帕金森病相关标志物研究进展

上传时间:2018-04-12 浏览次数:


 
导语
        4月11日是“世界帕金森病日”,中国微循环学会神经变性病专委会自今日始将推送一系列帕金森病诊疗专题学术前沿及科普文章,欢迎关注。患帕不怕,抗帕路上你我同心共行!
 
 
帕金森病相关标志物研究进展
姚小美 王栋 赵振向 王玲玲 刘艺鸣
 

        帕金森病( Parkinson's disease,PD) 是世界第二大神经系统变性疾病,患病率随着年龄的增长逐年升高。PD的临床症状主要表现在两个方面,即运动症状和非运动症状,运动症状如震颤、运动迟缓、肌强直等; 非运动症状主要包括嗅觉减退、便秘、睡眠障碍、自主神经功能异常、抑郁以及认知障碍等。目前PD的临床诊断主要依赖病史及临床表现,存在较高的漏诊率和误诊率,特别是在病程的早期。一项最新临床病理研究显示PD早期诊断准确率很低,即使随着病程的延长,诊断准确率依然不到90%[1]。究其原因在于原发P早期症状往往和其他帕金森综合症的症状重叠如多系统萎缩、进行性核上性麻痹和皮质基底节变性等,而最终确诊只能依靠尸检后的病理诊断。因此,为了提高PD的诊断准确率,很多学者致力于研究PD相关标志物以辅助诊断、鉴别诊断及监测疾病进展。目前研究领域主要集中在以下几个方面,即临床症状、神经影像学、生化及基因学标志物等。
 
临床标志物
 
        研究显示超过90% 的PD患者都会表现出非运动症状[2],这些症状可以早于运动症状多年出现,对于诊断前驱期PD更有意义。近年来研究的热点集中在嗅觉减退、快速动眼睡眠期行为障碍( rapid eye movement behavior disorder,RBD) 、便秘等领域。
 
        嗅觉障碍最早于1975年在PD临床症状中被描述[3],自此嗅觉功能测试被当作PD诊断标志物而广泛应用于临床。PD患者嗅觉障碍主要表现在气味的识别、不同气味的鉴别以及对气味的识别敏感性等方面的缺陷。部分PD患者在运动障碍发生前的2 ~ 7年即可出现嗅觉障碍,可能与α-突触核蛋白在嗅球的沉积有关[4]。放射标记物追踪研究发现,PD患者早期嗅觉减退与多巴胺能神经元缺失程度相关,但是与病程或者疾病的严重性却无相关性[5]。嗅觉测试在临床应用中有一定的局限性,因为嗅觉减退不仅可以出现在原发PD,也可以出现在帕金森叠加综合征如多系统萎缩[6]、阿尔兹海默病( Alzheimer's disease,AD) [7]等其他神经系统变性疾病。嗅觉障碍作为诊断PD的一项独立标志物,与其他神经系统变性病相比仅有77%的敏感性和85% 的特异性,因此为了提高PD 诊断的准确率,嗅觉障碍需要与其他生物标志物联合应用。
 
        RBD是由于患者快动眼睡眠期张力的松弛而导致其在梦中出现各种肢体动作。RBD可根据病史或者问卷调查来判断,但容易受患者或家属的主观性影响,客观的判断RBD主要依据多导睡眠监测。RBD与神经系统变性疾病有着较特异的联系, 2010 年加拿大学者发现RBD可以预测患者未来是否患神经系统变性病如PD,多系统萎缩或路易体痴呆[8]。因此,研究RBD可以有助于确定PD的危险人群,从而尽早实行神经保护措施。2015年一项多中心研究对279个特发性RBD患者进行了随访研究,结果33.3% 的患者出现了神经系统变性病,其中第3年的发病率为25%,而5年以后的发病率为40%[9]。虽然特发性RBD可以早于PD运动障碍多年出现,并且可以预测未来发生PD的风险,但是亦有个别特例如合并有LRRK2基因突变的PD患者,RBD通常发生在运动障碍之后[10]。
 
