第二节　痴呆的遗传学研究

一、阿尔茨海默病

阿尔茨海默病(AD)是老年痴呆中最常见的一种，临床上表现为隐袭起病、不可逆进行性发展的记忆减退，认知、语言功能障碍及人格改变等，其特征性病理学改变为大脑皮质神经细胞内神经原纤维缠结(neurofibrillary tangle，NFT)、细胞外大量老年斑(senile plaque，SP)形成、大脑皮质细胞减少以及累及皮质动脉和小动脉的血管淀粉样变性。AD病因至今不明，该病不是由单一因素引起的，而是多种环境因素和遗传因素长期共同作用的结果。根据是否有家族史，可以将AD分为家族性AD(familial AD，FAD)和散发性AD(sporadic AD，SAD)。其中FAD约占AD总病例的15%，SAD约占85%。虽然AD的发病机制仍不清楚，但是群体调查和家系分析以及双生子分析的结果均表明遗传是AD的一个重要致病因素，已经报道的AD病例中25%～40%与遗传因素密切相关。随着对该病研究的不断深入，已经明确在调控AD病理和生化异常代谢中起重要作用的多个基因，如淀粉样蛋白前体(amyloid precursor protein，APP)基因、早老素1(presenilin1，PS1)基因和早老素2(presenilin2，PS2)基因等，均与AD，特别是FAD有关，而且可能与绝大多数SAD也有关。在所有类型的AD中，有少于3%的AD属于常染色体显性遗传病，是由于单个基因突变所致，其中由于APP基因、PS1基因和PS2基因所致的AD又占到所有常染色体显性遗传AD的30%～50%。对SAD而言，也有研究证实包括载脂蛋白E(apolipoprotein E，ApoE)基因、tau蛋白基因等在内的多个基因与AD的病理过程密切相关。

(一)APP基因

APP基因位于21号染色体长臂的2区1带，即21q2.1，是最早发现的与AD有关的基因，也是常染色体显性遗传AD的主要致病基因之一。APP基因全长超过170 kb，由19个外显子和18个内含子组成，其中编码淀粉样蛋白(amyloidβ，Aβ)的序列位于16和17外显子。由于APP基因转录后剪接部位的不同，不同的转录本被翻译成几种APP亚型，包括APP695、APP751和APP770，其中最主要的产物是APP695，APP695也是脑组织中的主要亚型，其他组织中以APP751为最多见。所有类型的APP都是跨膜糖蛋白。

目前认为APP突变是导致某些常染色体显性遗传AD的病因，1991年Goate^［2］等首先在两个AD家系的APP基因上发现了第717密码子存在Val→Ile的错义突变。现在已经报道的APP突变有37种，其中31种可以导致常染色体显性遗传AD，共涉及84个AD家系。这31种突变中，有21个是第17外显子上的错义突变，3个第16外显子上的错义突变，还有7个突变与整个APP基因的异常复制有关。

APP有两条主要的代谢途径:通过β-分泌酶和γ-分泌酶剪切形成Aβ的代谢过程称Aβ形成代谢途径;通过α-分泌酶和γ-分泌酶形成营养型APP和P3片段的代谢过程称为非Aβ形成代谢途径。正常生理条件下，多数APP经历非Aβ形成代谢途径，极少部分APP在胞质经溶酶体内的β-分泌酶和γ-分泌酶作用裂解为Aβ。而当APP基因发生突变时，可能发生异常剪接，APP主要经β-分泌酶和γ-分泌酶作用裂解为两种Aβ: Aβ40和Aβ42。这两种短肽与AD的病理改变密切相关，其中Aβ42比Aβ40更易于聚合，也具有更高的神经毒性，最近的研究发现Aβ40可以抑制Aβ42聚合和形成斑块^［3］。SP是AD的两个特征性病理改变之一，研究证实SP的主要成分是Aβ40或Aβ42。虽然Aβ导致AD的具体机制尚未完全明了，已有研究发现Aβ42增加或者Aβ42/Aβ40比例升高可促进NFT和SP的形成，导致AD。APP基因突变后，也可能造成其过量表达，结果会产生较多的Aβ产物，不能被及时代谢掉，从而在组织内异常聚集产生神经毒性导致痴呆。已有研究证实APP基因717位氨基酸Val→Ile的错义突变(V717I)可能造成APP蛋白β-内切酶切点增加，Aβ42增加，Aβ42/Aβ40比例改变，形成早期的沉积物，导致Aβ堆积，最终形成SP。

