何 甜，陈缤彬，石清明，郑露瑶，李欣怡，李丹凤，刘柯婷，肖 莉

(1.成都医学院2018级临床医学专业，四川 成都 610500；2.成都医学院2019级麻醉学专业，四川 成都 610500；3.西部战区疾病预防控制中心，甘肃 兰州 730020；4.成都医学院2017级医学影像学专业，四川 成都 610500；5.成都市第七人民医院神经内科，四川 成都 610200；6.成都医学院人体解剖学教研室/发育与再生重点实验室，四川 成都 610500)

帕金森病是中老年人的第二大神经性疾病，临床主要表现为静止性震颤、运动迟缓、强直以及姿势反射障碍，其病理表现为纹状体和中脑黑质多巴胺能神经元凋亡，α-突触核蛋白在黑质残余神经元细胞质内聚集形成路易小体[1]。我国65岁以上人群中帕金森病的患病率约为1.7%，目前至少有300万例帕金森病患者，且随着我国老龄化的加剧，患病人数呈持续上升趋势。帕金森病具有高患病率、高致残率和慢性病程等特点，因此了解帕金森病的发病机制、积极寻找有效的治疗手段和药物，对于提高患者的生活质量、减轻社会负担具有重要意义。目前帕金森病的发病机制主要包括黑质细胞自噬、线粒体功能障碍、炎症反应和机体氧化应激等。笔者根据以往国内外帕金森病发病机制的研究进展，从信号通路方面对其分子机制进行综述，以期为其临床诊治提供参考。

1 损伤性机制

1.1 p38MAPK信号通路

MAPK是细胞内的一类丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，存在于所有真核生物中，其主要负责将细胞外信号传递至细胞核内，是信息交流的交汇点，可调控转录因子活性及基因表达，主要涉及以下信号通路：ERK、JNK/SAPK、ERK5/BMK和p38。每条信号通路的作用底物和激活机制不尽相同，其中JNK/SAPK和p38信号通路可在紫外线、渗透压、细胞因子和生理应激等条件下被激活，又称为应激信号通路，参与炎症、应激反应诱导的细胞凋亡。p38是由360个氨基酸组成的蛋白激酶，能被炎症因子、应激刺激和革兰氏阳性细菌细胞壁成分(脂多糖)等激活。p38能促进白细胞的聚集和活化，并参与合成细胞因子和调控转录因子的活性。当细胞受到刺激时，可引起细胞内的p38磷酸化，磷酸化的p38转移到细胞核，从而激活p38信号通路下游的转录因子ELK、ATF-2和AP-1[2]。此外，磷酸化的p38参与星形胶质细胞的活化和炎症因子的分泌，而炎症因子能诱导细胞凋亡；p38信号通路的激活导致缺氧状态下的星形胶质细胞增殖减少，通过上调促凋亡蛋白Bax、Cleaved caspase-3的表达并下调星形胶质细胞中抑凋亡蛋白Bcl-2的表达从而促进细胞凋亡[3]。还有研究在脂多糖诱导小胶质细胞激活介导的多巴胺能神经元变性实验中发现，脂多糖通过激活p38MAPK信号通路促进小胶质细胞活化，从而导致中脑黑质多巴胺能神经元变性[4]。Corti等[5]在近50%的常染色体隐性早发帕金森病患者中发现了parkin基因突变，且parkin基因与哺乳动物氨基酰-tRNA合成酶复合物的关键结构成分p38相互作用，泛素化并促进p38降解；对成人中脑p38表达的分析显示，正常多巴胺能神经元具有较强的免疫反应，可在特发性帕金森病中标记脂多糖，这表明p38在帕金森病的发病机制中发挥了作用。Neves等[6]的研究证明，6-羟多巴胺诱导的超氧阴离子和一氧化氮启动了p38信号通路，激活了线粒体凋亡通路，从而导致帕金森病的形成。有研究发现，在使用p38特异性抑制剂SB239063、SB202190、SB203580、BRB0796后，p38活性受到抑制，可减轻多巴胺能神经元的损伤，提高存活率[7]。同时，还有研究证明香椿子多酚能够通过抑制p38MAPK信号通路降低小胶质细胞和星形胶质细胞的表达，从而显著改善帕金森病大鼠的异常行为[8]。此外，在MPTP诱导的小鼠脑切片中发现，黑质致密部存活的神经元中磷酸化的p38染色增加，故认为p38抑制剂有助于保护帕金森病患者中脑区存活的神经元，同时可延缓疾病进展[9]。有研究证明，在帕金森病患者的中脑黑质多巴胺能神经元大量丢失的同时，病变神经元中p38被明显激活[4-5]。由此推测，p38MAPK信号通路的激活可导致中脑黑质多巴胺能神经元的损伤及丢失，在帕金森病的发生发展中具有重要作用。

