(一)異動癥與運動波動
帕金森病患者長期接受左旋多巴類藥物治療后常出現(xiàn)異動癥(levodopa induced dyskinesia,LID),患者可表現(xiàn)出舞蹈樣動作、肌張力障礙或是簡單重復的投擲樣動作,可累及軀干、四肢和頭面部。異動癥的危險因素包括發(fā)病年齡早、女性、病程長、藥物劑量高、黑質(zhì)-紋狀體神經(jīng)元嚴重的退行性變以及嚴重的帕金森病運動癥狀[37]。在不考慮危險因素的情況下,有的帕金森病患者長期接受大劑量左旋多巴治療也不會發(fā)展為異動癥,但有的患者僅短期接受相對小劑量的左旋多巴治療即可誘發(fā)異動癥[38],而臨床特征的差異并不能解釋個體間的藥物反應差異,提示了遺傳因素在其中發(fā)揮的重要作用。
雖然異動癥的病理生理機制尚不完全清楚,非多巴胺能調(diào)節(jié)機制以及多巴胺受體均在其中發(fā)揮了作用。左旋多巴對多巴胺受體的波動性刺激使多巴胺能神經(jīng)元去神經(jīng)支配導致異動癥的發(fā)生。N-甲基-D-天冬氨酸(N-methyl-D aspartate,NMDA)受體拮抗劑具有抗異動癥效果,血清素傳遞的調(diào)節(jié)能緩解異動癥[39, 40, 41]。同樣,阿片類藥物、大麻素類和腺苷受體類藥物也對異動癥的改善發(fā)揮了作用[40]。
DRD2在異動癥的發(fā)生中發(fā)揮了重要作用。Oliveri等[42]在一項136例帕金森病患者參與的病例對照研究中發(fā)現(xiàn),DRD2基因內(nèi)含子區(qū)CA雙核苷酸短串聯(lián)重復序列(CAn-STR)13~14次拷貝多態(tài)與異動癥的發(fā)生相關,攜帶13~14次拷貝等位基因的患者發(fā)生異動癥的風險減少。而Zappia等[43]發(fā)現(xiàn)CAn-STR 13~14次拷貝重復多態(tài)的保護性作用只局限在男性患者。Strong等[44]發(fā)現(xiàn)DRD2基因CAn-STR 14次拷貝重復多態(tài)和14/15次拷貝基因型與早發(fā)型異動癥相關。但是拷貝重復多態(tài)位于非編碼區(qū),是非功能性多態(tài),推測可能與其他功能性變異存在連鎖不平衡[44]。然而Kaplan等[45]在研究中并未發(fā)現(xiàn)CAn-STR多態(tài)與異動癥的相關性。關于DRD2/ANKK1 TaqIA多態(tài)性與運動并發(fā)癥的關聯(lián)結(jié)果也不一致。Lee等[46]發(fā)現(xiàn)DRD2/ANKK1TaqIA多態(tài)與異動癥和運動波動等并發(fā)癥的發(fā)生并無相關性。Kaiser等[47]發(fā)現(xiàn)在異動癥患者中TaqIA多態(tài)A2等位基因的頻率較非異動癥患者高。Rieck等[48]也報道了DRD2/ANKK1 TTCTA單倍型能獨立預測異動癥的發(fā)生。Wang等[49]發(fā)現(xiàn)DRD2/ANKK1基因的TaqIA多態(tài)的A1/A1基因型與運動波動相關,能增加運動波動發(fā)生的風險。
Lee等[46]在一項納入503例帕金森病患者的研究中將發(fā)生異動癥的患者分為劑峰異動癥和雙相異動癥,發(fā)現(xiàn)DRD3基因Ser9Gly多態(tài)與雙相異動癥相關,攜帶Ser/Ser基因型的患者發(fā)生異動癥的時間縮短。然而,Paus等[50]在一項多中心的橫斷面研究中并沒有觀察到此結(jié)果。在DRD4基因多態(tài)性的研究中,也并未發(fā)現(xiàn)其多態(tài)性與運動并發(fā)癥的關系[47]。關于DRD5基因多態(tài)性的研究很少,Wang等[51]探討了DRD5 基因T978C多態(tài)與運動波動的相關性,但未得到顯著相關結(jié)果。
Kaiser等[47]在一項納入183例帕金森病患者的橫斷面研究中發(fā)現(xiàn),帶有DAT1基因40 bp VNTR 9次拷貝等位基因能降低異動癥的發(fā)病風險。Kaplan等[45]回顧性地研究了353例帕金森病患者左旋多巴誘導異動癥出現(xiàn)的時間,并分析了DAT1/SLC6A3、DRD2和BDNF 3個基因的34個多態(tài)位點,發(fā)現(xiàn)DAT1基因的rs393795多態(tài)位點的C等位基因與異動癥發(fā)生的風險增加有關。