(二)PS1和PS2基因

虽然APP基因是最早发现的与AD密切相关的基因，但是早老素基因是常染色体显性AD中最常见的致病基因，其中又以PS1的突变为主，PS2的突变则相对少见。到目前为止，已经在384个AD家系中确定了175个PS1的突变。Schellenberg等最早发现，某些家族性早发型AD与14q24.3有关，随后Sherrinton等^［4］发现该位置上的一个基因的错义突变可以导致早发型AD，该基因后来被命名为早老素1基因，即PS1。1995年，Levy-Lahad等同时采用定位克隆和候选基因定位方法联合表达序列标签(expressed sequence tag，EST)数据库分析法，在1号染色体(1q31-q42)定位了一个与PS1存在高度同源性的基因，该基因后来被命名为早老素2基因，即PS2。蛋白序列分析已经证实，PS1和PS2两种蛋白序列的同源性高达80.5%，在功能上也存在一定的一致性和互补性。

目前认为PS蛋白主要通过发挥γ-分泌酶活性参与APP的代谢过程。γ-分泌酶是多种蛋白的复合物，其中包括PS1或者PS2。Li等^［5］提出PS内可能包含γ分泌酶的活性位点，但是单链的野生型PS不具有该活性，由此推测PS是一种酶原，只有在一定条件下被激活才会发挥γ分泌酶的活性。Kopan等^［6］发现PS1和PS2可以同时出现在γ分泌酶中，但是它们位于不同的蛋白复合物中，所以不能确定这两种酶的底物是否相同。

有报道高表达突变型PS1的转基因小鼠脑组织出现Aβ42的选择性增高，这一结果提示PS1的突变可能通过某种获得性毒性反应导致脑组织中Aβ42数量增加和聚集。Qian^［7］等报道带有PS1的A246E突变的小鼠会也会出现Aβ42的表达升高，该实验证据也进一步支持了获得性毒性假说。Citron等^［8］通过体内和体外实验都证实，导致家族性AD的PS1突变可以改变γ-分泌酶的活性，Aβ42水平随之升高，进而可能导致脑组织出现淀粉样沉积和AD。

(三)ApoE基因

ApoE基因定位于19号染色体长臂，即19q13.2，基因全长约3.7 kb，有四个外显子及三个内含子。以往的研究均表明，ApoE是重要的AD易感基因，与早发型和晚发型SAD均有显著相关性。ApoE具有多态性，有ApoEε2、ApoEε3、ApoEε4等3种等位基因，分别编码三种ApoE蛋白的亚型即ApoE2、ApoE3和ApoE4。成熟的ApoE是含有299个氨基酸的多肽，分子量为34 KD，ApoE的三种亚型中以ApoE3最常见，占总数的78%。ApoE2与ApoE3的不同，在于ApoE2的158位氨基酸残基为Cys，而ApoE3为Arg;ApoE3与ApoE4的不同，在于ApoE3第112位的氨基酸残基为Cys，而ApoE4为Arg。

Corder等^［9］首次报道ApoEε4与迟发型和散发性AD相关，随着ApoEε4等位基因频率的升高，AD的发病风险可以增加20%～90%，发病年龄也从84岁提前到68岁。Lannfelt等^［10］采用双生子分析也进一步证实ε4基因频率与AD的发病风险成正相关。AD患者的ε4等位基因出现频率为38%，远高于正常人。

ApoE蛋白主要在肝脏和大脑中合成，在中枢神经系统主要是星形胶质细胞产生，在周围神经系统则通过巨噬细胞合成。当中枢神经系统损伤时，星形细胞合成ApoE增加，向受损部位运输的ApoE也增加。ApoE可以与Aβ结合，形成ApoE-Aβ复合物，由中性粒细胞通过低密度脂蛋白受体相关蛋白(low-density lipoprotein receptorrelated protein，LRP)介导清除。通常认为，ApoE4是AD的危险因素，而非致病因素。ApoE3、ApoE4均能与Aβ结合，但ApoE4的结合速度和程度均比ApoE3强。Evans等^［11］证实ApoE3在生理浓度时是淀粉样蛋白集结的抑制剂，浓度降低时对淀粉样原纤维的形成有明显的延时作用。

研究发现，ApoE还参与影响NFT的形成。ApoE可以与微管相关蛋白tau结合，这一结合使tau蛋白与微管蛋白(β-tubulin)的结合更加稳定，进而保持了微管结构的稳定性。ApoE4与tau蛋白的结合能力比ApoE2和ApoE3差，所以ApoE4表达过高会影响tau蛋白与微管蛋白的有效结合，进而造成tau蛋白发生自身聚集而导致双螺旋纤维(paired helical filament，PHF)和NFT产生^［12］。实验证明，在体外培养的神经细胞中添加ApoE，尤其是ApoE4，会导致Aβ和tau蛋白聚集，淀粉样斑块和NFT增加;与ApoE4作用相反，ApoE2与ApoE3高表达则可视为一种保护因素^［13］。

