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加急見刊

帕金森病多巴胺轉運體異常及藥物干預研究

羅瑞靜 何建成

【摘要】 多巴胺轉運蛋白(Dopamine transporter,DAT)是位于多巴胺能神經(jīng)元突觸前膜的多巴胺能再攝取位點,調控突觸間隙內多巴胺的濃度;它的多少能間接反映黑質-紋狀體通路多巴胺能神經(jīng)元的數(shù)量及功能,故腦DAT被認為是多巴胺能神經(jīng)元的標志物。DAT在帕金森病(parkinson′s disease,PD)的發(fā)生發(fā)展過程中起重要作用。文章從DAT的結構、分布、功能及其轉運調節(jié)、與PD的關系及藥物干預等方面進行了綜述。

【關鍵詞】 帕金森病; 多巴胺轉運體; 綜述

帕金森病(parkinson′s disease,PD)是一種以靜止性震顫、運動遲緩、肌張力增高和姿勢平衡障礙為典型臨床癥候群的緩慢進展的中樞神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病,主要源于中腦黑質致密部多巴胺(dopamine,DA)神經(jīng)元退行性變導致的DA與乙酰膽堿平衡失調。目前,PD的發(fā)病機制尚未完全闡明,近年來的研究表明,DA能神經(jīng)毒素MPP+ 等物質是通過DAT進入神經(jīng)元的,且單光子發(fā)射計算機斷層掃描(SPECT)顯示早期PD病人的DAT水平明顯降低。多巴胺轉運蛋白(dopamine transporter ,DAT)位于中樞多巴胺能神經(jīng)元末梢,是一種膜蛋白。對DAT進行深入廣泛的研究,將有助于PD病因的闡明、早期診斷和預防藥物進展。

1 DAT的結構

DAT是一種膜蛋白,屬于Na+/Cl-依賴性轉運蛋白,DAT約含620個氨基酸,分子量約70 KD。具有12個跨膜功能區(qū),跨膜區(qū)主要由20~24個疏水氨基酸組成,有5個細胞內氨基酸鏈和6個細胞外氨基酸鏈將這些功能區(qū)連接起來構成完整的DAT。近年來,對PD的DAT結構的研究主要集中在基因水平,在Lecouteur等[1]對高加索人群的相關分析中,發(fā)現(xiàn)在PD病人中520bp的等位基因有顯著升高 ,國內由廣州王建等[2]的研究中也得到相同結論。趙曉萍等[3]研究表明,DAT編碼基因的異常與PD發(fā)生密切相關,可能與種族等有關。

2 DAT的分布、功能及其轉運調節(jié)

2.1 DAT的分布研究發(fā)現(xiàn),DAT主要由黑質紋狀體DA能神經(jīng)元胞體、樹突、軸突合成和表達,分布在樹突和軸突的漿膜上。

2.2 DAT的功能神經(jīng)遞質結束的方式有兩種,一種是將遞質迅速代謝為無活性的物質,另一種則通過突觸前膜或膠質細胞再攝取突觸間隙的遞質。多巴胺能神經(jīng)元突觸傳遞結束的方式屬于后者,DAT則為該生理功能的物質基礎。通過細胞膜上Na+- K+–ATP酶的供能,多巴胺從神經(jīng)元中被釋放后很快由DAT再攝取,所以DAT能調控突觸間隙中多巴胺的有效濃度,使多巴胺對突觸前和突觸后受體進行時間依賴性的激動。

2.3 DAT的轉運調節(jié)許多因素可以調節(jié)DAT的轉運:①第二信使與蛋白激酶系統(tǒng)。cAMP類似物使培養(yǎng)的下丘腦神經(jīng)元的DAT活力產(chǎn)生快速反應,而花生四烯酸代謝抑制劑顯著地抑制紋狀體對DAT的攝取,表明DAT功能受到信號轉導過程的影響[4,7]。近來確認在DAT和相關的轉運體中存在公認的蛋白激酶,提示不同的信號轉導通路可以調節(jié)DAT的功能。②受體調節(jié)。D2受體亞型對DAT的轉運功能有調節(jié)作用,二者呈現(xiàn)出同向變化[5]。③離子調節(jié)。Na+ 、K+ 和Cl- 在DAT轉運過程中發(fā)揮作用,但其在DAT識別中的作用仍不清楚[6]。④細胞膜電壓對DAT的調節(jié)。電生理研究表明,DAT對DA的轉運具有電壓依賴特征,細胞膜的電壓發(fā)生變化則影響到DAT的功能。⑤其它。NO和Zn也影響DAT的轉運過程[7,8]。

