MỞ ĐẦU Bệnh Parkinson là một bệnh gây nên rối loạn nhiều yếu tố của hệ thần kinh vận động. Đặc trưng lâm sàng chính của bệnh bao gồm các triệu chứng: run khi nghỉ, cứng cơ, vận động chậm, suy giảm tư thế,… Ngoài những thay đổi về vận động, bệnh nhân Parkinson còn có những triệu chứng suy giảm chức năng đi kèm của các hệ cơ quan khác như: tiêu hóa, tâm thần và một số giác quan,…. Những triệu chứng này là hậu quả của sự tổn thương (mất chức năng và/hoặc hoại tử) tiến triển của các tế bào hệ dopaminergic vùng liềm đen thuộc trung não dẫn đến gián đoạn dẫn truyền hệ dopaminergic ở vùng lưng thể vân, là nơi kết thúc tiền synap với các tế bào thần kinh này [1]. Ngày nay, sau bệnh Alzheimer, bệnh Parkinson là chứng rối loạn thoái hóa thần kinh phổ biến thứ hai trên thế giới.
Tỷ lệ mắc bệnh này phụ thuộc vào tuổi: bệnh Parkinson ảnh hưởng đến 1-2% dân số trên 60 tuổi, nhưng tỷ lệ này tăng lên 4-5% ở 85 tuổi [2]. Thống kê tại Mỹ, tỷ lệ mắc bệnh Parkinson trong cộng đồng người da trắng là 120/100. Ở nhóm trên 65 tuổi, tỷ lệ đó là 1 - 1,5% [3]. Ở Châu Âu, tỷ lệ mắc bệnh Parkinson ở nhóm bệnh nhân trên 65 tuổi là 1,6%.
Ở Việt Nam, tỷ lệ mắc bệnh Parkinson so với các bệnh lý thần kinh khác là khoảng 1,6% [4]. Những nghiên cứu gần đây đã xác định được khoảng 11 gen của các dạng di truyền Parkinson. Các dạng di truyền do đột biến chiếm 10-15% của tất cả các trường hợp mắc bệnh Parkinson [5]. Cho đến nay, các nghiên cứu đã chỉ ra hai gen di truyền dạng trội của nhiễm sắc thể thường được cho là gây ra bệnh Parkinson, chủ yếu là di truyền từ mẹ hoặc cha hoặc cả hai: α- Synuclein (SNCA) và Leucine-Rich Repeat Kinase 2 (LRRK2); và bốn gen gây di truyền dạng lặn của nhiễm sắc thể thường: Parkin, Phosphatase và Tensin Homologue (PTEN) - giảm Kinase 1 (PINK1), PARK7 (DJ-1), và ATPase type 13A2 (ATP13A2).
Trong đó, đột biến các gen Parkin, PINK1, và DJ-1 liên quan đến rối loạn chức năng ty thể và stress oxy hóa [6]. 9 Gen DJ-1 mã hóa protein PARK 7 đóng vai trò là một cảm biến stress oxy hóa – nó loại bỏ các peroxide bằng cách tự oxy hóa (autoxidation) [7]. Một số nghiên cứu đã chứng minh rằng các tế bào có mức độ DJ-1 cao, có khả năng chống lại stress oxy hóa và chất độc thần kinh như 6-OHDA (6- hydroxydopamin) trong khi mức độ DJ-1 thấp hơn sẽ khiến các tế bào dễ bị stress oxy hóa hơn [8]. Các nghiên cứu gần đây chỉ ra rằng DJ-1 bảo vệ các tế bào thần kinh hệ dopaminergic chống lại các tổn thương oxy hóa không chỉ trong in vitro mà còn cả trong in vivo [9].
DJ-1 bị oxy hóa đã được chứng minh là giảm đáng kể trong bệnh Parkinson khởi phát sớm, nguyên phát. Trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu về gen DJ-1. Tuy nhiên, chưa có nghiên cứu đột biến các exon của gen DJ-1 trên bệnh nhân Parkinson ở Việt Nam. Vì vậy chúng tôi tiến hành đề tài: “Nghiên cứu đột biến một số exon của gen DJ-1 trên người bệnh Parkinson” với mục tiêu: 1.
Phân tích và đánh giá các điểm đột biến một số exon của gen DJ-1 trên người bệnh Parkinson. Đánh giá mối liên quan của những đột biến được xác định với một số biểu hiện lâm sàng điển hình trên người bệnh Parkinson. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Khái niệm Bệnh Parkinson được đặt theo tên của một bác sĩ người Anh là James Parkinson, ông đã mô tả các triệu chứng lâm sàng của một bệnh lý thần kinh mà ông quan sát được và liệt kê trong bài luận có tên: "An Essay on the Shaking Palsy" (1817).
