帕金森病肠道起源学说的研究进展

来源：中华神经科杂志, 2019,52(4) : 334-339

作者：王东旭 冯涛 

帕金森病的神经病理改变为神经细胞内α-突触核蛋白异常聚集和黑质多巴胺能神经元变性坏死。近年有研究者发现，帕金森病患者皮肤、唾液腺、肠道、心脏交感神经系统等部位存在α-突触核蛋白异常聚集；尤其是肠道，研究者在帕金森病前驱期（指非运动症状出现到符合帕金森病诊断标准的运动症状出现之前的阶段）患者肠道中发现了α-突触核蛋白的异常聚集，并且发现肠道与中枢神经系统通过迷走神经紧密联系。因此，有学者提出了帕金森病肠道起源学说，即α-突触核蛋白的异常聚集始于肠道，由肠道传播到脑内。随着研究的进展，多项证据表明帕金森病的起源可能在肠道。为揭示帕金森病的起源，促进其发生机制的研究，我们从病理表现、发生机制等方面对帕金森病肠道起源的研究进展作一综述。

一、帕金森病肠道起源学说的提出

散发性帕金森病患者脑内路易小体沉积部位按规律进展，在低位脑干起自迷走神经背核，并通过易患神经元逐渐传播到脑桥被盖、中脑、基底前脑和大脑皮质。脑干和皮质中受累的投射神经元都具有与细胞体不相称的长轴突，且轴突为无髓鞘或部分无髓鞘。迷走神经内脏运动投射神经元是脑内路易小体最早沉积的部位之一，帕金森病前驱期患者肠神经系统中也存在α-突触核蛋白的异常聚集，并且两者通过无髓鞘的副交感神经节前纤维和肠神经节后纤维相联系。

因此，Braak等提出了帕金森病肠道起源假说：帕金森病由中枢神经系统以外的未知病原体通过胃肠道黏膜屏障，经肠神经节后纤维，沿迷走神经内脏运动纤维进入中枢神经系统。通过反向轴突运输和神经元间运输，病原体侵入皮质下核团，从而进入大脑皮质。此种嗜神经病原体可能包含错误折叠的α-突触核蛋白分子片段，也有可能只诱导α-突触核蛋白结构改变，诱发其聚集而病原体本身不参与包涵体的构成。

二、便秘是帕金森病前驱期的常见症状

便秘是帕金森病患者的常见症状，在非运动症状中发生率仅次于嗅觉丧失，50%的帕金森病患者存在便秘，20%在确诊帕金森病前就发生便秘。Adams-Carr等的一项荟萃分析表明，便秘的发生可先于帕金森病诊断10年以上，并且会增加患病概率。Abbott等的一项样本量为6 790例的队列研究显示，排便频率小于1次/d者患帕金森病的概率是排便频率1次/d者的2.7倍。Svensson等的队列研究表明，便秘者患帕金森病概率更高，当随访时间为11~15年时，便秘的人患病概率约为对照组的4倍。这提示我们帕金森病肠道病变的发生可能先于脑内并且可能与发病相关。

三、前驱期帕金森病患者肠道α-突触核蛋白聚集

研究者应用免疫组织化学染色法，发现脑内α-突触核蛋白聚集与黑质神经元缺失是帕金森病确诊的"金标准"。

近年的病理研究显示，帕金森病前驱期患者肠道神经丛中存在α-突触核蛋白的异常聚集。Shannon等于2013年对3例首发运动性症状出现前2~5年的前驱期帕金森病患者与23名正常对照的结肠组织均进行了活体组织检查，其中3例前驱期帕金森病患者均显示α-突触核蛋白染色阳性，而对照组未发现。Hilton等于2014年扩大了样本量，对62例帕金森病患者与161名对照的胃肠标本进行检测，发现分别于首发运动性症状出现前6年、8年取材的2例帕金森病患者的胃活体组织样本磷酸化α-突触核蛋白染色阳性，而对照组中未发现。Stokholm等于2016年纳入39例前驱期帕金森病患者与90名正常对照活体组织标本的病理研究显示，22例前驱期帕金森病患者活体组织检查标本肠神经纤维磷酸化α-突触核蛋白染色阳性，与对照组差异有统计学意义（P=0.000 1）。前驱期帕金森病患者肠道中α-突触核蛋白的异常聚集，提示我们帕金森病的肠道病变可能先于脑内。

