第二节　环境因素

帕金森病（Parkinson disease，PD）被认为是一种多因素致病的神经系统变性性疾病，其致病因素包括基因和环境因素。对于家族性帕金森病而言，其基因的致病作用更大，已经发现十余个致病基因，它们有不同的遗传方式，其导致的帕金森病在临床表现方面也不尽相同。但是对于大部分的散发帕金森病患者，并没有发现致病基因，美国对55岁以上人群调查显示，帕金森病的流行率为1.1%，其中夫妻共患帕金森病的流行率为0.01%，进一步寻找共患帕金森病的夫妻长期所接受的一些危险因素，提示帕金森病的发病可能与环境有关。在过去的几十年中，已有大量的试验研究环境因素与帕金森病发病的关系，主要包括：农药环境暴露（除草剂、杀虫剂）、重金属暴露、其他化学物质暴露（有机氯杀虫剂、塑料树脂、胶、环氧聚合物树脂、油漆、汽油、汽油的废物等）及生活习惯（吸烟、饮食、饮茶、饮酒、咖啡、饮用水等）。帕金森综合征和帕金森病症状相似，表现为震颤，肌肉强直和运动减少，它从广义上可分为三类：①继发性帕金森综合征，常继发于脑血管病、中毒、药物副作用、外伤、病毒性脑炎等；②帕金森叠加综合征，即进行性核上性麻痹、纹状体黑质变性、Shy-Drager综合征、皮质基底节变性等；③遗传变性性帕金森综合征，包括肝豆状核变性、常染色体显性遗传路易小体病、亨廷顿病、脊髓小脑共济失调、家族性基底节钙化。

一、农药（杀虫剂、除草剂）

20世纪70年代美国化学师私自合成一种违禁的抗精神病药物，其副产品中含有神经毒素1-甲基-4-苯基-1，2，3，6-四氢吡啶（1-methyl-4-phenyl-1，2，3，6-tetrahydropyridine，MPTP），使用者能产生静止性震颤、运动徐缓、姿势反射障碍、僵住症等临床症状，应用多巴胺或其他抗帕金森病药物则可缓解以上症状，神经解剖也显示MPTP对黑质多巴胺能神经元有选择性损害，而中脑腹侧被盖区（VTA）处DA神经元未受影响，也不引起其他的神经功能损伤表现。其后Davis等报道1例患者，用自己合成的与哌替啶类似的l-甲基-4-苯基-丙氧哌啶（1-methyl-4-phenyl-propionoxy-piperidine，MPPP）后出现帕金森病症状，该药中含有污染物MPTP，用药过量者死后尸检发现黑质DA能神经元严重损伤。1982年l例42岁药瘾者因瘫痪住入圣约瑟医学中心，1周后，其姐亦因帕金森病症状而入院，两人均自己注射合成的“海洛因”，其后神经病学家Tetrud也有发现两例因自己注射合成的“海洛因”而发生帕金森综合征的患者，此后，用此药物制成了鼠猴（squirrel monkey）的帕金森综合征模型。药瘾者隔2小时～1天，自己随意注射不定量的MPTP，经3天至1个月出现帕金森病症状。鼠猴使用剂量为2mg/kg，每2小时腹膜内注射1次，共4次后也出现症状。患者和动物都发生轻重不等的帕金森病症状，但部分中途可以恢复，持续3周不恢复者，则最后发展成典型的帕金森病。此种药源性帕金森综合征神经损害只限于黑质多巴胺能神经元，不破坏蓝斑。因而，MPTP肯定是一种可引起帕金森综合征的毒物，这种发现将有助于我们对帕金森病及帕金森综合征的原因、病理生理的理解及治疗药物的筛选。