一項納入219例帕金森病患者的前瞻性研究發(fā)現(xiàn),攜帶COMT基因Met/Met等位基因能增加左旋多巴誘導異動癥風險,并證明Met/Met基因型具有低活性[52]。然而,在日本一項121例帕金森病患者參與的研究結(jié)果顯示,COMT基因Val158Val低活性等位基因在伴有運動波動和異動癥的患者中頻率更高,但差異無統(tǒng)計學意義[53]。在波蘭[12]一項322例帕金森病患者和意大利[13]一項104例帕金森病患者參與的橫斷面研究中,均未得到COMT基因多態(tài)性與異動癥發(fā)生的相關性。另一項1 087例帕金森病患者參與的研究也未發(fā)現(xiàn)與異動癥的相關性,但該項研究發(fā)現(xiàn)Val/Val基因型頻率在伴有運動波動的患者中顯著增高[20]。在一項259例帕金森病患者參與的橫斷面研究中發(fā)現(xiàn),Met/Met基因型能降低運動波動的發(fā)病風險[14]。
腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(brain-derived neurotrophic factor,BDNF)對基底節(jié)的多巴胺神經(jīng)元的分化發(fā)揮了重要作用,并且與異動癥的分子機制緊密相關[54]。Val66Met(G196A,rs6265)是BDNF基因的一個常見多態(tài),其Met等位基因能減弱神經(jīng)元可塑性[55]。BDNF基因的Val66Met多態(tài)在異動癥的發(fā)病機制中發(fā)揮了一定作用。但研究結(jié)論尚無定論。一項納入315例帕金森病患者的研究結(jié)果顯示,攜帶BDNF基因Met等位基因的患者發(fā)生異動癥的風險顯著增高[56],但在與其他運動并發(fā)癥的研究中未得出顯著的相關性[57]。
離子型谷氨酸受體NMDA 2B亞單位(glutamate ionotropic receptor NMDA type subunit 2B,GRIN2B)基因多態(tài)位點rs1019385、rs7301328和rs1806201與帕金森病患者運動并發(fā)癥的發(fā)生并無顯著相關性[34]。SLC6A4基因、載脂蛋白E(apolipoprotein E,ApoE)、血管緊張素轉(zhuǎn)化酶(angiotensin converting enzyme,ACE)基因和微管相關蛋白tau(microtubule associated protein tau,MAPT)基因多態(tài)性與異動癥和其他運動并發(fā)癥也未發(fā)現(xiàn)顯著相關性[34,58, 59, 60]。
(二)沖動控制障礙(impulse control disorders,ICDs)
ICDs包括性欲亢進、病態(tài)性賭博、強迫性購物和暴飲暴食,是一種反復的、過度和不可抗拒的行為,在一定程度上對正常生活造成很大困擾[61]。正常人中也可診斷ICDs,未予藥物治療的新發(fā)帕金森病患者與正常人的ICDs患病率基本相同[62]。然而,接受多巴胺受體激動劑治療的帕金森病患者的ICDs患病率顯著增高,在一項納入3 090例帕金森病患者的DOMINION研究中,13.6%的帕金森病患者診斷為ICDs,多巴胺受體激動劑藥物的使用可將ICDs的患病率增高2.0~3.5倍[63]。
在一項多中心橫向研究中,對帕金森病患者給予慢性的(>6個月)非麥角類多巴胺受體激動劑藥物治療,評估患者中ICDs的情況。通過帕金森病沖動強迫癥問卷調(diào)查(Questionnaire for Impulsive-Compulsive Disorders in Parkinson′s Disease,QUIP)量表評估約39%的患者伴有ICDs,其中12%的患者通過臨床癥狀即可判斷為ICDs[64]。除了多巴胺能藥物的使用,ICDs的危險因素還包括酗酒或賭博等個人史或家族史、行為沖動、男性、早發(fā)帕金森病、未婚、吸煙史、藥物誘發(fā)躁狂和精神疾病如抑郁癥[64, 65, 66, 67, 68]。
