α-突触核蛋白作为帕金森病生物学标志物的研究进展

一、α－突触核蛋白的结构和生理功能

α－突触核蛋白是一种小分子胞内蛋白，它由140个氨基酸组成，相对分子质量约为19 000。在生理条件下，α－突触核蛋白可调节神经元细胞膜的稳态，并且通过囊泡运输影响突触前的信号和膜运输[1]，对正常突触功能的维持具有重要作用。α－突触核蛋白至少有4种亚型，由SCNA(synuclein alpha)基因通过不同的剪接方式产生[2]，分别由140、126、112和98个氨基酸组成，其中含有全部氨基酸结构(140)的α－突触核蛋白是最主要的亚型，并且具有高度异常聚集的风险。在氧化应激、蛋白质水解、金属离子等因素的作用下[3], α－突触核蛋白可被诱导错构形成寡聚体和纤维多聚体等其他构型，这些构型的α－突触核蛋白都有形成路易小体的可能[3]。病理研究显示，寡聚体形式的α－突触核蛋白大量存在于帕金森病患者的脑匀浆中，并且可导致细胞死亡，是α－突触核蛋白的主要毒性成分[4]。同时，翻译后修饰形式α－突触核蛋白如磷酸化和泛素化等，也是α－突触核蛋白病理中的主要组成部分[5]。单体、寡聚体和翻译后修饰的α－突触核蛋白均可在人体体液和组织中检测到[6]，因此α－突触核蛋白被认为是理想的生物学标志物。

二、α－突触核蛋白作为帕金森病体液标志物的研究

(一)脑脊液

脑脊液是直接反映脑组织病理状态的体液[7]，早期对于帕金森病体液标志物的研究也是从脑脊液开始的。在目前发表的几项大样本的研究中，帕金森病患者中脑脊液α－突触核蛋白总量均低于对照组[7,8,9]，提示脑脊液中α－突触核蛋白水平可能成为诊断帕金森病的潜在指标。Hall等[10]进一步对磷酸化形式α－突触核蛋白的诊断价值进行了研究，发现帕金森病患者脑脊液中磷酸化形式α－突触核蛋白较对照组升高，并且和疾病的严重程度相关。寡聚体形式与α－突触核蛋白总量的比值也具有良好的诊断价值。一项纳入了32例帕金森病患者和28名健康受试者的研究表明，该指标具有89.3%的敏感度和90.6%的特异度[4]。对121例早期帕金森病患者的连续随访研究发现[11]，2年后脑脊液中α－突触核蛋白总量呈增加趋势，其中寡聚体形式与α－突触核蛋白总量的比值和患者运动症状恶化具有相关性，提示脑脊液中的α－突触核蛋白可反映帕金森病的疾病进展。另一项纳入42例帕金森病患者的队列研究也报道，帕金森病患者中较高水平的脑脊液α－突触核蛋白与随访期间出现的认知功能减退相关，由此推测脑脊液中α－突触核蛋白可能成为帕金森病患者认知功能减退的预测指标[11]。

帕金森病患者脑脊液中总量及病理形式的α－突触核蛋白阳性率较高，各项研究的一致性较好，但是在采集过程中要注意避免血液污染带来的影响。

(二)血液

相比脑脊液，血液标本更容易获取，创伤更小。Lee等[12]对105例帕金森病患者和51名年龄匹配的健康受试者的血浆标本进行检测，发现帕金森病患者血浆中α－突触核蛋白高于对照组。Duran等[13]进一步比较了新诊断未经治疗的帕金森病患者、经1年以上治疗的帕金森病患者和健康对照组中血浆α－突触核蛋白的含量，结果治疗组与未治疗组的含量相似，但均高于对照组。而在一项纳入了86例帕金森病和78名健康对照的研究中，采用敏感度更高的Luminex检测手段发现血浆中α－突触核蛋白在帕金森病组与对照组中未见差异有统计学意义[14]。造成研究结果不一致的主要原因是血液中99%的α－突触核蛋白源于红细胞，在采集处理过程中任何残留的红细胞或者溶血都会导致血浆α－突触核蛋白水平升高，影响实验结果。近来有研究发现脑脊液中的α－突触核蛋白可以转移到血液，其中一部分可以特异性地存在于血浆的外泌体中，并且不会受到红细胞污染的影响。Shi等[15]采用血浆外泌体捕获分析技术并检测其中α－突触核蛋白水平，发现帕金森病患者外泌体中的α－突触核蛋白水平显著高于对照组，并且与疾病严重程度相关，该检测方法对于帕金森病的诊断以及发病机制的研究具有重要的意义。

