多巴胺/乙酰胆碱动态平衡在帕金森病发病中研究进展

　　作者：杨虹,张莉萍,魏桂荣　　作者单位：武汉市普爱医院神经内科，湖北 武汉 430033

　　【关键词】 乙酰胆碱,多巴胺,帕金森病

　　帕金森病(PD)是一种慢性退行性神经变性疾病，其发病是多因素导致黑质致密部的多巴胺(DA)神经元变性缺失，引起DA含量降低，造成乙酰胆碱系统功能相对亢进，临床出现肌张力增高，运动减少等运动症状，因此目前治疗包括抗胆碱能药物和改善DA递质功能药物。本文对乙酰胆碱代谢以及DA/乙酰胆碱平衡在PD发病中的作用研究进展进行综述。

　　1 乙酰胆碱

　　中枢胆碱能神经元主要位于前脑基底部，其纤维投射到包括大脑皮质的诸多结构。乙酰胆碱是一种重要的神经递质，神经末梢胞浆中的胆碱和乙酰辅酶A在胆碱乙酰化酶的作用下合成乙酰胆碱并从胞浆中转运入囊泡内，与囊泡蛋白和三磷酸腺苷(ATP)共存。当神经冲动到达神经末梢引起突触前膜去极化到一定程度时，电压门控的钙通道开放，胞外钙离子向胞内转移，钙离子促进囊泡与突触前膜的接触，融合，胞裂，释放乙酰胆碱至突触间隙，通过作用于毒蕈碱和(或)烟碱受体及受体后的信号传递，参与各种生理功能。当乙酰胆碱与受体分开后，迅速被间隙内的乙酰胆碱酯酶水解成胆碱和乙酸。部分乙酰胆碱与突触前膜自身受体结合，调节乙酰胆碱的释放。突触间隙内的胆碱能重吸收入神经末梢进行再利用，其摄取过程是乙酰胆碱合成的限速因素。

　　2 DA

　　DA是某些周围神经纤维以及许多中枢神经元(黑质、中脑、腹侧盖区、下丘脑)的重要神经递质，DA能神经元在摄取酪氨酸后,将其转化为3,4双羟苯丙氨酸(多巴),这是通过酪氨酸羟化酶的作用，然后又通过多巴脱羧酶的作用生成DA。经释放后,DA与DA能受体起相互作用,剩余的DA被主动重摄取进入突触前神经元。酪氨酸羟化酶与单胺氧化酶对神经终端内的DA水平起着调节作用。

　　现认为PD是因纹状体内缺乏DA所致，主要病变在黑质纹状体DA能神经通路。黑质中DA能神经元发出上行纤维到达纹状体(尾核及壳核)，其末梢与尾壳核神经元形成突触，以DA为递质，对脊髓前角运动神经元起抑制作用。同时尾核中也有胆碱能神经元，与尾壳核神经元所形成的突触以乙酰胆碱为递质，对脊髓前角运动神经元起兴奋作用。正常时两种递质处于平衡状态，共同调节运动机能。PD因黑质有病变，DA合成减少，使纹状体内DA含量降低，造成黑质纹状体通路DA能神经功能减弱，而胆碱能神经功能相对占优势，因而产生PD的张力增高症状。