(四)与AD相关的其他基因

α-2-巨球蛋白(α-2-macroglobulin，A2M，α2M)是α巨球蛋白的一种，是血浆主要蛋白成分之一。A2M基因位于12p13.3-p12.3，基因全长48 kb，包含36个外显子。人A2M是由4个相同的185 kD蛋白分子组成的四聚体。生理条件下的A2M是一种蛋白酶抑制剂，可以抑制包括凝血酶、胶原酶、胰蛋白酶等多种蛋白酶的活性。A2M在AD发生发展中的确切作用尚未完全明了，推测可能与其参与Aβ的清除和降解有关。有假设认为，A2M与Aβ的高亲和力可以防止Aβ纤维蛋白形成以及Aβ聚集引起的神经细胞毒性。

Blacker等^［14］报道A2M第18外显子5’端一5bp(ACCAT)的剪切位点序列的缺失可以导致AD发病风险显著提高，另一个与AD密切相关的A2M变异是其第1 000密码子Ile→Val(I1 000 V)的改变^［15］。Blacker等还指出A2M的变异不会影响AD的发病年龄和疾病的严重程度，这一点与ApoE的作用存在差异。但是另外两个研究小组采用病例对照的方法发现Blacker等报道的变异在AD患者与正常对照之间没有显著性差异，因此Blacker领导的研究小组对437个家系的1 439名成员进行了A2M的重新测序，再次证实该缺失与AD密切相关，同时发现了另外两个与AD相关的新的多态位点^［16］。

在分子水平上，A2M这一5bp(ACCAT)的缺失并不立即影响RNA的结合或蛋白的编码，但是嘧啶缺失可导致一部分A2M的RNA结合位点的改变。第18外显子结合位点的改变将在蛋白水平产生截断的单体。截断的单体仍可与全长的亚单位结合，但此四聚体的活性丧失。因此，此四聚体全长的亚单位仍与Aβ结合甚至抑制纤维的形成，但通过LRP介导的细胞内吞作用将消失。A2M多形性的另一个影响是增加了未结合的RNA水平的A2M的稳定性，进而导致A2M蛋白的增加，最终造成神经毒性。Blacker等报道A2M外显子的缺失可以使AD患病风险增加4倍。

二、额颞叶痴呆

额颞叶痴呆(frontotemporal lobar dementia，FTLD)是以局限性额叶/颞叶变性为特征的进行性非阿尔茨海默病痴呆综合征。主要临床特征是较早出现的人格、行为、语言功能异常，记忆损害较轻，可伴帕金森综合征或运动神经元病。FTLD病理呈异质性，其遗传背景也存在异质性，不同亚型的病因及发病机制可能不同。虽然FTLD的确切病因及发病机制尚未阐明，但是近年在致病基因研究方面已经取得了较大进展。

(一)tau蛋白基因

2006年以前，对FTLD致病机理的研究主要集中在微管相关蛋白tau(microtubule associated protein tau，MAPT)。多数研究者认为，由于tau蛋白异常所引起的神经细胞内微管等细胞骨架的结构异常是造成FTLD神经退行性改变的重要原因，在家族性和散发性FTLD病例中也均检测出过异常磷酸化的tau。人MAPT基因位于17q21.1，包含14个外显子，其中编码外显子11个(1-5，7，9-13)，由于所含外显子的不同，可编码产生6种不同的tau蛋白亚型，包含352～441个氨基酸残基。tau蛋白各亚型间的主要区别在于C-端插入序列的有无和N-端重复序列的重复次数，人脑组织中最常见的tau蛋白亚型由11个外显子编码。MAPT第10外显子的不同剪切方式控制着tau蛋白N-端重复序列重复次数的多少，tau蛋白的6种亚型中有3种重复三次，另外3种重复四次，该重复序列与tau蛋白的微管结合域相对应，正常情况下含有3个结合域的3R tau与含有4个结合域的4R tau在数量上基本相等。

在FTLD中，有约40%的病例与tau蛋白相关，tau蛋白阳性的常染色体显性遗传家族性FTLD与MAPT基因突变有关。1998年，在对一些家族性FLTD的研究中首先发现了MAPT基因的突变，迄今为止已经在世界范围内199个家系中发现了44种MAPT基因突变。

家族性FTLD的遗传异质性决定了其病理改变的异质性和发病机制的不同。MAPT第10外显子的突变在家族性FLTD中最为常见。Dumanchin等^［17］在六个法国FTLD家系中发现了MAPT第10外显子上的一个错义突变Pro301Leu，后来又陆续有多个研究小组报道了该突变与FTLD相关。该突变位点位于编码tau蛋白微管结合域的重复序列内，推测该突变可能降低了tau与微管的结合能力，从而导致FLTD。Hutton等^［18］报道了MAPT第10外显子上的3个无义突变和5’端剪接位点的三个突变，这些剪接位点的突变使一个潜在的茎环结构(该茎环结构可能是调节第10外显子剪接的关键部位)不稳定，造成包含第10外显子的转录产物增加，含有4个微管结合位点的tau比例上升，与3R的比例失调，造成FLTD。

