言蹊48432 / 帕金森及運動... / 一文搞清帕金森病基底節環路的改變

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一文搞清帕金森病基底節環路的改變

2018-07-22  言蹊48432

       帕金森病的主要病理改變是黑質-紋狀體多巴胺能通路變性。黑質多巴胺能神經元通過黑質-紋狀體通路將多巴胺輸送到紋狀體,參與基底節的運動調節。


       基底節是大腦皮質下的一組灰質核團,由紋狀體(殼核、尾狀核)、蒼白球、丘腦底核和黑質組成。在人、猴等高等動物,基底節對運動功能的調節主要是通過與大腦皮質-基底節-丘腦-大腦皮質環路的聯系而實現。


       在這一環路中,紋狀體(尾狀核、殼核)接受大腦感覺運動皮質的投射纖維(即傳入纖維),其傳出纖維經直接通路間接通路抵達基底節傳出纖維的發出單位——內側蒼白球/黑質網狀部(Gpi/SNr)。


直接通路由大腦皮質--紋狀體--蒼白球內側部/黑質網狀部(Gpi/SNr)復合體--丘腦腹外側核--大腦皮質組成。


間接通路由大腦皮質--紋狀體--蒼白球外側部--底丘腦核--蒼白球內側部/黑質網狀部(Gpi/SNr)復合體--丘腦腹外側核--大腦皮質組成。


簡單來說,兩條通路是這樣的:大腦運動皮質→紋狀體→直接通路/間接通路→基底節傳出纖維(Gpi/SNr)丘腦腹外側核大腦皮質


兩條運動通路之間神經遞質主要為谷氨酸(Glu)和γ-氨基丁酸(GABA),Glu為興奮性神經遞質,GABA為抑制性神經遞質?;坠澱-h路及神經遞質投射見圖1。


1 正常的運動環路。綠色代表興奮、紅色代表抑制

直接通路對Gpi/SNr的綜合作用為抑制,間接通路對Gpi/SNr的綜合作用為興奮


可汗學院有個講基底節環路的視頻,講者把丘腦比喻成一只活潑的小狗,小狗(丘腦)興奮時,激活運動皮質,引起運動。而Gpi/SNr就是小狗的繩子,可以調節小狗的興奮程度。Gpi/SNr興奮時(繩子拉緊),丘腦(小狗)興奮性降低,運動減少;反之亦然。


直接通路起到放松繩子的作用(抑制Gpi/SNr),易化運動;間接通路起到拉緊繩子的作用(興奮Gpi/SNr),抑制運動。


圖2


黑質致密部SNc,Nigra compacta)發出的多巴胺能纖維投射到紋狀體,進一步協調控制基底節運動環路(可以理解為調節運動的控制器)。在直接通路中,多巴胺與紋狀體上的D1受體結合,激活直接通路(進一步放松繩子);在間接通路中,多巴胺與紋狀體上的D2受體結合,抑制間接通路(協調繩子不要拉得太緊,一樣是放松繩子)。簡化來說,就是黑質致密部釋放多巴胺,放松繩子(通過直接、間接環路都起到抑制Gpi/SNr的作用,興奮丘腦),引起運動。見圖3。


3


由上面的原理,我們可以知道,在帕金森患者中,黑質-紋狀體多巴胺能減少,引起直接通路抑制、間接通路興奮,最終引起繩子越拉越緊(丘腦抑制),從而引起少動、強直等運動減少的癥狀。見圖4。


4   帕金森病患者的異常運動環路

虛框/虛線表示黑質致密部多巴胺釋放減少。 箭頭變細提示功能減弱、箭頭變粗提示功能增強。


大家可以看到,在圖4中直接通路對Gpi/SNr的抑制作用減弱(紅色箭頭變細),間接通路對Gpi/SNr的興奮作用增強(綠色箭頭變粗),Gpi/SNr對丘腦(VA/VL)的抑制作用增強(繩子拉緊),運動減少。


在動物和人體中,Gpi或STN的毀損確實可以減輕運動遲緩的癥狀,這也為上面提到的運動環路模型提供支持的證據。具體機理見圖5。


      簡單理解就是Gpi毀損就是剪斷丘腦小狗的繩子,STN毀損就是砍掉拉著繩子的手,從而達到放松繩子,增加運動的作用。


GpiSTN也是目前帕金森病患者行DBS手術常用的兩個作用靶點。


圖5


應該注意的是,這個基底節運動環路模型并不完美,真正帕金森病相關的基底節運動環路的改變比這個模型更加復雜,需要更多的研究與發現才能對其進行進一步的改進與修正。


     可汗學院有幾個專門講帕金森環路的小視頻,簡短又通俗易懂,大家如果有興趣,可以上去看看(具體鏈接見參考文獻4)。

       

參考文獻:

1. Poewe W, Seppi K, Tanner CM, Halliday GM, Brundin P, Volkmann J, Schrag AE,

Lang AE. Parkinson disease. Nat Rev Dis Primers. 2017 Mar 23;3:17013.

2. Lang AE, Lozano AM. Parkinson's disease. Second of two parts. N Engl J Med.

1998 Oct 15;339(16):1130-43. Review.

3. 吳江、賈建平等主編。神經病學,第三版。北京:人民衛生出版社,2015。

4. https://www.khanacademy.org/test-prep/nclex-rn/rn-nervous-system-diseases#rn-parkinsons-disease


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