神经变性病课件

神经变性病

Neurodegenerativedisorders

神经变性病

Neurodegenerativedisord教学目的与要求1.了解神经元变性与神经变性病之间的关系及影响神经元变性的因素2.了解神经变性病的分类3.掌握帕金森病的发病机制、特征性病理改变及治疗研究的新进展教学目的与要求1.了解神经元变性与神经变性病之间的关系及影响参考书目韩济生主编《神经科学原理》第二版北京医科大学出版社吴俊芳等主编《现代神经科学研究方法》中国协和医科大学出版社参考书目韩济生主编《神经科学原理》第二版北京医科大学出版社神经变性病神经元变性

(DegenerationofNeuron)神经变性病变性(degeneration)系指细胞或间质内出现异常物质或正常物质的量显著增多，并伴有不同程度的功能障碍。1、细胞水肿(cellularswelling)或水变性(hydropicdegeneration)颗粒变性

2、脂肪变（fattychange/degeneration)3、玻璃样变(hyalinedegeneration)

又称透明变性4、色素沉积变性(degeneration)系指细胞或间质内出现异常物质一般的细胞变性:胞体肿胀、水肿或胞体皱缩、核固缩、脂肪变性、脂褐素沉积特殊性改变:尼氏小体溶解神经原纤维变性各种细胞内包涵体、轴索及髓鞘变性一般的细胞变性:胞体肿胀、水肿或胞体皱缩、核固缩、脂肪变性尼氏小体溶解尼氏小体(Nisslbody)神经细胞胞浆内散在的嗜碱性颗粒。FranzNissl

(1860–1919)粗面内质网和核糖体尼氏小体溶解尼氏小体(Nisslbody)神经细胞胞浆内神经原纤维变性神经原纤维Neurofibril2～3μm神经丝（neurofilament）神经微管（neurotubule）微丝（microfilament）神经原纤维缠结老年斑一个淀粉样变微丝构成的核心，外围环绕嗜银的变性神经元残留的轴突及树突，最外层为反应性星状胶质细胞包绕。神经原纤维变性神经原纤维Neurofibril2～3μm微管(microtubule)微丝(microfilament)神经丝(neurofilament)微管(microtubule)微丝神经丝(neurofila路易氏包涵体(Lewybody)平野氏小体(Hiranobody)

病毒包涵体(Negribody)拉福拉氏包涵体(Laforasbody)包涵体（Inclusionbody）何谓包涵体？在病毒感染寄主细胞时，对被感染细胞进行染色，则可观察到细胞内有明显区别的大小不等的颗粒状结构体。这些结构体总称为包涵体。包涵体多为圆形、卵圆形或不定形,属于蛋白质性质。路易氏包涵体(Lewybody)平野氏小体(Hirano轴索及髓鞘的变性轴索由胞浆内发出的神经原纤维构成无髓纤维有髓纤维神经髓鞘变性又称髓鞘脱失。髓鞘脱失区局部神经组织疏松肿胀，早期可见小胶质细胞吞噬和清除髓鞘崩解产物；陈旧病变则髓鞘完全消失，神经胶质细胞增生修复。轴索损伤后出现全长变性，银浸润法染色表现为染色不均，多处梭形肿胀、有弯曲、结节或泡状结构形成，继而断裂，解离为颗粒状碎屑，最后完全消失。髓鞘Alanpeters轴索及髓鞘的变性轴索由胞浆内发出的神经原纤维构成无髓纤维神经元变性

神经元（包括细胞体及其胞突）在传入通路(顺向性）或传出通路（逆向性）损伤以后出现的病理变化。神经元变性神经元（包括细胞体及其胞突）在传入通路(顺向神经变性病的分类根据病理损害的范围以及临床症状的现象学来区别大脑皮层变性：AD,Pick病，Creutfeldt-Jakob病锥体外系变性：PD（帕金森病）,Huntington病，Hallervorden-Spatz病，Wilson病（肝豆状核变性），PSP（进行性核上型麻痹）脑干小脑变性：包括各种小脑型共济失调、脊髓小脑变性、橄榄-脑桥-小脑变性等脊髓变性：包括进行性痉挛性截瘫、进行性后索变性、后侧索联合变性、Friedreich共济失调等运动系统变性：包括各种运动神经元病，如肌萎缩侧索硬化（ALS）、进行性脊髓性肌萎缩（SMA）、进行性球麻痹等自主神经系统变性：Riley-Day症候群（全自主神经功能不全）、Shy-Drager症候群多系统变性（MSA）：包括上述1、2、3、6等的混合类型神经变性病的分类根据病理损害的范围以及临床症状的现象学来区别影响神经元变性的因素遗传基因的突变线粒体能量代谢缺陷活性自由基分子生成过多兴奋性氨基酸释放过度钙离子通道开放与钙离子内流蛋白磷酸化和蛋白糖基化作用神经营养因子类缺乏影响神经元变性的因素遗传基因的突变遗传基因的突变神经变性病的某些类型起因于遗传基因的突变，通过分子遗传学的方法，其中有些疾病已经鉴定了其基因产物。Huntington病：4p16.3huntingtin蛋白Friedreich共济失调：9q12-13ataxin蛋白Parkinson’sdisease：4q21-23parkin蛋白遗传基因的突变神经变性病的某些类型起因于遗传基因的突变，通过线粒体能量代谢缺陷PD:病人脑中有线粒体DNA的缺损，肌肉线粒体中有复合酶Ⅰ、Ⅲ的缺失。MPTPAD:病人的血小板中也发现有复合酶Ⅳ的缺失。Huntington病：有线粒体损害的证据。

