脑源性神经营养因子对帕金森病治疗作用的研究

方 幸

脑源性神经营养因子(brain-derived neurotrophic factor，BDNF)属于神经成长因子家族，其广泛分布于中枢神经系统及周围神经系统，其中，脑组织中海马和皮质的含量最高[1]。BDNF可以促进中枢神经元的发育、增殖分化，并保证其存活，此外，对于损伤后的神经元，BDNF还起到了修复和功能重塑的作用[2]。

一、BDNF在神经系统中的作用机制研究

中枢神经系统BDNF的主要作用有:①支持中脑多巴胺能神经元存活、促进其分化，并且保护多巴胺能神经元免受神经毒素如6-羟多巴胺的损害;②增强神经系统记忆和学习的能力;③保护神经元免受脑缺血、缺氧的损伤[3]。

BDNF作为作为体内一种多肽激素，其主要与神经元细胞膜表面其特异性受体酪氨酸激酶B受体(tyrosine kinase receptor-B，TrκB)结合，激活细胞内信号转导通路，从而发挥生物学效应。当体内BDNF与受体TrκB结合形成受体二聚体时，可激活酪氨酸激酶活性，发生自身磷酸化并激活G蛋白，通过丝裂原活化蛋白激酶通路(mitogen-activated protein kinases，MAPK)、PI3K通路，有效阻止兴奋性氨基酸诱导的神经毒性，保护神经元免受凋亡，并且可防止细胞内钙超载导致的细胞凋亡[4]。除此之外，BDNF于TrκB结合后可降低胆碱酯酶的活性，从而促进胆碱能神经元的存活、生长，并抑制其退化[5]。

P75受体为BDNF的低亲和力受体，与其结合后可产生正性调节和负性调节的作用，BDNF与P75受体结合激活核因子 -κB(nuclear-factor κB，NF-κB)、JUN 激酶(JUN-Kinase，JNK)及神经酰胺通路，发挥对神经元细胞的保护作用。同时，神经元细胞分泌的pro-BDNF又可与P75受体作用介导神经元的凋亡[6]。研究发现，在阿尔茨海默病(Alzheimer's disease，AD)模型大鼠脑中，BDNF表达显著低于对照组，随着 BDNF 的减少，AD 的细胞死亡数增多[7，8]。研究证实，只有TrκB受体是随着年龄的增加而逐渐减少，并且细胞出现退行性病变，这说明，BDNF与神经系统退行性病变有着密切关系[7，8]。

BDNF与TrκB结合后不仅保证正常神经元细胞的发育、分化，同时在受损的神经元细胞中有着重要作用。在建立脑缺血、缺氧的大鼠模型中发现BDNF和TrκB不仅可以修复神经元，促进神经元的再生，还可以拮抗兴奋性氨基酸，调控钙离子通道，阻止细胞外的钙离子进入同时也防止胞内钙离子的释放，保护细胞受损，并且通过调节Bax/Bcl蛋白的表达，抑制细胞的凋亡，并且增强蛋白激酶C的活性，抑制ERK通路激活[9，10]。

二、帕金森病的主要发病机制研究现状

帕金森病(Parkinson's disease，PD)，又称震颤性麻痹，是一种临床常见的锥体外系疾病，主要临床表现为:运动减少、肌强直、震颤(静止性震颤)。其主要病理特征为脑部黑质致密区神经元严重缺失。现认为PD的主要发病机制受到遗传、环境、兴奋性毒性，氧化应激、免疫学异常的作用。

中枢神经系统存在兴奋性氨基酸谷氨酸，当其释放过多或者其灭活机制受损后，介导的神经细胞毒性作用，对PD的产生有一定作用。正常情况下，维生素D依赖的钙结合蛋白广泛分布于中枢神经系统，起到结合细胞内多余钙离子，防止钙超载引起的细胞凋亡。研究发现，PD患者黑质中钙结合蛋白的含量及其基因表达水平明显下降，表明钙超载介导的细胞凋亡在PD发病中起到一定作用[11]。除此之外，氧化应激学说对于PD的发生现阶段也有研究，体内自由基的存在，引起脂质过氧化，对蛋白质、DNA均可产生氧化损伤，诱导细胞变性死亡。正常状况下，体内有还原型谷胱甘肽、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-px)、超氧化物歧化酶(SOD)来清除体内自由基，而这些清除机制的损害在PD中可能存在作用，研究发现PD患者体内GSH含量约降低一半[12]。