病理研究表明，MPTP首先穿过血-脑脊液屏障，由星形胶质细胞B型单胺氧化酶（MAO-B）参与，转化为l-甲基-4-苯基-二氢吡啶（MPTP），再转化为l-甲基-4-苯基吡啶离子（MPP+），后者释放到胞外，在多巴胺突触间隙，可被多巴胺能神经元轴突末梢突触前膜的多巴胺转运体摄取，逆行轴浆转运至胞体，进入多巴胺能神经元内，通过特异性地抑制线粒体呼吸链上的复合体和电子传递，导致多巴胺神经元能量耗竭，进而引起多巴胺能神经元损伤。MPP+可通过以下两个途径产生毒性：第一方面，MPP+在纹状体引起持续释放，加剧DA自身氧化应激的毒性作用；第二方面，在MPTP和MPP+相互化过程中产生大量超氧阴离子自由基，可选择性抑制线粒体中的复合物Ⅰ（电子传递链有4种复合物Ⅰ～Ⅳ，其中复合物Ⅰ通过辅酶Q催化NADH的氧化），使线粒体丧失氧化-还原功能。已有报道帕金森病患者黑质细胞中复合体Ⅰ活性降低30%～38%，复合物Ⅱ～Ⅳ的活性也在进一步研究中。也有人研究线粒体复合物Ⅰ的分子遗传学与帕金森综合征发生的关系，尚无突破性发现。应用cDNA微卫星技术还发现MPTP可引起与铁代谢、氧化应激、炎性反应相关基因的改变，还可影响一氧化氮合酶、谷氨酸受体、神经营养因子基因的表达。另外，MPP+可经过单胺囊泡转运体转运到突触囊泡内储存积累，导致单胺囊泡转运体的功能异常，胞质内MPP+浓度升高，加剧其毒性作用，MPP+是直接造成细胞损伤的毒性物质。MPTP诱导帕金森病症状的发现，为人们提供了一个线索，在环境中存在MPTP结构类似物，或作用机制类似物而诱发帕金森综合征的可能性，解释了环境因素可能导致帕金森病或帕金森综合征的发病。

马莉等研究发现，农村使用杀虫剂与帕金森病和帕金森综合征的发病有密切的联系，在最近的一个案例中，检测了基于暴露于31种特定的农药下发病的风险，发现有两种农药即百草枯与鱼藤酮会增加帕金森病发展的风险。百草枯是一种联吡啶类除草剂，其代谢产物与MPP+相似，可选择性损害多巴胺能系统，并且在体外试验中可以增加突触核蛋白纤维形成，同时可增加在体动物中黑质多巴胺能神经元中突触核蛋白聚集体的表达，而对皮层海马神经元无明显影响，出现帕金森病样症状。这些症状大多数出现于中毒后10天以内，无需经特殊的治疗，一般2～8个月后可以完全缓解。流行病学资料表明，接触某些农药如百草枯（Paraquat，PQ）的人群帕金森病的发病率明显高于其他职业人群，而以PQ处理的大鼠，其脑内儿茶酚胺的水平明显降低。对从1989—1999年帕金森病环境危险因素的流行病学调查文献进行Meta分析发现，农民OR值为1.42，农药暴露者OR值为1.85。在加拿大和中国台湾的病例对照研究也发现帕金森综合征同除草剂中PQ的长期使用有关，且发病危险随暴露时间的延长而增加，长期（20年以上）暴露于PQ者，其帕金森综合征的发病危险增加6倍以上。对职业人群的接触评估也证实了PQ暴露与帕金森综合征发病的关系。卡尔加里一项基于人群的病例对照研究经多元统计分析后发现，职业性除草剂接触是帕金森综合征发病的唯一危险因素，两者之间存在显著性关联。有研究发现，MPTP和百草枯在毒性方面具有协同作用，MPTP可明显增强百草枯对多巴胺能系统的损害。