线粒体能量代谢缺陷是神经变性病发病机理中的一个关键性因素。线粒体能量代谢缺陷PD:病人脑中有线粒体DNA的缺损，肌肉线活性自由基分子生成过多活性自由基是指原子核外层轨道上带有不配对的电子。常见的自由基有O2-OH-H2O2。PD:病人脑中黑质区的脂质过氧化活性增高，GSH活性下降，线粒体中SOD活性增加，及O2H2O2浓度增高，提示其发病可能与活性自由基分子生成过多有关。AD:也有人报道有氧自由基的改变。Huntington病：有氧自由基的改变。活性自由基分子生成过多活性自由基是指原子核外层轨道上带有不配兴奋性氨基酸释放过度兴奋性氨基酸（EAA）包括：谷氨酸、天冬氨酸和衍生的红藻氨酸、使君子氨酸、鹅膏氨酸、N-甲基-D-天冬氨酸（NMDA)。他们的浓度过高对神经细胞的毒性作用是众所周知的事实。在神经变性病中，有很多证据说明，EAA的过渡释放对神经细胞的毒性。Huntington病中，病人的脑组织生化分析发现：谷氨酸的脱羧基产物r-氨基丁酸和谷氨酸脱羧酶（GAD）活性减低，r-氨基丁酸受体明显减少。动物纹状体注入谷氨酸或NMDA受体激动剂，产生类似Huntington病的动物模型。Alzheimer’s病人脑组织中，神经原纤维缠结比较多的部位，往往与谷氨酸能神经元比较多的部位相吻合。在运动神经元病人体液中，常可见到谷氨酸和N-乙酰天冬氨酸含量增多。兴奋性氨基酸释放过度兴奋性氨基酸（EAA）包括：谷氨酸、天冬钙离子通过开放与钙离子内流近年来应用斑片钳技术，已经阐明阳离子流动与兴奋性氨基酸释放有密切联系，尤其是NMDA和AMPA受体联结的离子通道的开放和Ca2+向神经细胞内流动常呈偶联关系。在生理状态下，许多钙激活的活性酶类，如PKC、NO合成酶和某些核酸内切酶等，都有激活Ca2+通道开放和促进Ca2+内流的功能。在病理状态下，如脑缺血后的神经元迟发性坏死，其主要机理就在于脑组织缺血后神经元膜上能量供应不足，使得细胞膜长期处于去极化状态，引起大量兴奋性氨基酸释放和NMDA受体被激活，导致钙通道开放而Ca2+大量内流，致使神经元变性和坏死。脑缺氧、水肿、中毒及惊厥发作有多人报到某些慢性变性病于离子通道结构和功能异常有关。如低钾性周期性麻痹：钙通道上二氢吡啶受体突变；高钾性周期性麻痹：钠离子通道异常；AD：NFT生成是由于神经细胞内Ca2+水平过高，又不能和钙结合蛋白相结合，以致细胞内微管相关蛋白等骨架蛋白结构失调所造成的。钙离子通过开放与钙离子内流近年来应用斑片钳技术，已经阐明阳离蛋白磷酸化和蛋白糖基化作用在Alzheimer病人脑中神经原纤维缠结的主要成分微管相关蛋白tau是一种高磷酸化蛋白，与正常胎脑中的tau蛋白相比具有较多的磷酸基。近年来又有人报道在该病人脑中的异常磷酸化tau蛋白的生成，与蛋白分子上聚糖的结合有关，糖基化作用不仅能促进tau蛋白生成双股螺旋丝并保持其稳定性，而且与该病的另一病例特征b淀粉样蛋白在脑和神经中的累积也有关。蛋白磷酸化和蛋白糖基化作用在Alzheimer病人脑中神经原神经营养因子类缺乏近年来由于神经营养因子的发现和鉴定，而且，由于一些神经营养因子用于某些动物模型治疗取得了一定的疗效，因此，有人主张神经元变性可能是起因于发育其中靶器官释放的营养因子缺乏或不足。这一假说有一些间接的证据，但是直接的神经营养因子或其受体在病理组织中的缺失尚未见到报道。神经营养因子类缺乏近年来由于神经营养因子的发现和鉴定，而且，Parkinson’sdisease

帕金森病Parkinson’sdisease

帕金森病邓小平（1904-1997）阿道夫·希特勒(1889-1945)约翰保罗二世（1920-2005）中国的帕金森病患者有170万，55岁以上患病率1%邓小平（1904-1997）阿道夫·希特勒(1889-194

在1996年由欧洲帕金森病协会决定将每年的4月11日订为世界帕金森日.每年的4月11日世界各地都会举办有关帕金森病的活动，推动社群对帕金森病患者的支持和了解，并向帕金森病患者传送关怀和关注的信息。世界帕金森日在1996年由欧洲帕金森病协会决定将每年的4月11日订ANESSAYONTHESHAKINGPALSYCHAPTERIDEFINITION-HISTORY-ILLUSTRATIVECASESSHAKINGPALSY(ParalysisAgitans)MonographbyJamesParkinson1817Parkinson(1817)首先描述DR.JAMESPARKINSON

(1755-1828)"Involuntarytremulousmotion,withlessenedmuscularpower,inpartsnotinactionandevenwhensupported;withapropensitytobendthetrunkforwards,andtopassfromawalkingtoarunningpace:thesensesandintellectbeinguninjured."ANMonographbyJamesParkinson帕金森病的概念帕金森病(Parkinson’sdisease,PD)又名震颤麻痹(paralysisagitans)中老年常见的神经系统变性疾病以黑质多巴胺(DA)能神经元变性缺失&路易体(Lewybody)形成为特征帕金森病的概念帕金森病以黑质多巴胺(DA)能帕金森病的概念运动障碍疾病(movementdisorders)锥体外系疾病(extrapyramidaldiseases)表现随意运动调节功能障碍肌力\感觉\小脑功能不受影响临床表现静止性震颤运动迟缓肌强直姿势步态异常帕金森病的概念运动障碍疾病临床表现1983年对中国6个城市的调查，帕金森病患病率为34.8/10万；2001年，上海60岁以上人群患病率1.13%。帕金森病发病有种族差异。白人最高，黑人最低，黄种人居中。年龄越大，患病风险越高。50岁时发病率10/10万，80岁时，200/10万。国内1986年，29省：0-50岁患病率0.7/10万。患病高峰70-79岁157.6/10万，80岁以后132/10万白种人黄种人黑人患病率106-307/10万44-82/10万31-58/10万发病率12-20/10万10/10万4.5/10万两性发病无显著差异流行病学1983年对中国6个城市的调查，帕金森病患病率为34.8/1包括①静止性震颤②运动迟缓③肌强直④姿势步态异常帕金森病主要的临床特点包括①静止性震颤②运动迟缓③肌强直④姿势步态异常帕金森病主要临床表现--一般特点多在60岁后发病偶有20余岁发病者起病隐袭缓慢进展逐渐加剧临床表现--一般特点多在60岁后发病起病隐袭临床表现--一般特点症状常自一侧上肢开始→波及同侧下肢→对侧上肢及下肢呈“N”字型进展(65%~70%)25%~30%的病例自一侧下肢开始双下肢同时开始者极少见临床表现--一般特点症状常自25%~30%的病例主要临床表现静止性震颤肌强直运动迟缓姿势步态异常运动迟缓(10%)首发症状肌强直(10%)步行障碍(12%)震颤(60%~70%)主要临床表现静止性震颤运动迟缓(10%)首发症状肌强直(10临床表现--