目前认为MAPT突变引起FLTD可能涉及几个方面的机制。

1.4R tau与3R tau两种亚型间比例失衡tau蛋白有4R和3R两种亚型，这两种亚型在生理状态下数量大致相等，如果这种比例出现微小的失衡，就可能出现FLTD。该重复序列靠近C-端，MAPT第10外显子剪接序列的突变会影响这一平衡。第10外显子附近存在一段特殊的茎环序列，这一茎环序列可以与U1-snRNP(small nuclear ribonucleoprotein)竞争与5’剪接位点的结合。该茎环序列在进化上非常保守，如果茎环序列出现突变，其与5’剪接位点的结合能力变弱，4R和3R两种剪接产物的比例就会失衡。

另外，有些突变会影响U1-snRNP与剪接序列的结合，进而改变剪接产物的数量比例。生理条件下，U1-snRNP的5’末端与MAPT的保守序列Aggu(a/g)agu结合形成剪接复合物，N305S和E10+ 3突变改变了这一保守序列，增加了U1-snRNP与剪接位点的结合。第10外显子的其他突变也主要是通过改变剪接相关序列影响了剪接产物的比例最终引发了tau相关的病理过程^{［19，20］}。

2.tau蛋白与微管的结合能力改变因为发生在结合位点编码序列的突变在MAPT突变中最为多见，因而推测突变可能使tau与微管的结合能力降低进而引发FLTD，但是对该机制仍存在争论。有研究发现MAPT第10外显子剪接序列突变可造成4R亚型的数量增加，4R亚型与微管的结合力比3R亚型强，患者依然出现FLTD，这一现象无法用该假说进行解释。另外有研究者认为由于3R亚型与微管的结合能力相对较弱，所以在突变造成4R亚型增加时会有多余的3R亚型游离出来，而这些游离的tau可能会被异常磷酸化或者易于形成纤维缠结和异常聚集，出现神经变性等改变。研究发现发生无义突变后的tau蛋白比野生型的蛋白更易于发生异常聚集，某些突变型tau则具有更易被磷酸化的倾向。虽然细胞水平的实验未发现磷酸化的tau更容易形成异常的tau细丝^［21］，但是高表达4R亚型的转基因小鼠脑部可见轴突异常和磷酸化的tau，未见NFT^［22］。另有研究发现高表达3R亚型的小鼠脑部出现轴突变性和嗜银的tau蛋白阳性包涵体^［23］。

(二)颗粒蛋白前体基因

近年来的研究发现多数FLTD病例检测不到tau蛋白，但是可发现存在一种特殊的泛素包涵体，该类型的FLTD被命名为FTLD-U(FTLD with Tau-negative，ubiquitinated inclusions)，FTLD-U也是最常见的FTLD类型。

在对家族性FTLD-U研究中发现，有多个家系与17号染色体长臂的2区1带密切相关，Baker等最终将该类疾病的致病基因确定为17号染色体上的颗粒蛋白前体(granulin precursor，GRN)基因^［24］。到目前为止，已经在199个家系中发现GRN的66种可导致FTLD-U的突变。GRN位于17q21.32，其编码区域跨越12个外显子，全长约3 700 bp，距离MAPT约1.7 Mb。已经发现的GRN突变包括无义突变、移码突变、剪接位点突变等多种类型，涉及该基因的多个外显子，可能的发病机理也较为复杂。

生理条件下GRN是一种分泌型的生长因子，包含593个氨基酸残基，可在包括神经元在内的多种类型细胞中广泛表达。正常的GRN分子可以激活一系列激酶依赖性的级联信号通路，从而对细胞周期和细胞运动性发挥调控作用;它还可以通过刺激血管内皮生长因子等其他经典的生长因子发挥生理作用;GRN还可能在神经系统发育过程中和创伤愈合及炎症反应中发挥重要作用。GRN的各种突变可以产生不成熟的或是截短的蛋白，正常蛋白的单倍剂量不足，不能完全发挥正常的生理功能，最终导致FTLD。但是为什么多种突变均可导致病理表现相似的FTLD，其具体机制不清楚。有学者提出FLTD突变后可能通过无义介导的mRNA衰变(non-sense-mediated decay，NMD)选择性地迅速降解含有提前终止密码子的mRNA^［25］，虽然NMD可以保护机体免于截短蛋白质产生的有害效应，但同时也造成了GRN蛋白的单倍剂量不足从而引发一系列病理改变。

(三)FTLD的其他相关基因

1.缬酪肽包含蛋白　基因缬酪肽包含蛋白(valosin-containing protein，VCP)基因位于9号染色体，有研究发现一种罕见的家族性FLTD的致病基因位于9p21-12，最终将其确定为VCP基因。VCP蛋白作为ATP酶家族的成员，参与蛋白降解、凋亡、应激等多种细胞行为。Schroder^［26］报道一例VCP突变导致的FLTD患者脑部有皮层萎缩和大范围的神经元缺失，皮质神经元内存在VCP和泛素阳性的核内包涵体。由此他们提出VCP突变导致的FLTD不同于tau蛋白相关的FLTD，该类FLTD在病理学上以VCP和泛素阳性包涵体为特征，其发病机制可能是由于突变型VCP干扰了泛素依赖的通路，进而造成细胞内和胞核内蛋白的异常聚集。