鱼藤酮是从豆属植物毛鱼藤中提取的一种天然有机杀虫剂，作为一种常用的有机杀虫剂，曾被认为是“安全可靠”的农药。通过颈静脉注入鱼藤酮可复制出类似帕金森病的大鼠模型，大鼠出现震颤、运动不稳等症状，即出现类似于帕金森病的症状以及黑质多巴胺能神经元退行性变和胞体内出现Lewy小体的帕金森病的病理变化。鱼藤酮慢性静脉注射至Lewis大鼠7天到5周后，接近50%的大鼠表现出黑质-纹状体DA能神经系统选择性损伤，免疫组化发现鱼藤酮使大鼠纹状体的DA能神经末梢完全丢失，黑质DA能神经元胞体发生损伤。以苏木精和曙红两种染料染色，在光镜下可见黑质损伤的DA能神经元中出现泛素（ubiquitin）和α-突触核蛋白（α-synuclein）两种蛋白的包涵体；电镜实验也观察到蛋白包涵体形成，类似于帕金森病患者脑中的Lewy小体。动物行为学实验结果表明大鼠慢性给药选择性损伤黑质-纹状体DA能神经系统，均出现活动减少、运动不稳，表现出僵住症或类似于静止性震颤的肢爪颤动。并出现黑质区神经元选择性丢失，伴有多个脑区尤其是黑质和纹状体中α-synuclein聚集体增多，模拟了人帕金森病的部分临床表现和病理学表现。这些帕金森病动物模型的建立，进一步说明了杀虫剂暴露与帕金森综合征存在着因果关系。

鱼藤酮具有亲脂性，能轻松透过血脑屏障，能广泛抑制脑组织内线粒体呼吸链复合体Ⅰ活性，进而阻断细胞呼吸链的递氢功能和氧化磷酸化过程，中止线粒体呼吸链的正常运转，最后产生细胞毒作用。研究发现，散发型帕金森病患者体内线粒体呼吸链复合体Ⅰ的活性下降15%～30%。鱼藤酮部分抑制复合物Ⅰ后，所引起的氧化应激可能在该神经元退行性变化中起着重要的作用。当鱼藤酮与神经元共同孵育后，出现进行性的蛋白质和DNA的氧化应激损伤，同时使这些神经元对氧化应激更敏感、细胞色素C也从线粒体脱落到胞质中，这可能是鱼藤酮的重要作用机制，除了抑制线粒体呼吸链复合体Ⅰ的功能引起黑质多巴胺能神经元损伤外，还可以诱发细胞凋亡、炎性反应、胶质细胞增生以及蛋白质聚集和降解异常。

鱼藤酮除对神经元造成直接损伤外，还可以诱发胶质细胞活化分泌炎性因子间接损伤神经元。在单独培养的DA能神经元中加入鱼藤酮并不引起神经元损伤，而当神经元和小胶质细胞共培养后，再加入相同剂量的鱼藤酮可诱导明显的神经元损伤。上海的一项研究报道了鱼藤酮伴随神经毒性的炎性机制的实验，实验中预先以低剂量鱼藤酮处理人单核细胞THP-l，再以这种细胞培养液培养SH-SY5Y细胞时，低剂量组或更低剂量鱼藤酮则可诱导明显的SH-SY5Y细胞损伤，在该实验中SH-SY5Y细胞是人脑源性的骨髓成神经瘤细胞株，作为一个DA能细胞模型，THP-l来源于人外周血单核细胞的细胞株，用于模拟小胶质细胞。实验发现，鱼藤酮可以引起THP-1细胞的氧化应激，释放大量活性氧物质（ROS），激活胞内P13K-Akt（磷脂酰肌醇3激酶-丝氨酸/苏氨酸激酶Akt）信号途径。鱼藤酮还诱导多巴胺能神经细胞内α-synuclein基因过表达，α-synuclein基因与遗传性帕金森综合征密切相关，聚集的α-synuclein和氧自由基相互作用共同促进鱼藤酮介导的氧化应激损伤。同时鱼藤酮还可诱导DJ-l、Parkin基因突变，DJ-l基因的表达产物有多种功能，可以作为抗氧化蛋白参与氧化还原反应，起到抗应激损伤的作用。相反，DJ-l基因的缺失就会导致多巴胺能神经元细胞内活性氧含量增高，使细胞容易受外源性氧化应激损伤的影响。而且，鱼藤酮还可引起神经元微丝微管解聚、致使多巴胺在胞体内集聚、氧化产生过多的自由基。

二、重金属

近几年的研究发现，神经变性性疾病的发病与重金属如锰、铅、铜、铁、铝等的暴露有着重要的关系。实验表明，接触重金属20年以上的人会表现出一定的帕金森综合征，长期接触重金属帕金森综合征的发病概率明显高于一般人，而且试验组患者全血锰、铁、铅、铜的含量明显高于对照组患者，差异有统计学意义（p＜0.05），说明锰、铅、铁、铜、铝等重金属与帕金森综合征有着密切的关系。