1.静止性震颤(statictremor)拇指与食指“搓丸样”(pill-rolling)动作节律4~6Hz60%~70%为首发症状一侧上肢远端(手指)开始逐渐扩展到同侧下肢&对侧肢体最后累及下颌\唇\舌\头部静止性震颤安静时出现随意运动减轻紧张时加剧入睡后消失临床表现--

1.静止性震颤(statictremor

临床表现--

1.静止性震颤(statictremor)少数患者尤其70岁以上发病者可不出现震颤部分患者可合并姿势性震颤临床表现--

1.静止性震颤(statictrem

临床表现--

2.肌强直(rigidity)屈肌&伸肌均受累被动运动关节阻力始终增高似弯曲软铅管(铅管样强直)若伴震颤感觉均匀阻力有断续停顿似转动齿轮(齿轮样强直)肌强直&静止性震颤叠加所致临床表现--

2.肌强直(rigidity)屈肌&伸

临床表现--

2.肌强直(rigidity)肌强直须与锥体束受损肌张力增高(spasticity)区别被动运动关节开始阻力明显随后迅速减弱(折刀样强直)常伴腱反射亢进&病理征临床表现--

2.肌强直(rigidity)肌强直须

临床表现--

3.运动迟缓(bradykinesia)因肌张力增高姿势反射障碍使起床\翻身\步行\变换方向等运动迟缓临床表现--

3.运动迟缓(bradykinesia

临床表现--

3.运动迟缓(bradykinesia)表情肌活动少双眼凝视瞬目减少呈面具脸(maskedface)流涎临床表现--

3.运动迟缓(bradykinesia

临床表现--

3.运动迟缓(bradykinesia)随意动作减少始动困难做序列性动作困难不能同时做多个动作手指精细动作(系纽扣\鞋带等)困难&僵住临床表现--

3.运动迟缓(bradykinesia小写症(micrographia)

临床表现--

3.运动迟缓(bradykinesia)小写症(micrographia)临床表现--

3.

临床表现--

4.姿势步态异常早期下肢拖曳之后小步态启动困难上肢摆动消失转弯--平衡障碍站--屈曲体姿行--步态异常临床表现--

4.姿势步态异常早期下肢拖曳转弯--平

临床表现--

4.姿势步态异常转弯时躯干僵硬用连续小步使躯干与头部一起转动晚期自坐位\卧位起立困难小步前冲慌张步态(festination)临床表现--

4.姿势步态异常转弯时躯干僵硬晚期自病因迄今未明特发性PD(idiopathicParkinson'sdisease)发病机制十分复杂可能与下列因素有关

病因及发病机制

病因迄今未明发病机制十分复杂病因及发病机制病因及发病机制

1.年龄老化黑质DA能神经元酪氨酸羟化酶(TH)多巴脱羧酶(DDC)活力纹状体DA递质随年龄增长逐年减少但发病者仅占老年人极少数只是PD发病促发因素

病因及发病机制1.年龄老化病因及发病机制

2.环境因素80年代初美国加州一些吸毒者因误用一种吡啶类衍生物1-甲基4-苯基1,2,3,6-四氢吡啶(MPTP)而发病给猴注射后出现酷似人类特发性PD的病变\行为症状\\生化改变\药物治疗反应MPTP在脑内通过一系列生化反应导致DA能神经元变性环境中与MPTP分子结构类似的工农业毒素可能是PD的病因之一病因及发病机制2.环境因素给猴注射后出现MPTP在病因及发病机制

3.遗传因素PD在一些家族中呈聚集现象约10%的PD患者有家族史呈不完全外显率的常染色体显性遗传少数家族性PD与a-突触核蛋白(a-synuclein)基因Parkin基因突变密切相关病因及发病机制3.遗传因素少数家族性PD与神经变性病课件遗传因素学说-

1.A-synuclein

1996,

意大利裔的家系中发现,

定为第一个PD

致病基因(Science1996,274:1197-9)Synuclein最早分离于加利福尼亚电鳗鱼的放电器官，由143aa构成的神经特异性蛋白，主要位于突触与核膜。该蛋白序列保守，人类Synuclein家族由αβγ三个成员构成。Synuclein=synapse+nucleusenvelope遗传因素学说-

1.A-synuclein1996,β-andγ-synucleinJakesetal.isolatedasecondmemberofthehumansynucleinfamily,β-synuclein.LikeA-synuclein,thisproteinisexpressedpredominantlyinthebrain,whereitisconcentratedinpresynapticnerveterminals.Itconsistsof134aaandisthehumanorthologofbrain-specificbovinephosphoneuroprotein14(PNP14)thatisalsolocalizedincentralnervoussystem(CNS)synapsesandseemstoberegulatedbyphosphorylation.Thethirdmemberofthehumansynucleinfamily,the127-aaÝ-synuclein,wasclonedbyhomologyandisexpressedinadultbrain,includingthesubstantianigra,butalsoinovariantumors.β-andγ-synucleinJakesetal.Figure1.Thehumansynucleinfamily.Thedifferentsynucleinsarerepresentedasabar.Aminoacidpositionsareindicatedatthebottom.TheN-terminalamphipathicregion,thehydrophobicNACregion,andtheacidictailareseparatedbyverticaldashedlinesandaredifferentlyhatched.The-112splicevariantof-synuclein(lacking28aminoacidswithintheacidictail)aswellas–and-synucleinareshown.TheNACregionof-synucleinlacks11centralaminoacids(residues73–83).Thedegreeofaminoacididentitycomparedto-synuclein,accordingtocross-speciesconsensussequences[141],isgivenasapercentagebeloweachdomain.Figure1.Thehumansynuclein神经变性病课件Figure1.Aminoacidalignmentofthesynucleinfamilyindifferentspecies.Thea-synucleinproteinsequenceishighlightedbycolouredbarsindicatingthedefinedfunctionalregions.TheproteinfragmentpresentinthesenileplaquesofpatientswithAlzheimer’sdisease(NAC)isincompleteinb-synuclein.NandCdefinetheN-terminusandtheC-terminusoftheprotein,respectively.ThepositionsoftherepeatmotifsareindicatedbynumbersandthesitesoftheAla30ProandA53Tmutationsarehighlightedwithredarrows.Figure1.AminoacidalignmentA53T

