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多巴胺神经元之死

起初,多巴胺神经元活得很好。

在大脑内的神经网络中,多巴胺扮演着非常重要的角色。

多巴胺神经元控制着脑内的奖赏系统(Reward)、成瘾机制(Addiction),是众所周知的所谓“快乐递质”。更为重要的是,多巴胺神经元还控制着运动功能。

在大脑内,多巴胺神经元有两个主要的根据地:中脑的黑质(Substantial Nigra,SN)和腹侧被盖区(Ventral tegmental area,VTA)。这两个脑区的神经元能够释放多巴胺,投射到其他脑区,从而调控奖赏、成瘾以及运动等功能。

然而,在帕金森病患者的脑中,位于黑质的多巴胺神经元却在死去。这种死不是一瞬间,而是非常缓慢地死去,整个死亡过程通常达几年甚至十几年之久。

帕金森病

帕金森病是第二大神经退行性疾病,一般发病于老年人,主要症状包括震颤、动作迟缓、僵硬、平衡感消失、运动发起障碍等。

在健康人脑的黑质区,多巴胺能神经元投射到其他脑区,如纹状体。它们能够正常产生多巴胺,调控其他脑区神经元的活动。

而在帕金森病患者脑内,黑质区的多巴胺神经元变得极其异常,它们开始退化、死亡,最终能够释放的多巴胺量也显著变少。

多巴胺能神经元的死亡

看起来,病人脑内的多巴胺神经元变得很低落,它们不再“快乐”。就像被判了死刑的犯人,等待它们的,是死亡。

多巴胺能神经元受伤或死亡后,脑内的多巴胺水平显著减少。因此,帕金森病患者的运动控制能力受限,无法正常发起运动,容易失去平衡。可想而知,正常生活中的饮食、行走等基本活动都发生了障碍,患者的生命质量会大大降低。

我们不禁会问,这些多巴胺神经元是怎么死的呢?

在病理上,帕金森病有两大重要特征。

除了黑质致密部多巴胺神经元的进行性死亡之外,还有一个重要的特征,即α-突触核蛋白在神经元内广泛聚集,形成路易小体(Lewy body)和路易神经突(Lewy neurite)。

α-突触核蛋白的聚集

α-突触核蛋白是由SNCA基因编码产生的蛋白。在帕金森病人中,通常可以发现SNCA基因的突变,例如多倍体突变或点突变。

突变的基因会表达不正常的α-突触核蛋白。不正常的蛋白通过错误的折叠,在细胞内聚集起来,形成原纤维,而这些原纤维进一步聚集,形成纤维。这些纤维会沉积在细胞内,形成所谓的路易小体和路易神经突。

纤维化和聚集的α-突触核蛋白是路易小体和路易神经突的主要成分。

正常的α-突触核蛋白在突触传递中具有重要的功能,并不会对细胞造成伤害。而突变的α-突触核蛋白会形成不溶性的寡聚体(Oligomer),这些寡聚体会大大影响神经元的功能。例如,α-突触核蛋白寡聚体会抑制神经递质释放机器——SNARE复合体的装配,从而抑制神经递质的释放。

α-突触核蛋白的聚集与多巴胺神经元的退化有密切的联系。

黑质区的多巴胺神经元能够投射到纹状体,形成黑质-纹状体通路。也就是说,多巴胺神经元的胞体在黑质,而投射出去的纤维在纹状体这个脑区。

研究发现,多巴胺能够促进α-突触核蛋白的聚集,而这种异常聚集首先使得位于纹状体的多巴胺突触发生退化死亡。之后,死亡会顺着神经纤维,蚕食位于黑质的多巴胺神经元胞体。

但对于帕金森病,目前科学家还不清楚,为什么单单黑质内的多巴胺神经元无法逃出劫难,而同样处于中脑的腹侧被盖区多巴胺神经元却能够独善其身?

拯救多巴胺

目前治疗帕金森病的主要手段之一是L-多巴(L-Dopa)的替换疗法。脑内多巴胺含量减少,那就补充可以生成多巴胺的L-多巴进去。

L-多巴能够在多巴脱羧酶的作用下,生产多巴胺。

为什么不直接用多巴胺呢?因为多巴胺无法穿透血脑屏障,而L-多巴能够穿过血脑屏障,到达神经系统发挥作用。

L-多巴替换疗法在帕金森病的早期确实是有效的。然而,随着帕金森患者病情的加重,L-多巴的效果变差,并会出现一系列如运动并发症等副作用。

因此,其他方法也会在重度患者身上尝试使用,例如,深度脑刺激通过电刺激的方式,刺激苟延残喘的多巴胺神经元,使其产生更多的多巴胺。但是,这也只是一种缓解治疗,无法彻底根治帕金森病。

总结

帕金森氏症是神经退行性疾病,脑内的多巴胺神经元逐渐死亡是其主要特征。帕金森病给人类带来了巨大的家庭和社会压力。然而,人类至今仍无法阻止该疾病的进程,无法彻底阻止多巴胺神经元的死亡。α-突触核蛋白的聚集与多巴胺的死亡密切相关,目前正有研究以α-突触核蛋白作为靶点,探索其应用到帕金森病临床诊断和治疗上的潜力,让我们拭目以待。

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