帕金森病(Parkinsondisease, PD)是一種以中腦黑質多巴胺能神經元進行性退變為主要病理特征的神經系統變性疾病, 病因和發病機制目前尚不清楚。氧化應激、線粒體功能障礙、泛素蛋白酶體系統功能障礙、炎性反應、興奮性氨基酸毒性和凋亡等都參與PD的發病過程。近年來的研究發現內源性大麻素系統參與PD的發病, 相關的藥物干預日益受到研究者的關注, 內源性大麻素系統與PD的研究進展成為熱門的話題。

內源性大麻素系統

大麻素是植物大麻中的主要活性成分,目前已知的大麻素有70余種, 具有活性物質的四氫大麻酚(tetrahy- drocanabinol, THC)。隨著第一種內源性大麻素AEA的發現機體內存在內源性大麻素系統。 目前已知的內源性大麻素有花生四烯酸氨基乙醇(anandamide, AEA)和2-花生四烯酸甘油 (2-arachidonoylglycerol, 2-AG)。

內源性大麻素的主要兩種受體CB1、CB2, 這兩種受體都是G蛋白偶聯受體。研究發現,存在其他內源性大麻素樣物質和其它的受體亞型。和其他經典的神經遞質一樣, 細胞膜的去極化引起內源性大麻素的釋放。

內源性大麻素并不是合成并貯存于神經細胞的囊泡內,細胞膜去極化時,磷脂酶催化水解細胞膜上磷脂前體而生成并釋放至突觸間隙,細胞膜上特殊轉運蛋白轉運至細胞內,脂肪酸酰胺水解酶 (N-arachidonoyle-thanolamineamidohydrolase, FAH)及單酰基甘油脂肪酶(monoacylglycerollipase, MGL)水解。 脂氧化酶和環氧化酶-2也參與內源性大麻素的降解。

CB1受體主要分布于中樞神經系統的突觸前神經末梢, 尤其是大腦皮層、海馬、基底節和小腦,CB1受體的分布對記憶、認知、運動控制的調節有關,CB1受體在外周組織也有少量表達。CB2受體主要分布于外周, 中樞神經系統中的 CB2受體主要分布在與免疫相關的細胞上。

AEA與CB1受體有很高的親和力, 2- AG主要與CB2受體結合而發揮作用。內源性大麻素在突觸后釋放, 逆行信使的作用方式作用于突觸前膜的CB受體。CB受體激活多重細胞內信號轉導通路, 包括抑制腺苷酸環化酶、抑制鈣通道、激活鉀通道、激活MAPK激酶等途徑。

ESC與PD

PD患者及實驗動物體內均存在ECS紊亂。研究發現多巴胺能神經元變性伴隨著ECS活動增強。PD患者腦脊液中AEA水平是正常的2倍, 基底節區CB1受體數目增加，患有PD實驗的動物亦有類似發現, 在新紋狀體和外側蒼白球AEA水平是正常的3倍, 隨著基底節區CB1受體數目增加。

進一步的研究發現, ECS主要存在于基底節環路中的間接通路, AEA水平在黑質網狀部和蒼白球內側部最高,新紋狀體和蒼白球外側部的2倍, 2-AG水平在整個基底節區分布較均等, 這兩個主要的內源性大麻素在基底節環路中起不同作用。PD實驗動物給予左旋多巴治療, 治療前存在的ECS異常被左旋多巴逆轉。

ECS與神經遞質

在基底節區, 內源性大麻素和多巴胺、γ-氨基丁酸(γ-a- mino-butyricacid, GABA)、谷氨酸等神經遞質相互作用, 共同調節機體運動功能。 多巴胺D2受體激動后使AEA較基礎量升高8倍, 產生機制同時刺激AEA合成和抑制降解。

它們之間還存在負反饋機制, AEA可以抑制大鼠紋狀體電刺激引起的多巴胺釋放, 抑制黑質紋狀體多巴胺的合成通過影響多巴胺能神經的信號傳導, 使大鼠的運動能力受到抑制。試驗發現多巴胺D2受體和CB1受體存在協同作用, 大鼠皮質紋狀體束突觸傳遞長時程抑制效應(long-termdepresion, LTP)產生過程中, CB1受體需要多巴胺D2受體的激活介導LTD的產生。

研究發現CB1受體激活導致的運動減少和紋狀體多巴胺的磷酸化狀態有關。在大鼠黑質網狀部和蒼白球內側部, CB1受體的激活能夠抑制 GABA釋放和再攝取, 生理學效應為抑制性遞質的減少;外側蒼白球, CB1受體激活抑制了GABA的再攝取增強GABA作用。 CB1受體激活抑制海馬部位的GABA釋放影響認知功能。多巴胺能神經元丟失后, 皮質紋狀體束谷氨酸能神經活動增強。研究發現大鼠紋狀體腦片中, CB1受體激動劑能抑制谷氨酸能神經突觸傳遞, 抑制其興奮性毒性。

ECS與炎癥

近年來免疫組化和分子生物學等研究發現 ECS具有抗炎癥反應作用。大麻素能夠顯著緩解實驗性自身免疫性腦炎(experimentalautoimmuneencephalitis, EAE)的發病癥狀并抑制炎癥, 減少神經損害。 在一個隨機雙盲臨床試驗中, 大麻素降低多發性硬化患者痙攣的發生率增強運動能力, CB1受體抑制劑則使得臨床病情惡化。 CB2受體基因的188–189GG/G純合子型被認為和自身免疫性疾病有關, 攜帶該基因型,  ECS對T淋巴細胞的抑制功能顯著減退。

