作者：陈家冲，张相华，季稳，邹重九，黄宽明，湖北医药学院附属太和医院神经外科

帕金森病(Parkinson disease， PD)是一种慢性且逐渐进展的神经退行性疾病，居于神经退行性疾病中的第二位，以65岁老年人多见。近年来帕金森患者年轻化趋势明显，30～50岁患者越来越多。据统计，2020年PD的全球患病率已由原来的1%增加到4%，随着全球人口老龄化的趋势，预计PD的患病率将迎来急剧增长。

PD的临床表现包括多种运动和非运动症状。典型的运动症状中，有三个常见的明显临床体征，包括静止性震颤、运动迟缓以及肢体僵硬，这些体征通常容易被观察到，并且在PD的临床诊断中扮演了重要角色。非运动症状表现为胃肠道和自主神经系统异常，以及神经精神和认知功能障碍，但这些症状基本都在神经退行性变发生后才出现。因此，目前PD基于运动症状识别的诊断标准存在一定主观性，可能延误疾病的早期治疗。

PD的病因复杂，发病机制尚未完全明确，研究认为可能与α-syn异常聚集、免疫与炎性反应、蛋白降解系统紊乱、线粒体功能障碍及肠道微生物菌群失调等有关。过去二十年，大量关于PD发病机制的研究集中在α-突触核蛋白(α-synclein， α-syn)，且发现α-syn在家族性和非家族性(即散发性)PD中均起重要作用。

研究发现PD患者的黑质致密部(substantia nigra pars compacta， SNpc)中多巴胺(dopamine， DA)神经元与正常人相比显著减少，提示PD与多巴胺神经元变性死亡有关。除了DA神经元细胞丧失外，PD中还发现一种位于神经元内的蛋白质内含物，即α-syn沉积物，这种蛋白质内含物被命名为路易小体(Lewy bodies， LB)和营养不良的路易神经突(Lewy neurites， LN)，导致α-syn沉积物形成的机制和致病机理目前尚不清楚。

为深入探讨α-syn与PD之间的关系，本文围绕α-syn在PD发病机理中的作用展开了讨论，并对α-syn作为PD生物标志物在不同样本(包括脑脊液、血液和唾液)中的研究进展以及基于α-syn的临床治疗策略进行了综述，以期为PD的诊断及治疗提供新的思路。

1. α-Syn的特性

1.1 α-syn的编码基因

1912年，科学家F.J.H. Lewy首次详细描述了在PD患者的神经元内观察到的蛋白质内含物，这些蛋白质内含物后来被证实是PD的典型组织病理学特征，对于诊断和理解这种疾病的发病机制具有重要意义。K.N.Tretiakoff在PD患者的大脑神经元内检出一种特殊的异常蛋白小体，后将它们命名为“路易体”，从此围绕路易体相关疾病的研究逐渐展开。

α-syn与PD之间的第一个联系出现在1997年，主要由Polymeropoulos提出，并发现了编码α-syn的SNCA基因(PARK4位点)。SNCA基因存在某种形式的遗传变异，这些变异增加了α-syn异常聚集的风险，从而增加了PD的风险。SNCA基因患者存在明显的临床异质性，发病年龄较早，疾病进展快，多数伴有多种非运动症状。

目前有6个SNCA错义突变与常染色体显性PD相关，包括：p.A53T、p.A30P、p.E46K、p.H50Q、p.G51D、p.A53E，但上述突变均极为罕见。p.A30P突变导致的临床表现接近散发性疾病，而p.A53T、p.E46K、p.H50Q以及新发现的p.G51D和p.A53E突变可能的特征包括遗传驱动、环境交互以及氧化应激机制，共同导致明显的临床异质性。p.A53T、p.A30P、p.E46K和p.G51D突变的PD患者尸检神经病理学报告描述了多巴胺能细胞丢失，并在多个脑区出现广泛的突触核蛋白病变，这些基因的突变可能损害了α-syn与脂质或脑囊泡的结合，导致α-syn的异常聚集。