1.2 JNK/SAPK信号通路

JNK/SAPK为MAPK家族中的一员，与细胞周期、细胞生长、细胞凋亡和应激等密切相关，JNK信号通路的激活可导致线粒体复合体Ⅰ减少、细胞色素C释放、细胞内活性氧增加等一系列变化，从而引起多巴胺能神经元异常。JNK包括JNK1、JNK2和JNK3，其中JNK1和JNK2在全身广泛表达，而JNK3仅在脑、心和睾丸等器官中特异性表达。有研究证明，在用6-羟多巴胺制备的帕金森病模型中，加入不同浓度6-羟多巴胶可逐渐激活JNK3且其活化表达高于对照组(未做任何处理)[10]。并且，用JNK3抑制剂乙酰半胱氨酸和K252a(诺卡氏菌液)可分别抑制早期和晚期的JNK3活化，从而延缓帕金森病的进程。有研究发现，JNK信号通路的上游可被多种信号分子(如MKK4、MKK7、MAPKKK)、电离辐射、紫外线照射、蛋白合成抑制剂、渗透压改变、休克、促炎细胞因子和某些生长因子以及ras癌基因表达产物等激活，激活的JNK/SAPK磷酸化形成p-JNK。C-Jun、ATF-2、ELK-1、IL-1β和IL-6等是JNK/SAPK的下游信号分子，可被p-JNK激活，从而启动细胞凋亡程序[11-12]。综合大量文献发现，鱼藤酮刺激细胞激活JNK信号通路后，p-JNK进一步激活诱生型一氧化氮合成酶(inducible nitric oxide synthase，iNOS)产生一氧化氮，从而抑制核糖核苷酸还原酶、超氧化物歧化酶及线粒体复合体Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ等的功能，并造成脂质过氧化反应和起始DNA降解，进而导致细胞凋亡。杨旭明[13]的研究发现，在MPTP诱导的帕金森病小鼠模型中，黑质致密部酪氨酸羟化酶阳性神经元表达显著减少，Cox2、caspase-3和p-JNK蛋白表达显著升高，TUNEL阳性细胞数增多。还有研究表明，在MPP+诱导的帕金森病模型中，使用JNK抑制剂SP600125处理后可抑制JNK磷酸化，从而减少细胞损伤，抑制细胞凋亡[14]。还有研究证明通过抑制JNK信号通路激活，可降低JNK、p-JNK表达，显著缓解MPTP导致的黑质纹状体多巴胺能神经元变性，从而实现对多巴胺能神经元的保护作用[8]。

