帕金森病(Parkinson's disease, PD)是一种进行性神经退行性疾病,临床以运动与非运动症状为特征,病理表现为中脑黑质(substantia nigra, SN)致密部多巴胺能神经元变性,并以路易小体、路易神经突形式的路易病变存在。α-突触核蛋白(α-synuclein)聚集物是路易小体与神经突的主要成分,也是突触核蛋白病的标志性病理特征,这类疾病包括帕金森病、路易体痴呆(dementia with Lewy bodies, DLB)和多系统萎缩(multiple system atrophy, MSA)。不同突触核蛋白病在α-突触核蛋白病变的位置、构象株及纤维结构上存在差异。目前,生物标志物的识别与检测技术已可在体内识别伴有帕金森病相关临床症状、处于疾病风险期或早期阶段的个体的α-突触核蛋白相关路易病变,但α-突触核蛋白聚集的起始原因、触发因素、其是否驱动疾病进展以及事件级联的具体机制仍未被完全阐明。
关于α-突触核蛋白病变在神经系统内的进展已有多种模型描述:Braak分期假说提出一种从尾侧到头侧可预测的解剖扩散序列,病变始于肠神经丛,随后播散至低位脑干,在疾病后期累及皮质区域;或始于嗅球,向后进展至杏仁核及皮质结构。但该模型也存在明显争议,包括解剖进展的异质性(如头侧结构受累早于尾侧,或以杏仁核为中心的病变)、病理分期与临床严重程度的相关性不足(如低位脑干病变不一定对应早期帕金森病)、部分无帕金森病诊断的老年个体存在偶发性路易小体,以及“躯体优先 vs 脑优先”的临床表型差异。相反,有研究反对路易病变的肠道起源学说,因大型尸检系列中发现存在肠神经系统病变而无中枢神经系统病变的情况。因此,路易体障碍统一分期系统提出,路易病变主要始于嗅球,随后进入以脑干为主或以边缘系统为主的阶段。α-突触核蛋白起源部位与连接组模型(α-synuclein origin site and connectome model, SOC)整合了上述两类模型的病理生物学与临床框架。在大多数患者中,α-突触核蛋白病变始于单一部位,随后沿神经系统连接组播散;但不同患者亚型可能存在病变起始部位的差异,这也得到近期“脑优先 vs 躯体优先”假说的支持。此外,结合分期模型、细胞与动物研究等证据,学界提出α-突触核蛋白可能通过朊病毒样过程(prion-like process)传播,即错误折叠的病理蛋白诱导邻近正常神经元细胞发生错误折叠。不过,关于α-突触核蛋白聚集及其朊病毒样传播机制,究竟是生理过程、病理过程、伴随现象还是其他性质的过程,仍存在争议。
帕金森病最常见的共病理之一是微管相关蛋白tau(microtubule associated protein tau),由MAPT基因编码。Tau长期以来与多种神经退行性疾病相关,包括AD、FTD、进行性核上性麻痹(progressive supranuclear palsy, PSP)及皮质基底节变性(corticobasal degeneration, CBD)。在这些疾病及帕金森病中,tau经历广泛的翻译后修饰,导致过度磷酸化,进而变为不溶、错误折叠并聚集。尽管tau并非帕金森病的典型特征,但已在患者脑内路易小体中被检出,研究显示半数以上帕金森病患者存在病理性tau,60岁以上患者几乎均有tau病变,提示tau病理是帕金森病的常见特征而非罕见现象。在一组表现为帕金森综合征与轻度运动缺陷的患者中,无论是否存在黑质α-突触核蛋白聚集,均观察到多巴胺能神经元丢失与壳核多巴胺能神经支配减少,而病理性磷酸化tau见于大多数个体,再次提示tau病理在帕金森病发病机制中具有重要作用。值得注意的是,这类tau病理同时包含3R与4R tau,且很少与α-突触核蛋白共定位,并与多巴胺能神经元酪氨酸羟化酶水平降低相关,提示tau病理与帕金森病疾病机制存在潜在联系。黑质内的神经原纤维tau缠结也与老年群体的步态障碍相关。大量证据表明α-突触核蛋白与tau存在相互作用,甚至可能互相影响聚集倾向。tau染色长期被发现在路易小体内存在,同时合并AD与DLB病理特征的个体疾病进展速度快于单一病理者。帕金森病患者脑脊液中tau水平升高与痴呆发生风险增加相关,且tau病变可在帕金森病脑内播散,移植到帕金森病患者体内的胎脑神经元中可检出过度磷酸化tau。
尽管tau参与帕金森病的病理证据不断增加,两者还存在遗传学关联。散发性帕金森病的全基因组关联研究(genome-wide association studies, GWAS)发现MAPT单倍型与帕金森病风险相关,H1 MAPT单倍型携带者的帕金森病风险更高,H1单倍型纯合子个体的路易小体负荷更重,提示该关联的可能机制。尽管tau病理在帕金森病中的作用探索才刚起步,现有证据支持其在相当比例患者中发挥重要作用。在没有α-突触核蛋白病变的帕金森综合征个体中广泛存在的tau病理,提示tau可能是疾病发病的核心参与者,而非被动掺入既有包涵体。在本综述讨论的所有共病理中,tau与简易精神状态检查(Mini-Mental State Examination, MMSE)测定的认知功能下降相关性最强。
载脂蛋白E(apolipoprotein E, APOE)基因主要与AD相关,但也参与帕金森病发病。目前已知特定APOE等位基因的存在可预测帕金森病发病风险与进展,尤其在有合并AD病理的患者中。早发型帕金森病中APOE ε4等位基因与更高的淀粉样病变水平及认知损害风险增加相关,但这些发现在非欧洲队列中未被一致重复。此外,临床前研究提示APOE独立于淀粉样病变参与突触核蛋白病过程,APOE敲除小鼠表现出更严重的α-突触核蛋白病变。在APOE背景下,α-突触核蛋白似乎诱导代谢改变与神经炎症,最终导致神经退变与突触丢失;研究提出α-突触核蛋白损害星形胶质体对APOE阳性颗粒摄取的有害脂肪酸的线粒体清除,使神经元易受这些毒性代谢产物的损伤。免疫调节作为多种神经退行性疾病的共享致病机制已被强调,值得在共享基因突变的背景下进一步研究。