葡糖腦苷脂酶基因突變與帕金森病的相關性研究進展

王 琛， 安星凱綜述， 馬琪林審校

帕金森病是一種常見的神經系統變性疾病，以色列的研究小組最早在德系猶太人帕金森患者中發現了葡糖腦苷脂酶(GBA)基因變異［1］。葡糖腦苷脂酶基因變異可導致戈謝病，部分戈謝病患者具有帕金森綜合征臨床特征，多數發病年齡早，無明顯的靜止性震顫，對左旋多巴的反應差，也有典型的左旋多巴敏感性帕金森綜合征。

近年來，世界各地學者對GBA基因突變與帕金森病相關性的研究取得了顯著成果，西方多項研究證實葡萄糖腦苷脂酶基因突變，即使是雜合子也有發展為帕金森病的危險，帕金森病患者葡萄糖腦苷脂酶基因突變比普通人群高，且在戈謝病合并帕金森病患者病理研究中發現共核蛋白陽性的路易體和包涵體。戈謝病患者不僅會因GBA基因缺陷而發病，且罹患帕金森病的風險也可增加。常見突變位點有N370S、L444P、ⅣS2+lG→A、84GG 等，而且近來在某些罕見GBA突變基因與帕金森病聯系的研究上也取得了一定突破。

1 戈謝病(Gaucher disease，GD)與GBA基因

首次發現于1882年的戈謝病是最常見的脂質儲存疾病，也是一種遺傳性疾病。在戈謝病患者中，通常缺少葡糖腦苷脂酶。葡糖腦苷脂酶(GBA，也叫葡糖神經酰胺酶，β-葡糖苷酶，D-葡糖-N酰基神經氨乳酸鈣水解酶)是一種需要水解的酶，通過水解β-葡萄糖苷酶連接醣脂類代謝中間產物的化學葡糖腦苷脂酶。它局限于溶酶體內并具有59700道爾頓分子量。GBA的基因突變導致該酶減少或缺乏，致使巨噬細胞內的葡萄糖腦苷脂不能被進一步水解而貯積在溶酶體中，導致細胞失去原有的功能。這些病理性細胞在人體器官中的浸潤，造成骨骼、骨髓、脾臟、肝臟和肺部的病變。

依據神經系統受累的程度分為3種臨床類型。Ⅰ型慢性型最常見，又稱非神經型或成人型，主要累及周圍器官;Ⅱ型為急性型、神經型，嬰兒期發病，有嚴重神經系統受累，多于出生后短期內死亡;Ⅲ型又稱亞急性型、神經型，起病較Ⅱ型緩慢，可在嬰幼兒期發病，除內臟受累外，可有神經系統表現。Ⅲ型智力障礙較輕，根據患者神經系統受累程度，Ⅲ型又分為:Ⅲa型，有兩項或以上神經系統受累表現，輕度內臟受累;Ⅲb型，僅有眼球運動失調，伴進行性內臟受累;Ⅲc型，眼球運動失調伴進行性心臟瓣膜鈣化和內臟受累。

2 帕金森病與GBA基因突變的相關性

帕金森病(Parkinson＇s Disease，PD)又稱“震顫麻痹”，該病是一種常見于中老年的神經系統變性疾病，主要表現為靜止性震顫、肌強直、運動緩慢及姿勢步態異常。帕金森病是老年人中最常見的神經變性疾病之一，多在60歲以后發病，在低年齡段人群中也有相關病例報道。

在2004年發表在新英格蘭醫學雜志上的文章中，以色列研究小組對99個患有帕金森病的德系猶太人進行了病理學研究，他們發現有33個患者的葡糖腦苷脂酶基因(GBA)發生了變異。因GBA酶可控制脂肪代謝，研究人員分析認為正是由于該基因的變異使人體內的脂質不能及時代謝，并進而導致神經細胞中的蛋白質反常堆積，形成帕金森病。