Ala53Thr209GtoAItalian-AmericanGreekkindredA30P

Ala30Pro88GtoCGermankindred.Triplication

IowankindredMUTATIONSA53TMUTATIONSΑ-Synuclein的积聚单体→寡聚体→短纤维→长纤维的积聚积聚纤维解聚长纤维→短纤维→颗粒状的蛋白寡聚体Α-Synuclein的积聚神经变性病课件遗传因素学说-

2.ParkindevelopPDatanearlierstage

ParkinatitsC-terminuscontainstworingfingermotifswhicharethoughttohelpaddubiquitintoproteins.遗传因素学说-

2.ParkindevelopPDatFig.1.(A)Speciesalignmentandmutationsfoundinhumanparkin.Theparkingeneishighlyconservedacrossspecies.Attheaminoacidlevel,parkinishighlyhomologousamongdifferentspecies.InparticularLys48,whichisthecriticalresidueformingbranchedpolyubiquitinchains,isconservedbetweenhuman,mouse,ratandDrosophilaspecies.ADrosophilaparkinorthologuehasbeenidentifiedandshares42%homologywithitshumancounterpart,suggestinganimportantfunctionforparkinalsoinDrosophila.Interestingly,DrosophilaparkinseemstolackitsPDZbindingmotif,questioningthepossibilityofitsinteractionwithCASK.Numberingofhumanparkinaminoacidsappearatthestartandendofeachsequencerow.Themutationsfoundinhumanparkinareshown.Further,in-framedeletionsinclude58–178and179–206.50%ofthejuvenile/familialParkinson’scasescarryaparkinmutation.Todate33parkinmutationshavebeenlinkedtoautosomalrecessivejuvenileParkinson’s(AR-JP).(B)RINGfingerdomainsofparkin.ARINGfingeriscomposedCys–X2–Cys–X9-39–Cys–X13–His–X23–Cys/His–X2–CysX4-48–Cys–X2–Cys,whereXisanyaminoacid.Thisdomainservesasaprotein–proteininteractionmoduleinE3enzymes.TheRINGfingermotifsofMdm2(murinedouble-minute,Hdm2inhuman),PML(promyelocyticleukemiaprotein)andRING1,RING2andIBRofparkinarecompared.Fig.1.(A)SpeciesalignmentFig.2.Modeloftheparkin-directedubiquitylationpathway.Ub,ubiquitin;E1,Ub-activatingenzyme;E2,Ub-conjugatingenzyme;UBL,ubiquitin-likedomain.Parkinconsistsoftwofunctionallydistinctregions:aUBLsegmentresponsibleforinteractionwiththe26SproteasomeandaRING-box(RING1-IBR-RING2)recruitingE2forubiquitylation.Seetextfordetails.Fig.2.Modeloftheparkin-di神经变性病课件Fig.1.AhighlyhypotheticalschemeforneuronaldegenerationinPDcausedbyenvironmentalandgeneticfactors.InpanelA,MPTPisoxidizedbymonoamineoxidaseB(MAOB)toMPP+whichinhibitsthemitochondrialcomplexI.ThisleadstoaproductionofsuperoxidewhichcanbeinhibitedbytheCu/Znsuperoxidedismutase(SOD).InpanelB,nitricoxideisproducedfromargininebynitricoxidesynthease(NOS)whichcanbeinhibitedby7-nitroindazole(7NI).InteractionbetweensuperoxideandnitricoxidegeneratesahighlyreactivespeciesperoxinitritewhichbreaksDNAstrands,andoxidizesproteinsandlipids.InpanelC,-synucleinisconvertedintointermediate,unfoldedandnativeformsbyvariousmolecularchaperones.Theubiquitinmediatedproteindegradationpathwaydegradesunfoldedproteins.However,mutationsintheparkinandUCHL1aswellaspresenceofanintermediateformfavorstheformationofaggregateswhicharesubsequentlyconvertedintoLewybodiesbymolecularchaperones.Anaccumulationofthesedefectsultimatelyleadstoneuronaldegeneration.Fig.1.Ahighlyhypothetical危险因素种族差异：白人最高，黑人最低，黄种人居中。年龄因素：年龄越大，患病风险越高。50岁时发病率10/10万，80岁时，200/10万。尽管如此，但PD病等同于老化，PD脑中神经元受损后出现明显的小胶质细胞反应（），且黑质多巴胺神经元减少的分布区域与老化亦不同。工业化和生活方式不影响PD发病：Rajput(1984)的研究发现，排除人口老龄化的影响，从1935-1979年间，PD的发病率并无明显变化。性别：绝大多数的研究显示男性的患病率较女性稍高。中国：3：1。但究竟是由于性激素的影响，还是由于一些文化因素的影响尚不得而知。抽烟：负相关。ＭＡＯ－Ｂ饮食：有争议。有学者认为，咖啡、烟酸、坚果和土豆可减少患病风险，而动物脂肪可能会增加患病风险。遗传：Alpha-synuclein:1996,polymeropoulos在一个意大利裔的PD家系中发现并定为了第一个致病基因，Alpha-synuclein，属常显遗传，４ｑ２１－ｑ２３，在第四外显子的第２９碱基突变（Ｇ２０９Ａ），导致蛋白产物第５３位氨基酸由丙氨酸－苏氨酸。此外，Alpha-synuclein还是ＰＤ（包括散发性ＰＤ）的病理标志Ｌｅｗｙ体的重要组成成分。Ｐａｒｋｉｎ：第二个致病基因，定位于６ｑ２５．２－２７，Ｔａｎｎｅｒ通过对３１０００对单卵双生和双卵双生的流行病学调查研究发现，单卵双生和双卵双生患ｐｄ的一致性风险系数总体无差异。５０岁后起病的该系数１．０２，５０岁前６。环境毒物：ＭＰＴＰ，一些杀虫剂和除草剂如百草枯，鱼藤酮等危险因素种族差异：白人最高，黑人最低，黄种人居中。病理特点