Parkinson là một bệnh rối loạn thoái hoá của hệ thần kinh trung ương gây ảnh hưởng đến tình trạng vận động, thăng bằng và kiểm soát cơ của bệnh nhân. Bệnh Parkinson thuộc nhóm các bệnh rối loạn vận động. Bệnh có đặc điểm cứng cơ, run, tư thế và dáng đi bất thường, chuyển động chậm chạp và trong trường hợp bệnh nặng người bệnh có thể mất hoàn toàn một số chức năng vận động. Các triệu chứng chính của bệnh xuất hiện tương ứng với sự giảm khả năng dẫn truyền từ vùng vỏ não do hạch nền (basal galia) điều khiển.
Thông thường điều này liên quan đến sự giảm sản xuất dopamine trong tế bào thần kinh dopaminergic của trung não (cụ thể là liềm đen - substantia nigra). Parkinson là bệnh mãn tính nguyên phát. Trong trường hợp thứ phát - hội chứng Parkinson (Parkinsonism), nguyên nhân gây bệnh có thể là do độc tính của một số loại thuốc, chấn thương sọ não, hay các bệnh lý tổn thương thần kinh khác. Parkinson và các triệu chứng điển hình (Nguồn: https://theconversation.com và https://medindia.net) 11 Một số thuật ngữ về Parkinson: - Hội chứng Parkinson (Parkinsonism, Parkinson’s syndrom): là hội chứng gồm các triệu chứng thứ phát tương tự bệnh Parkinson.
- Bệnh Parkinson (Parkinson’s disease): là bệnh do thoái hoá nguyên phát một số cấu trúc của não (nhân đỏ, liềm đen, hạch nền,…). Gồm có: bệnh Parkinson khởi phát sớm (Early Onset Parkinson’s disease) và bệnh Parkinson tản phát (Sporadic Parkinson’s disease). Cơ chế sinh bệnh Stress oxy hóa Ở bệnh nhân Parkinson quá trình oxy hóa protid và lipid tăng cao. Quá trình dị hóa này tạo ra nhiều gốc tự do có hại cho tế bào nói chung và tế bào thần kinh nói riêng [10].
Các chất oxy hoá (ROS) là nguy cơ chính gây nhiễm độc thần kinh bao gồm các rối loạn chuyển hóa, rối loạn thoái hoá. Các thành phần dưới tế bào như ty thể, màng tế bào và các cấu trúc dưới tế bào khác của tế bào thần kinh là mục tiêu tấn công của các chất độc thần kinh trong đó có các gốc tự do [11]. Stress oxy hóa nhận được sự quan tâm nhất trong cơ chế bệnh sinh bệnh Parkinson vì có liên quan đến chuyển hóa oxy hóa của dopamine [12], liên quan đến hydro peroxide (H2O2) và các chất có tính oxy hóa khác (Hình 1. Quá trình oxy hóa dopamine (DA) 12 Stress oxy hóa và hậu quả là dẫn đến chết tế bào tiến triển trong phần đặc của liềm đen dưới những hoàn cảnh như: (a, b) Tăng chuyển hóa dopamine dẫn đến hình thành peroxide dư thừa; (c) Sự thiếu hụt glutathione (GSH), từ đó làm mất khả năng chuyển hóa và loại bỏ H2O2 của não; hoặc (d) tăng phản ứng của sắt, có thể thúc đẩy hình thành OH*.
Các nghiên cứu vùng phần đặc của liềm đen trên những bệnh nhân Parkinson sau chết não thấy có biểu hiểu tăng sắt, giảm glutathione (GSH); có sự phá hủy của ROS đến lipid, protein, DNA, cho thấy phần đặc của liềm đen ở tình trạng stress oxy hóa. Cả chuyển hóa enzym và hóa học của dopamine đều dẫn đến hình thành H2O2. H2O2 trong điều kiện bình thường được phân hủy bằng phản ứng kết hợp với glutathione (GSH) (Hình 1. Sự gia tăng nồng độ H2O2 có thể dẫn đến một phản ứng với sắt tạo ra gốc hydroxyl (OH*) có hoạt tính phản ứng cao và có khả năng gây độc tế bào theo phản ứng Fenton (d).
