克雅病的研究进展.doc

克雅病的临床研究进展Alex Shi摘 要 克雅病是人类最常见的海绵状脑病，属于致死性的神经退行性疾病。克雅病被广泛接受的致病机制是蛋白质构象致病假说，但新的研究认为克雅病的发病与Prpsc 的沉积并没有很好的相关性，在无Prpsc条件下 ，Prpc本身亦可致病；散发型克雅病的发病率最高而变异型克雅病的发病年龄最早；Prpsc蛋白错误折叠循环扩增法和纳米共振器等技术在常规方法的基础上为朊粒的检测提供了新的选择；随着克雅病监测工作的深入，输血与血制品对克雅病传播的影响越来越受到人们的关注。关键词 CreutzfeldtJakob 病，Prpsc，UPS，输血，单克隆抗体朊粒体病是一类侵犯人类和动物中枢神经系统的人畜共患性疾病。朊粒体病相同的病理为：中枢神经中致病性朊蛋白(Prpsc)的累积以及神经元空泡变性、缺失、神经胶质增生，淀粉样蛋白沉积及脑海绵状改变等。人朊粒体病包括克雅病(CreutzfeldtJakob disease，CJD)、遗传性杰茨曼-斯脱司勒一史茵克综合征(GerstmannStrausslerScheinker syndrome，GSS)、库鲁病(kuru)和致死性家族性失眠症(fatal familial insomnia，FFI)等4种，其中克雅病（CJD）最常见。CJD是发生在人类由朊蛋白(prion protein，PrP)引起的以海绵样变性为病理特征的亚急性或慢性海绵样脑病。按病因CJD可分为变异型克雅病(vCJD)、散发型（sCJD）、遗传型（gCJD）及传染型1。虽然在人群中的发病率仅为百万分之O.40.8，但近年却有持续上升的趋势2,3，在CJD中散发型朊粒体病最为多见，约占总发病率的90。遗传性朊毒体病约占9。传染性朊毒体病临床发病率低,约1。本文仅就近年来克雅病研究进展做一简述。1 克雅病的致病机理朊粒(Prion)的致病机制，已被广泛接受的是蛋白质构象致病假说4。此假说认为Prpsc (prion protein，Pip)进入正常细胞后，可迫使Prpc或其前体转化为Prpsc，实现自我复制，并产生病理效应，也可能是因为Prpsc是1种对蛋白酶水解有一定抗性、高度不溶的蛋白质，故而沉积在脑内形成淀粉样斑块，并导致神经元功能改变，最终导致神经元变性，造成中枢神经系统弥漫性海绵状变性。但Piceardo5等通过临床研究发现，克雅病的发病与Prpsc的沉积并没有很好的相关性，少数有临床症状表现的克雅病患者脑中并没有检测到Prpsc，提出Prpsc在体内没有直接的神经毒性。例如：把Prpsc接种至移除Prp基因(PRNP)的小鼠上，虽然Prpsc在胞质沉积并形成不溶性聚集物，但不产生神经毒性，说明Prpsc本身无神经毒性；具有部分PRNP(缺少蛋白进入内质网所需的信号肽序列)的转基因鼠，高水平表达变异的Prp引起小脑颗粒层神经元大量丢失；过度表达Prp的野生型转基因鼠随着年龄增大自发产生神经退行性病变；过度表达Prp但尚未出现症状的转基因鼠在PRNP沉默后可阻止正常Prp形成Prpsc，预防神经变性症状的发生；感染Prpsc的小鼠脑组织中Prpsc的水平与神经症状的严重程度不相关6。以上现象均说明Prpsc诱导的神经变性改变并非单纯由Prpsc在胞内沉积引起，在无Prpsc条件下Prpc本身亦可致病。故有学者提出这样一种假说：神经退行性变不以Prpsc沉积作为初始事件，而由异常的Prpc在胞质积聚引起，所以Prp致神经毒性的关键因素似为首先出现胞质形式的Prpc。胞质形式Prpc可由于突变、折叠异常、生成过多或转运障碍等代谢改变或泛素蛋白酶体系统(UPS)功能障碍引起，其中UPS功能障碍使Prpc在胞内持续堆积。某些情况下，外源性Prpsc，可激发Prpc在胞内堆积，使Prpc发生构象改变形成Prpsc。UPS能选择性识别并降解胞内折叠异常或损伤的蛋白质，保护细胞免受这些蛋白堆积所造成的损伤。近年来UPS在神经变性疾病中的作用受到了人们重视。UPS功能异常可能为朊蛋白致神经退行性变的一个胞内机制。 研究发现：UPS功能障碍可引起Prpsc在胞内积聚导致神经元凋亡7。 Prp受UPS的调节，在内质网折叠异常的Prp将被逆转运到胞质被蛋白酶体降解。如用蛋白酶体抑制剂抑制蛋白酶体的活性将引起内源性Prp在胞质堆积，且Prp在沉积过程中可发生构象改变形成Prpsc，进而Prpsc恶性增殖使沉积物无法被UPS逆转，最终导致Prpsc在胞内大量沉积，诱发神经退行性改变。另一方面，朊粒体病中产生的异常蛋白Prp反过来又可抑制UPS的功能。