含色素的黑质致密部DA能神经元变性\缺失出现症状时DA能神经元丢失50%以上症状明显时N元丢失严重残留者变性黑色素减少病理特点含色素的黑质致密部出现症状时病理特点

黑质DA能神经元胞浆内出现特征性嗜酸性包涵体Lewy体a-突触核蛋白基因是Lewy体中重要成分类似改变也见于蓝斑\中缝核\迷走神经背核等程度较轻病理特点黑质DA能神经元PD典型病理特点

进行性黑质&蓝斑核含黑色素多巴胺神经元大量丧失(50%~70%)路易(Lewy)小体a-突触核蛋白沉积PD典型病理特点进行性黑质&蓝斑核路易小体(Lewybody)病理标志：位于残存的黑质神经元胞质内，直径4-30μｍ，核心是一个嗜酸性包含体，外围为淡染同心圆样晕圈。一个神经元内可有１个或多个Lewybodies。临床诊断与病理诊断并不一致。临床诊断为ＰＤ的患者，尸检中仅有２５％存在Lewybody。原发性ＰＤ中，Lewybody还存在于蓝斑、迷走神经背核、缝核、下丘脑、交感神经节以及皮质。成分：泛素（ubquitin），神经微丝（neurofilament）,alpha-synuclein路易小体(Lewybody)病理标志：位于残存的黑质神经元病理生理基础黑质-纹状体多巴胺系统功能紊乱多巴胺含量显著减少(80%~99%)生化异常与临床症状严重程度成正比病理生理基础黑质-纹状体生化异常与临床症状严重程度成正比生化病理黑质-纹状体通路--脑内最重要DA递质通路左旋酪氨酸

TH↓→L-DOPADDC↓→DA↓自血流摄取C内酪氨酸羟化酶多巴脱羧酶黑质-纹状体束壳核&尾状核细胞作用于黑质致密部DA神经元生化病理黑质-纹状体通路--左旋酪氨酸TH↓→L生化病理高香草酸(HVA)分解成DA最后被MAO(单胺氧化酶)(神经元内)&COMT(儿茶酚-氧位-甲基转移酶)(胶质细胞内)生化病理高香草酸(HVA)分解成DA最后被生化病理-基底节

神经生化简图DA神经元对纹状体GABA源性递质释放起抑制作用ACh神经元对纹状体GABA源性递质释放起兴奋作用生化病理-基底节

神经生化简图DA神经元对ACh神经元对帕金森病基底节

神经生化病理DA神经元变性(黑圈及虚线)破坏纹状体GABA神经元多巴胺抑制&ACh兴奋平衡净效应是增加纹状体GABA释放帕金森病基底节

神经生化病理DA神经元变性净效应是生化病理瑞典ArvidCarlsson因发现DA信号转导功能及在控制运动中的作用成为2000年诺贝尔医学奖的三个得主之一他的研究使人们认识到大脑特定部位DA缺乏可导致帕金森病并推动了该病治疗药物研制

生化病理瑞典ArvidCarlsson多巴胺的合成和代谢

DADADADOPAC+H2O2.OHMAOpost-synapticreceptorL-DOPATyrosineCOMT3-MTHVA+H2O2MAOquinone+H2O2+.OHhydroquinoneDDC-多巴脱羧酶TH-酪氨酸羟化酶NQO1reuptakepre-synapticreceptorTyrosine左旋多巴VMT司吉宁SODReserpineTasmarPargylineDeprenylAmphetamineCocaineGTPBH4多巴胺受体激动剂多巴胺的合成和代谢DADADADOPAC.OHMAOpo发病机制线粒体功能障碍氧化应激（Ｏｘｉｄａｔｉｖｅｓｔｒｅｓｓ）谷氨酸的毒性作用泛素－蛋白酶体功能障碍发病机制线粒体功能障碍线粒体功能障碍80年代发现MPTP可导致PD发生，这引起人们对MPTP引起PD的机制研究。结果发现，MPTP在脑内经MAO-B代谢成MPP+，经多巴胺转运体（DopamineTransporter,DAT)进入并积聚于神经元的线粒体中，与呼吸链ComplexI结合，阻断线粒体呼吸链，该结果使人怀疑PD患者中是否也存在同样的发病机制。研究证实，PD患者脑中在黑质部位存在ComplexI活力显著下降，此后发现PD患者的肌肉、血小板中叶存在ComplexI活力显著下降，但下降的程度较基底节区域轻。线粒体功能障碍80年代发现MPTP可导致PD发生，这引起人们Fig.1.ComplexIdeficiencymaybecentraltosporadicPD.DysfunctionofcomplexIleadstoincreasedoxidativestress,freeradicalformation,andreductioninadenosinetriphosphate(ATP)formation.DecrementsinATPleadtomembranedepolarizationandcontributetoexcitotoxicneuronalinjuryandfurtherfreeradical–mediatedinjuryinvolvingnitricoxide(NO)andperoxynitrite(ONOO-)andafeedforwardcycleofincreasingoxidativestressandinjury.SlowandchroniccomplexIdeficiencyleadstoaccumulationandaggregationof-synuclein,whichleadstodysfunctionoftheproteasomeandcontributestocelldeath.Familial-associatedmutationsin-synucleinbypasscomplexIdeficiency,buttheypromote-synucleinaccumulationandaggregation.Parkinappearstobeamultipurposeneuroprotectiveagentthatmayallowthecelltomorereadilyhandleproteasomalimpairment.Lossofparkinfunctionmaydecreasethecells’abilitytodealwithproteasomaldysfunction.DJ-1mayfunctionasachaperone,anditsabsencemayalsodecreasethecells’abilitytodealwithproteasomaldysfunction.Fig.1.ComplexIdeficiencym氧化应激作为各种生化反应的副产物，体内会持续合成氧自由基。氧自由基存在未配对的电子，极不稳定，易迅速与邻近细胞的重要组分（尤其是生物膜脂类物质和核酸）发生反应以达到稳定状态，这种氧化应激反应是生物大分子受毒性损害的原因。与脑内其他部位相比，黑质致密部暴露于较高水平的氧化应激状态，原因有：1）多巴胺的代谢过程中产生大量的自由基；2）多巴胺自身氧化形成的神经色素（Neuromelanin）中含大量的铁离子，这种还原型铁离子可与多巴胺代谢产生的过氧化氢反应生成高度毒性的羟自有基（OH-)，进而导致脂质过氧化，黑质神经元凋亡。正常情况下，多巴胺毒性产生的过氧化氢在谷光甘肽过氧化酶的催化下被还原型谷光甘肽清除，故不会造成危害。但在PD病人残存的多巴胺神经元中，可能因为代偿作用，使多巴胺的毒性加速，或MAO-B活性增高，或还原型谷光甘肽缺乏，导致H2O2不能有效清除，并与还原型铁离子反应，生成高度毒性的OH-，这些假说在PD患者中已基本得到试验的证实。氧化应激与线粒体功能障碍互为因果，恶性循环。氧化应激产生的大量自由基可损伤线粒体ComplexI。另一方面，线粒体ComplexI的抑制导致更多自由基的生成。这构成了目前PD发病机制中最为多数学者认同的学说。氧化应激作为各种生化反应的副产物，体内会持续合成氧自由基。氧谷氨酸的毒性作用

