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【关键词】DJ-1；α-Synuclein；帕金森病；氧化应激 �� 帕金森病(Parkinson’s disease,PD)是一种常见的神经退行性疾病,尽管其确切的发病机制还不清楚,但是许多证据提示,氧化应激可能在其发病过程中起重要的作用。�
1 DJ-1基因与PD中氧化应激的关系�
DJ-1基因突变可引起常染色体隐性遗传性PD。DJ-1编码蛋白属于ThiJ/PfpI/DJ-1超家族。DJ-1是具有多种功能的蛋白质。人类的DJ-1最初是作为癌蛋白被发现的，它能与激活的Ras蛋白相互作用引起细胞改变，对于DJ-1结构的研究提示，DJ-1可能具有分子伴侣或蛋白水解酶功能，但与帕金森病密切相关的是它的抗氧化应激功能。首先，在氧化应激的状态下,DJ-1的功能状态和定位发生改变。在氧化应激时,DJ-1基因106位半胱氨酸转变成半胱氨酸亚磺酸，这一改变使DJ-1向等电点偏酸的方向转移，说明DJ-1受细胞内氧化还原状态的调节,是氧化应激的内在指示剂[1]。这种转变也使DJ-1成为具有抗氧化应激作用的蛋白。在帕金森病患者中，DJ-1被氧化，这种氧化随着年龄的增长而逐渐增多。氧化应激后，DJ-1转移到线粒体，主要定位在线粒体的基质和膜间腔。DJ-1定位于线粒体后，可保持线粒体复合物1的活性[2]。在体外实验中，过表达野生型DJ-1可保护神经元抵抗氧化应激[3]。在体内实验中，转染了野生型DJ-1的小鼠对MPTP引起的黑质纹状体的损伤有抵抗作用，使更多的多巴胺能神经元存活[4]。其次，敲除DJ-1后增加细胞或动物模型对氧化应激损伤的敏感性。在DJ-1敲除的细胞中,与应激、氧化应激、凋亡、细胞毒性等有关的基因表达增高，SOD3的表达下降。各种原代培养的神经元敲除DJ-1后，对H2O2，MPP+，6-0HDA等刺激诱导细胞死亡的敏感性增加[5]。在DJ-1敲除的小鼠中，黑质纹状体多巴胺能神经元和纹状体中神经纤维密度和多巴胺的含量正常。但是MPTP处理后多巴胺能神经元的丢失和纹状体的去神经支配增多[6]。第三，过表达DJ-1于DJ-1缺陷的细胞或动物模型，恢复DJ-1的表达后，模型对氧化应激的敏感性也恢复正常。�
DJ-1的抗氧化机制至今仍不清楚。首先，一个可能的机制就是通过自身氧化消除活性氧，DJ-1突变，包括L166P突变则导致细胞死亡[7]。其次，DJ-1也可作为氧化应激敏感的分子伴侣保护细胞抵抗由氧化应激引起的损伤作用，尤其是对线粒体的损伤。第三，DJ-1可与几种已知的分子相互作用来发挥神经保护作用。例如：Nrf2是抗氧化应激主要的转录调节因子。DJ-1可通过抑制Nrf2，与Nrf2的抑制蛋白Keap1结合稳定Nrf2，从而发挥抗氧化应激的作用[8]。DJ-1还可通过影响p53和Bax的表达起作用。DJ-1敲除导致P53和Bax表达水平增加[9]。此外，DJ-1还可参与对信号通路的调节，DJ-1的突变导致PI3K/Akt信号传导缺陷，而后者是促进细胞存活的重要通路，因此PI3K/Akt信号通路障碍可能是DJ-1致PD发病的主要机制之一。�
2 α-Synuclein与PD中氧化应激的关系�
α-Synuclein是帕金森病特征性病理标志路易氏小体的主要纤维组成成分。几种α-Synuclein突变可引起常染色体显性遗传性帕金森病。过表达野生型或突变型α-Synuclein的转基因小鼠和果蝇模型表现出帕金森病的特征，包括蛋白异常聚集、神经细胞死亡和行为异常等等。因此，α-Synuclein不仅参与家族性、遗传性帕金森病，而且也参与散发的帕金森病。α-Synuclein在帕金森病中的作用很复杂，很多研究认为α-Synuclein引起氧化应激的改变是α-Synuclein引起帕金森病的主要原因。许多实验结果证明α-Synuclein是具有毒性的。