Polymeropoulos及其团队通过对SNCA基因的研究发现，该基因上的特定点突变不仅与PD的遗传或家族性形式紧密相关，而且还显著增加了PD的风险。这一发现揭示了SNCA基因位点上的共同遗传变异是PD的一个重要的危险因素，强调了遗传因素在疾病发展中的作用。

1.2 α-syn的结构和功能

α-syn是一种14 kDa蛋白(但存在其他亚型)，在α-syn的14 kDa亚型中可以定义3个不同的结构域，羧基末端区域、NAC区域和氨基末端区域。羧基末端区域的特征在于重复4个富含赖氨酸的高度保守基序“KTK(E/Q)GV”，类似于脂蛋白两亲性螺旋结构域中的脂质结合基序，目前所有已知的临床突变都存在于该区域，强调了该结构域在α-syn聚集中的重要性。

NAC区域在疏水氨基酸中含量高，包含12个氨基酸基序(残基71-82:VTGVTAVAQKTV)，负责蛋白聚集的开始，这是α-syn聚集过程中的关键元素。而氨基末端的特征在于脯氨酸、天冬氨酸和谷氨酸残基含量高，目前有关此结构的研究较少。

α-syn蛋白在神经元的突触功能和塑性方面发挥作用。α-syn参与突触功能与神经递质释放，它位于神经末梢的突触前区域，与调节神经递质囊泡的释放密切相关。α-syn通过与突触囊泡膜及相关蛋白相互作用，帮助调控神经递质的储存和释放，影响突触的效率和神经信号的传递。

α-syn还能够与磷脂膜结合，参与膜结合与囊泡运输，即在囊泡运输和膜重塑过程中发挥作用。它同时还参与调控神经元内部囊泡的运输和分布，尤其是涉及神经递质释放的囊泡，这有助于维持神经元内部的物质运输平衡和突触传输的正常功能。此外，α-syn还具有调节细胞自噬和线粒体功能，其中调节自噬是细胞清除损坏细胞器和蛋白质的一种重要机制。

α-syn的异常可能影响细胞自噬的效率，促使其在神经退行性疾病中的聚集。α-syn与线粒体功能的调节有关，其异常形式可能干扰线粒体的能量产生和凋亡过程，这对神经细胞的生存至关重要。α-syn的异常聚集与多种神经退行性疾病的进展有关，其中就包括PD。α-syn以错误的形式聚集形成纤维状聚合体，这些聚合体在细胞内形成包涵体，干扰细胞功能并导致神经元死亡，这种聚集过程被认为是这些神经退行性疾病发展的关键因素。

1.3 α-syn 的原生状态

α-syn在生理条件下主要以无定形的单体形式存在，它能够通过其N末端区域与膜结合，形成一种部分有序的α螺旋结构，调节神经递质囊泡的释放。然而，在病理状态下，α-syn的正常功能被干扰时，它开始错误折叠并形成β-折叠富集的聚集体，最终导致纤维状的聚集体形成，这是多种神经退行性疾病的病理标志。α-syn以各种构象形状和低聚状态处在动态平衡中，不同形态受到颤动转化，而病情演变可能影响聚集动力学。有毒α-syn合成物质的过程和特性目前仍然不清楚，目前已经存在两种假设：淀粉样不溶性原纤维与可溶的前纤维是LB形成的前体，带有毒性的可能是淀粉样不溶性原纤维，或者是它的前体，甚至更有可能是低聚物。

有研究已经筛选了α-syn聚集的不同状态，并彻底检验了聚集相关毒性的功能。研究发现，产生的突变体保持在低聚状态，同时无法形成原纤维，并显示出其体内毒性增强。不同的低聚体类型存在于动态平衡中，然而环状低聚物不参与原纤维生成过程，因此具有潜在的毒性。α-syn低聚体可与脂质结合并增加细胞膜的通透性，导致细胞肿胀、细胞器变性，最后破裂，这是易聚集蛋白的共同特征。