2.1 近年來有關帕金森病與GBA基因突變聯系的重要實驗 最早證實GBA基因突變與帕金森病相關的研究是以色列Judith Aharon-Peretz教授的研究小組，他們在一個99例典型的以色列德系猶太人PD患者隊列研究中，對GBA 6個最常見的突變進行了檢測，發現23例(23.2%)攜帶N370S雜合突變、4例(4.0%)84GG 雜合子、3例(3.0%)N370S純合子和1例(1.0%)R496H雜合子，其突變頻率是74例阿爾茨海默病(4.1%)的7.63倍，1 543例正常對照組(6.2%)的5.04倍。該研究得出GBA雜合突變有導致徳系猶太人患帕金森病的傾向。

Lwin A教授的分子研究所使用帕金森病患者腦組織中的DNA對GBA進行研究［2］，從5個不同的美國腦基因庫的57例樣本中直接對GBA基因進行測序，結果顯示8例樣本DNA具有等位基因突變，其中≥20%的等位基因有N370S突變，另有E326K、T369M等也被檢出，對無病理表現對照組腦標本中測序發現E326K等位基因，但沒發現突變。研究指出這些GBA突變患者帕金森病發病年齡趨向于年輕化。另一個研究對在英國的26例腦標本進行測序，發現2例GBA基因突變［3］。以Lorraine N.Clark教授為首的研究小組對其診所的160例德系猶太籍帕金森病患者和92例樣本的正常組對照［4］。N370S基因突變的檢測顯示陽性率10.6%(17例)，對照是4.3%。但由于樣本量較小缺乏可靠的統計學意義。加拿大研究人員［5］在88例帕金森綜合征患者中檢測到了5個GBA雜合子基因突變，包括2個罕見的等位基因，該研究是選擇早發病的或有陽性家族史的患者與122例正常組的對照，突變率分別為5.6%及0.8%。另一項實驗對委內瑞拉早發的33例PD患者和31例對照組整個GBA基因進行測序，4例無血緣關系的患者攜帶N370S雜合子［6］。Jun Mitsui，Ikuko Mizuta等人的研究中，綜合534個帕金森病患者的GBA序列重排和544個受控的變異型序列顯示:11個病原變異型與戈謝病相關，11個非同義變異型與戈謝病無關。50個PD患者(9.4%)有這11個處在雜合狀態的病原變異型中的一種。在這些病原變異型中，R120W、L444P及RecNciI具有高普遍性，且每個都顯示與帕金森病具有顯著相關性［7］。韓國延世大學 Mun-Kyung Sunwoo，Seung-Min Kim等人通過血液學信息，演示了GBA突變的基因分析和以F點標記的FP-CIT為特異性配體的PET，解釋了在GBA中復雜的雜合突變(S271G＆R359X)。

迄今為止在帕金森病患者確定的GBA突變中，包括以前報告過的突變:84insGG、E326K、T369M、N370S、D409H、R496H、L444P、RecNciI，及一種同義替換 P175P的新突變，其在358例對照染色體中缺乏。綜合以往資料，GBA突變在猶太帕金森病患者中(16.9%)比非猶太帕金森病患者(8%)更常見，該突變在猶太人對照組中(7.1%)比非猶太人健康對照組(2.1%)也更常見。與較老年齡時被診斷的患者相比，在50歲或較年輕時被診斷的猶太和非猶太帕金森病患者更可能攜帶葡糖腦苷脂酶突變。

近年來對意大利、葡萄牙、希臘、加拿大、巴西、日本、中國臺灣、新加坡華裔等歐美及亞裔帕金森病患者的研究中也相繼發現有N370S、L444P、R1起步階段，中南大學湘雅醫學院的相關研究顯示［8］，在中國大陸402例散發性PD患者中發現11例攜帶L444P雜合子突變，未發現F213I、R353W和N370S突變，而在413名健康對照者中未發現GBA基因L444P、F213I、R353W、N370S突變。在 402例散發性 PD 患者和1413名健康對照者中GBA基因突變頻率具有顯著差異(P=0.0007)，進一步行Meta分析結果顯示在中國人群PD患者及對照組中GBA基因L444P突變頻率具有顯著性差異:Z=3.83，P=0.0001，OR=8.42，95%CI 2.83 ～25.06。