外周組織中CB2受體主要分布于免疫細胞, 在中樞神經系統, 主要分布于小膠質細胞和血管周細胞。 大麻素能抑制單核細胞的黏附與遷移;抑制 CD +T淋巴細胞的遷移;降低 CD +T淋巴細胞活性, 細胞因子相互作用。 將鼠小膠質細胞加入大麻素一起培養會導致 IL-1α、IL- 1β、IL-2和TNF-αmRNA水平的減少, IL-8水平增加。在動物實驗中大麻素對IL-1β和IL-12的產生減少。

另一方面, 細胞因子也能影響 ESC, 如IL-4和 IL-10可以促進大麻素降解酶 FAAH活性, 加速大麻素的降解;IL-12和 IFN-α則降低 FAAH活性和抑制FAAH蛋白。大麻素通過 cAMP/PKA途徑介導免疫抑制效應;另外對γ過氧化物酶體增生物激活受體 (peroxisomeproliferator-activatedrecep-tor, PAR)活性的調節認為是大麻素影響T淋巴細胞活性的機制之一 ;

大麻素促進樹狀突細胞的凋亡而調節機體免疫。環氧化(cycloxygenase, COX)是炎癥反應中的關鍵蛋白, 能夠促進炎癥過程。COX的激活和PD的神經變性相關。研究發現, 大麻素能夠抑制COX活性來神經保護作用, COX影響大麻素的代謝。

ECS與氧化應激

自由基蓄積和氧化應激反應在 PD發病機制中占重要地位, PD患者缺乏內源性防御氧化應激因子如超氧化物歧化酶等。大麻素對 PD有神經保護作用, 大麻素的抗氧化特性起關鍵作用。 有研究發現, 人工合成得大麻類通過激動CB受體而產生神經保護作用。

天然植物提取的大麻素CBD保護神經的作用,CBD不能激動CB受體, 植物提取的大麻素存在非受體依賴的神經保護作用。進一步研究發現CBD(或者其他抗氧化大麻素)促進超氧化物歧化酶功能起到對神經保護作用。另外這些大麻素的化學結構具有抗氧化特性, 它們的自由基清除能力超過維生素C和維生素E。

ECS與凋亡

ECS誘導細胞凋亡功能, 參與PD發病。研究發現CB1受體激活導致神經毒性, 用AEA激活CB1受體可導致中腦黑質變性, CB1受體拮抗劑對抗這種毒性。進一步的研究發現其機制是受體激活后導致的鈣內流, 激活線粒體細胞色素C, 激活細胞凋亡蛋白酶導致細胞凋亡。

大麻素通過神經酰胺而誘導凋亡。 AEA與CB1受體結合后, 激活鞘磷脂酶, 水解鞘磷脂, 生成神經酰胺, 激活MAPK激酶信號傳導通路誘導凋亡。 其他的機制包括:使 kapaB-α磷酸化, 增強 kapaB核因子調節下的凋亡基因轉錄, 干擾細胞周期, 誘導凋亡。研究發現, CB受體激動后激活PI3K/PKB信號傳導途徑而抑制細胞凋亡的發生。

ECS與神經膠質細胞

PD患者, 黑質神經元變性部位伴隨小膠質細胞激活,腦內CB受體分布于小膠質細胞。 CB受體激動劑HU210, 只有在與神經膠質細胞混合培養后才具有神經保護作用, ECS能影響神經膠質細胞而產生保護作用。 機制抑制損傷部位的小膠質細胞遷移;影響神經營養因子在腦內的作用從而促進膠質細胞對神經元的營養支持;增加細胞骨架蛋白的表達。神經膠質細胞對ECS也有影響, CB2受體在正常腦組織很少見, 腦部損傷后, 損傷部位的CB2受體數目增加, 提示神經膠質細胞的激活誘導CB受體的表達。

大麻素相關藥物干預

大麻素具有神經保護的作用, 大麻素作為PD的治療手段日益受到關注。目前各類影響ECS的藥物對PD作用結果很不一致。實驗研究增強ECS作用會加重PD的治療。在離體實驗, 大麻素會導致神經細胞凋亡。 在動物實驗中,給予大麻素會導致一系列運動障礙;大鼠腦室內給予大麻素后, 磁共振顯示持續的腦水腫伴隨局部神經元丟失。

長期應用大麻素會導致學習和記憶功能持續損害并伴隨腦形態學改變。CB1受體激動劑不能緩解PD實驗動物的運動障礙;CB1受體阻滯劑則能夠改善PD實驗動物的運動功能,和多巴胺聯合應用減少多巴胺替代治療導致的運動障礙, 不會減弱多巴胺的治療效應。

另一些實驗增強ECS作用于神經保護。在腦腫瘤和腦缺血患者, 大麻素保護神經元避免神經損害。動物實驗, 持續使用大麻素2周治療減少黑質變性。研究發現, 單獨給予CB受體激動劑改善PD大鼠癥狀, 和多巴胺聯用后顯著改善大鼠的運動癥狀。 進一步研究發現ECS介導的神經保護作用和給藥時間密切相關。  

提早發現腦損傷程度較輕的時候給予大麻素進行保護作用,在各個研究結論不一的原因, 對于高危患有PD的人群, 例如攜帶Parkin突變基因或者暴露在毒環境的人, 大麻素作為預防用藥, 作為早期控制預防的機制。

大量的研究發現, 不論是PD患者還是實驗動物, 都存在ECS的紊亂。通過與神經遞質相互作用, 抑制炎癥反應, 參與氧化應激, 調節細胞凋亡等方式參與了PD的病理生理過程。實驗結論不甚一致, 某些藥物干預的結果甚至互相矛盾, 隨著研究的進一步深入, 針對ECS的藥物應用成為治療PD的新策略和發展的研究的方向。