帕金森病的興奮性毒性與肝細胞生長因子

崔曉梅 王運良（通訊作者）韓 冰 李金鳳

1）濰坊醫學院2011級神經病學碩士研究生 濰坊 261053 2）解放軍第148醫院神經內科 淄博 255300

帕金森病（Parkinson’s disease，PD）是影響中老年人身體健康的主要神經退行性疾病之一，隨著全世界人口老齡化的來臨，對該病的研究已越來越受到人們的重視。

1 PD概述

PD有震顫、肌強直、運動遲緩、姿勢不穩等運動癥狀，主要是由大腦神經元多相退變引起，不僅在中腦黑質致密部，也發生在大腦的外紋狀體。除了眾所周知PD病人的運動障礙。認知障礙和記憶損害也是疾病的重要組成部分，很可能是由于外紋狀體，包括海馬部的突觸傳遞和可塑性的破壞引起的［1］。有研究表明，PD的發病率隨年齡增長而顯著提高，65～69歲人群，0.6%會受影響，而在85～89歲，人數增加至2.6%，使PD成為繼阿爾茨海默病后第二位最常見的神經系統變性疾病［2］。

PD是共核蛋白病中最具代表性的疾病，以α－突觸核蛋白在不同的大腦區域錯誤折疊和聚集作為主要的病理標志，以黑質多巴胺能神經元（DA）丟失為主要特點的神經變性疾病。PD的發病機制復雜，包括遺傳、環境及年齡老化等多種因素共同作用下，通過氧化應激、線粒體功能衰竭、鈣超載、興奮性氨基酸毒性及細胞凋亡等機制引起黑質DA能神經元變性［3］。

2 PD的興奮性毒性

2.1谷氨酸的興奮毒性興奮性氨基酸（EAA）參與突觸興奮傳遞、學習記憶形成及多種變性疾病的發生。近年的研究顯示，谷氨酸作為腦內主要的興奮性氨基酸，其神經毒性作用是PD的發病機制之一。Michelle等采用新的微電極陣列記錄技術研究了不同年齡段雄鼠大腦齒狀核、海馬CA3、CA1亞區谷氨酸的釋放與吸收。在老年大鼠CA3區苔蘚纖維終端氯化鉀（KCl）誘導的谷氨酸釋放明顯低于幼鼠和中老年鼠。中老年鼠齒狀回穿通纖維終端KCl誘導的谷氨酸釋放相對于其他2組明顯增多。老年大鼠齒狀回谷氨酸吸收率高于幼鼠組，表明中老年鼠隨谷氨酸釋放增多，存在可能與年齡相關的谷氨酸調節的改變，支持哺乳動物在老化過程中海馬亞區谷氨酸調節的動態改變，對學習和記憶至關重要［4］。

2.2谷氨酸受體谷氨酸是廣泛存在于哺乳動物中樞神經系統的興奮性神經遞質，通過激動離子通道型受體（NMDA，AMPA）和代謝型受體（mGlu1－mGlu8）而發揮作用。過量的谷氨酸對其受體的過度興奮會引起神經元的損傷直至死亡，稱之為興奮性神經毒性。近年來通過對其受體的研究，也證實谷氨酸和PD之間關系密切。

2.2.1 離子型谷氨酸受體：當離子型谷氨酸受體NMDA被激活時，除對Na＋、K＋具有通透性之外，NMDA受體主要負責Ca2＋的內流。Ca2＋是神經元信號傳遞的第二信使，介導NMDA受體的多種生理功能。但在病理狀態下，神經元處于周圍谷氨酸水平較高的環境中，導致NMDA受體被大量激活，使得更多Ca2＋內流，產生鈣超載，引起神經元凋亡或死亡［5］。Akimoto等［6］研究發現，在幼年大鼠海馬區，神經元表達肝細胞生長因子（HGF）受體c－Met，并且有很高程度的酪氨酸磷酸化，較正常狀態肝臟的水平還要高，說明受體被活化，HGF在完整的腦組織中持續起作用。外源性給予HGF后可增強海馬CA1區突觸的長時程增強作用（LTP），是學習和記憶的神經生理基礎，但對長時程抑制無影響。HGF可增加離體神經組織NMDA受體介導的電流，這種電流增加是增強LTP的基礎。

Diógenes等［1］觀察了α－突觸核蛋白聚集對 NMDA受體介導的大鼠海馬突觸傳遞和LTP的影響，顯示受α－突觸核蛋白聚體的長期影響，而不是單體或原纖維，通過激活NMDA受體增加突觸傳遞，并增加鈣離子通透性AMPA受體的數量。α－突觸核蛋白聚體增加導致LTP受損，預處理可恢復表達LTP的能力，提示α－突觸核蛋白聚體驅動谷氨酸能突觸傳遞，為PD和其他共核蛋白病神經元損傷和毒性作用的研究提供了重要線索。