2.2 Ⅰ型戈謝病(GDⅠ)的GBA基因突變與帕金森病有研究對同時患有的帕金森病患者的觀察證實其一級親屬GBA雜合突變是帕金森病發病的一個風險因子［9］。然而，對患有未知GDⅠ的PD患者風險的大小還未確定，且尚不清楚Ⅰ型戈謝病的PD患者是否通過不同的基因型或表現型特征表達Ⅰ型戈謝病的特殊亞型。與一般人群相比較的患GDⅠ的444個連續待估患者中估計了患PD的風險，11個患者在接下來12年的隨訪中表現出了帕金森病癥狀。校正后一生中GDⅠ患者相比一般人群患PD的風險率為21.4［95% 置信區間(95%CI)10.7～38.3］，且男性風險高于女性。在實驗人群中，GD1/PD表現型由于更高的無血管性骨壞死發生率而以更高的GD1嚴重性評分為特點。PD溫和型與潛在致命型疾病有不同的臨床頻譜。只有一個GD1/PD患者表型至少有一個N370S等位基因。總之相對于一般人群，GDⅠ患者終身發展為PD的風險將近高出20倍。經聚合酶鏈式反應(PCR)和DNA測序等實驗，55個堿基對的表達刪除分解N370S突變被證實，從而避免了N370S/55堿基對被誤分類成N370S/N370S而刪除。在12年的觀察期中，對444個連續GDⅠ患者進行了監測統計。10個患者在觀察期中發展為PD，診斷PD的平均年齡為55.0±8.8歲(年齡跨度40～65)。當GDⅠ/PD與GDⅠ非PD患者相比時，GD相關癥狀發作年齡，GDⅠ確診年齡、性別分布、脾切除率及GBA1基因型，分布在這兩組患者中是相似的。所有患者除了一人都至少潛在一個N370S等位基因(5/11 N370S純合子，3/11 N370S/84GG，2/11 N370S/L444P且 1/11患者是L444P/W312C)，分布在GDⅠ/PD組的GBA等位基因與分布在僅有一個GDⅠ組的相似。全面嚴重性評分指數和骨疾病評分(赫爾曼評分)在發展帕金森病的患者中較為發展這種特殊表型的患者有顯著提高(嚴重性評分指數10.8±0.8 vs 6.9 ± 3.7，P=0.02;赫爾曼評分4.6 ±0.5 vs 2.5 ±1.5，P=0.002卡方檢驗)。在這11個帕金森病患者中診斷GDⅠ的平均年齡是30歲(跨度為3～69歲)，且診斷帕金森病的平均年齡為55.0±8.8歲(跨度40～65歲)。

2.3 Ⅱ型戈謝病(GDⅡ)的GBA基因突變與帕金森病患有Ⅱ型戈謝病的非猶太PD患者中R359X基因突變也被Beutler和Gelbart教授所鑒定［10］，且該突變在患戈謝病的西班牙裔患者中呈低流行趨勢。然而，這些報道中的R359X基因突變不伴隨帕金森病表現型。雖然很難決定患者中哪個突變可能影響了帕金森病表現型的發展，但因在這些患者中都發現了R359X突變，則R359X可能成為帕金森病表現型的病原所在。這是證明帕金森病和GBA中R359X基因突變相關聯的首個報道，GBA中相同R359X基因突變的不同表現型可能歸因于種族差異和環境因素對風險基因表達的影響。然而，在PD患者中發現受病原或功能影響致R359X的異常突變需要進一步闡明。

2.4 Ⅲ型戈謝病(GDⅢ)的GBA基因突變與帕金森病Ⅲ型戈謝病常于2歲至青少年期發病，因其發病率極低，目前關于Ⅲ型戈謝病的GBA基因突變與帕金森病關系的研究尚處于探索期，缺乏陽性結果報道。