1.3 Notch信号通路

Notch信号通路是由Notch受体、Notch配体及CSL等下游效应分子组成的、在进化中高度保守的信号通路，主要包括受体Notch1-4，配体Jagged1、Jagged2，效应分子Hes1、Hes5等，通过相邻细胞间Notch受体与Notch配体的结合来传递Notch信号(旁则抑制)，进而起到调节细胞、组织、器官分化和发育的作用[15]。当Notch信号通路被激活时，Notch受体经过两次剪接形成Notch-1胞内结构域后入核，与DNA结合蛋白Rbpj及其他辅助因子结合形成复合物，共同启动Notch信号通路效应基因的表达，从而调节神经系统。Notch受体和Notch配体在小胶质细胞中均有表达。正常情况下，Notch信号通路可使多种未分化的细胞维持原状态并保持一定的数量；但当Notch信号通路异常时，可导致小胶质细胞的极化状态及功能发生改变，这与阿尔兹海默病、帕金森病、多发性硬化、缺血性脑损伤等多种神经退行性疾病密切相关[15]。中枢神经系统的Notch信号通路可抑制神经干细胞向神经元分化，并促进神经干细胞向放射状胶质细胞分化。Tanigaki等[16]的研究发现，Notch-1受体高表达可明显减少神经元和少突胶质细胞数量，促进放射状胶质细胞的分化。Cao等[17]的研究发现，使用脂多糖活化小胶质细胞后，Notch-1受体表达增加，阻断Notch-1表达则可降低IL-6、IL-1、iONS等炎症因子的表达。已有研究证实，炎症环境可促进小胶质细胞Notch信号的上调，且Notch信号也参与调控小胶质细胞的炎症因子表达[17]。MPTP处理后的帕金森病小鼠Notch信号通路被激活，多巴胺能神经元受到损伤，数量减少；而给予DAPT(Notch信号通路抑制剂)后能有效阻断MPTP对多巴胺能神经元的损伤[18]。王鹏翔等[19]通过建立帕金森病小鼠模型发现，Notch信号通路缺失可导致多巴胺能神经元数量减少，阻断Notch信号通路可减轻MPTP对多巴胺能神经元的损伤。周笑莉[20]通过建立帕金森病大鼠模型研究龟板水煎液对帕金森病的治疗作用，结果显示，Notch-1可抑制路易小体的表达，减少大鼠脑组织中多巴胺能神经元的丢失，缓解帕金森病大鼠的病情。此外，都艳玲[21]的研究证明，阻断Notch信号通路后，小鼠中脑黑质致密部存活的多巴胺能神经元数量增多；同时，M1型小胶质细胞活化减弱、神经元凋亡减少，M2型小胶质细胞活化增强，对神经元起到修复作用。因此，阻断Notch信号通路可以减少多巴胺能神经元的损伤和丢失。

2 保护性机制

2.1 PI3K/AKT/mTOR信号通路

PI3K/AKT/mTOR信号通路广泛分布于中枢神经系统，参与细胞周期的调控[10]。多种细胞外生长因子和神经营养因子(如表皮生长因子、人表皮生长因子、胰岛素样生长因子、血小板衍生生长因子和血管内皮生长因子)与络氨酸激酶受体结合后，受体自身发生磷酸化，并催化磷脂酰肌醇二磷酸(PIP2)生成第二信使磷脂酰肌醇-3，4，5-三磷酸(PIP3)，PIP3与AKT N端的PH结构域结合后，可使AKT从胞质转移到胞膜，最终使AKT磷酸化并被激活，从而启动PI3K/AKT信号通路。活化后的AKT又可以直接或间接磷酸化mTOR，从而激活mTOR形成mTOR复合物1(TORC1)；TORC1为PI3K/AKT下游的核心组件，负责调控各种蛋白的合成[22]。PI3K/AKT通过调节下游的凋亡相关蛋白和细胞周期调控蛋白活化过程，从而调控细胞生存、分化、生长、增殖代谢及血管生成和转移等过程，并参与胶质细胞和神经元的生存、分化和凋亡等过程。PI3K/AKT/mTOR信号通路激活可抑制细胞自噬进程，从而减少细胞凋亡，促进内皮细胞生存，减轻神经损伤，减少炎症细胞死亡，避免神经元的损伤。有研究表明，AKT和磷酸化的AKT作为丝氨酸/苏氨酸特异蛋白激酶，在帕金森病患者的黑质致密部中明显低表达[23]。Chen等[24]的研究发现，使用PI3K抑制剂LY294002阻断PI3K/AKT信号通路后，伊卡林诱导的帕金森病模型小鼠纹状体中多巴胺和酪氨酸羟化酶免疫反应阳性神经元数量减少。研究发现，帕金森病患者的凋亡因子PIEM、线粒体凋亡诱导因子1表达水平显著降低，抗凋亡因子DJ-1、AKT-1表达水平显著升高，抗凋亡的PI3K/AKT信号通路被过度激活[25]。