幾乎所有帕金森病患者均接受了多巴胺能藥物治療,但其中只有少部分患者發(fā)生ICDs,提示遺傳因素可能是其誘發(fā)或保護因素。有關帕金森病患病人群中的ICDs與基因多態(tài)性的研究較少,且僅集中在已知的候選基因[69]。多巴胺受體激動劑選擇性作用于DRD2和DRD3基因,所以ICDs的遺傳性研究主要集中在DRD2和DRD3基因多態(tài)性。DRD2基因主要分布于紋狀體,參與中腦邊緣通路和運動控制。DRD3基因主要富集在腹側(cè)紋狀體和邊緣區(qū)域,與成癮行為相關[70]。一項納入404例帕金森病患者的橫斷面研究評估了DRD2/ANKK1 TaqIA、DRD3 Ser9Gly、GRIN2B(rs1806201、rs7301328和 rs1019385)和5-HTTLPR等多態(tài)位點與ICDs發(fā)生的相關性,結(jié)果發(fā)現(xiàn)DRD3基因Ser9Gly的Ser/Ser基因型和GRIN2B基因rs7301328的CC基因型均是帕金森病患者發(fā)生ICDs的獨立風險因素,未發(fā)現(xiàn)DRD2基因TaqIA多態(tài)和5-HTTLPR與ICDs發(fā)生的相關性。值得注意的是,遺傳因素的影響在低左旋多巴等效劑量組更顯著。在意大利一項89例帕金森病患者參與的研究中,未發(fā)現(xiàn)DRD2/ANKK1 TaqIA、DAT1 3′UTR 40 bp VNTR和COMT基因Val158Met多態(tài)位點與ICDs患病風險的相關性[71]。
Zainal等[72]在91例帕金森病患者中研究了多巴胺受體基因多態(tài)性DRD1(rs4532、rs4867798和rs265981),DRD2(ANKK1 rs1800497、rs104894220和rs144999500),DRD3(rs3732783和rs6280),DRD4(rs1800443)和DRD5(rs144132215)以及GRIN2B基因多態(tài)性(rs7301328)與ICDs的相關性。DRD1基因rs4867798的C等位基因、rs4532的T等位基因、GRIN2B基因rs7301328的C等位基因和DRD2/ANKK1 TaqIA多態(tài)的T等位基因均能增加ICDs發(fā)生的風險,而DRD3基因的Ser9Gly多態(tài)與ICDs的發(fā)生無顯著相關性[73]。
(三)睡眠發(fā)作
睡眠發(fā)作是指沒有先兆或前驅(qū)癥狀的情況下突然產(chǎn)生強烈睡意,因太突然而來不及對患者采取相應的防護措施[74]。雖然睡眠發(fā)作最初發(fā)現(xiàn)僅發(fā)生在服用多巴胺受體激動劑的帕金森病患者,比如普拉克索和羅匹尼羅,目前已證實睡眠發(fā)作也與其他多巴胺能藥物相關。帕金森病患者睡眠發(fā)作的發(fā)病率為6%~43%[74, 75]。除了多巴胺能藥物的影響,多巴胺受體相關基因的變異也是睡眠發(fā)作的病因之一。關于DRD2/ANKK1TaqIA多態(tài)位點與睡眠發(fā)作的相關性結(jié)果尚無定論。Rissling等[76]認為A2等位基因能增加睡眠發(fā)作的風險,然而Paus等[77]卻不能重復這個結(jié)果。DRD4基因48 bp的VNTR短/短變異也與睡眠發(fā)作有關[77]。DRD2基因141C插入/缺失[77],DRD3基因Ser9Gly[76, 77]和DRD4基因120 bp的串聯(lián)重復多態(tài)[76]并不會增加睡眠發(fā)作的風險。Frauscher等[78]在46例帕金森病患者的研究中發(fā)現(xiàn)COMT 基因Val58Met的Met等位基因攜帶者在愛潑沃斯嗜睡量表(Epworth Sleepiness Scale,ESS)的評分較高,但后期擴大樣本量到240例帕金森病患者時卻不能重復此結(jié)果[76]。5-羥色胺轉(zhuǎn)運體(5-hydroxy tryptamine transporter,5-HTT)基因的5-HTTLPR多態(tài)性與睡眠發(fā)作的風險增加無關[77]。
(四)幻覺