谷氨酸是中枢神经系统中最主要的快速兴奋性递质（FastExcitatoryTransmitter)，也参与了基底节环路，并起重要作用。其受体可分为亲离子型（Ionotropic)和代谢型（Metabotropic)两大类型。病理状态中，谷氨酸对神经细胞可产生兴奋性毒性作用。在PD中，谷氨酸神经毒性作用机制如下：1)亲离子型谷氨酸受体中的N-甲基-D-天冬氨酸（N-methyl-D-asparticacid,NMDA)型受体受谷氨酸激活后，导致大量的细胞外Ca2+内流，胞内Ca2+大量增加激活Ca2+依赖性蛋白酶（涉及蛋白质、磷脂、核酸等生物大分子的降解和NO的合成），导致神经元坏死和或凋亡。2）谷氨酸可激发线粒体自由基的生成，引起线粒体功能障碍，这种毒性作用与NMDA受体无关。

谷氨酸的神经毒性作用与PD发生之间的关系越来越被重视，目前应用NMDA受体拮抗剂和谷氨酸释放抑制剂治疗PD也是PD研究的热点之一。谷氨酸的毒性作用谷氨酸是中枢神经系统中最主要的快速兴泛素－蛋白酶体的组成泛素－蛋白酶体蛋白降解途径Lewy体形成机制泛素－蛋白酶体功能障碍泛素－蛋白酶体的组成泛素－蛋白酶体功能障碍泛素－蛋白酶体的组成泛素（ubiquitin）：由76个aa组成的多肽，分子量为8.5Kd，存在于所有细胞，具有与蛋白底物结合的能力。泛素活化酶（E1）：由两个分子量各105Kd的亚基组成的二聚体，催化泛素与蛋白底物结合所需的第一酶。泛素偶连酶（E2s）：为催化泛素与蛋白底物结合所需的第二酶。泛素-蛋白连接酶（E3s）：为为催化泛素与蛋白底物结合所需的第三酶。蛋白酶体（proteasome）：包括20s和26s复合物两种形式，26s复合物由20s和19s复合物组成。20s蛋白酶体基本结构α7β7β7α7，α亚基主要用于识别底物，β亚基主要参与底物降解；20s蛋白酶体活性调节因子主要有19s和11s两种复合物。20s-19s主要参与降解泛素化蛋白；20s-11s主要负责抗原提呈。20s蛋白酶体具有三种明显的酶活性：胰凝乳蛋白酶，胰蛋白酶，酸性后水解酶。泛素C端水解酶（UCHs）：能特异识别泛素C末端区域，促进泛素再循环。泛素－蛋白酶体的组成泛素（ubiquitin）：由76个aa泛素－蛋白酶体蛋白降解途径第一步，底物与泛素结合，至少需要E1、E2s和E3s三种酶一系列催化才能实现。第二步，泛素-蛋白质偶联体被26s蛋白体降解，并释放出泛素进行再循环。泛素－蛋白酶体蛋白降解途径第一步，底物与泛素结合，至少需要EFig.1.Theubiquitin–proteasomesystem.Ub,ubiquitin;E1(Ub-activating),E2(Ub-conjugating),andE3(Ub-ligating)enzymes;DUB,deubiquitylatingenzyme;USP,ubiquitin-specificprotease;UCH,ubiquitinC-terminalhydrolase.The26SproteasomeisaeukaryoticATP-dependent,multi-subunitproteolyticcomplex.Fig.1.Theubiquitin–proteasoFig.1.Ubiquitin-dependentproteolysis.Theubiquitinactivatingenzyme,E1,activatestheubiquitin,whichistransferredtotheubiquitinconjugatingenzyme,E2,whichattachestheubiquitinontothesubstratewiththehelpoftheE3orubiquitinligase.Thepolyubiquitinatedchainsarerecognizedbythe26Sproteasome,resultingindegradationofthesubstrateandrecyclingofubiquitin.Fig.1.Ubiquitin-dependentprLewy体形成机制Α-syn与PD相关基因定位于4q21-q23。有四个外显子，目前发现有两种基因变异G209A、G88C导致氨基酸序列变为A53T、A30P，结果破环了syn的α螺旋，而易于形成β折叠，β折叠参与了蛋白质的自身聚集，形成了α–syn神经元内包含体及运动障碍，产生染色体显性遗传PD。编码泛素-蛋白连接酶（E3s）的PARKIN基因变异，破坏蛋白泛素化，不能被泛素-蛋白酶体降解，导致蛋白质的自身聚集，形成了α–syn神经元内包含体及运动障碍，产生常染色体隐性遗传青少年PD。编码泛素C端水解酶（UCH-L1）的基因错义变异，引起泛素再循环障碍，产生另一家族性PD。蛋白酶体活性下降导致蛋白聚集及类似LBs形成，胞浆蛋白聚集可直接抑制泛素蛋白酶体的活性。微管相关蛋白1B（MAP-1B）、Syphilin-1（早老因子）与α–syn有高度亲和力，可能α–syn单体相互作用参与包涵体的形成。突触蛋白异常转运和α–syn异常分布在Lbs形成中起作用。硝化试剂、氧化试剂、细胞色素c、铜具有促进α–syn寡聚体形成，进一步形成多聚体。二价铁离子在有氢过氧化物存在时，有潜在的促进α–syn促聚集的作用。Lewy体形成机制Α-syn与PD相关基因定位于4q21-q