3 DAT與PD

3.1 DAT與PD的病因機制研究由于分子生物學技術的應用,對DAT的作用有了深一層的認識,DAT已成為調節(jié)DA神經(jīng)系統(tǒng)功能的重要環(huán)節(jié)。目前發(fā)現(xiàn)直接與DAT相互作用的物質主要有兩類:一類是與DAT結合后被直接轉運至突觸前神經(jīng)元細胞,其中除了內源性神經(jīng)遞質DA外,還有神經(jīng)毒物1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氫吡啶(MPTP)的代謝產(chǎn)物1-甲基-4苯基吡啶(MPP+ )和精神興奮藥物苯丙胺(AMP)。DA在代謝過程中可以產(chǎn)生自由基等一系列毒性物質,通過DAT的介導造成了對DA能神經(jīng)元的損傷[9]。MPTP是一種化工原料,是脂溶性的化合物,在腦內經(jīng)MAO-B催化,氧化為MPP+ ,DA能神經(jīng)毒素MPP+ 再通過DAT進入神經(jīng)元對其進行損傷,其損傷的機理可能是MPP+ 抑制了線粒體復合體I的活性,導致氧化應激反應,產(chǎn)生了大量氧自由基,從而導致神經(jīng)元損傷[10,11]。Kitayama(1992)[12]將克隆的DATcDNA轉染至正常的非洲綠猴腎細胞COS中并使之表達,結果發(fā)現(xiàn)這些腎細胞也具有了累積MPP+ 的能力,并表現(xiàn)出COS細胞乳酸脫氫酶釋放增多、與β-腎上腺素能受體結合力下降等中毒現(xiàn)象。Kitayama(1993)[13]還發(fā)現(xiàn)DAT的不同跨膜功能區(qū)功能不同。DAT跨膜功能區(qū)中第7和11疏水基的突變可增加MPP+攝取的速率和親和力,而對多巴胺攝取的影響卻相當輕微。高云朝[14]研究發(fā)現(xiàn)MPTP引起黑質多巴胺神經(jīng)元和尾殼核DAT喪失存在明顯劑量-效應關系。另一類是與DAT結合后本身并不被攝入突觸前神經(jīng)元細胞,而直接發(fā)揮抑制DAT轉運DA的作用,從而導致突觸間隙DA濃度升高,影響DA神經(jīng)系統(tǒng)信號傳導,這類藥物包括: 丁卡因、GBR12909、RTI-121等[15]。

3.2 DAT與PD的診斷目前帕金森病的診斷主要依賴于臨床表現(xiàn)、神經(jīng)系統(tǒng)體征及對多巴制劑的療效反應,缺乏較為客觀的實驗室依據(jù),符合率僅70%~80%,且臨床癥狀一般在基底節(jié)多巴胺耗竭到80%以上才表現(xiàn)[16,17]。多數(shù)研究表明DAT在PD的早期即有變化,因此選擇一種好的DAT的檢測方法對早期診斷、治療PD具有重要意義[18]。

PD的早期診斷主要借助核醫(yī)學顯像技術, 包括突觸后的多巴胺(DA)受體顯像和突觸前的多巴胺轉運蛋白(DAT)顯像, 而DAT顯像比DA顯像能更早更及時地反饋DA能系統(tǒng)的變化[19]。近些年來國內外研究主要集中在DAT顯像效果、靈敏度以及病情評判等方面。Vermeulen等[20]研究發(fā)現(xiàn)在PD早期即見殼核部DAT下降,晚期尾狀核及殼核部DAT均減少。張繼武等[21]認為PD的發(fā)展及嚴重程度與DAT的相關性很強,有助于帕金森病的診斷及嚴重程度的評估。張璟等[22]研究發(fā)現(xiàn)PD患者血淋巴細胞DAT的功能與密度明顯降低,有可能作為疾病早期診斷的生物學指標。此外,Berding等[23]應用DAT配基顯像技術發(fā)現(xiàn),臨床診斷為PD的患者紋狀體DAT信號減弱,可能與黑質紋狀體系DAT表達減少有關。總之,就目前而言,運用SPECT技術對PD高發(fā)人群進行DAT檢測有利于早期發(fā)現(xiàn)PD,但二者之間的關系有待進一步研究。

