1．西藏民族学院医学院 陕西咸阳 712082；2.武警西藏总队医院心血管内科 西藏拉萨 850000
摘要：中枢神经系统的蛋白聚集被认为是引起神经退行性疾病的重要特征。越来越多的神经退行性疾病，包括帕金森症（PD），都是由特殊病原蛋白的包涵体导致发病的，这些包涵体是由巨大的不溶性蛋白组成，并且可以在光学显微镜下观察到。然而，蛋白质包涵体的形成和细胞毒性具有不相关性，这就暗示，可能存在其它形式的病原蛋白质可能导致神经恶化，光学显微镜下所不能观察到的可溶性的蛋白寡聚体，这些小分子蛋白的聚集体，可能是导致神经退行性疾病的潜在原因，α-synuclein（α-syn）被认为是导致PD的发病机理，这种蛋白同时也是路易神经突和路易包涵体的主要成分。然而，α-synuclein同样会形成特定的对细胞具有毒性的寡聚体结构，这些蛋白寡聚体对细胞的毒性作用，可能成为研究PD及相关混乱的新的临床诊断和处理策略。本文中，我们将讨论α-synuclein寡聚体在PD细胞死亡中的作用，并且讨论其潜在的临床治疗中的相关性。
关健词：α-synuclein；帕金森症；寡聚体；毒性
当前临床上对PD病人的治疗依赖于病人的基本的运动面貌：休息性震颤，僵硬的，运动徐缓，并且丧失姿势反射。该方法在疾病的早期阶段是有限的诊断方法中最好的，其准确率是可以达到90%。更重要的限制是，与PD相关的神经退行性过程之前，中脑腹侧的黑质约70%的神经元电极症状开始出现了。越来越多的认识确定非运动性的特征可以先于运动性特征，这可以为PD的治疗提供早期的诊断1。
α-synuclein（α-syn）是分子量为14KD的神经蛋白，属于synuclein结构相关联的脑中高表达蛋白家族，在生理条件下，α-synuclein富集在突触前端，可以促进可溶性N-乙基马来亚胺敏感蛋白受体的聚集，并且被认为对神经传递素的弃放起重要作用，还具有保护神经终端不受伤害的功能2。
在临床诊断之前，α-syn寡聚体可以作为个人PD鉴定的风险性因子。α-syn寡聚体的检查也可以监控疾病级数，并且对治疗作回应的标识。如果α-syn寡聚体毒性真的可以引起PD中神经元的死亡，那么，这些寡聚体在临床症状出现以前就已经呈现出来，那么这些呈现出来的特点就可以为PD病人的诊断提供重要的暗示。
本文将讨论α-syn蛋白的寡聚以及毒性依据和潜在的毒性机制，并且在此基础上讨论PD病中针对α-syn蛋白寡聚体的治疗办法，这将为PD的早期阶段的诊断和治疗提供一定的参考。
1 α-Synuclein蛋白的聚集体
α-syn具有一个天然的未折叠的三级结构，但α-syn在天然构象中呈α螺旋的折叠四聚体结构，在脑中α-syn主要的生理形式是未折叠的单体，这种病源的α-syn蛋白从单体到包涵体，需要经过多级的过程，这与阿尔兹海默病中的β-淀粉样蛋白相似，起初都是因为蛋白的错折叠，导致寡聚体的形成并且最终形成纤维和包涵体。
两个或多个单体的聚集会形成可溶性的寡聚体，也被称为原纤维，因为它是纤维形式的中间体，α-syn寡聚体最初的特点描述来自体外实验，在这些体系中，其它蛋白不存在的情况下，α-syn自发形成聚集体，并且高浓度的α-syn更加容易发生聚集，高分辨率的显微镜，例如，原子力显微镜可以直接观察4-24 nm的寡聚体，各种各样的寡聚体形态被观察到，包括球状的、链状的、环形的，以及管状的寡聚体结构。在体外形成纤维后这些寡聚体消失，α-syn寡聚体形成过程与形态相似于体外形成的其它寡聚体，包括β-淀粉质蛋白及突变的亨廷顿蛋白，支持它们共同的聚集过程3。
2 α-syn寡聚体在帕金森症（PD）中存在毒性的证据