        便秘是PD的一项非常重要的非运动症状,由于大多出现在运动症状之前,往往是PD的预警信号。一项24年的随访研究发现,每天排便少于1次的男性要比每天排便超过2次的男性未来患PD的风险高4.5倍[11],提示便秘是PD的一项重要的危险因素。另外一项病例对照研究发现,94例PD患者中有74例( 78.7%) 患有便秘,而其中有33 例患者便秘出现在运动障碍之前,发生率约为44.6%,平均相隔时间为18 年[12]。便秘的发生可能与α-突触核蛋白在肠道神经丛的聚集有关,但确切的机制目前尚不明确。亦有研究认为路易小体在肠道的沉积以及肠道粘膜下神经丛中免疫活性神经元的明显减少可能与PD的便秘有关[13]。另外,长期的慢性接触杀虫剂如鱼藤酮也会导致α-突触核蛋白在肠道的聚集,从而导致胃肠动力的下降[14]。便秘本身并非是PD的特异性症状,因此在对PD的危险因素进行评估时需结合其他生物标志物。
 
神经影像学标志物

        多巴胺神经元的缺失在PD运动症状的发生中起着非常重要的作用,并且这种缺失可以早于运动症状出现,为了提高PD诊断的准确率,各种神经影像学技术被集中应用在脑内多巴胺神经元的显像研究。正电子发射计算机断层显像术( positron emission tomography,PET) 、单光子发射计算机断层显像术( single photon emission computed tomography,SPECT) 、磁共振成像( magnetic resonance imaging,MRI) 以及经颅超声( transcranial sonography,TCS) 近年来被证实在鉴别PD患者与正常人群的应用中有着较高的敏感性和特异性[15]。PD的发生机制与黑质变性及纹状体多巴胺能神经元缺失相关,因此能够反映多巴胺代谢的神经显像技术可以作为PD 诊断的金标准。MRI 和TCS 能够显示大脑解剖结构的改变,从而提示PD 的患病风险,而SPECT 和PET 结合放射性代谢示踪剂在提高PD 诊断准确性的同时也能监测疾病的严重程度及进展情况。此外,SPECT 和PET 在诊断前驱期PD 方面亦发挥重要价值,如临床症状表现为单侧的PD 患者,SPECT 和PET 显像在早期即可显示其双侧多巴胺神经元的缺失,从而提示了未来疾病进展的过程[15]。目前常用的放射性示踪剂主要分为3 大类,即18 F-fluorodopa( 反应多巴胺脱酸酶活性) 、11C-dihydrotetrabenazine( DTBZ) ( 标记囊泡单胺转运蛋白2 型) 及最常用的123 I-β-CIT 及99m Tc-TRODAT-1( 反映膜多巴胺转运蛋白的活性) 。心脏123 I 间碘苄胍单光子发射计算机断层显像术( MIBG-SPECT) 在日本研究较多,大量文献报道PD 患者MIBG 吸收的心脏-纵隔比要明显低于正常人群及其他的帕金森综合征患者[16]。2015年国际运动障碍协会公布了PD 的最新临床诊断标准,其中一项非常重要的支持性诊断标准即是心脏MIBG 闪烁显像法显示存在心脏去交感神经支配[17],这足以体现心脏MIBG检查的重要临床意义。
 
        与价格较为昂贵的PET 和SPECT 相比,MRI 的应用更为广泛,尤其在鉴别原发性PD 与继发性帕金森综合征方面。2013 年Ulla 等通过MRI 检查PD 患者脑内基底节铁含量的变化,并进行了3 年的随访研究,结果发现PD 患者的黑质及尾壳核有明显的铁沉积,并且与运动症状的严重程度相关,提示MRI 可以作为监测PD 疾病进展的标志物[18]。另一项基于体素的形态学分析MRI 技术可以显示与疾病相关的灰质密度的改变及体积变化[19]。
 