α-Synuclein本身可以诱导氧化应激。细胞中过表达α-Synuclein导致线粒体功能的改变，同时伴有自由基水平的增加。α-Synuclein也增加动物或细胞模型对氧化应激的敏感性。在细胞实验中，细胞过表达野生型α-Synuclein，细胞活力下降，细胞对铁离子，PGE�2,H2O2 和SIN-1等诱导的氧化应激的敏感性增强[10]。过表达各种突变型α-Synuclein也可使模型对氧化应激的敏感性增强。例如：G209A突变型α-Synuclein增加多巴胺的毒性，A53T和A30P可剂量依赖性地增加H2O2 、铁离子和 MPP诱导的毒性和细胞死亡[11]。在动物实验中，过表达野生型α-Synuclein于转基因小鼠中，增加由MPTP造成的黑质致密部病理损伤，表现为广泛的线粒体改变：线粒体尺寸的增加，神经纤维的缠结，轴突的退行性变，以及在黑质致密部细胞胞浆中形成电子密度高的包涵体[12]。高浓度或过表达α-Synuclein可通过Bcl-xL和Bax表达表现出神经毒性。以上这些报道证明α-Synuclein具有细胞毒性，本身可以引起氧化应激并且可以增强其他能够引起氧化应激物质的细胞毒性。�
3 α-Synuclein和DJ-1间的关系�
目前关于α-Synuclein和DJ-1二者之间关系的报道不多。基本是从二者间直接的相互作用以及DJ-1的分子伴侣角度入手。过表达DJ-1可显著降低α-Synuclein引起的损伤，包括α-Synuclein的聚集。过表达野生型DJ-1于多巴胺能神经细胞系N27，可以通过增加热休克蛋白70的表达，抑制A53T突变的α-Synuclein引起的蛋白聚集和细胞毒性。此外，转染野生型DJ-1可保护细胞，降低由寡聚体α-Synuclein介导的微管聚合过程紊乱。这个保护作用与DJ-1抵抗氧化应激和线粒体功能紊乱有关[13]。然而，在酵母中，共转染DJ-1和α-Synuclein不影响α-Synuclein的毒性[14]。除了DJ-1影响α-Synuclein以外，α-Synuclein反过来也可以影响DJ-1。α-Synuclein过表达可以保护SH-SY5Y免受多巴胺诱导的氧化应激损伤。这种由α-Synuclein引起的对活性氧敏感性下降，被证明与DJ-1表达量增高有关。无论在有无多巴胺存在的情况下，过表达α-Synuclein都可以增加DJ-1的表达量[15]。以上的这些实验结果证明，α-Synuclein与DJ-1相互影响。那么α-Synuclein与DJ-1是否存在直接的相互作用呢？有关二者直接相互作用的报道很多，争议也很多。不溶解的α-Synuclein是组成路易氏小体的主要成分，路易氏小体周边部分表现出DJ-1免疫活性。一些报道认为DJ-1可以与溶解的α-Synuclein免疫共沉淀。另一些实验却没有重复出现此结果。应用体外的实验方法，证明DJ-1与α-Synuclein间没有明显的相互作用。研究中发现，尽管α-Synuclein和DJ-1没有直接的相互作用，但是，有293种蛋白质既与α-Synuclein相互作用，也与DJ-1相互作用。这个结果提示即使α-Synuclein和DJ-1没有直接的相互作用，二者也可以通过其它蛋白质发生相互作用。�
4 ERK1/2信号通路与帕金森病中氧化应激的关系�
丝裂原激活的蛋白激酶（MAPKs）信号通路主要包括细胞外信号调节激酶(ERK)通路，c-Jun 氨基末端激酶(JNK)通路和P38通路。MAPKs信号通路与细胞的许多功能相关，促进细胞增殖、分化、细胞周期调控以及细胞生存。在细胞内氧化应激状态发生改变时，ERK也可以被激活，ERK1/2由丝裂原激活的蛋白激酶1/2 (MEK1/2) 丝氨酸/苏氨酸残基双重磷酸化所激活。MAPKs信号调节通路，尤其是ERK通路，对神经元的存活起到重要的作用[16]。药理学证据表明ERK通路对多巴胺能神经元起重要的神经保护作用[17]。ERK5 和 ERK1/2激活都可以促进基础的多巴胺能神经元的存活，而ERK1/2的激活还可保护多巴胺能神经元免受氧化应激的损伤。�
