一、病因
(一)年龄因素
帕金森病的并发症是继阿尔茨海默症后又一种常见的慢性进展性神经系统变性疾病,其典型病理变化为中脑黑质神经元数目减少,并有路易小体(Lewy body,前体为灰体)出现。PD多发病在中年以后,老年人患病率相较于青壮年明显增高,且男性发病率高于女性。随着年龄的增长,帕金森病(PD)患者颅内的多巴胺(DA)能神经元数目逐渐减少。研究发现,年龄每增长10年,多巴胺能神经元丢失率可达5%~10%。随着年龄的增长,防御机制也逐渐老化,而氧化应激损伤增强。有欧美研究资料统计表明,60岁以上被调查人群中,就有1%患有原发性帕金森病。老年人神经递质的合成与受体功能相较于中年及以下人群发生了很大变化。不过正常老年人脑内也有类似的变化,比如老年人黑质多巴胺能神经元的数目随年龄的增长而减少;路易小体可见于大约10%的正常老年人,同时老年人脑内酪氨酸氢化酶的活性也随年龄增长而降低。Starke-Reed发现在80岁左右的人群中,体内50%左右的蛋白都存在不同程度的氧化应激损伤。氧化应激产生活性氧,导致DNA损伤、蛋白质崩解、酶及脂质物质破坏,从而引起神经细胞的凋亡。
由此可见,帕金森病的发生与年龄的增高有关,确切地说与神经系统老化有关。但是上述变化均为老年人的常见变化,而帕金森病也仅发生于少数老年人。因此老化并不是帕金森病的唯一因素,应该还有其他因素在起作用,所以我们可以认为帕金森病的发生是在老化的基础上添加了其他的因素。
(二)遗传因素
经研究调查发现,帕金森病患者中部分有家族影响。如果遗传因素是帕金森病的发病原因之一,那么在对双胞胎、特别是单卵双生的患者发病情况的研究之后会得到证明。然而在1983年Ward等于美国进行的43对单卵双生及19对双卵双生双胞胎的研究结果表明,双胞胎同时患病的概率是极小的。1988年,Marttila等在芬兰所做的类似研究也得到了同样的结果。
通过Ward等的研究,我们发现,遗传因素可能不是帕金森病的病因,或者说遗传不是导致帕金森病发病的主要因素。然而帕金森病所存在的遗传易感性,可能与肝细胞内源性解毒功能缺陷有一定联系。肝脏对内环境中有害物质解毒功能的缺陷,是引发帕金森病的重要因素。经研究证实,正常人肝脏解毒酶(细胞色素p450酶)功能正常者,肝脏解毒酶数量明显高于帕金森病患者。在一个健康人和帕金森病患者各40例的研究中发现,健康人组肝脏解毒良好者82%,居中者10%,极差者8%;而帕金森患者组肝脏解毒良好者仅有33%,居中者57%,极差者10%。通过该研究结果我们可发现内源性肝脏解毒功能的缺陷可引起黑质神经元对环境毒素的易损伤性和选择性。
帕金森病分为散发性帕金森病(IPD)和家族性帕金森病(FPD)。帕金森病与阿尔茨海默病(AD)相似,大多数为散发性帕金森病,也有10%为家族性帕金森病,两种类型的帕金森病在临床表现没有明显的区别。PD遗传相关基因包括:葡萄糖脑苷脂酶(GBA)基因、α-突触核蛋白(SNCA)基因、富含亮氨酸的重复激酶2(LRRK2)基因、空泡蛋白分型35(VPS35)基因、磷酸酶及张力蛋白同源物诱导的蛋白激酶1(PTEN Induced Putative Kinase 1,PINK1)基因、parkin、DJ-1、FBXO7等LRRK2、G2385R突变是帕金森病出现运动症状波动、快速眼动睡眠期行为障碍(RBD)等的危险因素,进一步证实LRRK2基因的致病机制。
(三)环境因素
通过翻阅流行病学的研究资料,我们发现帕金森病的发生与某些特殊的环境因素有一定的关系,重金属、饮食、农药、生活习惯等都可以引起帕金森病。有20世纪80年代的研究发现,帕金森病的高发区在城市中大部分为靠近木材加工厂、造纸厂、汽油工业和重金属工业等地区,在农村则是与除草剂、除虫剂的使用以及一些井水的饮用有关系。西太平洋关岛居民发生的侧索硬化伴帕金森病及痴呆,即关岛病,与服用当地一种植物种子西谷树籽有关。上述情况均反映出,一些特定环境能导致黑质神经元的退变和多巴胺能的减少,进而发生帕金森病。
受环境因素影响的帕金森病虽然影响范围大,但是与基因因素不同,环境因素在一定程度上是可以防治的。
(1)重金属:铝、铅、铜、汞、锌、铁和锰等多种金属元素被认为是诱发神经退变可能的因子。大脑中铝的累积,会增加神经系统疾病的发病率,包括帕金森病,这与饮用水中的铝相关,一项研究表明,铝污染的井水可能是井水使用者帕金森病风险增加的重要原因。铝在体内通过抑制乙酰胆碱转移酶,增加乙酰胆碱酯酶的活性破坏胆碱能神经功能,直接导致线粒体损伤,并与神经递质多巴胺配位阻碍多巴胺的吸收,从而引起神经退行性病变。有研究表明,锰与帕金森病的发病也有很大的关系。研究发现,锰致帕金森病与多巴胺能神经细胞的损伤有关。铁是人体中含量最丰富的必须元素之一,对维持大脑正常功能起到重要的作用,然而过量的铁对神经系统却起到反作用,对神经系统有伤害。临床及动物实验结果表明,在帕金森病患者的黑质致密部中,铁水平显著高于正常人。