除上述外，信号转导通路的异常还与神经元的活性和神经元细胞的凋亡存在着明显的关系。PD基因与相关蛋白结合主要激活丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinases，MAPK)、NF- κB 以及蛋白激酶C(protein kinase C，PKC)信号通路。(1)MAPK通路:MAPK含有丝氨酸/苏氨酸的蛋白激酶，其主要包括胞外信号蛋白调节激酶(extracellular signal-regulated protein kinase，ERK)通路，c-JUN 氨基酸末端激酶(c-JUN NH-α-terminal kinase，JNK)通路，p38通路，通过转录因子的磷酸化，改变基因的表达水平参与神经的损伤及修复过程[13]。①ERK与PD的关系:ERK在体内主要调控机体发育、生长，细胞的迁移和成熟，除PD外，ERK在多种神经及精神类的疾病发生、发展过程中起到重要作用。体内ERK通路主要参与调节细胞分化、增殖，同时对于恶性转化也起到一定作用。脑组织中BDNF与其受体结合后，激活MAPK/ERK通路，形成脑内长时程增强和突触构造[14]。孔敏等[15]实验研究中，长期使用左旋多巴的PD大鼠脑内ERK1/2磷酸化水平增强，ERK通路激活，作用于突触结构蛋白，改变突触以及神经元的可塑性，从而改变PD大鼠的行为学;②p38与PD的关系:MPAK/p38，主要介导细胞的凋亡、氧化应激等病理生理改变，其在引起PD的过程中主要作用为激活NF-κB，环氧化酶，主要损伤黑质-纹状体系统中多巴胺能神经元，从而引起PD，增强脑组织内原癌基因c-myc的表达，通过Bax/Bcl的调节，介导神经元细胞凋亡[16，17];③JNK 与 PD 的关系:JNK通路信号主要调节应激生理过程，激活后导致神经元细胞凋亡，引起 PD。Rita等[18]实验中发现，JNK通路激活后，主要通过活性氧途径引起细胞凋亡，从而导致 PD发病。而关榆根等[19]发现，给予PD模型JNK通路抑制剂后，可以减轻多巴胺能神经元的凋亡。(2)NF-κB与PD的关系:NF-κB主要依赖ERK/MAPK、p38/MAPK通路激活，引起中脑多巴胺能神经元的损伤[9]。(3)蛋白激酶C与PD的关系:蛋白激酶C对于PD的发生、发展，主要通过调控ERK通路的激活，当其活性减弱时，对ERK通路调节减弱，ERK通路激活增强，选择性降低ERK1/2磷酸化水平，从而引起神经元的损伤、凋亡[16，20]。

三、帕金森病的药物治疗现状

目前对于帕金森病的治疗主要是改善患者的运动症状，帕金森症状的产生主要是由于大脑黑质致密部的多巴胺能神经元严重缺失，多巴胺减少，而乙酰胆碱的作用相对增强引起的。现阶段对于帕金森病症状的治疗药物主要有以下两类。

1.多巴前体药物:主要代表为左旋多巴，左旋多巴在进入体内后透过血脑屏障，在多巴脱羧酶的作用下，形成DA，补充脑内DA。左旋多巴类的药物主要用于早期、轻度的帕金森病，对其效果显著，并且疗效与剂量相关，但研究发现，随着病程的延长，症状缓解减弱，且药物的疗效持续时间缩短。并且长期使用左旋多巴，可引起左旋多巴综合征，出现“开-关”现象。

2.左旋多巴增效药:(1)多巴脱羧酶抑制剂:多巴脱羧酶亦广泛分布于外周脏器和血管，因此左旋多巴进入体内后在外周分解为多巴胺，刺激外周多巴胺受体，易引起恶心、呕吐等不良反应，临床上可加用多巴脱羧酶抑制剂如苄丝肼，多巴脱羧酶抑制剂不能透过血脑屏障，仅能抑制外周左旋多巴的分解，减少不良反应之余，还可以减少左旋多巴的使用量。(2)B型单胺氧化酶抑制剂(MAO-B):单胺氧化酶 B(MAO-B)主要分布于黑质纹状体，起到降解多巴胺的作用，并且在降解过程中，产生氧自由基损伤神经元细胞。而MAO-B抑制剂如司来吉兰可以阻止多巴胺的降解，并且减少DA再摄取，延长DA的作用时间，辅助左旋多巴的治疗作用。(3)儿茶酚胺-O-甲基转移酶抑制剂(COMT抑制剂)，据研究显示，COMT可清除体内儿茶酚胺类产物，并降解多巴胺，形成3-氧基多巴，这与长期“左旋多巴综合征”运动波动和异动症有关[21]。而COMT抑制剂可以阻止多巴胺被降解，延长作用时间，增强左旋多巴疗效的作用，这类药物主要代表为托卡朋、恩他卡朋，但托卡朋的不良反应较重，可引起明显腹泻，肝损害。(4)多巴胺受体激动剂:多巴胺受体激动剂主要作用于突触后多巴胺受体，并对多巴胺能神经元有一定保护作用，并且在MPTP致帕金森模型中，DA受体激动剂比左旋多巴明显降低异动症的发生率。(5)谷氨酸受体拮抗剂:Jonkers在试验中发现，谷氨酸受体功能改变，可加重DA减少引起的PD症状，同时，与左旋多巴治疗引起的运动并发症有密切关系，因此使用谷氨酸受体拮抗剂不仅可以改善PD症状，并且可以减少运动并发症。(6)抗胆碱制剂:现认为PD患者出现运动系统症状与脑组织内DA和乙酰胆碱两个神经递质系统的相对平衡被打破有关，当DA含量减少，乙酰胆碱相对较多，出现PD运动症状，因此，抗胆碱制剂在一定程度上可控制PD患者的运动症状。

四、BDNF对帕金森病治疗研究进展

帕金森病药物治疗只针对改善患者症状，其在用药过程中，不良反应也会出现。现对该病治疗的研究，以神经营养因子脑内注射及基因治疗相对先进。神经营养因子(neurotrophic factors，NTFs)是一类对神经系统生命活动至关重要的可溶性肽类物质，对于多巴胺能神经元有保护作用，促进多巴胺能神经元的再生。其中的脑源性神经营养因子-BDNF作为保护神经元细胞的药物正在被开发，有实验发现，电针刺激或者BDNF脑内定位注射的PD大鼠，BDNF对黑质中多巴胺能神经元有保护作用。而BDNF对PD的可能治疗机制为:①促进神经元再生;②修复损伤的神经元细胞;③促进功能恢复;④增强抗氧化酶活性，抗自由基损伤作用。BDNF对于治疗PD优势在于，减少了药物引起的异动症及其他不良反应。但由于外源性BDNF不能透过血脑屏障，因此，BDNF对于PD的治疗还在研究阶段。

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