葡糖脑苷脂酶基因突变与帕金森病的相关性研究进展

王 琛， 安星凯综述， 马琪林审校

帕金森病是一种常见的神经系统变性疾病，以色列的研究小组最早在德系犹太人帕金森患者中发现了葡糖脑苷脂酶(GBA)基因变异［1］。葡糖脑苷脂酶基因变异可导致戈谢病，部分戈谢病患者具有帕金森综合征临床特征，多数发病年龄早，无明显的静止性震颤，对左旋多巴的反应差，也有典型的左旋多巴敏感性帕金森综合征。

近年来，世界各地学者对GBA基因突变与帕金森病相关性的研究取得了显著成果，西方多项研究证实葡萄糖脑苷脂酶基因突变，即使是杂合子也有发展为帕金森病的危险，帕金森病患者葡萄糖脑苷脂酶基因突变比普通人群高，且在戈谢病合并帕金森病患者病理研究中发现共核蛋白阳性的路易体和包涵体。戈谢病患者不仅会因GBA基因缺陷而发病，且罹患帕金森病的风险也可增加。常见突变位点有N370S、L444P、ⅣS2+lG→A、84GG 等，而且近来在某些罕见GBA突变基因与帕金森病联系的研究上也取得了一定突破。

1 戈谢病(Gaucher disease，GD)与GBA基因

首次发现于1882年的戈谢病是最常见的脂质储存疾病，也是一种遗传性疾病。在戈谢病患者中，通常缺少葡糖脑苷脂酶。葡糖脑苷脂酶(GBA，也叫葡糖神经酰胺酶，β-葡糖苷酶，D-葡糖-N酰基神经氨乳酸钙水解酶)是一种需要水解的酶，通过水解β-葡萄糖苷酶连接醣脂类代谢中间产物的化学葡糖脑苷脂酶。它局限于溶酶体内并具有59700道尔顿分子量。GBA的基因突变导致该酶减少或缺乏，致使巨噬细胞内的葡萄糖脑苷脂不能被进一步水解而贮积在溶酶体中，导致细胞失去原有的功能。这些病理性细胞在人体器官中的浸润，造成骨骼、骨髓、脾脏、肝脏和肺部的病变。

依据神经系统受累的程度分为3种临床类型。Ⅰ型慢性型最常见，又称非神经型或成人型，主要累及周围器官;Ⅱ型为急性型、神经型，婴儿期发病，有严重神经系统受累，多于出生后短期内死亡;Ⅲ型又称亚急性型、神经型，起病较Ⅱ型缓慢，可在婴幼儿期发病，除内脏受累外，可有神经系统表现。Ⅲ型智力障碍较轻，根据患者神经系统受累程度，Ⅲ型又分为:Ⅲa型，有两项或以上神经系统受累表现，轻度内脏受累;Ⅲb型，仅有眼球运动失调，伴进行性内脏受累;Ⅲc型，眼球运动失调伴进行性心脏瓣膜钙化和内脏受累。

2 帕金森病与GBA基因突变的相关性

帕金森病(Parkinson＇s Disease，PD)又称“震颤麻痹”，该病是一种常见于中老年的神经系统变性疾病，主要表现为静止性震颤、肌强直、运动缓慢及姿势步态异常。帕金森病是老年人中最常见的神经变性疾病之一，多在60岁以后发病，在低年龄段人群中也有相关病例报道。

在2004年发表在新英格兰医学杂志上的文章中，以色列研究小组对99个患有帕金森病的德系犹太人进行了病理学研究，他们发现有33个患者的葡糖脑苷脂酶基因(GBA)发生了变异。因GBA酶可控制脂肪代谢，研究人员分析认为正是由于该基因的变异使人体内的脂质不能及时代谢，并进而导致神经细胞中的蛋白质反常堆积，形成帕金森病。

2.1 近年来有关帕金森病与GBA基因突变联系的重要实验 最早证实GBA基因突变与帕金森病相关的研究是以色列Judith Aharon-Peretz教授的研究小组，他们在一个99例典型的以色列德系犹太人PD患者队列研究中，对GBA 6个最常见的突变进行了检测，发现23例(23.2%)携带N370S杂合突变、4例(4.0%)84GG 杂合子、3例(3.0%)N370S纯合子和1例(1.0%)R496H杂合子，其突变频率是74例阿尔茨海默病(4.1%)的7.63倍，1 543例正常对照组(6.2%)的5.04倍。该研究得出GBA杂合突变有导致徳系犹太人患帕金森病的倾向。