也有研究表明帕金森病的起源可能不在肠道。例如病理研究发现未患帕金森病的受试者肠道中也存在磷酸化α-突触核蛋白的聚集。Bottner等于2012年对13例不患有神经变性疾病受试者的直肠乙状结肠组织标本进行染色，同样检测到肠道黏膜磷酸化α-突触核蛋白染色阳性。Visanji等于2015年应用石蜡包埋组织印迹法和免疫组织化学法对15例早期帕金森病患者、7例晚期帕金森病患者及11名健康对照的结肠黏膜组织中的α-突触核蛋白进行检测，发现帕金森病组与健康对照组肠黏膜中均存在磷酸化α-突触核蛋白的异常聚集。由此可见，肠道中磷酸化α-突触核蛋白的聚集对帕金森病患者可能并不具有特异性。

病理研究结果的不同可能与标本取材的部位、组织的大小、抗体的选择、对标本的预处理、染色方法、对病理性α-突触核蛋白染色阳性的标准未统一等有关。Corbillé等于2016年分别于4个实验室，应用4种不同的免疫组织化学法对9例帕金森病患者与3名对照的结肠活体组织切片进行染色，发现对照组中均出现磷酸化α-突触核蛋白染色阳性，与染色方法无关。而后，Beach等通过不同的免疫组织化学法检测帕金森病患者与对照乙状结肠病理性α-突触核蛋白，来比较不同方法区分帕金森病患者与对照的敏感度与特异度。结果发现了一种敏感度与特异度很高的染色方法，但由于样本量较小，尚未能得出可以广泛推广应用的染色方法。因此，关于帕金森病患者肠道α-突触核蛋白异常聚集的病理研究方法仍需进一步探究。

目前，帕金森病患者肠道α-突触核蛋白异常聚集是否具有特异性尚存在争议，可能为研究方法不同所致。前驱期帕金森病患者肠道中α-突触核蛋白异常聚集提示帕金森病起源可能在肠道。

四、肠道菌群与肠道α-突触核蛋白聚集相关

（一）肠道渗透性增加

"肠上皮屏障减弱，利于病原体进入肠神经系统引起病变"是Braak假说的先决条件。有研究表明，帕金森病患者结肠上皮紧密连接蛋白分布改变，参与维持肠道渗透性的紧密连接蛋白occludin显著减少。

帕金森病患者肠道渗透性增加与肠道菌群失调有关。Bedarf等应用鸟枪宏基因组分析法对31例早期帕金森病患者和28名健康对照的粪便微生物进行检测，结果发现实验组粪便中普雷沃菌科丰富度显著降低。Scheperjans等利用细菌16S核糖体RNA焦磷酸测序法对72例帕金森病患者及72名对照的粪便微生物组进行比较，发现帕金森病患者较对照组普雷沃菌科丰富度下降了77.6%。普雷沃菌科丰富度降低会使黏蛋白合成减少从而增加肠道渗透性。

帕金森病患者小肠细菌过度生长（small intestinal bacterial overgrowth，SIBO）发生率较高，SIBO会引发肠黏膜炎性反应，增加肠道渗透性。

肠道渗透性增加使肠黏膜免疫系统在内毒素（lipopolysaccharides）等细菌产物中的暴露增加，进而使大肠肌间神经元α-突触核蛋白表达增加，这一点已在鼠模型中得到证实。

（二）肠道氧化应激水平升高

早期帕金森病患者乙状结肠黏膜内氧化应激反应水平升高。肠道中生理性α-突触核蛋白以单体形式存在，氧化应激会诱导α-突触核蛋白寡聚化。

肠道短链脂肪酸（short chain fatty acids，SCFA）由肠道菌群发酵碳水化合物、奇数链脂肪酸、蛋白质生成，主要包括乙酸、丙酸、丁酸，具有抑制神经炎症、调控肠道神经内分泌系统的作用。丁酸是一种具有抗炎活性的SCFA，在肠道中具有降低氧化应激反应、加强结肠防御屏障的作用。帕金森病患者粪便中SCFA绝对浓度减少，丁酸的相对浓度减少。Keshavarzian等将帕金森病患者及健康对照的乙状结肠黏膜活体组织检查标本和粪便菌群构成进行了对比，通过微生物群落功能评估将菌群分为"抗炎"与"促炎"两类，结果发现帕金森病患者粪便中具有"抗炎"作用的布劳特菌属、罗斯菌属、粪球菌属丰富度降低，黏膜中具有"促炎"作用的细菌丰富度升高，为肠壁氧化应激水平升高提供了证据。