总之，上述发病机制中的一种或多种协同导致选择性破坏黑质神经元，使多巴胺合成和分泌减少，并引起基底节环路中的一系列改变，最终表现为PD的各种临床表现。总之，上述发病机制中的一种或多种协同导致选择性破坏黑质动物模型动物选择：啮齿类动物在解剖和生化方面比较理想，而行为和功能上则不尽如人意。啮齿类是常用的MPTP模型和6-羟多巴胺模型动物。大鼠最常用，但对MPTP敏感性较低，到目前为止，大鼠还是6-羟多巴胺模型动物的首选。而小鼠则多用于MPTP模型。因为PD涉及行为和脑功能改变，因此猴也是理想的动物选择。所有的灵长类动物对MPTP的毒性均敏感，非人类灵长类动物用MPTP后会出现稳定的帕金森征，与原发性PD极其相似。一般来说，短尾猴较适用于MPTP模型，而绒猴适于6-羟多巴胺模型。；药物选择：MPTP;6-OHDA;a-synuclein;Rotenone(RanjitaBetarbetetal.natureneuroscience•volume3no12•december2000)动物模型动物选择：啮齿类动物在解剖和生化方面比较理想，而行为MPTP制作动物模型20世纪70年代末，美国加州出现了一次年轻人的PD爆发小流行。一位有心的神经内科医生发现，这些人都是因为注射了一种叫MPPP(1-methyl-4-phenyl-4-propionpiperidine)的毒品，后来研究发现这种毒品由于制备条件意外有误，产生了大量可致PD的神经毒物-MPTP。基于此发现，后来很多研究PD的学者利用MPTP制作动物模型，并成为目前最为成熟的模型制作方法之一。MPTP制作动物模型20世纪70年代末，美国加州出现了一次年神经变性病课件MPTP的代谢MPTP脑MPDP(1-Methyl-4-phenyl-2,3-dihydropyridinium)血脑屏障MAO-BMPP+(1-Methyl-4-phenyl-phenylpyridinium氧化细胞外间质与多巴胺细胞上的多巴胺转运体结合，专运进细胞内脑血流MPP+选择性储积在多巴胺摄取系统，随后在线粒体内堆积。MPTP的代谢MPTP脑FIG.1.ModelofMPTP-induceddopaminergiccelldeath.MPP1,theactivemetaboliteofMPTP,isconcentratedinDAneuronsviathehighaffinitydopaminetransporter.MPP1isthenconcentratedinmitochondrialwhereitihnibitscomplex1,whichleadstosuperoxideanion(O2x2)formation.Thesuperoxideanionreactswithnitricoxide(NO)whichisproducedbybothneuronalNOS(nNOS)andinducibleNOS(iNOS)toformperoxynitrite(ONOO2),whichdamagesintracellularproteinsandDNAtocausecelldeath.DNAdamageactivatesthepoly(ADP-ribose)polymerase(PARP),whichdepletescellsofenergystoresthroughdecrementsinNADandATP.Thiscoupledwithmitochondrialpoisoningleadstocelldeath.ThismodelmayhavedirectrelevancetoidiopathicPDaspostmortemanalysisrevealsincreasesinnitrotyrosine,amarkerofONOO2mediateddamage,andinductionofiNOS.FIG.1.ModelofMPTP-induced神经变性病课件MPTP的毒理MPTP转化为MPP+后，通过多巴胺转运体（DAT）转运进入多巴胺神经元。MPP+抑制线粒体呼吸链的电子传递，引起ATP减少和呼吸链的过氧化物的泄漏增加，过氧化物不能及时地透过质膜而在细胞或细胞器内堆积，与此相比，NO既不带电又是脂溶性的，可以透过质膜扩散到邻近的神经元。如果临近细胞过氧化物也增加，过氧化物有可能与NO发生反应形成Peroxynitrite,后者活性很高，能损伤脂质、蛋白质和DNA.由于神经元能选择性地积累MPP+而引起过氧化物堆积，因此神经元的这种损伤是特异性的。MPTP的毒理MPTP转化为MPP+后，通过多巴胺转MPTP的模型制作-灵长类用药方法：颈内动脉注射的单侧模型；全身用药的双侧模型；全身用药加颈内动脉注射的双侧不对称模型。模型的评估：运动功能评估（见图表），左旋多巴替代反应和活力的评估。MPTP的模型制作-灵长类用药方法：颈内动脉注射的单侧模型；神经变性病课件根据表内所列动物的运动功能评估方法，对双侧肢体分别几分，最后相加，算出总分，将病患动物分成5个级别阶段：0阶段：0-5分，正常。1阶段：5-12分，半球帕金森征猴尚未出现轴突损伤。2阶段：12-20分，轻至中度的双侧症状。3阶段：21-30分，中度至重度的双侧症状，但没有主要系统症状。4阶段：大于30分，损伤严重，由于饲养困难和运动不能得并发症，需要用DA替代治疗。根据表内所列动物的运动功能评估方法，对双侧肢体分别几分，最后单侧PD猴模型制备1

动物诱导麻醉：50mg-100mg氯胺酮肌肉注射0.5mg阿托品肌肉注射，10mg地西泮（安定）肌肉注射2

术野备皮：1.颈部常规备皮2.右小腿后侧备皮以备静脉注射用3

动物麻醉：2%戊巴比妥钠(40mg-50mg/Kg)2.5ml/Kg（为安全起见首次给2/3量）腹腔注射，适时监控。4

抗菌素的投放：1.静脉给药---动物小腿小隐静脉静点8-16万单位庆大霉素或80-160万单位青霉素2.肌肉注射：16万单位庆大霉素160万单位青霉素5常规外科手术：1.

