帕金森小科普 - 概況

全球有大約 450 萬帕金森病患者，近一半在中國。中國目前已有 220 萬帕金森患者。我國 60 歲以上的老年人超過 1% 患有帕金森病，65 歲以上的老年人口中大約有 1.7% 的人患有帕金森病，70 歲以上患病率達 3%～5%，是繼腫瘤、心腦血管病之后中老年的 「第三殺手」，而且每年新發病例近十萬人。（來自網絡）

帕金森小科普 - 發病機制及臨床表現

帕金森病是除阿爾茲海默癥之外的神經退行性疾病。臨床上，該病的特征表現為動作遲緩、靜止性震顫及僵硬，這是由于中腦腹側黑質部分缺乏多巴胺能神經元所致（如下圖 1）。

圖 1 帕金森發病機制及臨床表現

帕金森小科普 - 分子機制

正常情況下，突觸前神經元中神經遞質多巴胺的釋放導致信號轉導，通過 D1 和 D2 類型的多巴胺受體轉導至突觸后神經元。D1 受體的信號轉導是通過 G 蛋白激活腺苷酸環化酶，形成環腺苷酸（cAMP）并激活 PKA 后完成的。D2 類型受體則通過抑制腺苷酸環化酶阻止此信號轉導。（1-2）（如圖 2， Normal State）。

圖 2 帕金森病信號通路

帕金森病可能是基因突變（家族性）和暴露于環境和神經毒素下（散發性）導致。Parkin、DJ-1 和 PINK1 發生功能喪失性突變和隱性遺傳導致線粒體功能障礙和活性氧簇（ROS）積聚，而 α-突觸核蛋白（α-synuclein）和 LRRK2 的錯義突變和顯性遺傳可能影響蛋白降解通路，導致蛋白質聚集以及路易小體積聚（如圖 2，Parkinsen’s Diease State），進而導致多巴胺能神經元過早退化或者導致多巴胺釋放和多巴胺能神經傳遞受損，這可能是先于多巴胺能神經元壞死的早期病理變化前兆（3-5）。因此，研究帕金森的發病分子機制，Parkin、DJ-1 、PINK1、α-synuclein 和 LRRK2 這些經典的靶蛋白必不可少。CST 提供了這些靶蛋白的優質抗體，見表 1。

以上介紹是關于帕金森疾病的基礎知識，我們最想知道的 「信號通路」 將會逐漸登場。說到相關信號通路，我們還要再溫習一下帕金森病信號通路。從圖 2 我們看到，帕金森病還有一個炎癥部分，來源于小神經膠質細胞激活后導致炎癥細胞因子釋放和應激。小神經膠質細胞激活可通過 JNK 通路導致細胞凋亡（這里的細胞凋亡大多是受 NF-κB 調控的），并通過 REDD1 阻止 Akt 信號轉導通路（如圖 2，Parkinsen’s Diease State）。

表 1:

與帕金森相關的信號通路 - NF-kB

研究顯示，炎癥和免疫反應是帕金森疾?。≒D）進展的決定性因素，也是遺傳性和散發性 PD 發病的潛在因素之一。近來，研究報道的 PD marker 基因，如 SNCA (α-synuclein) 基因或 LRRK2（Leucine-rich repeat kinase 2）, 通過激活小膠質細胞和星形膠質細胞刺激炎癥反應直接參與 PD 的進展（6）。還有文章報道早期的 PD 患者在大腦黑質和硬核區存在激活的小膠質細胞（7）。由炎癥信號通路的失調而引起小膠質細胞的激活都涉及到 PD 的神經炎癥反應。激活的外周炎癥有助于 PD 的發生和（或）進展，其與中樞炎癥反應協同作用，促進使黑質致密部（SNpc）多巴胺能神經元變性（8-9）。

NF-κB，自發現至今已有 30 多年，研究人員已經證明 NF-κB 是各種促炎介質基因表達的「總開關」（10），它在神經系統的所有細胞中都表達，包括神經元、少突細胞、小膠質細胞、星形膠質細胞等（如圖 3）（11,12,16）。NF-κB 通過調控促炎細胞因子 tumor necrosis factor (TNF)、白介素 1 (Interleukin 1, IL-1)、趨化因子 monocyte chemoattractant protein（MCP-1）等在炎癥反應中起到非常重要的作用（16）。臨床上用于應對炎癥的氨基水楊酸鹽及脂多糖等藥物都是通過抑制 NF-κB 起作用的。同時，大量的研究表明，這些藥物可以抑制小膠質細胞的激活，同時對多巴胺能神經元有一定的保護作用（13）。盡管 NF-κB 激活可以防止自激活的細胞凋亡，但是作為一個轉錄因子，它可調控細胞毒性藥物如一氧化氮的產生，進而可能間接導致其他細胞的凋亡（圖 3）。尤其是小膠質細胞，在激活的時候會產生神經毒性的活性氧等物質，這就解釋了細胞因子引起的小膠質細胞激活是通過 NF-κB 激活（14）。脂多糖（LPS）能活化小膠質細胞，進而使 SNpc 部位多巴胺能神經元退化（15）。

圖 3 激活的 NF-κB 在神經元和膠質細胞中的復雜作用。

腦損傷后，神經元與膠質細胞中的 NF-κB 被激活。NF-κB 激活的神經元誘導調節突觸可塑性的基因表達；NF-κB 激活的膠質細胞產生促炎細胞因子和潛在的神經毒性和刺激毒素（excitotoxins）（16）。