五、帕金森病α-突触核蛋白由肠道向脑传播的研究

Braak等提出α-突触核蛋白通过迷走神经由肠道向延髓的迷走神经背核传播，而后由低位脑干逐渐向脑桥被盖、中脑、基底前脑、大脑皮质传播。多项证据支持此观点。

（一）应用迷走神经切除术降低帕金森病发病风险

Svensson等的一项纳入5 339例行迷走神经干切除术的受试以及66 711名对照的队列研究表明，行迷走神经干切除术的人群发生帕金森病的风险降低。2017年，瑞典的一项队列研究也表明，迷走神经干切除术可以降低帕金森病发病风险。这提示迷走神经干切除可能阻止了肠道α-突触核蛋白向脑的传播。

（二）动物研究提示α-突触核蛋白可以由肠道向脑传播

α-突触核蛋白可以从肠道传播到中枢神经系统已在动物实验中证实。Holmqvist等将包含不同形式（单体、寡聚体、纤维）α-突触核蛋白的帕金森病患者脑溶解物注射到大鼠胃、十二指肠肠壁，发现α-突触核蛋白可以被摄取，并通过迷走神经逆向运输到达脑干迷走神经运动背核。Pan-Montojo等用鱼藤酮（一种具有抑制线粒体呼吸链复合体Ⅰ功能的农药）胃内给药小鼠，在血液与脑中未检测到鱼藤酮的条件下，在肠神经系统、迷走神经运动背核、黑质区发现了α-突触核蛋白的聚集，并且小鼠黑质多巴胺神经元减少，运动能力降低。而迷走神经干切除术阻止了上述进程并且延迟了运动症状出现的时间。Phillips等发现支配大鼠胃和十二指肠的迷走传出神经α-突触核蛋白免疫反应阳性，并且其神经末梢终止于α-突触核蛋白免疫反应阳性的肠肌神经丛。为α-突触核蛋白由肠道向中枢神经系统传播提供了通路。

（三）肠内分泌细胞在α-突触核蛋白由肠道向脑传播中的作用

肠内分泌细胞（enteroendocrine cells，EECs）散在分布于消化道上皮及腺体间，呈不规则锥体形，基底部附于基膜，底部含有大量分泌颗粒，多数细胞顶部到达腔面，可以感受腔内的刺激而分泌激素。EECs一端朝向腔内，另一端与肠神经系统相邻，建立了外环境与肠神经系统之间的联系。Bohorquez等于2015年发现肠腔中改良狂犬病毒可以通过EECs传播到肠黏膜神经中，因此EECs可能成为外界病原体入侵肠神经系统的门户。EECs可以表达α-突触核蛋白，与外界环境相邻的EECs受到刺激可能会影响其细胞内α-突触核蛋白的折叠，错误折叠的α-突触核蛋白传播到与其紧密联系的肠神经，可能成为路易小体由肠道传入中枢神经系统的第一步。

六、结语

Braak等提出的帕金森病肠道起源学说为我们提供了一个新视角。前驱期帕金森病患者肠道中异常聚集的α-突触核蛋白可通过迷走神经传播到中枢神经系统已在动物模型中证实。但此假说仍存在争议。前驱期帕金森病患者肠道中α-突触核蛋白异常聚集是否具有特异性尚无定论。肠道微生物参与帕金森病起病的机制尚未明确。大样本量病理研究的开展以及肠道微生物宏基因组测序的广泛应用会使我们对帕金森病发病机制有更加全面深入的认识。正电子发射型计算机断层扫描可以动态观察α-突触核蛋白的传播，未来应着重研发亲和度好、特异度高的α-突触核蛋白示踪剂，以促进帕金森病发病机制的研究。