鉴于红细胞是血液中α－突触核蛋白的主要来源，有学者将血液中的红细胞单独提取出来并研究其中的α－突触核蛋白与帕金森病的相关性。在一项纳入21例帕金森病患者和15名健康受试者的研究中，检测出帕金森病患者红细胞α－突触核蛋白总量较对照组明显减低[16]。国内有学者[17]分析100例帕金森病患者、22例多系统萎缩患者和102名健康受试者红细胞中α－突触核蛋白水平，发现寡聚体形式α－突触核蛋白与红细胞总蛋白的比值在帕金森病患者中明显高于对照组，并且具有79%的敏感度和64.7%的特异度，但是与疾病的严重程度并不相关。

血液采集是临床的常规检查，患者依从性较好，其中血浆的外泌体检测具有良好的前景。未来需要大样本的队列研究进一步探索血液α－突触核蛋白与帕金森病疾病进展的相关性。

(三)唾液

有研究发现帕金森病患者的唾液腺功能也受到影响，包括唾液分泌减少以及异常的唾液成分[18]。Devic等[19]于2011年对24例帕金森病患者和年龄匹配的25名健康对照者安静时自然分泌的唾液进行分析，发现无论是细胞成分、上清液以及细胞层的溶解产物中的α－突触核蛋白较对照组均无差异。而近期的一项纳入了20例帕金森病和20名健康受试者的研究报道，帕金森病患者唾液中α－突触核蛋白含量减低，并且其含量与疾病的严重程度具有相关性[20]。Kang等[21]入组了201例帕金森病患者和67名健康对照，发现唾液中α－突触核蛋白总蛋白在帕金森病患者和健康对照组中没有差异，而帕金森病患者唾液中寡聚体形式的α－突触核蛋白含量明显高于健康对照组。

关于唾液中α－突触核蛋白的来源，有学者认为是支配唾液腺的神经分泌α－突触核蛋白进入唾液中[22]，也有学者推测是脑脊液或者血液中的α－突触核蛋白通过某种未知的机制进入唾液中，有待进一步探索。有研究人员检测了构成唾液大部分成分的口腔上皮组织，从而帮助探索唾液α－突触核蛋白的起源，但是在帕金森病患者和对照组中未找到明显差异[23]。目前唾液对于帕金森病患者的诊断价值以及与疾病严重程度的关系尚存在争议，未来需要对唾液的采集和分析方法进行优化。

三、α－突触核蛋白作为帕金森病组织标志物的研究

(一)唾液腺组织活检

帕金森患者常伴有口干、唾液分泌减少等非运动症状，这可能是α－突触核蛋白病理性损害支配唾液腺自主神经的表现之一[24]。Del Tredici等[25]对经病理证实的9例帕金森病患者、2例多系统萎缩患者及19名健康对照者的下颌下腺体组织分别进行α－突触核蛋白染色，在所有帕金森病患者下颌下腺中均发现了路易体，而在多系统萎缩患者及健康对照者没有发现。Cersosimo等[26]对3例帕金森病患者进行了唇唾液腺活检，发现2例帕金森病患者活检标本存在α－突触核蛋白免疫阳性反应，并指出α－突触核蛋白沉积于支配唾液腺体的自主神经纤维内。国内有学者[27]对13例帕金森病患者以及13名年龄匹配的健康志愿者分别行唇腺α－突触核蛋白检测，发现9例帕金森病患者标本中α－突触核蛋白免疫反应阳性，并且与患者脑内多巴胺转运体分子影像改变具有良好的一致性，而在对照组中没有类似发现。据目前统计，帕金森病患者唾液腺中α－突触核蛋白的检出率在66%～100%，特异度为100%，但是这些结果都是从小样本研究中获得的[28]。

唾液腺体活检对患者创伤性较大，不适合临床推广，这也是限制该检测手段成为理想帕金森病生物学标志物的一大因素。对此，有研究者试图用针芯穿刺获取患者的下颌下腺标本，该取样方法创伤相对较小，亦有较高的阳性率[29]，需要进一步在大样本研究中证实。