2.多囊泡体蛋白　基因多囊泡体蛋白(CHMP family，member2B)基因位于3号染色体，与某些迟发性FLTD相关，因为最初的研究发现该类FLTD与3号染色体相关，所以被命名为FLTD-3。FLTD-3发病年龄通常在60岁左右，临床表现主要是性格行为的改变和进行性失语，部分患者脑部的病理学改变与AD类似。该基因突变与FLTD发病的具体机制还不清楚。

(四)Niemann-Pick病相关基因

Niemann-Pick病(Niemann-Pick disease，NPD)是1892年由Pick首先描述的一种少见的缓慢进展的认知与行为障碍疾病，主要以颞叶萎缩为病理特征，以行为异常、失语和认知障碍等为临床表现的一种疾病，根据该病的临床表现和病理特征，目前将其归入额颞叶痴呆。NPD主要分为A、B、C三型，以C型最为多见。NPD患者60%有家族史，提示本病的发生与遗传有密切的关系。

A型和B型NPD存在酸性鞘磷脂酶(acid sphingomyelinase，ASM)缺陷，ASM由SMPD1(spingomyelinase phosphodiesterase 1)基因编码，SMPD1位于11p15.4，研究发现该位置属于人类基因组的基因印记区，该基因的启动子区域有多个CpG岛，来自母亲的等位基因更易于表达。SMPD1全长约6 kb，跨越6个外显子，编码蛋白全长629个氨基酸。ASM缺陷型NPD是一种常染色体隐性遗传病，通常只有带有一对突变基因的个体才会患病，但最近有报道单个突变的等位基因也可致病，推测是由于基因印记的缘故，患者得到来自母亲的携带严重突变的等位基因所致^［27］。已经发现的可导致NPD的SMPD1突变位点超过100个，突变类型包括点突变、缺失突变和剪接异常等。该基因的突变类型在不同人群分中的分布差异明显，没有所谓的“突变热点”，不同突变造成的临床表型也有差异。例如缺失型R608突变主要存在于北非，患者有明显的神经系统异常和酶表达异常等多种神经外临床表现;而Q292K所致的NPD属于过渡型，神经系改变轻微甚至没有;Gypsy人群多见的G391W突变所致的NPD则呈现多样化的神经系统异常表型^［28］。

C型Niemann-Pick病(NPC)是一种溶酶体脂质贮积异常疾病，属常染色体隐性遗传病，通常由于NPC1或者NPC2突变所致，其中NPC1基因突变病例占所有病例的95%。NPC1基因定位于18q11-q12，该基因编码一个含有1 278个氨基酸的大型跨膜糖蛋白，该蛋白主要存在于晚期的内涵体，也可见于溶酶体和高尔基体网络结构^［29］。NPC2基因定位于14q24.3，与NPC1蛋白不同，NPC2是含有151氨基酸的溶酶体内小蛋白^［30］。已经发现的病理性NPC1基因突变包括点突变和缺失突变等，有明显的遗传异质性;NPC2的突变类型相对较少，其中E20X是最常见的突变，占所有已报道NPC2突变病例的34%^［31］。NPC1和NPC2都与维持细胞内的胆固醇代谢平衡有关，NPC1或NPC2的缺失都可以造成溶酶体内的脂质贮积异常，但是NPC1和NPC2基因缺陷造成NPC的具体机制尚不明了。

三、Lewy小体痴呆和帕金森痴呆

Lewy小体痴呆是一组以波动性认知功能障碍、视幻觉和帕金森综合征为临床特点，以Lewy小体和Lewy神经元为病理特征的神经变性疾病。部分帕金森患者可表现出明显的痴呆，称为帕金森痴呆;帕金森痴呆患者脑部也可以有Lewy小体出现。虽然Lewy小体痴呆和帕金森痴呆分属两种痴呆类型，但是在病理和临床特征上有类似的改变，其致病基因研究也有相关，所以在此一并介绍。

(一)α-突触核蛋白基因

α-突触核蛋白(alpha-synuclein，SNCA)基因位于人类4号染色体长臂(4q21)，含有6个外显子，全长117 kb，该基因上游的一段重复序列对SNCA的正常表达是必不可少的。SCNA全长140个氨基酸，其N-端含有5～7个不完全的重复序列，是蛋白质的兼性区域;中央疏水区(61-95位氨基酸)含有非β淀粉样成分，C-端为酸性区域。