Lwin A教授的分子研究所使用帕金森病患者脑组织中的DNA对GBA进行研究［2］，从5个不同的美国脑基因库的57例样本中直接对GBA基因进行测序，结果显示8例样本DNA具有等位基因突变，其中≥20%的等位基因有N370S突变，另有E326K、T369M等也被检出，对无病理表现对照组脑标本中测序发现E326K等位基因，但没发现突变。研究指出这些GBA突变患者帕金森病发病年龄趋向于年轻化。另一个研究对在英国的26例脑标本进行测序，发现2例GBA基因突变［3］。以Lorraine N.Clark教授为首的研究小组对其诊所的160例德系犹太籍帕金森病患者和92例样本的正常组对照［4］。N370S基因突变的检测显示阳性率10.6%(17例)，对照是4.3%。但由于样本量较小缺乏可靠的统计学意义。加拿大研究人员［5］在88例帕金森综合征患者中检测到了5个GBA杂合子基因突变，包括2个罕见的等位基因，该研究是选择早发病的或有阳性家族史的患者与122例正常组的对照，突变率分别为5.6%及0.8%。另一项实验对委内瑞拉早发的33例PD患者和31例对照组整个GBA基因进行测序，4例无血缘关系的患者携带N370S杂合子［6］。Jun Mitsui，Ikuko Mizuta等人的研究中，综合534个帕金森病患者的GBA序列重排和544个受控的变异型序列显示:11个病原变异型与戈谢病相关，11个非同义变异型与戈谢病无关。50个PD患者(9.4%)有这11个处在杂合状态的病原变异型中的一种。在这些病原变异型中，R120W、L444P及RecNciI具有高普遍性，且每个都显示与帕金森病具有显著相关性［7］。韩国延世大学 Mun-Kyung Sunwoo，Seung-Min Kim等人通过血液学信息，演示了GBA突变的基因分析和以F点标记的FP-CIT为特异性配体的PET，解释了在GBA中复杂的杂合突变(S271G＆R359X)。

迄今为止在帕金森病患者确定的GBA突变中，包括以前报告过的突变:84insGG、E326K、T369M、N370S、D409H、R496H、L444P、RecNciI，及一种同义替换 P175P的新突变，其在358例对照染色体中缺乏。综合以往资料，GBA突变在犹太帕金森病患者中(16.9%)比非犹太帕金森病患者(8%)更常见，该突变在犹太人对照组中(7.1%)比非犹太人健康对照组(2.1%)也更常见。与较老年龄时被诊断的患者相比，在50岁或较年轻时被诊断的犹太和非犹太帕金森病患者更可能携带葡糖脑苷脂酶突变。

近年来对意大利、葡萄牙、希腊、加拿大、巴西、日本、中国台湾、新加坡华裔等欧美及亚裔帕金森病患者的研究中也相继发现有N370S、L444P、R1起步阶段，中南大学湘雅医学院的相关研究显示［8］，在中国大陆402例散发性PD患者中发现11例携带L444P杂合子突变，未发现F213I、R353W和N370S突变，而在413名健康对照者中未发现GBA基因L444P、F213I、R353W、N370S突变。在 402例散发性 PD 患者和1413名健康对照者中GBA基因突变频率具有显著差异(P=0.0007)，进一步行Meta分析结果显示在中国人群PD患者及对照组中GBA基因L444P突变频率具有显著性差异:Z=3.83，P=0.0001，OR=8.42，95%CI 2.83 ～25.06。