过度调动细胞内钙储存，进而激活钙调神经磷酸酶，导致树突棘的物理崩溃，从而抑制突触囊泡对接。理解α-syn的原生态状态和病理状态之间的转变，以及这一过程是如何影响神经元功能和存活的，是当前研究的热点。未来，随着对α-syn原生态和异常聚集状态了解的深入，有望促进新治疗方法的研发。

2. α-syn作为PD的生物标志物

PD的临床诊断主要基于典型的运动症状，但PD与帕金森综合征的临床重叠表现会导致鉴别诊断困难，尤其是在疾病早期阶段，延误诊断或误诊会影响治疗效果。因此，临床迫切需要发现和识别可靠、准确的PD生物标志物。除α-syn外，有研究也报道了其他PD相关的生物标记物，如神经丝轻链(neurofilament light chain， NfL)、总tau蛋白(total tau， t-tau)、磷酸化tau蛋白(phosphorylated tau， p-tau)和淀粉样蛋白-β1～42(Amyloid-β1～42，Aβ42)、尿酸盐、尿犬尿氨酸(kynurenine， KYN)、脱糖酶、小分子RNA(micro RNA，miRNA)等。

PD患者脑脊液和血清中NfL的诊断准确性较差，与健康对照组(healthy control， HC)相比，患有其他认知或神经退行性疾病患者的NfL水平通常高于PD患者。AD患者t-tau/α-syn的比值显著高于HC患者，且与tau磷酸化率呈强正相关，但另一项研究却显示PD患者的t-tau、p-tau和Aβ42水平没有显著变化。

一项使用孟德尔随机设计的大样本研究评估了尿酸盐与PD风险之间的因果关系，未发现二者具有线性因果保护作用的证据。而一项关于尿KYN水平与PD严重程度和轻度认知障碍的探索性研究虽然发现二者显著相关，但样本偏少。还有研究对脑脊液中脱糖酶作为PD生物标记物的可行性进行了分析，在A53T α-syn小鼠中发现，脱糖酶和α-syn之间存在相互作用关系，它可增加A53T α-syn的表达水平，并与脱糖酶的表达水平呈负相关，提示脱糖酶是PD的潜在生物标志物。

Schulz J等对大脑、血液和脑脊液三种样本中评估miRNA进行了荟萃分析，并确定了在PD患者和对照组的大脑或血液中持续差异表达的13个miRNA，但该分析不能排除选择性报道夸大了某些荟萃分析结果的可能。因此，上述生物标志物的敏感性和特异性较低，未来需要更大的样本量来验证。由于磷酸化α-syn(phosphorylated α-syn， p-α-syn)是PD的标志性病理改变，越来越多的研究将其作为非侵入性诊断生物标志物。基于α-syn受其他因素影响小、易于检测的特点，α-syn的主要亚型已被作为PD的生物标记物在各种生物流体和外周组织中进行检测。

3. 体液中的α-syn作为PD的生物标志物

3.1 脑脊液中α-syn作为PD的生物标志物

不同实验室已经发现一致的结果，与HC和其他非PD神经疾病对照组相比，PD患者脑脊液(cerebrospinal fluid， CSF)中的t-α-syn水平显著降低。为了提高诊断特异性，包括寡聚α-syn(oligomerization α-syn， o-α-syn)和p-α-syn在内的其他α-syn物种也被评估为PD的潜在生物标记物。检测生物流体中蛋白质聚集物的新方法有实时震动诱导转化(real-time quaking-induced conversion， RT-QuIC)和蛋白质错误折叠循环扩增(protein misfolding cycle amplification， PMCA)，均可检测出不同种类α-syn。

最新研究表明，CSF中的α-syn通过PMCA检测可区分PD和多系统萎缩(multiple system atrophy， MSA)，还发现了它们的α-syn聚集体之间的结构差异，但目前尚不清楚MSA-P与MSA-C的性能之间是否存在差异，这需要进一步研究。