        早在15 年前Becker 等人就通过经颅超声观察到PD 患者黑质强回声信号[20]。研究证实90% PD 患者都会呈现黑质强回声,但是和疾病严重程度却无相关性,提示黑质超声可能作为预测PD 发病风险的标志物[21]。2011 年一项多中心研究对1847 位无PD 症状老年人进行黑质超声检查,并进行了37 个月的随访观察,结果发现其中0.7% 的老年人发展成PD,而黑质强回声的老年人比正常回声的老年人未来发生PD 的风险高17 倍[22]。除了辅助PD 的诊断以外,经颅黑质超声同样可以用来辅助鉴别诊断原发PD 及帕金森叠加综合征。如多系统萎缩P 型的患者很少出现黑质强回声,进行性核上性麻痹的患者中也仅有不到1 /3 的患者会表现出黑质强回声,但是这两种疾病中豆状核的强回声却是非常常见,而在原发性PD 中却很罕见[23]。
 
生化标志物
 
        α-突触核蛋白( α-synuclein) 是路易小体的重要组成成分,体现了PD 的病理过程。因此,从PD 的发病机制来讲,α-突触核蛋白无疑是最具价值的生化标志物,PD 患者的脑脊液、唾液、血液、尿液甚至胃肠道中均可检测到α-突触核蛋白的存在[24]。同其他的α-突触核蛋白病一样,很多研究发现PD 患者脑脊液中α-突触核蛋白水平明显降低[25],并且多数研究认为α-突触核蛋白的表达水平与运动障碍的进展没有明显的相关性[26-27],但是和PD 患者的认知功能有关,即脑脊液α-突触核蛋白的表达水平越高,PD 患者的认知障碍越严重[26]。然而亦有研究证实脑脊液α-突触核蛋白的水平与PD 患者的运动障碍相关, 2015 年最新发表在Neurology上的一项研究发现,PD 患者脑脊液α-突触核蛋白的基线水平越高,2年后的认知功能越差,同时运动障碍的程度也越重[28]。另外,α-突触核蛋白寡聚体在PD 患者脑脊液中也明显升高,并且其与总的α-突触核蛋白水平的比值在鉴别PD 患者与正常人群方面表现出较高的敏感性( 90.60%) 和特异性( 89.30%),提示α-突触核蛋白寡聚体可以作为PD 的一个非常可靠的生物标志物[29-30]。然而有趣的是,携带有LRRK2 基因突变正常人群脑脊液中α-突触核蛋白寡聚体也明显升高[31]。因此,这些结论还需要更多的研究去进一步验证。
 
        DJ-1 作为参与家族性PD 发病的重要因素,也是一个重要的候选生物标志物。PD 患者脑脊液中DJ-1 和α-突触核蛋白的水平相比于正常人群及AD 患者均明显降低,虽然两种标志物具备较高的敏感性,但是却和PD 的严重程度无明显相关性[32]。另外,也有报道发现PD 患者血浆中α-突触核蛋白及DJ-1 的表达水平与正常对照并没有明显的差异[33]。虽然总的DJ-1 水平没有差异,但是经4-羟基壬烯醛诱导的DJ-1 亚型( 4-hydroxy-2-nonenal DJ-1,HNE-DJ-1) 被证实不仅在PD 患者和正常人群中表达有差异( PD 患者明显高于正常人) ,并且在PD 病程的早期和晚期亦有差别[34]。另外一项研究通过测定LRRK2 基因突变但无PD 临床症状人群的脑脊液中DJ-1 和α-突触核蛋白的水平,结果发现两者的表达水平与PET 检查显示的纹状体多巴胺能神经元缺失程度并无显著的相关性,提示这两种蛋白可能不适合作为前驱期PD 的诊断标志物[35]。由于DJ-1 同时也是反应机体氧化应激的指标,因此在确定它是否能作为合适的PD 生物标志物时也需要综合考虑其他疾病的混杂影响。
 
        脑脊液Aβ42 和tau 蛋白是目前比较肯定的AD 的诊断标志物,PD 患者脑脊液Aβ42 水平通常是降低的,虽然降低的程度不如AD 那么明显,但是Aβ42 的表达水平越低,往往预示PD 患者的认知障碍越严重[36-37]。与AD 相反的是,PD患者脑脊液总Tau 及磷酸化Tau 水平均低于正常人群[36]。另外,与上述的DJ-1 和α-突触核蛋白不同,同样是LRRK2突变的无症状人群脑脊液Aβ42、总的tau 及磷酸化Tau 水平都是降低的,且与PET 显示的多巴胺神经元的缺失程度呈明显正相关[38]。然而也有研究得出相反的结论, 2015 年最新一项研究就发现磷酸化Tau 蛋白的表达水平越高,PD 患者的运动障碍越严重[28]。
 