因此，NF-κB 信號通路的激活與慢性炎癥反應密切相關，抑制小神經膠質細胞中 NF-κB 的活性可能是有效治療 PD 的一個手段。研究 NF-κB 信號通路的激活可從以下靶點入手（表 2）。

表 2：

與帕金森相關的信號通路 - Jak/Stat

Jak/Stat 信號通路的激活對神經炎癥及神經退行性疾病的影響是近幾年中比較新的研究。Etty N.Benveniste 最近的研究報道了抑制 Jak/Stat 通路可以保護多巴胺神經元的退化（17）。

Etty 為了證明激活的 Jak/Stat 信號通路與帕金森的關系，分別在細胞水平和動物模型上做了深入的研究，文章數據詳實、證據充分。通過 Jak1/2 抑制劑，AZD1480（該抑制劑可以減少 STAT1 和 STAT3 的激活）（如圖 4，圖中 P-STAT1 和 P-STAT3 的抗體都來自于 CST），抑制了小膠質細胞和巨噬細胞中的 MHCII 和炎癥基因表達。在體內的研究中，研究者們使用了由 α-synuclein 病毒過表達的大鼠 PD 模型。AZD1480 通過抑制小膠質細胞活化、巨噬細胞和 CD4+ T - 細胞浸潤和促炎細胞因子/趨化因子的產生，抑制了 α-synuclein 誘導的神經炎癥。大量參與細胞信號、神經系統發育和功能、炎性疾病/過程，以及神經系統疾病的基因，在 α-synuclein 過表達的大鼠黑質中得到增強，并在 AZD1480 處理后受到抑制（圖 5）。重要的是，體內實驗還證明，抑制 JAK/Stat 通路的可抑制多巴胺能神經元變性（圖 6）。

圖 4 α-SYN 對 Stat 的激活及基因表達的作用

注：A. 小鼠 BMDMs 被體外合成的α-SYN (500 nM) 刺激至 4 h 后，STAT1/3 及其磷酸化基因的表達；B.BMDMs 在 AZD1480 (0.5 M) 的刺激 2 h 后，STAT1/3 磷酸化受到抑制；C. α-SYN 刺激引起炎癥相關基因的表達

圖 5 AZD1480 在體內抑制了α-SYN 激活的 Jak/Stat 信號通路

A.VH 或者 AZD1480 (10 mg/kg/d) 灌胃 AAV2-GFP 或 AAV2-SYN 感染 2 周的大鼠，2 周后取出黑質區，進行 RNA-seq；B. 聚類分析的熱圖，神經炎癥等基因α-synuclein 過表達的大鼠黑質中得到增強，并在 AZD1480 處理后受到抑制。

圖 6 AZD1480 對黑質區 TH 陽性神經元的保護

A.AAV2- GFP 或 AAV2- SYN 感染大鼠 4 周和 VH 或者 AZD1480 (10 mg/kg/d) 處理進程；B.α-SYN 3 周內誘導了 50% 多巴胺能神經的減少，AZD1480 的處理使得這種情況減少。

這里只是把其中的一小部分圖展示出來，若想看更詳細的內容，請參考文章（17）。

此外，Piotr Przanowski 等報道了 Stat1 和 Stat3 誘導炎癥相關基因 Jmjd3 的表達，以及促炎癥細胞因子的產生，從而激活小膠質細胞。（18）?？梢?，Jak/Stat 信號通路也是通過一些神經炎癥參與帕金森的進程。更多相關知識請見：https://www.cst-c.com.cn/contents/science/cst-pathways/science-pathways 及產品請看表 3。

表 3：

與帕金森相關的信號通路 - TLR

Toll 樣受體（TLRs）可識別不同的病原體相關分子模式，并在先天性免疫應答中扮演著不可或缺的角色。它們是抵御病原體入侵的第一道防線，在炎癥、免疫細胞調控、存活和增殖方面發揮著關鍵作用。到目前為止，已發現 11 個 TLR 家族成員，其中 TLR1、TLR2、TLR4、TLR5、TLR6 和 TLR11 位于細胞表面，而 TLR3、TLR7、TLR8 和 TLR9 位于內體/溶酶體部分。TLR 信號轉導通路的激活來源于細胞漿 Toll/IL-1 受體（TIR）的結構域，該結構域與 TIR 結構域包含的接頭蛋白 MyD88 發生相互作用。經過配體的刺激，通過兩個分子死亡結構域的相互作用，MyD88 將 IL-1 受體相關激酶-4（IRAK-4）吸引到 TLRs。IRAK-1 經磷酸化而激活并與 TRAF6 發生作用，從而激活 IKK 復合體并導致 NF-κB 的激活。激活的 NF-κB 被轉移到細胞核中，又會促進各種各樣的促炎分子的表達。從活化的小膠質細胞和局部微環境分泌的這些促炎分子增加了 SNpc 的氧化應激，從而導致多巴胺能神經元的退化（19-21）。

各種各樣的促炎和神經毒性因子, 如過氧化物、TNF、IL 都是由激活的小膠質細胞分泌的。同時，這些促炎性因子促進小膠質細胞產生 mcp-1，MIP-1，而這些蛋白也反過來影響神經炎癥的發生，早期的細胞因子是通過與 Toll-like receptor (TLR) 4 結合而發揮作用。當這些細胞因子釋放出來，進而誘導 Stat1 和 Stat3 的激活（22）。

可見，TLR 信號通路與 NF-κB 和 Jak/Stat 信號通路緊密連接參與到帕金森病的發生及發展。更多細節，可以查看 TLR 信號通路。相關產品見表 4。

表 4：

結語

總之，我們可以用一張圖來總結參與到帕金森病中的各神經炎癥信號通路。

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