多達60%的帕金森病患者會出現(xiàn)精神癥狀,包括幻覺和妄想[79]。大量研究在探索帕金森病患者出現(xiàn)幻覺和精神癥狀的遺傳風險因素。帕金森病患者出現(xiàn)幻覺的確切病理機制并不清楚,可能與多巴胺通路以及其他神經(jīng)遞質(zhì)的交互作用有關,包括膽囊收縮素(cholecystokinin,CCK)、血清素和膽堿能系統(tǒng)[80]。在研究多巴胺受體相關基因、血清素受體或轉(zhuǎn)運體相關基因、COMT和CCK基因多態(tài)性與幻覺之間的相關性時得出的結(jié)論并不一致。
Goetz等[81]報道了DRD3基因Ser9Gly等位基因頻率在伴有幻覺的帕金森病患者中顯著增高,但該結(jié)論在其他研究中未被證實[47,82, 83]。其他多巴胺受體基因多態(tài)性包括DRD1(B1/B2)、DRD2(TaqIA、TaqIB、TaqID、-141C插入/缺失、Pro310Ser、Ser311Cys)、DRD3 MspⅠ、DRD4(48 bpVNTR、12 bp重復拷貝、13 bp缺失變異)和DRD5(T978C)與幻覺之間也未發(fā)現(xiàn)顯著相關性[47,81,83]。Kaiser等[47]發(fā)現(xiàn)DAT基因3′端非翻譯區(qū)40 bp VNTR的9次拷貝等位基因能預測精神癥狀的發(fā)生,然而Wang等[83]的研究團隊未發(fā)現(xiàn)DAT基因與幻覺的相關性。Schumacher-Schuh等[30]認為DAT-839C>T的C等位基因與幻視有關,但未發(fā)現(xiàn)3′UTR的40 bp的VNTR基因多態(tài)性與幻覺的相關性。
血清素與許多精神疾病的發(fā)病機制相關。然而,研究結(jié)果顯示5-HTTLPR和5-HTR2A基因T102C多態(tài)性并不是帕金森病患者出現(xiàn)精神癥狀的主要易患因素[84]。COMT[85]、α-突觸核蛋白(alpha-synuclein,SNCA)REP1[79]和BDNF[57]基因多態(tài)性也不能增加幻覺/精神癥狀的發(fā)生風險。
CCK是一種神經(jīng)肽,主要是在細胞體內(nèi)合成,能調(diào)節(jié)多巴胺的釋放和控制中腦邊緣通路多巴胺相關行為。CCK與精神障礙如酒精中毒和驚恐障礙相關聯(lián)。Wang等[86]發(fā)現(xiàn)攜帶CCK基因C45T的T等位基因的帕金森病患者發(fā)生幻視的風險增加。其他研究發(fā)現(xiàn)伴有幻覺的帕金森病患者CCK基因C45T的T等位基因頻率更高,但結(jié)果差異無統(tǒng)計學意義[80,87]。膽囊收縮素A受體(cholecystokinin A receptor,CCKAR)基因T779C位點和膽囊收縮素B受體(cholecystokinin B receptor,CCKBR)基因G1550A位點頻率在伴或不伴幻覺的帕金森病患者中并無顯著差異[80,86]。
關于ApoE、MAPT及ACE基因變異與幻覺/精神癥狀之間的關聯(lián)研究結(jié)果,目前尚無定論。De la Fuente-Fernández等[88]在105例帕金森病患者中發(fā)現(xiàn)ApoEε4等位基因增加出現(xiàn)早期精神癥狀和藥物誘導的幻視的風險。Pavlova等[89]的一項研究結(jié)果顯示,攜帶ApoEε4等位基因的帕金森病患者的神經(jīng)精神量表(Neuropsychiatric Inventory,NPI)評分中妄想和欣快評分增高,而幻覺評分無差異。Papapetropoulos等[58]發(fā)現(xiàn)MAPT基因H1/H1基因型與幻覺發(fā)生相關,而另一項研究未能顯示類似的結(jié)果[79]。Lin等[59]的研究結(jié)果顯示ACE基因Ins/Ins基因型是發(fā)生左旋多巴誘導的精神癥狀的獨立危險因素,該結(jié)論在Pascale等[60]的研究中未得到重復。
(五)抑郁
抑郁癥在帕金森病患者中的患病率在不同研究中報道不同(2.7%~90.0%),平均發(fā)病率為40%。抑郁癥與中腦皮質(zhì)通路系統(tǒng)、中腦邊緣多巴胺系統(tǒng)、去甲腎上腺素系統(tǒng)和血清素系統(tǒng)的神經(jīng)遞質(zhì)的功能障礙有關。因此,神經(jīng)遞質(zhì)轉(zhuǎn)運蛋白相關基因的遺傳變異被認為是抑郁癥潛在危險因素。血清素影響認知和情感狀態(tài),突觸間隙血清素水平的下降被認為與抑郁癥的發(fā)生有關。5-HTTLPR變異與帕金森病患者發(fā)生抑郁癥的關聯(lián)研究,目前尚無定論。兩項研究結(jié)果表明,5-HTTLPR短片段等位基因與帕金森病伴抑郁癥有關[90, 91],而隨后的一項大樣本的研究未發(fā)現(xiàn)任何相關性[92]。