　　3 DA/乙酰胆碱的相互作用、动态平衡及重塑作用

　　研究〔1～3〕发现从DA神经元缓慢缺失到出现PD典型临床症状需要一段相当长的时间，表明存在中枢神经系统的代偿机制，并认为DA/乙酰胆碱的动态平衡是其中的关键。Arruda〔4〕认为PD发病的根本原因就是黑质DA神经元丢失以及随后发生的DA/乙酰胆碱浓度比例失衡。黑质DA神经元缓慢丢失到超过50%才出现临床症状，从数量累计方面表明黑质纹状体系统可以通过不断的自身调节，重塑DA/乙酰胆碱的平衡。文献报道〔5～7〕大鼠给予6羟基DA(6OHDA)黑质内定向注射损伤后2 w，至少有40%～60%黑质酪胺酸羟化酶阳性细胞缺失，此时黑质纹状体DA含量平均减少63%，大鼠出现行为改变多在注射后2 w，由此推断，PD发病在一个相当长的时间段依赖中枢神经系统自身调节作用，动态重塑DA/乙酰胆碱的平衡。传统的观念认为6OHDA定向注射PD动物模型中6OHDA选择性损伤DA神经元，在模型成功前，残余的DA神经元可以通过加强合成DA和减少DA的灭活来达到补偿维持DA/乙酰胆碱的平衡。Apicella〔8〕通过二次不同侧黑质纹状体损伤的猴模型的行为学观察发现，DA/乙酰胆碱动态平衡重塑自身调节与剩余完整的DA能神经元无关;当DA能神经元丢失达90%时，猴表现动作启动潜伏期逐渐延长，仍能完成动作，而DA能神经元丢失少于90%，猴行为可完全恢复正常。再次证明DA/乙酰胆碱平衡是一个动态的不断修正重塑的自身调节过程。乙酰胆碱和DA都在黑质细胞树突中合成及释放,二者之间调控的关系还不为所知。Lacroix〔9〕通过高效液相色谱仪，采用质谱法发现选择性DA D3受体拮抗剂SB277011A、SB414796A予以大鼠腹腔注射能增加大鼠皮质乙酰胆碱含量。近年来由于神经递质学说的研究，认为纹状体中乙酰胆碱能神经元和DA能神经元可能有相互拮抗作用。DA本身对纹状体突触后结构有抑制效能，PD患者的突触处DA减少或消失，则这种抑制作用被消除，以至纹状体中乙酰胆碱能神经元的功能会过度活化。研究发现DA神经末梢的胆碱受体的存在能加强基础DA的释放，Quarta〔10〕通过大鼠活体微透析发现在纹状体腹侧部注射烟碱能产生细胞外DA水平显著增加，这种作用能被同步注射的非α(7)nAch受体拮抗剂二氢β刺酮碱或D(23)受体激动剂吡奎罗所阻断，在纹状体腹侧部注射D(23)受体拮抗剂雷氯必利也能产生显著的细胞外DA水平增加，这种作用能被同步注射的非α(7)nAch受体拮抗剂二氢β刺酮碱阻断。从而得出结论DA能神经末稍的DA D2自身受体和烟碱样受体能调节纹状体DA释放。研究6OHDA损伤的纹状体发现〔11〕,DA神经末梢表达α4α5β2，α4α6β2(β3) 和α6β2(β3)，非DA神经结构表达α2α4β2，或二者都表达α4β2。基于此发现，研制nAChR配体选择性作用于纹状体DA神经末梢有可能成为治疗PD的一个新途径。有实验〔12〕发现在体控制DA的合成及存储对自发性胆碱脂酶的释放也有很大影响，且黑质区神经元细胞外DA的浓度触发了胆碱脂酶的释放。研究〔13〕发现PD患者纹状体中胆碱脂酶活性显著降低，但乙酰胆碱合成酶活性完全正常，而且有关乙酰胆碱的M受体数量也和正常组织无差异。近来，很多实验证据表明DA、乙酰胆碱在中枢存在密切联系并相互作用。Bymaster〔14〕用基因定位技术通过M15敲除小鼠研究M胆碱能系统的生理功能，发现M1 mAChR调节海马和皮质的神经递质信号传导;M2 mAChR调节M激动剂诱导的心动过缓、震颤、低温及在部分脑区抑制乙酰胆碱的释放;M3 mAChR 参与内分泌系统，平滑肌的收缩，瞳孔扩大和体重增加;M4亚型受体调节运动通路中DA活性并且是纹状体抑制性的自身受体;M5亚型参与调节中枢DA功能和脑血管的张力。另外体外神经递质释放试验说明位于DA神经末梢的M5受体能易化纹状体中M激动剂诱导的DA的释放，与纹状体内分布的DA能神经元均能表达M5受体的观察结果是一致的。另外还发现吗啡的戒断症状在M5/小鼠明显的减轻了，并且纳洛酮诱导的吗啡戒断症状中的身体和心理成分也削弱了，因此提示这些行为的缺陷可能与中脑边缘系统的M5受体缺乏有关，其作用是刺激accumbens核中DA的释放〔15〕。Jensen〔16〕用M5敲除小鼠实验也得到了相似的结果，说明M5受体在可卡因加强和戒断过程中有重要作用。M5受体可能参与调节多种重要的生理和药理学功能，为治疗药物的成瘾性和某些脑血管疾病提供了新方向。Laplante〔17〕研究海马腹侧兴奋性损伤大鼠前额皮质层乙酰胆碱释放的DA能调节，结果显示给予D1样受体激动剂能明显增加前额皮层乙酰胆碱的释放，并且放射自显影现实在前额皮质的边缘下区有选择性的M1样结合位点的增多。Matsubayashi〔18〕等人用膜片钳和单个细胞技术研究快速分离的大鼠黑质细胞突触后的α7和α4β2 nAChR诱导黑质DA神经元的兴奋。结果显示烟碱能直接作用于α4β2，α7产生3种内向电流导致黑质DA神经元兴奋增加DA的释放。说明DA黑质神经元中，至少通过α4β2和α7两种突触后烟碱受体接受兴奋性的胆碱能信号输入。Wu〔19〕也用实验证明α7亚单位和功能性α7 nAChR在大鼠中脑DA神经元的胞体和树突上表达，用膜片钳和全细胞电流纪录从大鼠中脑核团中快速分离的单个DA神经元膜上由乙酰胆碱诱导的内向电流的特性，发现这些电流可以被α7 nAChR选择性激动剂胆碱模拟，被α7 nAChR选择性拮抗剂methyllycaconitine和α金环蛇毒素阻滞。显示α7nAChR在DA神经元的信号传递和递质释放中可能有重要作用，并且可以导致烟碱的加强和依赖。

　　因此，随着对PD研究的进展，药物治疗将不可避免针对DA乙酰胆碱的失衡。而选择性乙酰胆碱受体拮抗剂不良反应明显低于目前使用的抗胆碱药物，且迄今为止这方面的认识很少。联合使用DA制剂与选择性乙酰胆碱受体拮抗剂共同维持DA/乙酰胆碱再平衡有广阔的研究价值和临床应用前景。

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