Polymeropoulos等^［32］最早报道在一个典型的帕金森病家系中发现了SNCA第209位核苷酸G→A的突变造成了丙氨酸→苏氨酸的错义突变，该家系中的患者发病年龄比一般的帕金森患者显著提前。该突变也在三个希腊的帕金森家系中被发现，这三个家系中的患者发病年龄也相对较早，提示这一突变很可能是导致家族性帕金森病的原因。Kruger等^［33］在德国家系中发现一例患者SCNA第3号外显子中存在另一个错义突变(A30P)。Zarranz等^［34］则报道了一个西班牙家系，该家族的患者有帕金森症状和Lewy小体，伴有不同程度的痴呆和视幻觉，基因序列分析发现SNCA基因的一个导致46位谷氨酸被赖氨酸替代的错义突变(G188A)。另外有研究者发现SNCA启动子区域的核苷酸多态性会影响对帕金森病的易感性。

SNCA序列的重复也是帕金森病和Lewy小体痴呆的可能致病原因。2004年，两个不同的研究小组分别报道在三个无关的典型常染色体显性遗传的帕金森病家系中发现了SNCA全基因序列的重复^{［35，36］};有报道SCNA序列的多次重复也与帕金森病有关。Ross等^［37］对5个出现SNCA重复现象的帕金森或Lewy小体痴呆家系进行了深入分析和研究，发现含有SNCA序列的重复区域可以从0.4 Mb到4.97 Mb不等，最多可以跨越31个基因的转录本，但是只有SNCA一个基因与患者的表型和临床症状相关，而且SNCA基因剂量与患者临床症状的严重程度成正相关。新近有学者在对欧洲多个典型帕金森家系的研究基础上提出，SNCA基因剂量的增加是较点突变更为常见的帕金森病病因^［38］。

帕金森病(Parkinson's disease，PD)的病理标志之一是在黑质等部位的残存神经元内出现路易小体，而α-突触核蛋白是其中的主要成分。α-突触核蛋白的异常聚集是路易小体形成的关键步骤。研究发现SNCA的两种点突变(A30P和A53T)所产生的突变蛋白的聚集速度，与正常蛋白相比，显著加快^［39］;这两种突变蛋白单体更容易形成低聚体进而形成纤维丝样的突触核蛋白。体外实验还证实209G→A突变型α-突触核蛋白可以使机体对多巴胺的毒性更加敏感^［40］。α-突触核蛋白核心区域富含疏水性氨基酸，是纤维丝形成的关键区域，野生型蛋白的空间构象保护该区域，而突变型蛋白的结构不稳定，容易出现蛋白自身的联结和聚集形成纤维丝，最终出现一系列病理学改变^［41］。

(二)其他与Lewy小体痴呆相关的基因

除SNCA外，ApoE也是Lewy小体痴呆的重要相关基因。已经证实，在某些Lewy小体痴呆患者中ApoEε4等位基因频率显著升高，甚至超过其在AD患者人群中的基因频率。另外在个别Lewy小体痴呆患者也发现有PS2基因突变和朊病毒蛋白基因的突变等。

(三)其他与PD相关的基因

目前认为帕金森病的病因复杂，存在明显的遗传异质性。现已经在家族性帕金森病中确定了13个与帕金森病相关的基因座，并分别命名为PARK1～13，其中α-突触蛋白基因是最重要的常染色体显性遗传基因，另外还有其他多个基因与常染色体隐性遗传PD或散发性PD相关，在此一并做一介绍。

1.泛素羧基末端酯酶L1基因　泛素羧基末端酯酶L1(Ubiquitin carboxyl-terminal esterase L1，UCHL1)基因位于4p14，与PARK-5相关。该基因产物是一种作用于泛素的酶，可以水解泛素的羧基端产生泛素单体;UCHL1在神经元特异性表达。研究发现UCHL1尤其是其变异型产物可以增加PD的易患性，并可以造成α-突触核蛋白的累积。Leroy等在一个德国PD家系中发现UCHL1第93位密码子的突变(I93M)影响该酶的催化活性，他们认为酶活性的改变进而使蛋白的水解出现异常，造成蛋白的异常聚集^［42］。后来又有研究者报道了PD家系的另一个密码子突变S18Y，但是未有该突变可以造成病理改变的实验证据。

2.富亮氨酸重复激酶2基因　富亮氨酸重复激酶2(Leucine-rich repeat kinase 2，LRRK2)基因位于12q12，与PARK-8相关。2004年至今，已经报道在多个帕金森家系中发现了LRRK2基因的突变。对部分患者的尸解发现脑部的病理学改变呈现多样性，包括Lewy小体、黑质变性、有tau蛋白活性的神经元和胶质缺损等。研究者推测LRRK2突变是造成神经退行性改变的重要原因^［43］。