Kristiansen等8研究发现，感染了Prpsc的神经元及成神经瘤细胞内的蛋白酶体活性下降，神经元清除功能降低。然而，当胞内Prp恢复正常构象后，神经元也就恢复了对蛋白的降解能力。Prpsc对UPS的抑制是通过抑制20S蛋白酶体亚基的催化功能来实现的。目前尚不清楚多大体积的Prpsc聚集物才能抑制蛋白酶体对多肽的降解功能，现认为位于蛋白酶体19S调节亚单位上的ATP酶环可能为Prp寡聚物的结合位点9。正常情况下，要降解的目标蛋白首先与ATP酶结合，由ATP酶将其折叠结构展开，然后再易位到20S蛋白酶体,然而Prpsc异常稳定，其折叠结构不能被ATP酶打开且Prpsc形成的颗粒聚集体体积太大不能通过ATP酶环以及更窄的20S蛋白酶体的门控通道，就像个弹性软木塞，与19S调节亚基结合后阻碍了其他蛋白底物进入20S蛋白酶体进行降解。2 克雅病的流行病学由于疯牛病的流行，英国于1990年开始监测人朊粒病，建立了克雅病监测机构(NCJDSU)。截止到2010年3月1日，英国共报道可疑人朊粒病2592例10，确诊或疑似克雅病的死亡病例1462例，其中变异型克雅病168例。在死亡的168例变异型克雅病中，确诊117例，可疑变异型克雅病(无病理学资料)5l例，而存活病例仅4例。从2004年英国报道了2例可能经输血感染的变异型克雅病病例后，输血及血制品能否传播克雅病引起了人们的极大关注，研究发现有两个主要的因素影响vCJD经血制品传播：血浆中存在多少感染因子，取决于vCJD在供血人群的频率以及扩展至血液的感染因子在血液分离血浆后尚留存多少；制作程序或浓缩过程中血浆中的感染因子被破坏多少。11英国供血部和NCJDSU合作开展了1项回顾性流行病学调查研究12，发现在确诊或基本确诊的147例变异型克雅病患者中有27名曾经献过血，追踪其中16例献血者发现输注了他们提供的57份成份血受血者中，先后有2人被确诊为变异型克雅病，其中1人6年前输注了红细胞，于2003年出现了变异型克雅病症状，但死前无临床诊断。该红细胞供者在献血3年半后出现变异型克雅病表现。另1名受血者死于其他无关疾病，尽管生前无变异型克雅病的神经表现，但由于5年前曾接受过红细胞输血，而该供血者在其献血后18个月死于变异型克雅病，对该受血者尸检的结果证明，死者脾脏和淋巴结中检测到Prpsc，证实这是1例输血后亚临床感染的变异型克雅病，也足历史上首次诊断的亚临床变异型克雅病病例。3 克雅病的临床分型特点（1）sCJD：动物实验中观察到，拥有相同基因的小鼠感染Prpsc后临床表现不一sCJD及家族型致死性失眠症(fatalfamilial isomnia。FFI)患者都存在睡眠障碍，但前者缺乏海马病变而后者海马神经元大量缺失13,以上现象说明朊粒体感染可导致不同的病理特征和大脑受损区域等，致使疾病潜伏期、临床症状及体征产生差异。这可能是由于朊粒体不同的分子类型具有不同的折叠和聚集方式，且可沉积于脑中不同部位而导致不同的临床亚型。Gambetti等将Prpsc分为l型和2型，该两种类型的不同点为经蛋白酶K处理后分别在82位和97位氨基酸处断裂，分别产生21 ku和19 ku不同的蛋白酶抗性核心片段。 根据朊粒体129位单倍体型（蛋氨酸M或缬氨酸V)及蛋白酶抗性片段大小将sCJD分为MMl、MM2、MVl、MV2、VVl、VV2等6种亚型。sCJD发病年龄平均为68岁(20一95岁)，其中MMI亚型患者的年龄最大，平均为678岁；VVl亚型年龄最轻，平均为472岁；MM2亚型为603岁，MVl亚型为655岁，MV2亚型为636岁，VV2亚型为663岁。 sCJD的病程平均为5个月，约65的患者于半年内死亡，少数(约14)可延长至1年或以上。病程大于2年者甚少(5)。分型不同者病程也有所不同，其中MM2最长，平均为12.5个月；MV2其次，平均为12个月；MMl最短，平均为4个月14。 （2）vCJD：vCJD的发病年龄比sCJD早，平均为28(1274)岁。sCJD往往呈现快速进展的神经系统症状，而vCJD往往表现为精神症状，且进展相对较慢，随着病情发展，平均约6个月神经性症状开始出现。首先出现的是共济失调，接着是某些不自主运动，包括舞蹈症和肌张力障碍(扭转、扮鬼脸)；最后，临床表现为老年痴呆症伴随多种神经症状(包括肌阵挛)，在患者死亡前已处于缄默状态14。vCJD的病程长于sCJD，平均为14个月14。（3）gCJD：gCJD包括家族型CJD、格斯综合征(GSS)、FFI，该类疾病都与PRNP突变有关，呈常染色体显性遗传。