帕金森病涉及多巴胺能神经元变性缺失、氧化应激与线粒体功能障碍、炎症反应参与等方面。遗传因素使部分人携带易感基因易致多巴胺能神经元变性,环境中毒素接触等增加患病风险;氧化应激致自由基产生清除失衡损伤神经元,线粒体复合物Ⅰ缺陷等致功能障碍;小胶质细胞和星形胶质细胞活化产生炎症介质等损伤多巴胺能神经元。
一、多巴胺能神经元变性缺失
(一)遗传因素
1.相关基因:某些基因突变与帕金森病发病相关,如α-突触核蛋白基因(SNCA)等。研究发现SNCA基因突变可导致α-突触核蛋白异常聚集,形成路易小体,进而引起多巴胺能神经元变性。例如,SNCA基因的点突变或多重复制可使α-突触核蛋白表达增加且聚集能力增强,影响神经元的正常功能,导致多巴胺能神经元逐渐受损。
2.遗传易感性:有帕金森病家族史的人群,其发病风险高于普通人群。这是因为遗传因素使个体携带了与帕金森病发病相关的易感基因,在环境等其他因素协同作用下,更容易出现多巴胺能神经元变性缺失。
(二)环境因素
1.毒素接触:一些环境毒素可能参与帕金森病的发病。如1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氢吡啶(MPTP),它是一种神经毒素,进入人体后可被单胺氧化酶B代谢为1-甲基-4-苯基吡啶离子(MPP+),MPP+能被多巴胺能神经元摄取,抑制线粒体复合物Ⅰ的活性,导致ATP生成减少,氧化应激增加,最终引起多巴胺能神经元变性死亡。一些农业杀虫剂、工业化学品等也可能具有类似MPTP的神经毒性作用,长期接触这些环境毒素会增加患帕金森病的风险。
2.生活方式与环境:长期处于污染的环境中、吸烟等生活方式因素也可能与帕金森病发病相关。虽然具体机制尚未完全明确,但有研究表明吸烟可能通过某些途径对多巴胺能神经元起到一定的保护作用,但这种保护作用不足以完全抵消其他危险因素的影响,当其他不利因素累积到一定程度时,仍可引发帕金森病。
二、氧化应激与线粒体功能障碍
(一)氧化应激增强
1.自由基产生与清除失衡:正常情况下,体内氧化与抗氧化系统处于平衡状态,自由基产生与清除维持动态平衡。但在帕金森病患者中,由于多巴胺能神经元变性等原因,氧化应激增强。多巴胺代谢过程中可产生大量自由基,如超氧阴离子、羟基自由基等。同时,抗氧化酶系统功能可能受损,如谷胱甘肽过氧化物酶、超氧化物歧化酶等活性降低,导致自由基清除减少,过多的自由基攻击细胞内的脂质、蛋白质和DNA,造成细胞结构和功能的损伤,进而影响多巴胺能神经元的正常功能。
2.对神经元的损伤:氧化应激产生的自由基可导致多巴胺能神经元的脂质过氧化,破坏细胞膜的结构和功能;使蛋白质氧化修饰,影响蛋白质的正常功能;还可导致DNA损伤,引起神经元的凋亡或坏死,最终导致多巴胺能神经元数量减少,多巴胺分泌不足。
(二)线粒体功能障碍
1.线粒体复合物Ⅰ缺陷:如前所述,MPP+可抑制线粒体复合物Ⅰ的活性,在帕金森病患者中,也存在线粒体复合物Ⅰ活性降低的情况。线粒体复合物Ⅰ是呼吸链中重要的酶复合体,其功能障碍会导致ATP生成减少,能量供应不足,影响神经元的正常代谢和功能。多巴胺能神经元对能量需求较高,线粒体功能障碍会进一步加重其损伤,促使神经元变性。
2.线粒体动力学失衡:线粒体的融合与分裂处于动态平衡状态,以维持线粒体的正常功能。在帕金森病中,线粒体融合蛋白表达异常,导致线粒体融合与分裂失衡。线粒体融合障碍会影响线粒体的质量控制,使受损的线粒体无法通过融合得到修复;线粒体分裂异常则可能导致线粒体碎片化,影响线粒体的运输和分布,进而影响多巴胺能神经元的能量供应和正常功能,加速神经元的变性过程。
三、炎症反应参与
(一)小胶质细胞激活
1.激活机制:多巴胺能神经元变性死亡后释放的某些物质可激活小胶质细胞。例如,多巴胺能神经元损伤后释放的细胞因子、自身抗原等可作为信号分子,与小胶质细胞表面的受体结合,导致小胶质细胞激活。激活的小胶质细胞可产生多种炎症介质,如肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白细胞介素-1β(IL-1β)、干扰素-γ(IFN-γ)等。
2.炎症介质的作用:TNF-α可通过多种途径损伤多巴胺能神经元,它可以诱导神经细胞凋亡相关基因的表达,促进神经元的凋亡;还能破坏血-脑屏障,使外周炎症细胞进入中枢神经系统,进一步加重炎症反应。IL-1β具有致炎作用,可引起神经元的氧化应激反应增强,促进自由基的产生,加重对多巴胺能神经元的损伤。IFN-γ可调节免疫反应,进一步放大炎症信号,参与帕金森病的慢性炎症过程,持续损伤多巴胺能神经元。
(二)星形胶质细胞活化
1.活化表现:星形胶质细胞在帕金森病中也会活化。活化的星形胶质细胞可摄取和代谢多巴胺,产生过氧化氢等有害物质,同时释放炎症介质和神经毒性物质。例如,活化的星形胶质细胞可释放谷氨酸等兴奋性氨基酸,过量的谷氨酸可导致神经元兴奋毒性损伤,对多巴胺能神经元造成损害。
2.对神经元的影响:星形胶质细胞活化产生的炎症介质和神经毒性物质会影响多巴胺能神经元的微环境,破坏神经元生存所需的稳态,长期的不良微环境会导致多巴胺能神经元逐渐变性,影响多巴胺的正常合成、储存和释放,进而引发帕金森病的一系列运动和非运动症状。