3.3 西藥對DAT的影響陳玲等[24,25]認為長期美多巴、吡貝地爾(泰舒達)治療可能會使帕金森病模型大鼠腦多巴胺轉運體的數(shù)量減少。吳冠會等[26]研究發(fā)現(xiàn)大劑量依達拉奉腹腔注射使損傷側的DAT放射性計數(shù)與對照組相比差異有顯著性(均P<0.05),提示達到一定劑量的依達拉奉對6-OHDA模型PD大鼠DAT具有保護作用。錢進軍等[27]研究結果顯示:單用吡唄地爾對早期PD患者的運動功能改善不明顯,但延緩了紋狀體DAT活性的下降。而單用左旋多巴可顯著改善早期PD患者運動功能,但紋狀體的DAT活性卻明顯下降。吡唄地爾聯(lián)用左旋多巴不僅明顯改善了患者運動功能,而且顯著延緩了紋狀體DAT活性的下降。肖勤等[28]通過研究認為左旋多巴和多巴胺不僅對D8細胞有毒性損害,還能使DAT數(shù)量明顯減少,DAT結合位點的減少比細胞活性的下降更明顯。一定劑量左旋多巴可增強DAT的功能。栗超躍等[29]發(fā)現(xiàn)洛貝林通過有效抑制細胞膜多巴胺轉運蛋白的攝取功能增加突觸間隙內多巴胺濃度,認為洛貝林是多巴胺轉運蛋白的有效抑制因子。王春燕等[30]則發(fā)現(xiàn)異丙酚以非競爭性的方式抑制了DAT的轉運功能,降低了多巴胺(DA)的再攝取,導致突觸間隙DA濃度升高,從而增強了中樞多巴胺能神經(jīng)信息的傳遞。

3.4 中醫(yī)藥對DAT的影響中醫(yī)中藥治療PD歷史悠久,前人不斷實踐總結了大量治療經(jīng)驗,但現(xiàn)代關于中醫(yī)藥治療PD時對DAT影響的研究還處于起步階段,相關研究數(shù)量較少。張莉等[31]研究發(fā)現(xiàn)電針可促進帕金森小鼠黑質致密部多巴胺轉運體的表達,從而發(fā)揮對帕金森小鼠突觸多巴胺的調節(jié)作用。姜雪梅等[32]通過研究顯示頭電針可以減少PD患者紋狀體區(qū)DAT的丟失,改善紋狀體區(qū)DAT的活性。黃泳等[33]通過研究得出類似結果,顯示頭部電針可以減少PD患者基底節(jié)區(qū)DAT的丟失,改善基底節(jié)區(qū)DAT的活性,達到對于多巴胺神經(jīng)元的保護作用,從而延緩PD患者的病程并且減輕臨床癥狀。陳建宗等[34]通過臨床研究發(fā)現(xiàn)平顫顆粒可以保護PD患者DAT。

4 展 望

闡明PD的病因與發(fā)病機制,建立客觀和可靠的診斷手段,尋找非常有效而副作用少的治療藥物及方法仍然是21世紀神經(jīng)科學領域的研究重點之一。DAT在PD發(fā)生發(fā)展過程中發(fā)揮了重要作用,對DAT進行深入廣泛的研究,將有助于PD病因的闡明、早期診斷和早期藥物干預。特別是開發(fā)既不影響DAT對DA再攝取功能又能阻斷其介導的毒物對神經(jīng)元損傷作用的藥物就顯得尤為重要,中醫(yī)藥治療PD歷史悠久,治療后確實能夠改善PD患者癥狀,但其作用機理與DAT的關系有待作進一步的研究。

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