大量涌现的假说指出存在毒性的寡聚体α-syn形式。研究使用蛋白-片段互补分析，通过检测从损坏的细胞中释放的肌激酶，ATP水平，或caspase3/7的活性，证实在细胞培养过程中寡聚体α-syn形式与增加的细胞毒性相关联4，为了进一步检测动物模型中α-syn寡聚体对细胞的毒性，不同的α-syn被设计去拥有不同的聚集特征，采用一个或多个错译的突变体包括特定位的丙胺酸残基，它可以参与α-syn淀粉质纤维的形成，使得突变形式的α-syn纤维形成的能力减少，但是更倾向于形成溶解形式的寡聚体5。
对于寡聚体在神经退化中的作用进一步的支持是更大的寡聚形相关，例如，α-syn寡聚体的含量在A53T突变体转基因老鼠中比转基因表达野生型α-syn的老鼠和戈谢病老鼠模型相对于野生型的老鼠。此外，在先天的PD或synucle相关的路易体痴呆中，α-syn寡聚体的表达水平在病人的大脑皮层中会增加与正常同龄人相比较。内源性α-存在SYN低聚物在PD常见的遗传形式尚未确定，然而帕金森和戈谢病病人被发现α-syn寡聚体含量增加6。不同于LBS和LNS是传统的光学显微镜原位观察尸检，α-syn寡聚体，只能通过脑组织中的蛋白提取才能被发现，在正常脑和PD脑中，α-syn寡聚体含量是否提高还需要一些新方法的检测。不管怎样，这些发现都显示，在PD中，内源性的α-syn寡聚体与神经退化存在一定的相关性。
3 α-syn寡聚体在PD中潜在的毒性机制
α-syn寡聚体如何调节细胞的死亡，尚未完全阐明，可能涉及到许多不同的细胞内和细胞外的机制。（1）在细胞质中，蛋白平衡通过细胞分裂错折叠的蛋白质，或者降解那些难以折叠的蛋白，蛋白降解主要是通过溶酶体和分子伴侣系统来维持平衡。α-Syn寡聚体可能通过抑制这些调节系统和破坏蛋白平衡来促进细胞的死亡；（2）过量表达α-syn同样可以抑制溶酶体酶葡糖脑苷脂酶，α-syn调节的细胞毒性与内质网的慢性应激存在一定的联系，最近使用转基因老鼠研究表明，α-syn寡聚体可以在ER的腔内产生，并且聚集在ER内，使神经元对于慢性应激非常敏感；（3）PD病人的尸检显示，α-syn寡聚体在ER分隔内聚集，暗示，毒性的α-syn寡聚体在细胞空间内聚体，可能会调节神经退化是通过ER的慢性应激作用。
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（4）α-Syn寡聚体在细胞外空间展示不同的细胞毒性，依靠他们的形态学，环形的寡聚体具有形成孔道的活力。使用环形构象的α-Syn寡聚体处理多巴胺能的细胞系或培养的神经元原代细胞，结果发现在细胞内出现钙离子而α-Syn单体没有效果；（5）通过改变谷氨酸盐受体，细胞外对培养的海马神经元采用这些寡聚体，会增加AMPA受体调节的兴奋性后突触电流的幅度；（6）在PD中α-syn种子和prion-like的过程通过多组健康的多巴胺能神经元转入PD脑中并且最终形成LBs；（7）α-syn从细胞内的空间释放进入细胞外，可以通过被动的方式释放，例如，膜的分裂及泄漏同时伴随着细胞的死亡，活性过程包括，胞吐作用和钙依赖的包涵体分泌机制，同样可以调节细胞内α-syn的释放。邻近的细胞吸收细胞外的α-syn主要是通过内吞作用来完成，总之，这些发现表明，α-syn寡聚体种类在朊蛋白样在PD神经退行中存在，这些观点在其它文献中被讨论7。
4 α-Synuclein作为PD潜在的治疗耙目标
生物标志物早期诊断PD的临床意义在于神经保护治疗的预期发现。与其它的神经退行性疾病例如阿尔茨海默病和亨廷顿病等相似，PD的诊断和治疗方法转向在神经退化确定之前就试图进行早期的诊断及疾病修治疗。α-syn寡聚体为PD及突触核蛋白病的早期疾病修饰开放了一个新的领域，并且以α-syn寡聚体作为治疗目标。这些疗法的主要目标是降低有毒α-syn寡聚体的含量，或防止其形成，或分解已形成的有毒寡聚物，或封存和删除它们从细胞和/或细胞外的空间。在基础研究和临床前研究中，多种方法主要针对蛋白质聚集路径不同步骤和在低聚物的毒性各方面进行开展，这些方法包括改变α-syn的翻译后修饰状态，直接阻断或破坏寡聚体的形成，防止细胞与细胞之间α-syn寡聚体的传递，上调分子伴侣系统，或促进有毒寡聚体的清除。