研究还将RT-QuIC应用于439个CSF样本的大队列，这些样本来自临床特征良好的PD、痴呆症患者或经尸检证实的患者。一项纳入52名孤立性快速眼动睡眠行为障碍(isolated REM sleep behavior disorder， IRBD)患者40名HC的研究发现，47名(90%)IRBD患者和4名(10%)HC组的CSF中α-syn RT-QuIC检测呈阳性，结果为90.4%的灵敏度和90.0%的特异度。因此，CSF中α-syn作为诊断PD的潜在生物标志物具有一定可行性。

3.2 血液中的α-syn作为PD的生物标志物

与脑脊液相比，血液更易获取。大量研究评估了血清和血浆中的t-α-syn水平，然而，不同研究的结果并不一致，PD患者的α-syn水平与对照组比较结果不尽相同。红细胞是血液中α-syn的主要来源(大于99%)，红细胞的易含性可能是产生矛盾结果的关键因素。因此，研究的重点已经转移到红细胞和特定形式的α-syn， 包括寡聚体、p-α-syn。使用Western blot方法检测MSA患者中的α-syn后发现，红细胞中α-syn显著增加。而在一个更大的队列中，同样的方法却发现PD患者的t-α-syn较对照组降低。

最近的一项研究显示，与HCs相比，PD受试者红细胞膜部分的t-α-syn和聚集α-syn显著增加，但在红细胞胞浆部分Ser129的p-α-syn显著减少。而另一项研究发现，与HC相比，PD患者血浆中的o-α-syn显著升高，随后的研究报告血浆、血清和红细胞中的o-α-syn增加，但却无显著差异。

后来同样测量了PD患者与HC血液中t-、o-或pS129-α-syn浓度的报告显示，PD患者的pS129-α-syn水平升高，但两组的t-或o-α-syn水平没有差异。因此，红细胞中α-syn也是有望成为PD早期诊断和疾病进展监测的重要指标，但目前对其检测的敏感度及差异性有待提高。

3.3 唾液中的α-syn作为PD的生物标记物

唾液由于收集方便，逐渐成为α-syn研究的热点。许多研究认为PD患者的唾液t-α-syn水平低于HC，然而，t-α-syn浓度与疾病严重程度之间没有显著相关性，这表明t-α-syn不能作为唾液中的单一生物标记物。有其他研究证实，与HC相比，PD患者唾液的t-α-syn水平降低，而o-α-syn水平升高。因此，PD患者的o-α-syn/t-α-syn比值显著高于HC患者。

一项针对25例PD和15例HC患者的队列研究得出了同样结论，发现唾液α-syn的总形式和寡聚形式可以量化，并与疾病严重程度相关。他们还发现，与HC相比，PD患者的o-α-syn/t-α-syn比值增加，而不同样本中的t-α-syn减少。更有一项创新性的研究发现，与60例HC受试者相比，74例PD患者唾液细胞外小泡中的o-α-syn水平增加，且o-α-syn/t-α-syn比值也增加。

另一项研究报告了100例PD患者、80例HC患者和20例进行性核上性痴呆(progressive supranuclear palsy， PSP)患者唾液样本中t-α-syn、o-α-syn和o-α-syn/t-α-syn比值的水平，与HC相比，PD患者唾液中的t-α-syn降低，o-α-syn显著增加，因此o-α-syn/t-α-syn比值同样增加。唾液中的α-syn具备成为一种便捷获取的生物标志物的潜力，尤其是唾液中o-α-syn与t-α-syn的比值，有望成为诊断PD及监控其病程进展的创新方法。

4. 基于α-syn的PD治疗策略

4.1 脑深部电极植入术(deep brain stimulation， DBS)

DBS将一个或多个刺激电极通过外科手术的方式植入到大脑特定的区域，脉冲发生器发出的电脉冲通过刺激电极调节植入区域紊乱的神经传导信号。DBS手术通常在清醒的患者中进行，使用安装在患者头部周围的立体定向框架(例如Leksell框架)，通过上传计算机断层扫描 (CT)或磁共振成像 (MRI)影像资料至特定软件，将立体定向框架与患者的CT或MRI图像在程序空间上无缝融合，并运用数字公式进行计算，以及对标准解剖立体定向图谱进行重新格式化处理，能够为大脑提供坐标定位，并准确计算出探针深度，从而实现解剖定位的直观可视化。

