191肌萎缩侧索硬化发病机制下

（上接-11-06推送）

三、认识TDP-43及FUS蛋白病的临床表型及病理学特点，加强对ALS异质性的了解TDP-43蛋白病的临床表型为经典的成人型ALS，包括无MTSOD1的fALS及sALS、孤立的运动神经元病（MND）或下运动神经元病（LMND）、进行性肌萎缩（PMA）、Guam-ALS，另有1例感觉、运动性神经病（但不排除合并有MND）报道；其相关疾病有额颞叶变性、FTLD-ALS。Pamphlett报道的PMA、Geser等报道的LMND和PMA只有轻的皮质病理改变，认为PMA及LMND可能是ALS的亚型，应包括在ALS及FTLD-ALS内。与TDP-43相关的ALS的病理学特征为TDP-43蛋白包涵体，通常分布于运动皮质神经元、胶质细胞、神经突，聚集物呈细丝状、圆形、颗粒状、线串状，分布于胞质，与泛素、p62蛋白共定位，但与半胱氨酸蛋白酶蛋白C、磷酸化tau蛋白、α-突触核蛋白及磷酸化的神经丝蛋白不相关，可见于sALS、ALS-痴呆、无SOD1突变的fALS。与FUS蛋白相关的ALS的临床表型与上述大致相同，但一般认为发病年龄早、上运动神经元症状轻。不典型ALS包括FUS-LMND及R52IC突变表型，常表现为对称性的上肢近端肌肉力弱，以后累及远端，有的表现为对称性盆带肌、胸大肌，远端肌力弱，通常无延髓肌症状、认知改变，上运动神经元症状在疾病后期可出现或不出现，神经病理见到脊髓运动神经元严重丧失，脑干、皮质脊髓束、脑皮质运动神经元轻度改变。RC突变表型的发病年龄有年轻化倾向，有些患者有颈肌力弱的垂头综合征。FUS蛋白相关ALS的病理学特征为FUS蛋白包涵体，形态及分布与TDP43大致相同，但核内常可见轻的免疫染色，大部分患者与TDP43共定位，部分患者无TDP43，只有FUS蛋白包涵体，称为ALS-FUS（nonTDP43）；另外FUS蛋白尚见于具有嗜碱性包涵体的青年型ALS及中间丝包涵体的ALS，有作者认为是ALS的特殊类型。ALS相关疾病包含ALS（痴呆）-FUS、额颞叶变性，额颞叶变性-FUS（nonTDP-43）者称为不典型FTLD。因此TDP43及FUS蛋白病的发现拓广了对ALS临床表型的认识，长期来临床上对孤立的运动神经元病、青年型脊髓型肌萎缩以及以颈肌及近端肌肉发病的下运动神经元病的分类及归属常感困难，对ALS进程中表现的PMA难以肯定诊断，TDP43与FUS蛋白及其相关基因的突变确认了ALS表型的多样性，上述不典型表现或FUS基因RC突变的相关类型扩大了ALS的临床谱；同样对FTLD亚型与ALS在临床、病理上的复杂重叠关系，找到了本质联系，TDP-43及FUS蛋白是ALS及额颞叶变性的共同病理成分，根据临床表型和疾病蛋白成分可分出不同亚型：FTLD-TDP、FTLD-FUS、FTLD-TDP及FUS，FTLD-ALS-TDP、FTLD-ALS-FUS、FTLD-ALS-TDP及FUS。不同联合的亚型代表了FTLD与ALS临床病理相谱中的连续变化的不同点组合，因此ALS-FTLD可考虑为ALS的重叠性疾病，或者是ALS的多系统表现。同时TDP43及FUS蛋白病还存在于其他神经变性病中，如见于GuamALS-帕金森病复合体、海马硬化性痴呆、阿尔茨海默病、帕金森病和Lewy体痴呆、经典Pick病、皮质基底节变性、Machado-Joseph病，FUS蛋白病还可见于嗜酸性、嗜碱性包涵体病。因此已不能将ALS简单认为是“选择性的运动神经元损伤”疾病，但是对于ALS表型的异质性及各型间的差别及界限尚不清楚，对ALS与相关疾病的重叠或重叠综合征尚无精确了解，对其病理性联结及致病蛋白与其他神经变性病的机制性联系有待于深入研究，因此，正确认识ALS疾病表现的多样性及加强异质性的研究必将进一步提高临床诊断水平。四、认识TDP-43及FUS蛋白细胞内累积的机制及相互关系，探索ALS早期诊断和有效治疗的新靶点TDP43及FUS蛋白在细胞内的累积包括2个过程，即蛋白的错定位和蛋白在胞质累积并形成包涵体，其分子机制尚不十分清楚，但与蛋白错定位及入核通路缺陷有关。核定位信号顺序缺失、核RRM缺乏、核转运体系本身缺陷或TDP43蛋白翻译后不能与转运体系有效结合、蛋白酶体降解抑制均可导致TDP-43在胞质的错定位。