锰作为机体必需的微量元素在机体免疫功能及代谢等方面有着重要的作用，慢性的锰中毒会对锥体外系造成重大的损伤，与帕金森综合征的氧化应激、线粒体功能的丧失有很大关系。过量的摄入锰会增加帕金森病及帕金森综合征的发病危险，造成精神障碍如情绪不稳、暴力、幻觉，甚至出现肌肉僵硬、紧张、颤抖等类似帕金森病的表现。Couper等最早观察到锰矿工人出现了与帕金森病极其相似的症状，这有可能是环境病因学说的最早证据，这项研究还发现30年前暴露于重金属者其发生帕金森病的危险性为非暴露者的2倍。另有研究发现，在锰矿或铜矿工作超过20年的工人患帕金森病及帕金森综合征的概率明显高于正常人。而且，同时暴露于铅铜、铅铁及铁铜超过20年的矿工，其帕金森综合征的患病率远高于单一金属暴露的矿工。

铅的过量摄入同样会对中枢和周围神经系统造成损伤，Coon等利用K-XRF技术测量了慢性暴露条件下铅在人体内的沉积量，并表明长期的铅暴露与帕金森综合征发病风险呈正相关。铅通过与细胞膜和线粒体相结合，抑制乙酰胆碱酶的产生，可能为其介导帕金森综合征的发病机制。

铁在人体中的含量丰富，起到维持大脑细胞正常功能、构成硫化亚铁酶、合成多巴胺的重要作用，然而过量的铁对神经系统却有很大的毒害作用。临床及动物实验结果表明，在帕金森病患者的黑质致密部中铁水平显著高于正常人。中枢神经系统对不同的药物是非常敏感的，尽管铜在生物化学中很重要，但二价铜离子可能会破坏一些肽和蛋白质的正确构象，诱导正常朊蛋白的构象变化。铜被广泛应用于世界各地几种类型的电线中，工人接触后容易慢性中毒。Gorell和同事分析了职业暴露的铁、铜、锰、汞、锌的潜在作用，发现与铜锰接触超过20年的工人，患帕金森综合征风险会明显增加，同时也发现铜铁铅的组合比任何三种金属单独作用都强。

大脑中铝的积累，会增加神经系统疾病的发病率，包括帕金森综合征，这与饮用水中的铝相关，一项研究表明，铝污染的井水可能是井水使用者帕金森综合征风险增加的原因。铝在体内通过抑制乙酰胆碱转移酶，增加乙酰胆碱酯酶的活性来破坏胆碱能神经功能，直接引起线粒体损伤，与神经递质多巴胺配位阻碍多巴胺吸收，而出现神经退行性病变。

应该指出的是，帕金森综合征作为一种慢性病，大多在长期接触重金属后才表现出来，日常生活中，由于短期接触重金属的临床表现不明显，所以其防护尤为重要，在重金属污染严重的地区应该加强管理，尽量降低与重金属对人体的损伤。

三、其他化学物质

流行病学研究发现，经常接触有机氯杀虫剂、塑料树脂、胶、环氧聚合物树脂、油漆、汽油、汽油的废物等化学物质均能使患帕金森综合征的危险性增加2～8倍。有人通过尸体解剖研究发现，脑组织中有机氯杀虫剂的浓度在帕金森病患者组较正常对照组及阿尔茨海默病患者组均有明显增高。在20个生前患帕金森综合征的患者中，其尸检脑组织中也检测到较高浓度的脂溶性长效线粒体毒素迪厄耳丁（dieldrin）。德国的以医院为基础的病例对照研究表明杀虫剂中的有机氯与帕金森病高风险相关，其OR值为5.8，这项研究也表明有机氯和氨基甲酸酯类杀虫剂可以增加帕金森综合征风险。