术中在颅骨适当位置“打孔”，并在成像引导下将电极植入至预期目标，然后通过颅内DBS导联测试刺激(神经生理学微电极记录)来评估电刺激的效果。研究发现在进行了丘脑底核DBS(subthalamic nucleus-DBS，STN-DBS)的患者中苍白球内侧部(globus pallidus internus， GPi)和黑质中的cGMP含量明显增加。

在高频DBS过程中，星形胶质细胞有潜力释放谷氨酸和腺苷前体，该机制可能有助于改善运动症状，理论上可以通过减少α-syn蛋白的聚集，延缓PD的病情进展，揭示了DBS对星形胶质细胞的刺激可能在PD的治疗中发挥作用，为新的治疗策略奠定了基础。

4.2 靶向自噬小分子化合物

近年来，靶向自噬小分子化合物作为一种治疗策略备受关注，目前发现的小分子化合物有AMPK激活剂、mTOR抑制剂、PI3K抑制剂、Lysosomal酸化剂、ULK1激活剂等，这类化合物能够促进神经细胞内部损伤细胞器的自噬过程，并帮助清除细胞内的蛋白质聚集体(α-syn)。

靶向自噬小分子化合物通过不同的信号途径促进损伤细胞成分的清除，从而减缓神经退行性疾病的进展。这些激活剂和抑制剂在各种PD模型中可能展现出神经保护效果，然而，这些小分子化合物目前仅被用作PD研究中的实验性工具探针，深入理解PD发病机理中的自噬过程，并将现有的小分子化合物转化为未来临床应用，依然是一个巨大的挑战。尽管理论上这些治疗策略具有潜力，但其安全性、有效性和适用性仍需更多的临床试验来验证。

4.3 免疫治疗

免疫治疗包括被动免疫和主动免疫两种策略。被动免疫通过注射针对α-syn的单克隆抗体来直接清除体内的异常α-syn， 而主动免疫则是通过疫苗接种，促使患者自身产生针对α-syn的抗体，目的同样是清除或中和异常的α-syn蛋白，从而减缓疾病的进展。到目前为止，被动免疫和主动免疫在临床试验中都显示出令人鼓舞的结果，研究表明，靶向细胞外α-syn的抗体主要通过Fcγ受体激活小胶质细胞降解，从而阻断小胶质细胞内α-syn向其他神经细胞的转移。

在小鼠中每周腹膜内注射α-syn靶向单克隆抗体可减少α-syn在新皮层和海马体中的积累，从而抑制神经退行性变化，并缓解运动相关症状。有学者对野生型小鼠的纹状体进行每周一次的α-syn前体纤维注射，同时使用Syn303抗体进行免疫接种，这种免疫策略使得小鼠黑质和杏仁核中展现出较少的LB和LN病理变化，多巴胺能神经元的丢失明显减少，同时运动障碍症状也显著减轻。

在针对α-syn抗体疗法的临床开发中，面临的一个主要挑战是缺少可靠评估疾病进展的诊断工具。因此，开发能准确评估α-syn相关疾病的先进成像技术，对于有效监控临床试验的成效至关重要。

综上所述，α-syn作为PD的生物标志物展现出巨大的研究和临床应用潜力，随着技术的进步和对PD病理机制的深入理解，α-syn的研究将继续推动神经退行性疾病诊断和治疗领域向前发展。在未来研究中，可通过DBS手术前后α-syn的含量变化动态研究帕金森的症状改变，以及不同频率电脉冲下体液中的α-syn下的变化，进一步研究α-syn在PD诊断中的特异性，这一研究方向有潜力为帕金森病的诊断和治疗提供新的视角，尤其是在疾病的早期阶段。

来源：陈家冲,张相华,季稳,等.α-突触核蛋白在帕金森病中的研究进展[J].湖北医药学院学报,2024,43(02):215-220.