手术前准备：常规外科手术器械及手术用品：包在一个手术包内蒸汽高压消毒，烤箱内干燥以备手术之用。2.外科手术：术野区皮肤消毒：碘酊、75%卫生酒精；沿颈部中线纵行窃开皮肤约6-8厘米直至浅筋膜；钳夹或结扎浅静脉充分止血；钝性分离浅筋膜达肌层；钝性分离右侧颈动脉三角，寻找到右侧颈动脉鞘；纵行切开颈动脉鞘，仔细分离鞘内结构，分清颈鞘内动、静脉，在颈总动脉近、远心端分别穿线，但注意须避开迷走神经；认真沿颈总动脉向头侧分离到颈动脉分叉处（一定避免小动脉、小静脉出血），区分出颈内、外动脉；无损伤血管夹夹闭颈外动脉；沿颈总动脉纵向向心端注射MPTP（按1.2mg/Kg体重剂量加入20-30ml生理盐水，10-20分钟滴注，注完后用棉球压迫血管壁数分钟，同时打开夹持颈外动脉的血管夹并充分止血；确认无出血后按解剖层次逐层缝合、包扎。单侧PD猴模型制备全身用药模型：优点是比较接近人的PD的行为症状。缺点是需要较长时间动物才会形成稳定的、均衡的损伤，由于药物的毒性是累积性的，如果损伤台强烈，死亡率高。所以用药剂量需调整，不易掌握。小鼠模型：腹腔注射10mg/kgMPTP溶液（1mg/ml）,1次/h,共4次，总量40mg/kg，注射后观察动物的一般运动、驼背和毛发直立。全身用药模型：优点是比较接近人的PD的行为症状。缺点是需要较6-羟多巴胺模型以大鼠为例黑质损伤模型：-2.4：前囟后4.4，旁开1.1，深7.8；3.4：前囟后4.0，旁开0.8，深8.0（SD）。黑质纹状体传导束损伤模型纹状体损伤模型6-羟多巴胺模型以大鼠为例神经变性病课件神经变性病课件Fig.6.TheneurotoxinsusedinanimalmodelsofPDinducemitochondrialdysfunction.MPTPisconvertedbymonoamineoxidaseB(MAOB)toMPP+.Like6-OHDA,MPP+istakenupbydopaminetransportersandthencanbeaccumulatedbymitochondria,leadingtocomplexIinhibition.Incontrastto6-OHDA,MPP+canbetakenupbyvesicularmonoaminetransporters,whichreducesthetoxicityofMPP+.ParaquatandrotenonealsoinhibitmitochondrialcomplexI,whereasmanebinhibitsthemitochondrialcomplexIII.Fig.6.TheneurotoxinsusediAlpha-synuclein模型LoBianco,J-L.Ridet，B.L.Schneider,N.De´glon,andP.Aebischer。a-Synucleinopathyandselectivedopaminergicneuronlossinaratlentiviral-basedmodelofParkinson’sdisease.PNASEarlyEdition：1-6Alpha-synuclein模型LoBianco神经变性病课件神经变性病课件帕金森病的治疗及其研究进展药物治疗外科治疗细胞治疗基因治疗其他治疗手段帕金森病的治疗及其研究进展药物治疗1、药物治疗

左旋多巴（L－dopa）。自1960年被应用以来，由于可明显改善症状几年，而无特效药可取代，故沿用至今仍为治疗PD的主要药物，但长期应用后可出现较严重的副作用，甚至可发生“开－关”现象。因此如何减少L－dopa的剂量，如何推迟L－dopa的应用是PD研究的热点之一。

DA激动剂。D1、D2混合受体激动剂Pergolide;D2受体的激动剂Caborgoline和Bromocriptione;D3受体激动剂Ropinirole和Parmipexole。这些药物可在PD早期单独应用或在PD晚期与L－dopa联合应用。

MDA受体非竞争性阻断剂Amentadine。它可间接刺激DA释放，抑制乙酰胆碱（ACh）的释放，使DA与ACh维持一个新的平衡。可在PD早期应用。

儿茶酚胺－氧－甲基移位酶（COMT）抑制剂，Entacapone和Lolcapone。它们通过抑制COMT减少L－dopa在外周的和脑内的降解，从而提高DA含量。可与L－dopa配伍使用。

阿朴吗啡。它多用于PD患者症状出现波动（“开－关”）时。给药方式有两种，一种为间接注射，一种为持续滴注。

神经营养素和神经生长因子。除BDNF外，GDNF由于体内外均能较特异地营养DA神经元，抵抗神经毒素的损伤，倍受瞩目。由于GDNF不能通过血脑屏障，目前纹状体内、黑质内和脑室内离体定位注射GDNF已经用于临床前研究。但这种应用操作复杂，费用昂贵、难以推广，因此寻找一个小分子的GDNF受体的激动剂势在必行。此外，基因治疗也是努力的方向。

Selegiline。它是单胺氧化酶B（MAO－B）的选择性抑制剂，可特异升高乙胺和DA的含量。最新研究证明它可防止DA脱氨产生自由基，防止MPTP转化为有毒的MPP+。在临床实践中Selegiline可延缓黑质神经元的死亡，具有神经营养的作用。并可减少L－dopa的用量。

1、药物治疗左旋多巴（L－dopa）。自1960年被应用多巴胺的合成和代谢

DADADADOPAC+H2O2.OHMAOpost-synapticreceptorL-DOPATyrosineCOMT3-MTHVA+H2O2MAOquinone+H2O2+.OHhydroquinoneDDC-多巴脱羧酶TH-酪氨酸羟化酶NQO1reuptakepre-synapticreceptorTyrosine左旋多巴VMT司吉宁SODReserpineTasmarPargylineDeprenylAmphetamineCocaineGTPBH4多巴胺受体激动剂多巴胺的合成和代谢DADADADOPAC.OHMAOpoPD药物治疗的策略目前主要为：降低L－dopa的剂量以及L－dopa

＋DA激动剂和/或COMT抑制剂合用，以延缓L－dopa耐受的形成。PD药物治疗的策略目前主要为：2、外科治疗目前，传统的手术疗法如苍白球切除术、丘脑切除术以及立体定位埋植深部脑刺激（DBS）器，如刺激苍白球、丘脑底核等仍在PD外科治疗中扮演角色。进入90年代以来，国外建立的一种以微电极定位、计算机控制为特点的新的立体定向损毁疗法在治疗晚期PD患者中取得了巨大的成功。这种建立在现代电生理学技术上，在细胞水平精确定位定向手术治疗PD的技术，可以识别PD病人脑内核团细胞的特异性放电，故在细胞水平确定靶点，克服了个体在解剖和功能上的变异，使手术更加安全有效。苍白球不同的部位具有明显不同的放电特征如在苍白球外侧