到目前为止，已经证明神经毒性的物质MPTP、6-OHDA和鱼藤酮是与帕金森病发病密切相关的，被广泛地应用于建立帕金森病模型。尽管这些神经毒性物质是通过不同的途径发挥毒性作用，但是这三种物质引起神经毒性的过程中，都有MAPK信号途径的参与。在小鼠中，过表达MAPK，可导致MAPK/ERK慢性激活，从而抵抗MPTP对黑质多巴胺能神经元的神经毒性作用。Luteolin保护大鼠神经细胞和胶质细胞免受MPP+的毒性作用，这种保护作用是依赖于ERK信号途径的，抑制ERK1/2激活后，Luteolin的保护作用丧失[18]。低剂量6-OHDA的预处理可以抵抗后续的高浓度6-OHDA暴露引起的毒性作用。这个抵抗作用是由低剂量6-OHDA增加ERK1/2,Akt 和 JNK的磷酸化水平而产生的。当这些信号通路被药物抑制剂抑制以后，抵抗作用消失。许多具有神经保护作用的因子或是药物都可以通过ERK途径抵抗6-OHDA引起的毒性。例如：G-CSF预处理可保护多巴胺能神经元抵抗6-OHDA引起的神经毒性。在研究G-CSF诱导的神经保护作用机制时发现，在这个过程中，ERK途径的激活起到至关重要的作用，G-CSF预处理可激活ERK激酶[19]。从以上这些实验结果可以看出，各种具有神经保护作用的物质通过激活ERK途径保护神经细胞或动物模型免受各种毒性物质引起的神经损伤。�
5 α-Synuclein与ERK信号通路的关系�
至今为止，关于α-Synuclein和ERK通路之间关系的报道很少，主要是从二者的定位以及过表达α-Synuclein对ERK的影响两个方面进行研究。首先，ERK参与路易氏小体形成的病理过程。帕金森病患者脑干的路易氏小体染色呈ERK2阳性。在一部分神经元中，路易氏小体周围的胞浆颗粒状物或不规则的，分散的α-Synuclein阳性沉积物中都有磷酸化MAPK的免疫活性。其次，过表达α-Synuclein可引起ERK活性的改变。在一些细胞模型中，过表达α-Synuclein可以抑制包括MAPKs家族一些成员的各种信号分子的激活。在这些被影响的信号分子中，ERK活性的降低可能是至关重要的。更为重要的是ERK参与调节多巴胺和儿茶酚胺的分泌。在α-Synuclein敲除的小鼠中进行的研究结果表明，α-Synuclein负性调节突触末梢多巴胺的释放。α-Synuclein抑制ERK信号通路的机制至今仍不清楚。一种观点认为，α-Synuclein具有分子伴侣样的功能，错误折叠的α-Synuclein通过直接与ERK相互作用，从而影响ERK信号通路。在Neuro2a 细胞中α-Synuclein 与ERK2结合，ERK2与Elk-1结合，α-Synuclein表达，尤其是A53T突变型α-Synuclein的表达通过ERK2降低Elk-1的磷酸化。α-Synuclein还可通过与ERK相关的信号分子结合来抑制ERK。α-Synuclein介导的改变也可以导致ERK信号通路的失调。文献报道称α-Synuclein通过上调caveolin-1的表达干扰ERK信号通路。此外，免疫共沉淀实验证明α-Synuclein与PP2A相互作用，并激活PP2A[20]。�
总之，许多与PD相关的过程最终都归结到氧化应激，尽管他们的产生可能来源于不同的病理生理改变。氧化应激被认为是PD发病的核心机制。因此，全面认识PD氧化应激的损害机制对于最终治疗PD具有重要的意义，α-Synuclein和DJ-1可能通过ERK1/2信号通路影响PD氧化应激作用，为PD新治疗方法的探索提供潜在药物作用靶点。�
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