基因学标志物
 
        PD 的病因较复杂,尚未研究透彻,目前比较公认的是PD 是由基因和环境因素共同作用而导致的一类复杂的神经系统变性病。90% ~ 95%的PD 患者都是散发的,家族性PD仅占了5% ~ 10%。目前为止,研究者已经克隆了20 个与PD 发病相关的基因位点。其中编码α-突触核蛋白的基因SNCA 以及Parkin、PINK1、DJ-1、LRRK2 与家族性PD 相关,这5 种基因占据了2% ~ 3% 经典PD 的致病因素[39]。LRRK2 基因突变是PD 单基因突变最常见的形式,其中G2019S 突变大概占据了4%家族性PD 及1% 散发性PD 的致病原因[40]。此外,LRRK2 突变相关的疾病还表现出与年龄相关的外显率,即年龄越大外显率越高。如59 岁时PD 的发病风险达28%,而69 岁的发病风险为51%,79 岁时则74%的患者均会发病[40]。2015 年新加坡的学者研究发现,携带有LRRK2 基因突变( 如G2385R,R1628P,S1647T) 的PD 患者的运动障碍进展速度要明显快于非携带者[41]。
 
        GBA 基因的杂合突变是PD 发病的另外一项非常重要的危险因素,该基因突变在犹太人中发生机率较高,约15%的PD 患者会合并GBA 突变,而正常对照人群的突变发生率仅3%[42]。携带GBA 基因突变的PD 患者与不携带该基因突变的PD 患者相比,虽然临床表现差异不大,并且对左旋多巴都有较好的反应,但是前者往往PD 症状出现较早,并且发生RBD 行为及认知障碍的机率较高[43]。此外,携带GBA 基因突变的非PD 患者也较正常人群易出现一些PD 早期的非运动症状如抑郁、RBD 行为及嗅觉障碍等,进一步证实基因突变是PD 发病的潜在危险因素[44]。虽然基因仅能解释少数PD 的发病原因,但是基因学研究对于更好地理解PD 的发生、发展进程以及筛选PD 患病高风险人群有着重要的临床意义。随着基因测序技术的发展,更多PD 致病基因将会陆续被发现,为以后精准医学应用于PD 的诊断和治疗提供重要的理论基础。
 
展望
 
        PD 相关标志物的研究是为了给PD 患者提供更好的预防和治疗措施,特别是对于PD 前驱期的诊断,尽早诊断可尽早启动神经保护治疗以延缓疾病进展。另外,能够监测疾病进展的标志物也有利于判断疾病的严重程度,同时在PD药物实验研究中评估治疗效果,对于PD 治疗新药物的研发意义重大。显然单一的标志物作用有限,未来需要联合应用临床、生化、影像和基因学等方面的证据,从而为PD 患者的诊断和治疗提供更有价值的依据。
(参考文献见阅读全文)


作者简介:



        刘艺鸣 医学博士、主任医师、山东大学教授、博士研究生导师。2003年5月-2004年7月在美国纽约西奈山医院研修,师从C.Warren Olannow 教授系统学习运动障碍疾病的诊断与治疗。近十余年来,专注帕金森病及其它运动障碍疾病、痴呆及相关神经变性病的临床诊断与治疗,参与多项国际、国内运动障碍疾病的临床研究。
 
        现任中华医学会神经病学分会帕金森病及运动障碍学组委员,中国康复学会帕金森病及运动障碍康复委员会副主任委员,中国医师协会帕金森病及运动障碍学组委员,中国微循环学会神经变性病专业委员会委员,山东省医学会帕金森病及运动障碍学组组长。


阅读全文:http://www.china-ndda.com/uploadfile/2018/0801/20180801012510199.pdf