3 戈謝病與帕金森病的臨床聯系

最早關于GD臨床表現與PD的關系的描述可追溯到20世紀上葉，GD患者的帕金森綜合征特點與典型的PD有一定差異，主要表現為無明顯靜止性震顫，發病年齡早，對多巴胺受體激動劑的反應差。在Tayebi等人的研究中［11］，患者有相對輕的戈謝病的表現，平均診斷年齡35歲，而他們的PD癥狀相對早發，平均診斷年齡48歲。他們的臨床表現有不對稱的震顫、肌強直、運動遲緩、癡呆、幻視等等。許多報道指出GD和PD有間接聯系，大量病例事件的表現型分析顯示GD患者中的PD患者表現出趨向于失運動形式，包括靜止性震顫、肌強直及對多巴胺反應良好。上述臨床癥狀可能與突變的GBA引起α-共核蛋白的聚集，以及泛素-蛋白酶系統受影響所致［12］。

4 治療進展及前景

對于伴GBA基因突變的PD，治療GD傳統的酶替代療法(ERT)對GD的系統性癥狀如肝脾大、貧血等均有效果，但對帕金森癥狀改善不佳，可能與合成酶無法透過血腦屏障，雜合子阻止酶的沉積有關，因此對于部分PD患者只能采取對癥治療，以期待適當改善癥狀。對于某些類型的GD患者，PD有時是表型的一部分，大多數的GD患者不發展為PD，GBA基因突變只是PD患病的一個危險因素。承前啟后，為提高外顯率可對更大的患者群或家族性患者進行進一步研究，以便在診斷與治療之前建立權威性指南，力爭探索與制定更加有效的治療策略。

［1］Aharon-Peretz J，Rosenbaum H，Gershoni-Baruch R.Mutations in the glucocerebrosidase geneand Parkinson’s disease in ashkenazi jews［J］.N Engl JMed，2004，351:1972-1977.

［2］Lwin A，Orvisky E，Goker-Alpan O，etal.Glucocerebrosidase mutationsin subjects with parkinsonism［J］.Mol Genet Metab，2004，81(1):70-73.

［3］Shi Zhi hong，Zhang Ben Shu.Progress in Gaucher disease and Parkinson＇s disease［J］.Medical Recapitulate，2008，14(4):583-585.

［4］Clark LN，Nicolai A，Afridi S，etal.Pilotassociation study of the betaglucocerebrosidase N370S allele and Parkinson’s disease in subjects of Jewish ethnicity［J］.Mov Disord，2005，20:100-103.

［5］Sato C，Morgan A，Lang AE，etal.Analysis of the glucocerebrosidasegene in Parkinson’s disease［J］.Mov Disord，2005，20(3):367-370.

［6］Eblan MJ，Nguyen J，Ziegler SG，etal.Glucocerebrosidase mutations are alsofound in subjects with early-onset parkinsonism from Venezuela［J］.Mov Disord，2006，21:282-283.

［7］Mitsui J，Mizuta I，Toyoda A，etal.Mutations for Gaucher disease conferHigh susceptibility to parkinson disease［J］.Arch Neurol，2009，66(5):571-576.

［8］Sun QY.The research on the association between GBA genemutations and Parkinson’s disease in Chinese population［D］.Xiangya School of Medicine，Central South University，2010.

［9］Bultron G，Kacena K，Pearson D，etal.The risk of Parkinson＇s disease in type 1 Gaucher disease［J］.JInheritMetab Dis，2010，33(2):167-173.

［10］Sunwoo MK，Kim SM，Lee S，etal.Parkinsonism associated with glucocerebrosidasemutation［J］.JClin Neurol，2011，7:99-101.

［11］Tayebi N，Walker J，Stubblefield B，etal.Gancher disease with parkinsenianmanifestations:does glucocerehresidase deficiency contribute to a vulnerability to parkinsonism［J］.Mol Genet Metab，2003，79(2):104-109.

［12］Rideout HJ，Dietrich P，Wang Q，etal.α-synuclein is required for the fibrillar nature of ubiquitinated inclusion induced by proteasomal inhibition in primary neurons［J］.J Biol Chem，2004，279(45):46915-46920.