2.2 Nrf2/ARE信号通路

Nrf2是一种参与内源性抗氧化的关键元件，在氧化应激条件下能结合氧化反应元件ARE并启动氧化应激相关基因的转录，从而发挥对机体的保护作用[26]。Nrf2属于CNC亚家族，是高度保守的碱性亮氨酸拉链结构的转录因子，包括7个功能域：Neh1～Neh7。Neh1含有1个C端亮氨酸拉链结构，负责调控Nrf2与细胞核内的小Maf蛋白、ARE蛋白的结合，从而启动Nrf2下游基因的转录。Neh2包含2个重要的基序：DLG和ETGE，这两个基序对于Nrf2必不可少，尤其是ETGE，负责调控Nrf2与Keap1的结合。当Nrf2被激活后，可以诱导ARE依赖型基因的转录，从而提高细胞的抗氧化能力[1]。Keap1是基于cullin的E3泛素连接酶的底物连接体，含有624个氨基酸，在正常情况下通过泛素化和蛋白酶体降解来抑制Nrf2的转录活性。ARE是一个特异性的DqNA启动子结合序列，当受到亲点试剂和氧化剂影响时，可启动体内抗氧化酶基因和Ⅱ相解毒酶基因的转录，提高细胞和组织的抗氧化能力，从而发挥对机体的保护作用。当细胞受到氧化剂攻击时，Keap1中BTB/POZ区上的ser104发生突变，导致Keap1构象发生改变而无法与Nrf2结合，从而释放Nrf2，Nrf2被激活并进入细胞核内与Maf蛋白和ARE蛋白结合，启动体内抗氧化酶基因和Ⅱ相解毒酶基因的转录，提高细胞和组织的抗氧化应激能力，从而发挥对机体的保护作用。研究表明，Nrf2/ARE信号通路异常与帕金森病的发生发展有关，激活Nrf2/ARE信号通路可以缓解细胞和组织的氧化应激损伤[27-28]。李脉泉[1]的研究发现，苯乙醇苷类化合物能与Nrf2/ARE信号通路中Nrf2、Nrf2下游的Ⅱ相解毒酶及Keap1相互作用，从而激活Nrf2/ARE信号通路，对受到氧化损伤的细胞起保护作用。此外，研究发现姜黄素可以激活Nrf2/ARE信号通路，通过上调星形胶质细胞中Ⅱ相解毒酶的表达，增强机体内源性抗氧化能力，从而减轻氧化应激对细胞造成的损伤[27-29]。有研究发现，在阻断Nrf2/ARE信号通路后，柚皮素对小鼠脑内多巴胺能神经元的保护作用消失[30]。在6-羟多巴胺诱导的帕金森病小鼠模型中发现，小鼠体内Nrf2的表达水平与小鼠体对6-羟多巴胺的敏感性成反比，Nrf2表达水平越高，小鼠对6-羟多巴胺的敏感性越低，反之越高[31]。在MPTP诱导的帕金森病小鼠模型中也有同样发现[27]。这说明Nrf2/ARE信号通路在帕金森病的发生发展过程中对多巴胺能神经元起保护作用。