節(jié)律基因Cry1(cryptochrome 1)、Cry2(cryptochrome 2)、神經(jīng)元PAS結(jié)構(gòu)域蛋白2(neuronal PAS domain protein 2,NPAS2)、沉默信息調(diào)節(jié)因子2同源體1(silent mating type information regulator 2 homolog 1,SIRT1)和促甲狀腺激素胚胎因子(thyrotroph embryonic factor,TEF)基因多態(tài)性與重度抑郁癥有關[93, 94]。在一項納入408例帕金森病患者的研究中,攜帶TEF基因rs738499多態(tài)的TT基因型的患者漢密爾頓抑郁量表(Hamilton Rating Scale for Depression,HAMD)得分較高,而Cry1基因rs2287161和Cry2基因rs10838524多態(tài)對HAMD評分無明顯影響[95]。在最近一項納入46例遲發(fā)性帕金森病患者(發(fā)病年齡>55歲)的研究中,觀察了ApoEε4等位基因與患者認知、精神癥狀和運動功能的相關性,發(fā)現(xiàn)攜帶ApoEε4等位基因的患者NPI評分較高[89]。
對重度抑郁患者的尸檢結(jié)果顯示,海馬區(qū)CB1大麻素受體的密度增加,提示CB1受體在重度抑郁的發(fā)生中發(fā)揮了重要作用。在一項納入48例帕金森病患者的病例對照研究中,帕金森病伴抑郁患者攜帶CB1大麻素受體基因的短AAT重復片段[96]。未發(fā)現(xiàn)DAT、MAOA和BDNF基因多態(tài)性與帕金森病伴抑郁有顯著相關性[90]。
(六)認知障礙
帕金森病患者出現(xiàn)癡呆的發(fā)病率高達80%。在帕金森病患者出現(xiàn)認知障礙的風險因素包括年齡、病程和錐體外系損傷程度。認知功能減退的速度和出現(xiàn)癡呆的時間在個體間差異較大,提示遺傳因素在其中的重要性。有許多基因及其多態(tài)位點被納入帕金森病伴癡呆(Parkinson′s disease dementia,PDD)的研究中,包括SNCA和葡糖腦苷脂酶(glucocerebrosidase,GBA)、ApoEε4等位基因、COMT Met等位基因、BDNF Met等位基因和MAPT H1單倍型。
在帕金森病認知障礙的遺傳風險因素的研究中,有關ApoE等位基因的研究最為廣泛。有研究報道ApoEε4等位基因與認知障礙或癡呆無相關性[97],但大部分研究支持其相關性[98]。在一項納入1 079例帕金森病患者的大型橫斷面多中心研究中,發(fā)現(xiàn)ApoEε4等位基因與多種認知障礙的發(fā)生有關,包括記憶力、注意力、執(zhí)行功能和語言處理能力[99]。對于ApoEε4等位基因?qū)φJ知功能下降速度的影響的研究,一些縱向研究的結(jié)論是矛盾的。Williams-Gray等[99]在對帕金森病患者5年隨訪的研究中,發(fā)現(xiàn)ApoEε4等位基因與認知功能下降的速度并無顯著相關性。相反,一項縱向研究報道,攜帶至少1個ApoEε4等位基因的帕金森病患者經(jīng)馬蒂斯癡呆評定量表(Mattis Dementia Rating Scale)評估認知功能下降更快[98]。
SNCA基因,又名PARK1基因,其點突變A53T、A30P和E46K是常染色體顯性遺傳帕金森病的致病突變。其中E46K能使患早期癡呆的風險增加[100]。攜帶E46K突變的所有帕金森病患者在早期均會出現(xiàn)認知損害,然而SNCA基因多態(tài)性與帕金森病患者出現(xiàn)認知障礙或認知功能下降速度無相關性[101]。對COMT、MAPT、GBA和BDNF基因與帕金森病伴認知障礙的關系也進行了大量的研究,但均未得到一致的結(jié)論。