2.2.2 代謝型谷氨酸受體：代謝型谷氨酸受體亞型5（mGluR5）調節谷氨酸的傳輸，因此被認為是作為神經保護藥物潛在的靶點。Hsieh等［7］研究2－甲基－6－苯基乙炔基嘧啶（MPEP）、mGluR5拮抗劑對1－甲基－4－苯基－1，2，3，6－四氫吡啶（MPTP）誘導的PD大鼠模型中記憶、物體識別和神經變性所起的作用。結果證實了谷氨酸能系統功能亢進與PD興奮性毒性和神經變性之間的關系。MPTP損傷大鼠表現記憶損害和物體識別損害，MPEP治療可防止這種損害。并且MPEP能抑制MPTP誘導的黑質紋狀體多巴胺能神經元變性、SNc小神經膠質活化及海馬神經元的喪失。提示mGluR5在PD的病理生理過程中起了一定作用，其拮抗劑MPEP是一種有潛力治療PD相關癡呆的新方法。

Agari等［8］采用單側注射6－OHDA制作PD大鼠模型，觀察蒼白球代謝型谷氨酸受體激活后對阿樸嗎啡誘導的旋轉運動的影響。同側蒼白球內注射非選擇性代謝型谷氨酸受體激動劑（ACPD）和選擇性代謝型谷氨酸受體亞型1激動劑（DHPG），可完全抑制阿樸嗎啡誘導的旋轉運動，而選擇性代謝型谷氨酸受體亞型3激動劑（L－AP4）則無這種作用。接受ACPD或DHPG注射的大鼠與對照組相比，損傷側蒼白球、下丘腦核及黑質網狀部位c－fos蛋白顯著表達。結果表明代謝型谷氨酸受體（mGluRs）與PD的治療靶點密切相關。

3 肝細胞生長因子

肝細胞生長因子（hepatocyte growth factor，HGF）是一種神經保護因子，并且在神經生長中起營養作用，促進中樞神經元的存活和成熟。HGF及其受體廣泛存在于神經系統，雪旺細胞、小膠質細胞、星形膠質細胞和少突膠質細胞都能合成和表達HGF及其受體c－Met。HGF對運動神經元的發育、存活、軸突的生長和導向，以及對周圍神經損傷后神經元的保護、軸突的延長和神經纖維的修復等具有重要作用［9］。

Achim等［10］對HGF及其受體表達進行研究，發現人和大鼠的海馬組織CA3－4區表達豐富，CA1區表達cMet。HGF預處理可明顯阻止缺氧／復氧導致的細胞活力降低和凋亡細胞數量增加。Miyazawa等［11］研究證實，HGF能有效地防止海馬神經元遲發性細胞死亡，提前6h預注射人重組HGF（hrHGF）對缺血的海馬神經元有保護作用。Niimura等對短暫性前腦缺血再灌注大鼠，在10min～72h內直接向海馬CA1區持續的注入hrHGF，TUNEL染色發現，CA1區陽性細胞數顯著增加，hrHGF治療幾乎完全抵消了局部缺血造成的損害。

4 帕金森病的興奮性毒性與肝細胞生長因子

PD治療的關鍵和理想模式不僅是有效提高紋狀體內DA含量，而且應考慮如何挽救已變性和瀕臨死亡的DA能神經元、減緩乃至阻止其進一步退變。這不僅可改善PD病人的運動障礙，而且能改善其認知障礙和記憶損害。

Koike等［12］紋狀體內注射6－OHDA制作PD大鼠模型，采用腦功能區定位向一側紋狀體轉染人HGF或β－半乳糖苷酶質粒，應用免疫組化技術，注射側可檢測到人HGF表達且可持續至少12d。轉染β－半乳糖苷酶質粒的PD大鼠表現為阿樸嗎啡誘導的不對稱旋轉反應，超過90%多巴胺能神經元丟失；而轉染HGF的大鼠對這種不正常旋轉有非常顯著的抑制作用，并且70%多巴胺能神經元保留。研究表明HGF過表達可阻止PD大鼠的神經元死亡。

Date等報道HGF對大腦缺血后學習和記憶功能的影響。側腦室注射hrHGF，可減少腦缺血大鼠水迷宮實驗中到達安全臺的潛伏期。另外，熒光標記發現，hrHGF顯著減少血腦屏障破壞后白蛋白外漏。hrHGF對血腦屏障的保護作用與缺血早期防止大腦內皮細胞的凋亡相關。這些結果表明，hrHGF在持續性腦缺血早期通過保護內皮細胞能有效防止學習和記憶功能損害，可能是腦血管病和血管性癡呆有效的治療措施［13］。