4.1 α-syn的翻译后修饰可以影响形成低聚物的倾向。例如，α-syn129位丝氨酸的磷酸化可以促进α-syn发生聚集，蛋白质磷酸化是由两个作用相反的酶：（1）蛋白激酶可以催化磷酸转移到蛋白；（2）蛋白磷酸酶使蛋白去磷酸化。因此，激酶抑制剂或磷酸酶激活剂可以减少蛋白质的磷酸化状态。多激酶抑制剂已被开发用于治疗非神经系统疾病，特别是cancer。扩展这项工作开展去发展针对激酶的特异性抑制剂，去调节α-syn丝氨酸的磷酸化，可能会导致降低寡聚物药物的产生。
4.2 使用小分子或者合成肽来直接阻碍或破坏α-syn寡聚体的形成是减少寡聚体导致神经退化的另一种策略，小分子酚类化合物姜黄素，一种在香料姜黄中发现的多酚复合物，最近被证明对α-syn单体具有高亲和力。当结合时，姜黄色素可以促进α-syn形成一种不容易聚集的构象，从而阻止其形成α-syn寡聚体或纤维。合成肽也可以通过与α-syn的特定区域作用来减少寡聚体的含量。肽能干扰蛋白质-蛋白质相互作用，如果设计相匹配的特定的氨基酸序列的蛋白结合。靶向小分子和低聚物的合成肽作为一种治疗PD的一个主要限制是能否具有足够的渗透性可通过血脑屏障。
4.3 不同于小分子和合成肽可以特异性地识别氨基酸或蛋白的短序列，抗体却可以针对蛋白的构象并且有助于发展寡聚体特异性的耙治疗。针对α-syn寡聚体的小鼠单克隆抗体和被细胞内吞的细胞内水平降低α-syn寡聚体的单克隆抗体在细胞培养中已被确定，抗体也提供了潜在的手段使细胞传输α-syn寡聚体可以阻断，从而抑制α-syn寡聚体像朊病毒一样的传播方式。
4.4 一种间接的以降低有毒α-syn寡聚体为策略的办法是，上调细胞内和细胞外负责调节低聚物含量的系统。特异性的分子伴侣包括Hsp70and CHIP8可以减少α-syn寡聚体很可能是多种机制，例如对已经错折叠的蛋白进行重折叠，破坏蛋白聚集，或促进蛋白清除。药物提高该途径并降低有毒α-syn种类的研究正在展开。未来研究的领域包括原因激活UPS加快细胞内α-syn寡聚体，并且上调胶质细胞介导的机制，可以清除细胞外α-syn寡聚体。
结论：
蛋白质聚集在神经退行性疾病中普遍存在，致病蛋白与神经退行性疾病的聚集体之间的关系认识的不断发展，目前研究的α-syn寡聚体在PD的发病机制中的作用，一直是蛋白质包涵体的研究重心。在PD等神经退行性疾病的蛋白质包涵体，不代表α-syn寡聚体是唯一的神经毒性蛋白实体，寡聚体作为毒性，在神经退行性疾病的重要因素值得进一步调查研究。如果α-syn寡聚体的假说是正确的，这将有可能形成神经保护疗法，实现对PD和其他神经退行性疾病进行保护性治疗。
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通讯作者：孙正启（1962~），男，汉族，陕西人，教授，硕士生导师，西藏民族学院，研究方向为人体形态学。
西藏自治区自然基金重点项目：高原藏汉族人体成分数据库建立与研究（无编号）和青藏高原藏族正常人及冠心病人的血浆Hs-CRP与血总胆固醇研究（项目编号12KJZRZMY02）
论文作者:曾裕文1,古东2,谢小慧1,石镜明1,孙正启1
论文发表刊物:《健康世界》2015年9期供稿
论文发表时间:2015/11/16
标签：蛋白论文; 细胞论文; 毒性论文; 神经论文; 蛋白质论文; 磷酸化论文; 神经元论文; 《健康世界》2015年9期供稿论文;