3.HtrA丝氨酸肽酶2基因　HtrA丝氨酸肽酶2(HtrA serine peptidase 2，HtrA2)基因位于2p12，与PARK-13相关。HtrA2是一种来自线粒体的肽酶，可以通过抑制凋亡抑制因子的活性介导细胞死亡。Strauss等在518名帕金森患者中发现4例带有HtrA2基因的G399S突变，正常人群中未发现此突变;另一种HtrA2的多态A141S也与PD有关^［44］。这两种变异均可以造成HtrA2酶活性的降低，G399S突变还可使细胞易发生应激性死亡。在这些PD患者的Lewy小体中也发现了HtrA2蛋白，因此研究者推测此类PD与线粒体功能异常所致神经变性密切相关。

4.Parkin基因　Parkin基因最早被确认为一种隐性遗传性青少年型帕金森病的致病基因，定位于6q25.2-q27，该类型的PD患者黑质神经元出现明显变性，但是没有Lewy小体，后来又在多个PD家系发现该基因的突变，是PARK-2的致病基因。Parkin蛋白行使泛素蛋白连接酶功能，参与蛋白质的泛素化过程。帕金森病的Parkin基因突变累及全部12个外显子和启动子，其中外显子数量的变化约占全部突变的70%，点突变约占30%。

Parkin突变所致的蛋白结构异常使之丧失E3泛素连接酶活性，表现在三个方面:①不能识别、结合底物;②不能与E2泛素连接酶结合;③突变的Parkin还阻碍了自身泛素化及随后的降解，甚至完全丧失自身泛素化的活性。Parkin外显子的缺失将引起结构移位，从而导致蛋白断裂，丧失功能。点突变将导致翻译提前结束，产生不完整的蛋白，影响其正常功能，或因错义突变产生虽完整但无活性或活性低的蛋白，与正常蛋白竞争底物而损害了正常蛋白的功能^［45］，Parkin的功能缺陷致使其底物蛋白质毒性积聚，从而介导多巴胺能神经元选择性死亡。越来越多的研究显示Parkin还具有神经保护作用，能对抗多种神经毒性刺激，并且可能参与路易体的形成过程，因此认为它在散发性帕金森病的致病过程中也发挥重要作用。

四、朊蛋白脑病性痴呆

朊蛋白脑病性痴呆为继发于朊蛋白脑病的痴呆类型，主要表现为进行性智力下降。人类的朊蛋白脑病按其病因可以分为遗传型、获得型和散发型，其中约15%的病例是遗传型的，与朊蛋白相关蛋白(prion-related protein，PRNP)基因的突变有关。PRNP位于20pter-p12，含有两个外显子，其启动子区域GC含量很高，有多个转录因子结合位点，结构特点类似看家基因。正常的朊蛋白PrPc是含二硫键的糖蛋白，其N-端链接糖基，C-端固定于细胞质膜，生理型PrPc含有大型的α-螺旋结构，而病理型的朊蛋白PrP(Sc)则富含β-折叠结构。

在遗传性朊蛋白脑病(inherited prion disease，IPD)家系中已经发现超过30种不同的PRNP突变，其中病理性突变主要包括三大类:错义突变、无义突变和插入突变。错义突变可以造成单个氨基酸的替换;无义突变导致终止密码子提前出现从而产生不成熟的蛋白;插入突变主要是额外新肽重复单元的插入。在这些IPD患者中，部分脑病临床特征明显，其他病例则呈现多样性的临床改变^［46］。

另有研究发现，PRNP第129密码子的多态性对散发型朊蛋白脑病的易感性有重要意义。编码129密码子位点的等位基因主要有两种，分别编码蛋氨酸(Met)和缬氨酸(Val)，这两种等位基因在不同人群中的频率有显著差异^{［47～49］}。研究证实129位点的多态性对各种类型的朊蛋白脑病的易感性均有影响:所有遗传型患者都是129位点的纯合子;在出现获得型脑病的传染性爆发时，129位点杂合子个体不易患病;在散发病例中，129位点纯合子也表现出显著升高的易感性。

五、亨廷顿病性痴呆

亨廷顿病性痴呆是指由亨廷顿舞蹈病(Huntington's disease，HD)所致的痴呆，部分病例最早出现的症状可能是抑郁、焦虑或明显的偏执，伴人格改变。该病进展缓慢，患者常在10～15年内死亡。早期表现为不自主的舞蹈样运动，该症状通常在痴呆之前出现，仅个别病例在痴呆十分明显后仍无舞蹈样运动障碍。1993年，亨廷顿舞蹈病协作研究组用外显子扩增和cDNA克隆技术，将HD基因IT-15(important transcript15)定位于4p16.3，同时发现在患者IT-15外显子1上存在CAG三核苷酸重复突变。HD基因上的CAG重复序列编码一段多聚谷氨酰胺序列(PolyQ)，正常人的PolyQ中谷氨酸胺的个数少于35个，而HD患者则超过36个^［50］，该重复序列的重复次数在遗传过程中可以不断增加，29～35个重复序列可以视为突变前状态，一般重复次数一旦超过阈值(36)即为致病性突变。Brinkman等^［51］对IT-15不同长度CAG重复序列的个体外显情况进行研究发现，HD的外显率依赖于CAG的重复次数。Andrew等^［52］发现纯合子HD患者发病较早，症状相对严重，并且CAG的重复次数与发病年龄呈负相关。现已确认HD患者IT-15基因外显子1内CAG重复序列的突变，正是HD的致病性基因突变。对引起CAG重复序列异常扩增的因素，目前有两种推测:一是IT-15上游可能存在控制CAG重复序列长度的调控子;二是生物体内存在某种与端粒酶类似的修复酶，可以依照自身序列合成CAG重复序列。