為明確興奮性毒性條件下HGF對突觸密度的影響，Akita等［14］采用免疫染色雙標法，研究培養的海馬神經元NMDA受體亞單位和突觸前標記數量的改變。暴露于興奮性氨基酸毒性環境時，突觸NMDA受體NR2B亞單位數量減少，但NR1和NR2A亞單位沒有改變。興奮毒性作用也使PSD－95（一種突觸后支架蛋白）和synaptic I（突觸前蛋白）減少。HGF治療可阻止其數量的減少。當興奮性氨基酸（NMDA）毒性增加時，NR2B亞單位的減少程度可被HGF緩解。HGF可阻止NMDA受體去極化激活，減少誘導CREB（cAMP反應元件結合蛋白）磷酸化。這些研究表明HGF不僅可阻止神經細胞的死亡，而且可阻斷NMDA受體亞單位的減少和NMDA受體細胞內信號通道。

5 展望

多巴胺和谷氨酸受體系統與很多神經精神疾病相關。多巴胺影響體內多種功能包括自主活動、認知、情感和內分泌調節。谷氨酸是體內最主要的興奮性神經遞質，與調節神經元回路發育、學習和記憶相關。多巴胺和谷氨酸投射在腦內重疊和會聚，構成了這些受體系統神經元間相互作用的復雜網絡。許多病理過程都與一個或多個突觸后神經遞質受體功能失常相關，一般的受體激動劑或拮抗劑可糾正這種病理狀態，但這些藥物通常都具有較嚴重不良反應，因為抑制大腦正常功能所必需的突觸后應答。因此需要選擇改善突觸功能的新藥物。而HGF作為一種多功能的生長因子，其與神經系統之間的關系已經引起人們的關注。HGF對缺血大腦的在體、離體神經元具有直接的保護作用，不僅能改善腦缺血引起的學習和記憶障礙，而且在興奮毒性條件下，HGF能從形態和功能上改善突觸。因此，更深入的探討HGF與PD之間的聯系，可能為PD治療提供更多的證據和方法。

［1］Diógenes MJ，Dias RB，Rombo DM，et al.Extracellular alphasynuclein oligomers modulate synaptic transmission and impair LTP via NMDA－receptor activation［J］.The journal of Neuroscience，2012，32（34）：11 750－11 762.

［2］Cubo E，Alvarez E，Morant C，et al.Burden of disease related to Parkinson＇s disease in Spain in the year 2000［J］.Movement disorders，2005，20（11）：1 481－1 487.

［3］Broussolle E，Thobois S.Genetics and environmental factors of Parkinson disease［J］.Rev Neurol，2002，158（1）：11－23.

［4］Stephens ML，Quintero JE，Pomerleau F，et al.Age－related changes in glutamate release in the CA3and dentate gyrus of the rat hippocampus［J］.Neurobiology of Aging，2011，32（5）：811－820.

［5］O＇Connor JJ，Wu J Rowan MJ，et al.Potentiation of N－methyl－D－aspartate receptor mediated currents detected using the excised patch technique in the hippocampal dentate gyrus［J］.Neuroscience，1995，69（2）：363－369.

［6］Akimoto M，Baba A，Ikeda－Matsuo Y，et al.Hepatocyte growth factor as an enhancer of NMDA currents and synaptic plasticity in the hippocampus［J］.Neuroscience，2004，128（1）：155－162.

［7］Hsieh MH，Ho SC，Yeh KY，et al.Blockade of metabotropic glutamate receptors inhibits cognition and neurodegeneration in an MPTP－induced Parkinson＇s disease rat model［J］.Pharmacology，Biochemistry and Behavior，2012，102（1）：64－71.

［8］Agari T，Yasuhara T，Matsui T，et al.Intrapallidal metabotropic glutamate receptor activation in a rat model of Parkinson’s disease：Behavioral and histological analyses［J］.Brain research，2008，1203（4）：189－196.

［9］Powell EM，Mars WM，Levitt P.Hepatocyte growth factor／scatter factor is a motogen for interneurons migrating from the ventral to dorsal telencephalon［J］.Neuron，2001，30（1）：79－89.

［10］Achim CL，Katyal S，Wiley CA，et al.Expression of HGF and cMet in the developing and adult brain ［J］.Developmental Brain Research，1997，102（2）：229－303.

［11］Niimura M，Takagi N，Takagi K，et al.Effects of hepatocyte growth factor on phosphorylation of extracellular signal－regulated kinase and hippocampal cell death in rats with transient forebrain ischemia［J］.European Journal of Pharmacology，2006，535（1／3）：114－124.

［12］Koike H，Ishida A，Shimamura M，et al.Prevention of onset of Parkinson＇s disease by in vivo gene transfer of human hepatocyte growth factor in rodent model：a model of gene therapy for Parkinson＇s disease［J］.Gene Therapy，2006，13（23）：1 639－1 644.

［13］Date I，Takagi N，Takagi K，et al.Hepatocyte growth factor attenuates cerebral ischemia－induced learning dysfunction［J］.Biochemical and Biophysical Research Communications，2004，319（4）：1 152－1 158.

［14］Akita H，Takagi N，Ishihara N，et al.Hepatocyte growth factor improves synaptic localization of the NMDA receptor and intracellular signaling after excitotoxic injury in cultured hippocampal neurons［J］.Experimental Neurology，2008，210（1）：83－94.