱼藤酮模型鱼藤酮是一种杀虫剂，对中枢DA神经系统有损伤作用，有实验采用背部皮下注射鱼藤酮的方法建立PD动物模型，结果发现经鱼藤酮处理的大鼠出现明显的行为学变化，显示出典型的帕金森病特征[6]。由于鱼藤酮毒性较大，所以此模型存在制作复杂，死亡率高的缺点，可通过低剂量长时间皮下注射鱼藤酮，来成功建立PD大鼠模型。鱼藤酮模型能较好地模拟PD的慢性进行性病程和发病特点，已被广泛用于PD发病机制和治疗的研究[7-8]。

1.1.4其他除草剂(百枯草)模型因为除草剂暴露方式与实际环境因素仍有一定的差距，故需对其进一步研究。孙亚奇[9]利用载体PD95.86建立了秀丽线虫PD模型，对α-synuclein过表达致使秀丽线虫中毒的作用进行考察。该研究发现，与正常组比较α-synuclein转基因线虫的寿命明显缩短，运动能力显著下降，生命活力减弱，出现PD病理特征，此模型的毒性效应机制还不十分明确，仍需进一步研究。

1.2遗传基因模型

1.2.1转基因模型高宁等[10]建立了α-synuclein野生型和突变型两种转基因动物模型，通过显微镜注射的方法制备α-synuclein基因的转基因小鼠，并且鉴定其转基因首代和子代的基因型，最终得出结论：在转基因小鼠的大脑的海马区发现了α-synuclein阳性标记的细胞，虽未出现特征性的Lewy体聚集，但出现行为学上的改变，说明转基因模型建立成功。此模型在探索PD发病机制上有着重大应用前景。

1.2.2基因剔除模型目前已经明确Parkin、PINK1、Nurr1、DJ-1、HtrA2/Omi等基因与PD发病相关[11-12]，并且这些类型的基因模型与人类PD的病理特征表现上相似度极高，并且操作简便，因此可以作为药物筛选的良好模型，具有很好的研究价值。

1.3药物模型利血平属于肾上腺素能神经抑制药，对多巴胺神经元有抑制作用，而多巴胺神经元可以分泌大量的多巴胺，利血平可与囊泡转运体识别位点进行不可逆结合，导致囊内多巴胺降解代谢出毒性物质，致使细胞内p53高度表达，并损伤细胞内活性物质，进而诱导细胞大量凋亡，最终出现静止性震颤、运动迟缓等与PD相似症状[13]。但大量服用利血平会产生药物毒性，因此不是PD的常见模型。

2帕金森病发病机制

2.1遗传因素

2.1.1α-突触核蛋白基因α-synuclein是一种构成Lewy body的蛋白质，主要在中枢神经突触前表达，它主要位于突触前神经末梢和细胞核内，在脑内许多部位均有表达，由于α-synuclein基因会与Fe2+等离子发生交互作用，产生α-synuclein家族性点突变，从而诱发常染色体显性遗传家族性帕金森病。刘鹏等[14]建立了α-synuclein基因动物模型，并采用Western blotting和实时荧光定量PCR技术进行分析，实验结果表明：模型组小鼠与空白组小鼠相比其GRK5的mRNA和蛋白水平均有所增加，α-synuclein基因对中枢神经系统有明显的作用，进而推论α-synuclein基因与帕金森病发病有着密切的联系。

2.1.2帕金森蛋白(parkin)基因Parkin基因主要分布于正常大脑组织的黑质区，是常染色体隐性遗传性少年型帕金森病的致病基因，Parkin蛋白是其主要产物，具有E3泛素-蛋白连接酶活性的作用，并且可阻断泛素—蛋白水解酶复合体通路。其导致帕金森病的发病机制可能是由于Parkin的过度表达，增强了底物蛋白的泛素化，使其加速降解，产生细胞毒性，最终导致多巴胺神经元的正常功能受损[15-16]。

2.1.3泛素羧基末端水解酶L1(UCH-L1)基因UCH-L1属于去泛素化酶家族，是脑内含量最丰富的蛋白质之一，具有调节细胞内多种蛋白质降解的作用。研究表明UCH-L1基因突变可抑制UCH-L1的活性，使中脑多巴胺能神经元发生变性，蛋白水解通路及泛素循环通路发生异常，细胞内泛素大量聚集，从而导致神经元受损甚至变性。

2.1.4DJ-1基因DJ- 1基因是肽酶C56蛋白质家族的一员，主要参与机体内的氧化应激过程，保护神经元免受氧化应激的影响。当DJ- 1基因发生突变后，可增加氧化应激对神经元的损害作用。DJ- 1基因突变会导致常染色体隐性遗传早发性帕金森症。孙双勇等[17]通过建立MPTP小鼠模型，采用侧脑室注射的方法，观察DJ- 1对MPTP致帕金森病小鼠的神经保护作用，结果表明侧脑室注射DJ-1蛋白后，PD小鼠的行为学有明显改善。从而说明DJ-1对PD小鼠神经系统有一定保护作用。