(2)饮食:饮食是影响帕金森病发病的另一种因素。过量摄入单糖、双糖及动物脂肪可能会增加帕金森病的发病,而维生素D、维生素C和维生素E及β-胡萝卜素(维生素A前体)可以一定程度起到保护作用。尿酸也具有保护作用,但是可能增加心脏病、痛风和死亡的风险。黄酮类是预防PD的极好候选药物。大量摄入铁,特别是配伍锰时,也是一种危险因素。一项病例研究显示,铁摄入量最高和最低的25%人群相比较,帕金森病的发病率增加。饮食中摄入中等水平的铁和锰时,发病危险加倍。美国国立卫生院的研究者确认了饮食性叶酸缺乏症是帕金森病发病的另一个危险因素。小鼠模型研究显示,饮食中叶酸的缺乏可以加重环境毒素对多巴胺能神经元的损伤。
(3)农药:大量流行病学调查发现,在经常接触农药的人群中帕金森病的患病率高于不接触农药的人群。长期接触农药的人群通过防护不当摄入、吸入或皮肤接触暴露在外的合成农药毒素或者是天然毒素。在一个案例中,检测了接触31种特定的农药下帕金森病发展的风险,发现有两种农药,即百草枯与鱼藤酮会增加帕金森病发展的风险。鱼藤酮曾被认为是“安全可靠”的农药。鱼藤酮是从豆属植物毛鱼藤中提取的一种天然有机杀虫剂。研究表明,通过注射鱼藤酮可诱导黑质纹状体中的多巴胺能神经元变性从而可引发许多人类帕金森病的神经病理学特征。
(4)生活习惯:诸多流行病学研究已证实,吸烟对帕金森病具有神经保护作用,且与吸烟状况呈正相关,吸烟量越多、时间越久,患者帕金森病的发生率越低。其对神经的保护作用更多被归功于尼古丁。现在大多认为尼古丁通过烟碱型胆碱能受体(nAChRs)途径发挥的作用。然而,帕金森病患者是否可以适当接受具有烟草的成分来减慢帕金森病的进展,对此尚需进行进一步的研究。咖啡因与烟草相似,咖啡因对多巴胺神经元具有保护作用,经常喝咖啡可降低PD风险。(https://www.daowen.com)
(四)神经毒素因素
神经毒素MPTP化学结构为1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氢吡啶,是人工合成毒品海洛因过程中的副产品。在人类或者灵长动物身上均可以引发与自然发生的原发性帕金森病无法鉴别的临床症状,并且在病理改变以及对药物治疗的反应上均与原发性帕金森病相似度极高,导致无法鉴别。MPTP可以通过血脑屏障,选择性损伤黑质神经元,可以使纹状体多巴胺(DA)及其代谢产物耗竭95%~99%,其损伤机制是在单胺氧化酶B(MAO-B)的作用下,将MPTP转化为毒性代谢的产物MPP+,MPP+经过DA摄取系统沉淀积于黑质神经元,通过损伤线粒体呼吸链从而引起黑质神经元死亡。在MPTP转化为MPP+的过程中,毒性自由基也随之生成,毒性自由基对损伤黑质神经元也起着重要作用。
(五)氧化应激反应与自由基因素
通过翻阅各种文献,我们发现在帕金森病患者脑内存在着氧化应激反应,如:
(1)神经毒素MPTP通过氧化应激反应损毁黑质纹状体多巴胺能神经元,详见上文。
(2)脑黑质中铁离子浓度增高,铁蛋白含量减少。铁可促使神经组织产生自由基,帕金森病患者脑黑质中铁含量较正常人对照大约增高50%,并且主要分布在SNC,即神经元变性死亡的部位。反应性离子铁的含量增加,导致帕金森病患者黑质神经元内自由基生成增多,增强氧化损伤力度。
(3)多巴胺氧化也增强。
(4)被氧化的谷胱甘肽堆积,还原性谷胱甘肽减少。
上述4条反应均促进了细胞毒性自由基的生成。
自由基作为一个活性很高的基团,可以夺取临近分子中的电子,使之被氧化从而改变其结构和功能,并使细胞损伤。观察发现帕金森病患者脑内病变位置自由基堆积,其堆积使细胞膜上多价不饱和脂肪酸发生脂质过氧化(LPO)导致膜结构改变,从而使细胞死亡。
(六)病毒因素
在20年纪20年代,昏睡性脑炎几乎蔓延到世界各地,其中70%~80%的患者进一步发展成帕金森病,研究得知其他脑炎也可以引起帕金森病的发生。因此,有学者提出帕金森病与病毒感染有关。但到目前为止,并没有分离出任何与帕金森病发病有直接关系的病毒。虽然昏睡性脑炎引起的帕金森病患者脑中有明显的黑质神经元死亡,但没有路易小体存在。因此,病毒并不能成为真正诱发原发性帕金森病的因素之一。
(七)酪氨酸氢化酶(TH)活性降低因素
TH是多巴胺合成的限速酶,可使非必须氨基酸酪氨酸转化为左旋多巴(L-dopa),左旋多巴脱羧后形成多巴胺。帕金森病患者黑质神经元TH活性下降,导致多巴胺合成的限速酶能力下降,从而左旋多巴生成量减少,故合成多巴胺能力下降。多巴胺含量减少至一定程度可导致帕金森病发病。