甲猪毛菜碱（salsolinole），是一种四氢异喹啉类化合物，这类异喹啉类化合物，广泛存在于日常食物中（面粉：0.52ng/g、奶酪：5.2ng/g、蛋黄：1.8ng/g、蛋白：2.2ng/g、牛奶：3.3ng/g、啤酒：0.36ng/g、威士忌酒：0.73ng/g）。实验研究显示，这类化合物对DA能神经元具有神经毒性。N甲基猪毛菜碱是去甲猪毛菜碱的N甲基转移酶代谢物，N甲基猪毛菜碱可以致使SHSY5Y细胞产生自由基，引起DNA损伤，诱导其凋亡，其他异喹啉和四氢异喹啉类化合物同样也可选择性地抑制线粒体呼吸链中复合物Ⅰ，诱导PCI2细胞和SK-N-MC细胞产生自由基，导致细胞凋亡。此外，异喹啉类化合物经N甲基转移酶、单胺氧化酶和细胞色素p450代谢，生成相应N甲基衍生物、异喹啉阳离子、4羟基衍生物及其四氢异喹啉衍生物等，也可选择性地抑制线粒体中复合物Ⅰ。

四、生活习惯

（一）吸烟

1960年，Bharucha对双生子的流行病学调查中发现引起双生子患帕金森病危险性不同的多种可疑因素中，排在第一位的是有无吸烟史。迄今为止，已经有大量流行病学研究发现，吸烟和帕金森病之间存在负相关。研究得出与从不吸烟的人群相比，曾经或现在吸烟的人群的患帕金森病的OR值在0.32～0.77之间，这提示吸烟是帕金森病的保护因素。此外，有前瞻性的队列研究得出，正在吸烟者与从未吸烟者相比，RR值在0.27～0.56之间，过去吸烟者与从未吸烟者相比，RR值在0.50～0.78之间。而且，在这些前瞻性研究中得出了有显著性意义的剂量依赖性反相关。一篇总结了44个病例对照研究和4个队列研究的荟萃分析报道，与不吸烟者相比，正在吸烟者的RR值为0.39（95% CI 0.32～0.47），而过去吸烟者RR值为0.8（98% CI 0.69～0.83）。另一篇文章总结了8个病例对照研究和3个队列研究的荟萃分析得出结论，吸烟量越大，戒烟时间越短，这种负相关性越强。其中一个队列研究得出结论，吸烟持续时间而不是吸烟强度（每天吸几支）与帕金森病相关。在每个吸烟强度水平下，较长的吸烟持续时间与帕金森病低风险优势有关，对于大部分相同吸烟时间者，吸烟强度与帕金森病风险并不相关。

对吸烟与帕金森病负相关的原因有多种推测，主要考虑为尼古丁对神经的保护作用，尼古丁对神经的保护作用分为烟碱型乙酰胆碱受体途径与非受体途径两种类型。首先，尼古丁通过α7-nAChR抑制星形胶质细胞的激活，从而起神经保护作用。尼古丁对神经保护作用的非受体途径表现在竞争大脑线粒体呼吸链复合物Ⅰ上NADH的结合位点，从而抑制NADH-CoQ还原酶的活性，显著抑制线粒体的呼吸控制率，同时降低活性氧的产生。此外，还发现尼古丁可降低MAO-B活性，减少自由基的形成，有研究发现，吸烟者的血小板中MAO-B活性较不吸烟者低25%。由于帕金森病患者戒烟较多、吸烟导致的其他疾病死亡往往早于帕金森病诊断，并非所有的研究均观察到吸烟与帕金森病的负相关现象。尽管存在争议，但是前瞻性研究和实验证据仍支持吸烟在帕金森病发病中的作用。

（二）饮食

帕金森病发病率具有地区差异，推测可能与饮食有关。帕金森病家族内的高发病率也可能与饮食有关。尽管饮食相关的流行病学调查较为困难，但仍有大量的病例对照研究提示饮食与帕金森病可能存在一定的相关性。有学者经过研究发现，摄入富含维生素、鱼肝油、多种维生素、烟酸的人群帕金森病发病率相对较低，而摄入大量动物脂肪、坚果及豆类的人群帕金森病发病率较高。Kyrozis等通过对希腊人饮食习惯的研究发现，饮用牛奶人群患帕金森病的风险会增加。Aryal等还发现，四氢生物蝶呤（BH4）等增加会导致帕金森病初期病情的恶化。