2.2环境致病因素许多研究表明与MPTP相似的一些毒性物质可能对PD发病有一定影响。研究发现当进入人体内的毒素原MPTP经B型单胺氧化酶(MAO-B)的催化可转化为活性代谢产物—MPP+，MPP+将破坏线粒体呼吸链上的复合体及电子传递，从而导致神经细胞至凋亡[18]。有研究采用MPTP为PD动物模型，探究猴脑内葡糖代谢情况，发现葡萄糖代谢显著降低，此外随MPTP浓度增大其毒性增强[19]。

2.3细胞功能障碍

2.3.1氧化应激氧化应激在帕金森病中起着重要作用，实验表明帕金森病大鼠右侧纹状体内的谷胱甘肽(GSH)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)抗氧化物质的活性显著降低，其机制可能是脂质过氧化增强的结果[20]。程伟平等通过建立MPTP小鼠PD模型的方法，观察帕金森病小鼠脑内GSH及GSH-PX的影响及行为学变化，实验发现在PD小鼠黑质GSH含量增加，GSH-PX活性增强，并且出现PS行为学特征[21-22]。

2.3.2线粒体功能障碍线粒体是细胞中主要产生能量(ATP)的细胞器，被称为“细胞动力工厂”，大量研究发现帕金森病患者脑组织内的线粒体酶复合体功能出现障碍，线粒体酶复合体I活性降低，从而产生PD样症状[23]。目前发现的致病基因有DJ-1基因和PINK1基因，PINK1基因通过磷酸化Parkin并维持其连接酶活性，从而与PD的发病机制相关[24]。

2.3.3蛋白质表达异常α-synuclein在脑组织中的含量最多，它的异常聚集是Lewy体形成的主要标志，研究发现当大鼠中脑的α-synuclein水平升高时，中脑的黑质多巴胺能神经元和纹状体多巴胺有缺失和下降的趋势，α-synuclein在帕金森患者体内异常增多可能导致多巴胺能神经元失活甚至凋亡。此外，α-synuclein还可以与Parkin相互作用，但其作用结果尚无定论[25]。

2.4兴奋性神经毒性作用兴奋性氨基酸(EAA)对神经细胞的毒性病理机制已成为人们关注的焦点，特别是在脑缺血、脑外伤、癫痫的病理过程中起着重要作用，L-谷氨酸和L-天门冬氨酸作为兴奋性氨基酸的主要代表物，研究表明其毒性作用可能与DA能神经元受损有关。如果兴奋性氨基酸将产生神经细胞毒性。它们的主要毒性机制可能与纹状体内谷氨酸的变化和多巴胺分泌有关[26]。

2.5年龄老化的协同促进作用年龄的老化是PD发病的危险因素之一。研究发现随年龄不断增长，人类脑内的黑质DA能神经元、纹状体DA递质将逐年减少，DAD1和D2受体密度逐渐减低。但老年人患PD的人数并不是很多，说明正常生理性的DA能神经元退变不足以引起PD。耿全现[27]将84例非痴呆帕金森病患者分成早期患者(年轻、老人)和晚期患者(年轻、老人)两个段，测定他们的认知障碍，结果发现年龄大的患者认知障碍有所下降，疾病晚期患者的认知障碍也有所下降，但是下降趋势并不十分明显。因此我们得出结论，年龄老化在PD的发病中只是一个协同因素，其可能与其他因素共同导致PD发病。

3结语

综上所述，以上帕金森病动物模型能够较全面地反映PD病因及发病机制、病理特点，使我们对PD的发病机制有了进一步的了解，但目前所发现的PD动物模型与人类PD发病特征还有一定的差距，尤其在震颤方面，以上模型均不能较好体现，因此建立理想的PD动物模型还有待进一步的探索。就目前的研究发现PD发病机制是多因素、多基因相互协同的作用，至今仍没有明确的解释，但随着人们对PD模型的不断的开发与探索，相信PD的病理机制及其临床治疗研究将会有重大进步。

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(收稿日期:2015-02-06)

通信作者：刘树民，博士，教授，博士生导师，Email：keji-liu@163.com

作者简介：张淑香，博士，副研究员，Email：zsxiang1010@163.com

基金项目：国家自然科学基金青年基金(81303249)；黑龙江省教育厅科学技术研究项目(12531637)；黑龙江省博士后资助项目(LBH-Z11017)

中图分类号：R742.5

文献标识码：A

DOI:10.3969/J.issn.1672-6790.2015.04.041