(二)皮肤组织活检

帕金森病患者常出现皮肤出汗过多或过少，以往多认为是帕金森病药物的不良反应，然而近年有研究发现，帕金森病本身的自主神经功能障碍可引起皮肤汗腺分泌的异常[24]。皮肤活检是临床常用的检测手段，操作方法成熟，创伤性相对较小，易于在临床推广。Wang等[30]对20例帕金森病患者进行了多点(大腿近端及远端，小腿远端)皮肤活检，在所有帕金森病患者皮肤中均检测到α－突触核蛋白的异常聚集。研究者接着对28例帕金森病患者和23名健康受试者进行多点皮肤活检和自主神经功能评价，发现无论患者是否存在自主神经病变，α－突触核蛋白检测均具有较高的敏感度和特异度[31]。在另一项纳入了21例帕金森病患者和30名健康受试者的研究中，发现帕金森病患者腿部皮肤中无磷酸化的α－突触核蛋白聚集，但在颈部皮肤存在磷酸化的α－突触核蛋白聚集，同时颈部皮肤中磷酸化的α－突触核蛋白聚集与腿部皮肤周围神经病变存在相关性[32]。

目前不同研究中帕金森病患者皮肤α－突触核蛋白的检出率差异较大，原因可能为不同研究采用的活检部位和取材方法的差异所致。因此皮肤中α－突触核蛋白聚集作为诊断帕金森病的生物学标志物仍有争议，需要进一步标准化活检部位、取材方法和染色方法等从而提高敏感度。

(三)肠道组织活检

便秘是帕金森病患者常见的非运动症状[33]。Shannon等[34]对10例未经治疗的早期帕金森病患者和23名健康对照者完成结肠活检，其中9例帕金森病患者检测到路易体病理，而在对照组中均未检测到，该结果提示在肠壁中发现α－突触核蛋白可能是帕金森病的早期标志。有学者推测帕金森病可能最早起始于胃肠道的神经系统，因此肠道生物学标志物的研究不仅帮助早期诊断帕金森病，也为探索帕金森病的发病机制提供依据。在最近的一项研究中，Visanji等[35]采用了石蜡包埋印迹法对15例早期帕金森病患者、7例晚期帕金森病患者和11名健康对照的肠道黏膜组织进行检测，发现帕金森病组和对照组均出现磷酸化α－突触核蛋白的聚集，因此他们认为肠道活检作为帕金森病生物标志物缺乏特异性。由此可见，关于肠道活检诊断帕金森病的实用性仍需进一步的研究证实。

四、α－突触核蛋白显像作为帕金森病生物学标志物的研究

正电子发射断层扫描可以通过放射性示踪剂，选择性地对脑内代谢、神经递质、受体及转运体等的改变进行显像，可以反映活体内病理状态，是临床诊断帕金森病的重要手段。近年来α－突触核蛋白靶向PET显像技术取得了较大进展，该检查使用放射性示踪剂对帕金森病特征性病理标志物α－突触核蛋白进行特异性标记，使用PET扫描仪检测患者脑中放射性的分布和滞留情况，从而直观体现脑内α－突触核蛋白的分布并进行量化。α－突触核蛋白显像具有无创、准确的优势，对帕金森病患者早期诊断、药物治疗效果评价和病理机制研究具有不可替代的作用。

开发合适的示踪剂是α－突触核蛋白显像临床应用的核心部分，示踪剂需具有较高的特异性并且可以在细胞内对沉积物进行定位。目前临床上已经开展对阿尔茨海默病病理标志物β淀粉样蛋白显像的检查，α－突触核蛋白在脑内含量不如β淀粉样蛋白丰富，由于大量的α－突触核蛋白被证实聚集于细胞内，示踪剂不仅要通过血脑屏障，还要通过细胞膜，因此开发α－突触核蛋白的示踪剂要更加复杂[36]。近来有研究发现11C和18F标记的苯并唑(benzoxazole)复合物可以通过血脑屏障并且特异性标记α－突触核蛋白[37]，目前已在动物实验中得到证实，需进一步临床研究验证其敏感度和特异度。

五、展望

综上，目前对于帕金森病的诊断，特别是早期帕金森病的诊断，单纯临床诊断仍然较困难，因此寻找帕金森病的生物学标志物对于诊断和监测疾病进展具有重大意义。α－突触核蛋白是帕金森病潜在的生物学标志物，在近年来的研究中取得了较大的进展，有望成为临床诊断的重要工具。其中皮肤和唾液腺等组织学活检具有较好的灵敏度和特异度，但是与疾病病程的相关性有待进一步研究。由于组织标本采集创伤较大，患者依从性是限制其临床推广的一大因素。相比之下，体液标志物检测更易被患者接受，需要进一步大样本的研究证实其实用性。α－突触核蛋白显像具有良好的应用前景，未来应着重开发和优化特异性较高的示踪剂，从而推进该技术的临床应用。目前尚没有一种生物标志物可以单独诊断帕金森病，多种生物标志物联合检测可以提高诊断的准确性，是未来临床应用的趋势。