Vai trò của sắt đối với stress oxy hóa Rất nhiều các nghiên cứu, sử dụng nhiều kỹ thuật phân tích khác nhau, đã chứng minh rằng lượng sắt tăng lên ở vùng liềm đen của những bệnh nhân Parkinson. Nghiên cứu sử dụng Laser microprobe (LAMMA) chỉ ra rằng sắt tích tụ chủ yếu trong hạt neuromelanin của tế bào thần kinh dopaminergic [13]. Sự tích tụ sắt ở những khu vực bị ảnh hưởng có thể thấy ở những tình trạng thoái hóa thần kinh khác. Ngoài ra, sự tăng tích tụ sắt ở vùng phần đặc liềm đen cũng được quan sát thấy khi gây tổn thương bằng 1,2,3,6-methyl- phenyl-tetrahydropyridine (MPTP) hoặc 6-hydorxydopamine (6-OHDA).
Từ phát hiện này chỉ ra rằng sự tích tụ sắt là thứ phát ở những tế bào bị thoái hóa do nhiều nguyên nhân khác nhau. Tuy nhiên, điều này không phủ nhận tầm quan trọng của nó trong bệnh Parkinson, như sắt có thể gây chết tế bào ngay cả khi nó được tích lũy thứ phát do nguyên nhân khác. Vai trò của glutathione đối với stress oxy hóa Sự khiếm khuyết trong một hoặc nhiều hệ thống phòng thủ chống oxy hóa tự nhiên có thể dẫn đến thoái hóa thần kinh trong bệnh Parkinson [14]. Đáng chú ý nhất đó là sự phát hiện ra việc giảm có chọn lọc của glutathione ở 13 vùng phần đặc liềm đen trên bệnh nhân Parkinson.
Sự giảm nồng độ của glutathione không được phát hiện ở những khu vực khác của não bộ những bệnh nhân Parkinson cũng như không được báo cáo ở bất cứ rối loạn thoái hóa khác. Giảm glutathione có thể dẫn đến làm suy yếu khả năng loại bỏ H2O2 và thúc đẩy hình thành OH*, đặc biệt là khi gia tăng sự có mặt của sắt. Không có sự rối loạn trong các enzyme chủ yếu liên quan đến tổng hợp glutathione. Tuy nhiên, có sự tăng đáng kể nồng độ của γ-glutamyl transpeptidase (γ-GTT), enzyme có vai trò trong chuyển các tiền chất của glutathione và chuyển hóa dạng oxy hóa của glutathione (GSSG).
Sự tăng γ- GTT có thể chống lại một nỗ lực của những tế bào còn sống sót cố gắng dung nạp tiền chất của glutathione vào tế bào để bổ sung lượng giảm sụt của GSH hoặc cơ chế bù trừ để loại bỏ GSSG - là một dạng độc tố tiềm tàng dẫn đến hậu quả của stress oxy hóa. So sánh kết quả giải phẫu bệnh não của bệnh nhân Parkinson qua khám nghiệm tử thi cũng phát hiện có thể Lewy ngẫu nhiên (Incidental Lewy bodies - ILB) ở liềm đen là hệ quả do sự thiếu hụt về glutathione [15]. Tổn thương do stress oxy hóa Bằng chứng về tổn thương do oxy hóa ở não bộ những bệnh nhân Parkinson là có sự tăng nồng độ các sản phẩm của lidpid peroxidation malondialdehyde (MDA) và lipid hydroperoxide ở vùng phần đặc liềm đen nhưng không thấy ở vỏ não ở những bệnh nhân Parkinson [16]. Nhuộm 4- hydroxynonenal cho thấy lipid peroxy, một sản phẩm phụ của quá trình oxy hóa, có khả năng làm biến đổi protein và thúc đẩy độc tế bào tăng lên ở những tế bào thần kinh dopaminergic còn sống sót.
Ngoài ra còn có sự tăng nồng độ của protein carbonyl và 8-hydroxy-2-deoxyguanosine, phản ánh quá trình oxy hóa với protein và DNA tương ứng đã được tìm thấy ở vùng phần đặc liềm đen cũng như ở nhiều vùng khác trong não bộ bệnh nhân Parkinson [16]. Nhìn chung, những kết quả này cho thấy sự tổn thương do oxy hóa là khá phổ biến ở bệnh nhân Parkinson. Tuy nhiên phần lớn các bệnh nhân Parkinson được điều trị bằng levodopa, và cũng không chắc chắn liệu thuốc này có góp phần vào trong chuyển hóa oxy hóa gây tổn thương oxy hóa hay không.