2.3 TLR3/TRIF信号通路

Toll样受体是一类十分重要的蛋白分子，不仅参与多种非特异性免疫反应，也连接着非特异性免疫及特异性免疫。在神经系统中，Toll样受体主要在小胶质细胞和巨噬细胞中表达[32]，人类TLR3是Toll家族成员之一，属于Ⅰ型跨膜蛋白，由胞外区、跨膜段、胞内区组成，是一类保守的先天免疫受体[33]。Toll样受体可以特异性识别多种抗原分子，被称为病原相关分子模式。TLR3主要介导TRIF信号通路，TLR3/TRIF信号通路的激活参与神经免疫炎症，通过转化小胶质细胞M1/M2的表型，从而参与帕金森病的发生发展。研究表明，在帕金森病的发生中，炎症发挥了至关重要的作用，其中小胶质细胞活化为中枢神经系统炎症的主要表现[34]。小胶质细胞在中脑黑质致密部分布最为密集，是脑组织的常驻细胞，在神经系统的发育过程中，小胶质细胞不仅可以为周围神经元的神经胶质细胞提供营养，还负责清理、吞噬坏死的神经元和其他细胞残骸，以维持中枢神经系统的正常运行[35]。当小胶质细胞受到来自胞外或胞内的刺激而被激活时，胞体变得肥大，分支数目由多变少、分支变短变粗，呈典型的阿米巴样，并迁移到受损部位释放IL-1β、TNF-α等炎症因子和氧自由基，从而加重神经元的损伤，称为M1型小胶质细胞。随着细胞炎症进程的发展，M2型小胶质细胞经替代途径激活，主要通过分泌IL-10等抗炎因子与M1型小胶质细胞拮抗，抑制炎症反应，从而减轻神经元的损伤。帕金森病患者的黑质致密部神经元减少，并伴随大量神经胶质细胞增生，激活的小胶质细胞聚集在路易小体周围。由此推测TLR3/TRIF信号通路的激活与帕金森病的发生发展密切相关。用TLR3配体Poly-IC处理后促炎因子TNF-α水平降低，而抑炎因子IFN-β水平升高[36]，提示Poly-IC可能通过激活TLR3/TRIF信号通路发挥对多巴胺能神经元的保护作用。杨明[37]的研究也证实激活TLR3/TRIF信号通路可以抑制小胶质细胞的活化，减少中脑黑质促炎因子的释放，并促进抗炎因子的释放，从而改善MPTP诱导的帕金森病小鼠的炎症微环境，进而减少星形胶质细胞受到的炎症刺激，对黑质多巴胺能神经元起保护作用。此外，敲除TRIF后的小胶质细胞受到多巴胺能神经元损伤的刺激后迁移能力有所降低，向不同表型转化的能力也有所降低，提示TLR3/TRIF信号通路可以影响小胶质细胞的迁移与转化，改变中脑黑质炎症因子水平，进而影响帕金森病的发生发展[38]。

3 展望

帕金森病的发病机制十分复杂，与帕金森病相关的损伤性及保护性机制的信号通路并不是完全独立，而是相互关联。PI3K/AKT/mTOR信号通路激活可导致帕金森病的发生，也可以抑制其发生，同时还可抑制细胞自噬，减少细胞凋亡，从而发挥对多巴胺能神经元的保护作用；p38MAPK信号通路和JNK/SAPK信号通路均可在紫外线、渗透压、细胞因子和生理应激条件下被激活，参与炎症、应激反应下的细胞凋亡，从而损伤多巴胺能神经元；而Nrf2/ARE信号通路在细胞受到氧化应激损伤时被激活并发挥保护作用。TLR3/TRIF信号通路和Notch信号通路都与小胶质细胞的激活有关，其中TLR3/TRIF信号通路对多巴胺能神经元的作用还与小胶质细胞的激活类型有关。帕金森病严重威胁人类的健康，尽快了解帕金森病的发病机制、找到治疗帕金森病的方法与药物至关重要。