（三）饮茶

研究发现，饮茶和帕金森病的发病呈负相关。日本的一项关于红茶和绿茶分别对于帕金森病发病的风险的病例对照研究发现，红茶和绿茶对于帕金森病的OR值分别是0.58（95%CI 0.35～0.97）和0.59（95% CI 0.35～0.95）。新加坡的一项巢式病例对照试验也分别研究了红茶和绿茶对于帕金森病风险的各自影响，红茶饮用可降低帕金森病发病风险，且红茶饮用和帕金森病存在剂量依赖性负相关，而绿茶饮用和帕金森病无相关性。然而也有一些病例对照研究表明喝茶和帕金森病不存在统计学意义上的相关性，还有一些病例对照研究得出喝茶增加帕金森病风险的结论。

（四）饮酒

针对饮酒与帕金森病发病的关系曾进行了不少的病例对照研究。意大利的一项研究发现，在调整了吸烟、饮用咖啡等混杂因素之后，曾饮酒与未曾饮酒相比，帕金森病发病率降低，其OR值为0.61（95% CI 0.39～0.97）。也有病例对照研究显示喝酒可以降低帕金森病风险，但是对于不同种类的酒，其与帕金森病的关联不再具有统计学意义。中国的研究表明经常饮用白酒可以降低帕金森病的风险。另一个前瞻性研究发现，红酒和白酒与帕金森病不存在关联，而啤酒可以降低帕金森病发病风险，每周喝啤酒1～3次与每周喝啤酒小于1次者相比，其RR值为0.7（95% CI 0.5～0.9）。

（五）咖啡

对于咖啡和帕金森病的关系，也有较多病例对照研究和队列研究，一些研究报道饮用咖啡或咖啡因总摄入量与帕金森病存在着负相关，其中一部分还报道存在剂量依赖性负相关。咖啡因总摄入量（不管咖啡因的具体食物来源）与帕金森病存在负相关，提示对帕金森病起保护作用的是咖啡因而非某些特定食物成分。日本的一项病例对照研究表明，喝咖啡为帕金森病的保护因素，其OR值为0.52（95% CI 0.30～0.90）。目前咖啡对帕金森病的保护作用推测可能是咖啡因对腺苷A2受体的拮抗作用实现的。然而也有研究发现，在男性群体，咖啡因摄入与帕金森病呈负相关性，而在女性群体中无此关联。迄今为止，喝咖啡对于中国人的作用研究不多。

（六）饮用水

很多研究发现，饮用水与帕金森病的发病有一定的相关性。1998年Marder等研究发现，居住在农村，或在农场居住、工作以及饮用井水与非裔美国人帕金森病发病有关，而与亚裔美国人无关。非裔美国人出生在美国，随着美国的工业化进程而成长，亚裔美国人更多出生在发展中国家。这项研究还显示，观察对象患病的危险性在饮用井水9年时最大，以后随着时间的延长没有增加。有9篇文献报道饮用井水可以增加帕金森病发病风险，其OR值从1.7～10.9之间。然而，有更多的研究并没有发现饮用井水与帕金森病之间存在相关性。饮用水与帕金森病的关系尚需进一步研究。

综上所述，虽然近年来帕金森综合征病因的研究取得了较大进展，但迄今为止仍没有一种学说可以全面阐明其发病机制。一方面，随着年龄的增加，衰老的黑质DA能细胞本身可能有较多的基因变异，这将导致机体对环境因子易感性的增加；另一方面，随着时间延长，环境因素造成机体一些代谢异常，导致DA自身氧化应激的增加，最终表现出损害作用。现行的药物治疗和外科治疗都是对症处理，无法治愈和延缓病情的进展，有效地预防和治疗帕金森综合征，需要进一步研究影响帕金森综合征发病及病情发展的环境及内源性因素，探索这些环境因素和基因产物间的相互联系，阐明环境因素的作用机制和信号途径，将是今后的研究方向。

（朱孔华 谢安木）