六、血管性痴呆

血管性痴呆(vascular dementia，VD)是指由脑血管病(cerebrovascular disease，CVD)所致的脑实质损害引起的具有以下至少3项精神活动受损:语言、记忆、视空间技能、情感、人格和其他认知功能(如计算力、抽象判断力)的痴呆综合征。除个别疾病，如伴皮质下梗死和白质脑病的常染色体显性遗传性脑动脉病(cerebral autosomal dominant arteriopathy with subcortical infarcts and leukoencephalopathy，CADASIL)外，多数CVD应属多基因遗传病，发病是由于遗传因素和环境因素共同作用的结果。对该类疾病致病基因的研究进展较慢，至今尚未确定与疾病直接相关的致病基因位点，主要停留在相关基因多态性的研究上，已经发现多个基因的某些特定位点的单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism，SNP)与个体对脑血管病的易感性有一定关联，可能是这些位点自身的变异与其他因素的协同作用导致了CVD的发生。

(一)NOTCH3基因

1977年，Sourander等^［53］首先报道了一个CADASIL家族，该病的主要临床症状包括偏头痛、精神障碍、局灶性神经功能缺失、短暂性脑缺血发作、脑卒中和痴呆等。Tournier-Lasserve等在1993年^［54］将该病的致病基因定位于19号染色体;1996年Joutle等在一个CADASIL家系中发现NOTCH3基因突变和NOTCH3蛋白的断裂，进而提出NOTCH3基因是该病的致病基因^［55］。NOTCH3基因位于19号染色体短臂(19p13)，编码含有2 321个氨基酸的跨膜受体蛋白，其细胞外区包含34个表皮样生长因子重复序列(epidermal growth factor-like repeats，EGFRs)，每个重复序列包含6个高度保守的半胱氨酸残基，并形成3个二硫键。正常组织中，NOTCH3基因的表达仅限于血管平滑肌细胞。NOTCH3基因致病性突变导致EGFR序列半胱氨酸残基数量的奇数化，破坏了规范的二硫键配对，导致血管平滑肌细胞功能异常而致病^{［56，57］}。

(二)ApoE基因

载脂蛋白E是血浆中最重要的载脂蛋白之一，ApoE基因的多态性显著影响血浆脂质及脂蛋白的浓度，其中ApoE4对于胆固醇和磷脂在不同类型细胞之间的转运调节起着关键作用。ApoE4可以升高血浆中胆固醇水平而加速动脉硬化，进而导致CVD，因此可以认为ApoE是CVD的一个相关基因。研究发现，与正常老年人群相比，在VD患者，尤其是缺血性脑血管病痴呆患者等位基因ε4的基因频率显著上升^{［58，59］}。(www.daowen.com)

(三)PRKCH基因

蛋白激酶C(protein kinase C，PKC)在细胞内信号传导通路中发挥重要作用，PRKCH蛋白是PKC家族成员之一。PRKCH基因编码一段长度为680个氨基酸的蛋白链。Kubo等采用病例对照法研究了日本人群中PRKCH一个非同义SNP多态位点rs2230500与脑梗死的相关性，发现该位点与日本人群脑梗死的发病率密切相关。他们还发现PRKCH蛋白主要在粥样硬化病变灶的血管内皮细胞和泡沫状巨噬细胞中表达，并且其表达量随着CVD病变的加重而升高^［60］。

(四)APOB基因

载脂蛋白B(apolipoprotein B，APOB)是运载乳糜微粒和低密度脂蛋白的重要载脂蛋白，APOB基因的异常与多种脂蛋白血症密切相关。对APOB 7 673位XbaI位点多态性的研究发现，该位点C→T的变异类型在高胆固醇人群中的频率有中度升高，但是与CVD高发病率没有相关性。Benn等^［61］的研究则发现APOB第4 154位点的多态性与脑血管病有关，该位点的E4154E纯合个体与K4154K纯合个体相比，缺血性脑血管病的发病率可升高3～5倍。另外，也有报道蛋白激酶Cη(PKCη)和血管紧张素转化酶(angiotensin converting enzyme，ACE)等基因某些位点的多态性与脑血管疾病有关，但是这方面的结果存在较多争议，仍在研究中。

(王墨林)　　

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