2.2 Ⅰ型戈谢病(GDⅠ)的GBA基因突变与帕金森病有研究对同时患有的帕金森病患者的观察证实其一级亲属GBA杂合突变是帕金森病发病的一个风险因子［9］。然而，对患有未知GDⅠ的PD患者风险的大小还未确定，且尚不清楚Ⅰ型戈谢病的PD患者是否通过不同的基因型或表现型特征表达Ⅰ型戈谢病的特殊亚型。与一般人群相比较的患GDⅠ的444个连续待估患者中估计了患PD的风险，11个患者在接下来12年的随访中表现出了帕金森病症状。校正后一生中GDⅠ患者相比一般人群患PD的风险率为21.4［95% 置信区间(95%CI)10.7～38.3］，且男性风险高于女性。在实验人群中，GD1/PD表现型由于更高的无血管性骨坏死发生率而以更高的GD1严重性评分为特点。PD温和型与潜在致命型疾病有不同的临床频谱。只有一个GD1/PD患者表型至少有一个N370S等位基因。总之相对于一般人群，GDⅠ患者终身发展为PD的风险将近高出20倍。经聚合酶链式反应(PCR)和DNA测序等实验，55个碱基对的表达删除分解N370S突变被证实，从而避免了N370S/55碱基对被误分类成N370S/N370S而删除。在12年的观察期中，对444个连续GDⅠ患者进行了监测统计。10个患者在观察期中发展为PD，诊断PD的平均年龄为55.0±8.8岁(年龄跨度40～65)。当GDⅠ/PD与GDⅠ非PD患者相比时，GD相关症状发作年龄，GDⅠ确诊年龄、性别分布、脾切除率及GBA1基因型，分布在这两组患者中是相似的。所有患者除了一人都至少潜在一个N370S等位基因(5/11 N370S纯合子，3/11 N370S/84GG，2/11 N370S/L444P且 1/11患者是L444P/W312C)，分布在GDⅠ/PD组的GBA等位基因与分布在仅有一个GDⅠ组的相似。全面严重性评分指数和骨疾病评分(赫尔曼评分)在发展帕金森病的患者中较为发展这种特殊表型的患者有显著提高(严重性评分指数10.8±0.8 vs 6.9 ± 3.7，P=0.02;赫尔曼评分4.6 ±0.5 vs 2.5 ±1.5，P=0.002卡方检验)。在这11个帕金森病患者中诊断GDⅠ的平均年龄是30岁(跨度为3～69岁)，且诊断帕金森病的平均年龄为55.0±8.8岁(跨度40～65岁)。

2.3 Ⅱ型戈谢病(GDⅡ)的GBA基因突变与帕金森病患有Ⅱ型戈谢病的非犹太PD患者中R359X基因突变也被Beutler和Gelbart教授所鉴定［10］，且该突变在患戈谢病的西班牙裔患者中呈低流行趋势。然而，这些报道中的R359X基因突变不伴随帕金森病表现型。虽然很难决定患者中哪个突变可能影响了帕金森病表现型的发展，但因在这些患者中都发现了R359X突变，则R359X可能成为帕金森病表现型的病原所在。这是证明帕金森病和GBA中R359X基因突变相关联的首个报道，GBA中相同R359X基因突变的不同表现型可能归因于种族差异和环境因素对风险基因表达的影响。然而，在PD患者中发现受病原或功能影响致R359X的异常突变需要进一步阐明。

2.4 Ⅲ型戈谢病(GDⅢ)的GBA基因突变与帕金森病Ⅲ型戈谢病常于2岁至青少年期发病，因其发病率极低，目前关于Ⅲ型戈谢病的GBA基因突变与帕金森病关系的研究尚处于探索期，缺乏阳性结果报道。

3 戈谢病与帕金森病的临床联系

最早关于GD临床表现与PD的关系的描述可追溯到20世纪上叶，GD患者的帕金森综合征特点与典型的PD有一定差异，主要表现为无明显静止性震颤，发病年龄早，对多巴胺受体激动剂的反应差。在Tayebi等人的研究中［11］，患者有相对轻的戈谢病的表现，平均诊断年龄35岁，而他们的PD症状相对早发，平均诊断年龄48岁。他们的临床表现有不对称的震颤、肌强直、运动迟缓、痴呆、幻视等等。许多报道指出GD和PD有间接联系，大量病例事件的表现型分析显示GD患者中的PD患者表现出趋向于失运动形式，包括静止性震颤、肌强直及对多巴胺反应良好。上述临床症状可能与突变的GBA引起α-共核蛋白的聚集，以及泛素-蛋白酶系统受影响所致［12］。

4 治疗进展及前景

对于伴GBA基因突变的PD，治疗GD传统的酶替代疗法(ERT)对GD的系统性症状如肝脾大、贫血等均有效果，但对帕金森症状改善不佳，可能与合成酶无法透过血脑屏障，杂合子阻止酶的沉积有关，因此对于部分PD患者只能采取对症治疗，以期待适当改善症状。对于某些类型的GD患者，PD有时是表型的一部分，大多数的GD患者不发展为PD，GBA基因突变只是PD患病的一个危险因素。承前启后，为提高外显率可对更大的患者群或家族性患者进行进一步研究，以便在诊断与治疗之前建立权威性指南，力争探索与制定更加有效的治疗策略。

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