起初,多巴胺神經(jīng)元活得很好。
在大腦內(nèi)的神經(jīng)網(wǎng)絡中,多巴胺扮演著非常重要的角色。
多巴胺神經(jīng)元控制著腦內(nèi)的獎賞系統(tǒng)(Reward)、成癮機制(Addiction),是眾所周知的所謂“快樂遞質(zhì)”。更為重要的是,多巴胺神經(jīng)元還控制著運動功能。
在大腦內(nèi),多巴胺神經(jīng)元有兩個主要的根據(jù)地:中腦的黑質(zhì)(Substantial Nigra,SN)和腹側被蓋區(qū)(Ventral tegmental area,VTA)。這兩個腦區(qū)的神經(jīng)元能夠釋放多巴胺,投射到其他腦區(qū),從而調(diào)控獎賞、成癮以及運動等功能。
然而,在帕金森病患者的腦中,位于黑質(zhì)的多巴胺神經(jīng)元卻在死去。這種死不是一瞬間,而是非常緩慢地死去,整個死亡過程通常達幾年甚至十幾年之久。
帕金森病是第二大神經(jīng)退行性疾病,一般發(fā)病于老年人,主要癥狀包括震顫、動作遲緩、僵硬、平衡感消失、運動發(fā)起障礙等。
在健康人腦的黑質(zhì)區(qū),多巴胺能神經(jīng)元投射到其他腦區(qū),如紋狀體。它們能夠正常產(chǎn)生多巴胺,調(diào)控其他腦區(qū)神經(jīng)元的活動。
而在帕金森病患者腦內(nèi),黑質(zhì)區(qū)的多巴胺神經(jīng)元變得極其異常,它們開始退化、死亡,最終能夠釋放的多巴胺量也顯著變少。
看起來,病人腦內(nèi)的多巴胺神經(jīng)元變得很低落,它們不再“快樂”。就像被判了死刑的犯人,等待它們的,是死亡。
多巴胺能神經(jīng)元受傷或死亡后,腦內(nèi)的多巴胺水平顯著減少。因此,帕金森病患者的運動控制能力受限,無法正常發(fā)起運動,容易失去平衡。可想而知,正常生活中的飲食、行走等基本活動都發(fā)生了障礙,患者的生命質(zhì)量會大大降低。
我們不禁會問,這些多巴胺神經(jīng)元是怎么死的呢?
在病理上,帕金森病有兩大重要特征。
除了黑質(zhì)致密部多巴胺神經(jīng)元的進行性死亡之外,還有一個重要的特征,即α-突觸核蛋白在神經(jīng)元內(nèi)廣泛聚集,形成路易小體(Lewy body)和路易神經(jīng)突(Lewy neurite)。
α-突觸核蛋白是由SNCA基因編碼產(chǎn)生的蛋白。在帕金森病人中,通常可以發(fā)現(xiàn)SNCA基因的突變,例如多倍體突變或點突變。
突變的基因會表達不正常的α-突觸核蛋白。不正常的蛋白通過錯誤的折疊,在細胞內(nèi)聚集起來,形成原纖維,而這些原纖維進一步聚集,形成纖維。這些纖維會沉積在細胞內(nèi),形成所謂的路易小體和路易神經(jīng)突。
纖維化和聚集的α-突觸核蛋白是路易小體和路易神經(jīng)突的主要成分。
正常的α-突觸核蛋白在突觸傳遞中具有重要的功能,并不會對細胞造成傷害。而突變的α-突觸核蛋白會形成不溶性的寡聚體(Oligomer),這些寡聚體會大大影響神經(jīng)元的功能。例如,α-突觸核蛋白寡聚體會抑制神經(jīng)遞質(zhì)釋放機器——SNARE復合體的裝配,從而抑制神經(jīng)遞質(zhì)的釋放。
α-突觸核蛋白的聚集與多巴胺神經(jīng)元的退化有密切的聯(lián)系。
黑質(zhì)區(qū)的多巴胺神經(jīng)元能夠投射到紋狀體,形成黑質(zhì)-紋狀體通路。也就是說,多巴胺神經(jīng)元的胞體在黑質(zhì),而投射出去的纖維在紋狀體這個腦區(qū)。
研究發(fā)現(xiàn),多巴胺能夠促進α-突觸核蛋白的聚集,而這種異常聚集首先使得位于紋狀體的多巴胺突觸發(fā)生退化死亡。之后,死亡會順著神經(jīng)纖維,蠶食位于黑質(zhì)的多巴胺神經(jīng)元胞體。
但對于帕金森病,目前科學家還不清楚,為什么單單黑質(zhì)內(nèi)的多巴胺神經(jīng)元無法逃出劫難,而同樣處于中腦的腹側被蓋區(qū)多巴胺神經(jīng)元卻能夠獨善其身?
目前治療帕金森病的主要手段之一是L-多巴(L-Dopa)的替換療法。腦內(nèi)多巴胺含量減少,那就補充可以生成多巴胺的L-多巴進去。
L-多巴能夠在多巴脫羧酶的作用下,生產(chǎn)多巴胺。
為什么不直接用多巴胺呢?因為多巴胺無法穿透血腦屏障,而L-多巴能夠穿過血腦屏障,到達神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)揮作用。
L-多巴替換療法在帕金森病的早期確實是有效的。然而,隨著帕金森患者病情的加重,L-多巴的效果變差,并會出現(xiàn)一系列如運動并發(fā)癥等副作用。
因此,其他方法也會在重度患者身上嘗試使用,例如,深度腦刺激通過電刺激的方式,刺激茍延殘喘的多巴胺神經(jīng)元,使其產(chǎn)生更多的多巴胺。但是,這也只是一種緩解治療,無法徹底根治帕金森病。
帕金森氏癥是神經(jīng)退行性疾病,腦內(nèi)的多巴胺神經(jīng)元逐漸死亡是其主要特征。帕金森病給人類帶來了巨大的家庭和社會壓力。然而,人類至今仍無法阻止該疾病的進程,無法徹底阻止多巴胺神經(jīng)元的死亡。α-突觸核蛋白的聚集與多巴胺的死亡密切相關,目前正有研究以α-突觸核蛋白作為靶點,探索其應用到帕金森病臨床診斷和治療上的潛力,讓我們拭目以待。