Igaz等制作的表达核定位信号损伤的TDP-43转基因小鼠出现了TDP43胞质错定位，神经元丧失、皮质脊髓柬变性，类似FTLD和原发性侧索硬化表现；Nishimura等应用siRNA沉默核转运蛋白82以及敲除入核因子核质蛋白karyopherin-β1、细胞凋亡敏感蛋白，使胞质内TDP-43明显累积；而TDP-43相关FTLD患者的尸检脑及ALS的脊髓标本中，细胞凋亡敏感蛋白表达降低。胞质内累积的蛋白多为截断的TDP-43片段，相对分子质量常约或，可结合全长的TDP43或其他蛋白形成1个或几个复合体，因此TDP-43C末端磷酸化、裂解化、片段化作用以及突变基因均可使蛋白在胞质内累积并形成包涵体。累积物损伤神经元的机制尚不十分清楚，有可能是聚集后启动共聚集，结合全长TDP-43，使核内功能性TDP43减少或结合伴侣蛋白形成无功能蛋白复合物，通过显性，阴性机制形成神经毒性，神经分化过程中损伤轴突生长。FUS蛋白相关的ALS由于缺乏动物模型，其胞质内累积及导致神经变性的机制更不清楚，最近的研究认为FUS蛋白C端运输活性丧失、入核体系损伤导致胞质错定位，并组装入应激颗粒，提示翻译调节、mRNA代谢中断可产生不适当的过量的应激颗粒。FUS与TDP43均为功能结构相似的核内多功能蛋白，病变时被扣留在胞质内，部分ALS与FTLD患者无TDP-43包涵体，只有FUS包涵体，这种现象称为ALS-FUS与FTLD-TDP43不重叠，说明FUS蛋白亦为独立类型。有作者认为是由于TDP43与FUS是2个不同类型、相关的RNA颗粒，FUS与应激颗粒有关，而TDP-43与加工体有关，均参与应激反应。关于2个蛋白间的功能关系，是否是相关蛋白、多功能蛋白还是组成复合体共同发挥作用，尚不十分清楚，它们的共同生化通路或共同启动的生化过程尚不了解。Kim等制作了保留有FUS活性的TDP致病片段复合体，在竞争性细胞实验中，通过RNAi干扰沉默FUS或TDP其中任何一个，可减少与其相关的组蛋白脱酰基酶-6mRNA的表达，发现2个蛋白重叠占据了与组蛋白脱酰基酶-6mRNA结合位点，证明它们在细胞水平的内源性表达中直接形成功能复合体，并有共同的生化通路。由于ALS临床表现的异质性及其疾病发展阶段的不同表现，早期诊断存在困难，TDP43及FUS蛋白的发现为诊断ALS提供了新的生化标志。Noto等测定了27例ALS患者脑脊液中的TDP43蛋白，并与50例神经变性病及炎性疾病比较，发现只有ALS患者脑脊液TDP43蛋白升高，敏感度达59.3％，特异度达96.0％，而低水平的TDP-43患者存活时间缩短，因此脑脊液TDP43蛋白为一诊断ALS有潜力的生化标志。Foulds等测定了FTLD患者的血浆内磷酸化TDP-43蛋白，并与脑TDP-43病理学比较，发现两者明显相关，可能有潜在的诊断价值。TDP-43及FUS蛋白的发现增加了探索治疗ALS的新靶点，虽然对抗谷氨酸毒性通道的治疗研究远未深入（有作者称为“盖子未完全打开”）.但对疾病机制的新认识增加了治疗靶点，扩大了新的治疗研究方向，如可研究恢复核定位信号、转运体介导的入核功能，抑制细胞内蛋白聚集、改善蛋白加工中的剪接、转录失调，改善胞核及胞质蛋白穿梭功能，抗神经炎性、抗凋亡，以及根据ALS的非细胞自主性变性原则，在疾病不同阶段选择治疗靶点，也将提高有效性。尚应指出ALS中有占总体的6％（fALS的10％-20％）是因SOD1基因突变引起的，与TDP43或FUS蛋白病互相排斥。虽然SOD1-ALS突变体的错折蛋白在发病中也有作用，少数为不溶性蛋白的包涵体，可累及RNA加工，但大部分为可溶性蛋白聚集，说明SOD1-ALS有独立的发病机制；而其余ALS均有TDP-43或FUS蛋白累积，但是否只局限于这2个蛋白以及是否还存在其他的机制，尚不清楚，加以目前70％ALS的致病基因尚未找到，因此ALS的发病可能是多机制或者是异质性的，仍然需要进一步探索和认识。

文章作者：陕西医院沈定国

封面图片参考文献：

ShawPJ.GeneticinroadsinfamilialALS.NatGenet.Oct;29(2):-4.

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