在基因突变和其他因素影响下，这些病的临床表现各不相同。gCJD患者往往没有明显的家族史，临床表现非常类似sCJD。建立疾病遗传性的唯一方式是通过家族史调查或者基因测试。gCJD相对于sCJD发病年龄更轻，病程更长，一些gCJD病程特别长(甚至数十年)。GSS倾向于最早出现进展性共济失调。在FFI中以睡眠障碍和其他临床症状为主14。（4）iCJD：iCJD通过医源性途径获得。包括神经外科手术(包括脑电图的深部电极植入术)、角膜移植术、植入人体硬脑膜、输血、使用尸源性生长激素（cadaveficderived humangrowth hormon)和脑垂体激素等。本型非常罕见，大多数情况下是通过使用尸源性生长激素或者人硬膜移植所造成14。4 克雅病的实验室诊断 脑脊液常规和生化检查无特殊意义。14-3-3蛋白、微管相关蛋白tau、S-100蛋白、神经元特异性烯醇化酶(NSE)检测有一定的诊断价值。其中对于sCJD诊断敏感性较高的为14-3-3及tau蛋白。881sCJD患者脑脊液14-3-3蛋白检测结果呈阳性。在各分型中脑脊液14-3-3蛋白检测结果阳性率也存在差异：MM型为891，MV型为77，VV型为93915。研究显示：在sCJD MM2亚型中最敏感的诊断实验为S-100蛋白和14-3-3蛋白检测，阳性率分别为100和9116 。 已经使用的检测方法包括免疫组化、蛋白印迹和酶联免疫吸附实验等。免疫组化技术可直接显示脑、淋巴网状组织等处Prpsc的存在；蛋白印迹法简便、快速，能在病理学结果阴性或含糊的情况下检出Prpsc，还能显示其电泳分离图谱，具有早期诊断价值；酶联免疫吸附试验(ELISA)具有灵敏、特异、简便、快速、可定量、自动化等特点，非常适合大批量标本的普查筛选工作；Prpsc蛋白错误折叠循环扩增法是新建立的一种检测微量Prpsc的技术，在概念上类似PCR扩增。即在体外将组织匀浆或生物体液与过量的Prpc孵育，如有Prpsc存在，则会以之为模板，诱导Prpc变构为Prpsc，并形成水溶性凝聚物。凝聚物在超声作用后会产生多个小的结构单位，这些小单位可继续作为形成新Prpsc的模板，最终形成大量的Prpsc对组织和体液中用其他方法无法检测到的Prpsc，可用这种循环扩增的方法检测，诊断家族性的朊粒病。Craighead等发明了一种纳米共振器，这种小的设备功能犹如音叉，它们的共振频率随着其上附着质量的增加而发生变化。研究人员将共振器涂上l层可粘附牛朊粒的抗体，之后放进含有朊粒的盐溶液，这一新方法一旦得到完善，就能提供即时的检测结果，且灵敏度有望达到2 mgml17。5 克雅病的治疗迄今对朊粒体病尚缺乏特效治疗，主要措施为对症、支持治疗。试用抗病毒剂阿糖胞苷、阿糖腺苷及干扰素等治疗朊粒体病，但显效甚微。实验发现，具有三环结构和中间1个芳香族侧链的吖啶和酚噻嗪及其一些衍生物，如抗疟疾药阿的平及抗精神病药氯丙嗪可阻止Prpc向Prpsc转化。最新抗疟药奎纳克林使用的临床试验显示，干预组生存时间较对照组长18。在小鼠实验中应用朊粒体的抗体可产生积极的抗朊粒体感染的效果19。动物实验显示，朊粒体单克隆抗体ICSMl8及ICSM35亦能抑制朊毒体复制20,接受ICSMl8及ICSM35被动免疫治疗的小鼠健康生长达500 d以上且未出现自身免疫反应等不良反应；而未接受单克隆抗体治疗的对照组小鼠平均存活期仅为197 d左右。研究表明，ICSMl8及1CSM35与Prpc有高亲和力通过识别Prp的抗原决定簇即第146-159位氨基酸(该序列在朊毒体复制中起重要作用)防止Prpsc进入复制状态,但其仅在朊毒体复制开始及Prpsc积聚高峰期进行治疗效果显著,出现临床症状后治疗不佳,这可能是因为抗体不能有效通过血脑屏障所致。参考文献1 范学工，易露藩朊毒体病见：范学丁主编新发传染病学第l版长沙：中南大学出版社，20078-202 Glatzel M，Ott PM，Linder T，et a1Human pfion diseases：epidemiologyand inte-grated risk assessmentLancet Neurol，2003,2：757-7633 Knight RCreutzfeldt-Jakob disease：a rare cause of dementia in elderlypersonsClin Infect Dis，2006，43：340-3464 Chakraborty C，Nandi S，Jane SPrion disease：a deadly disease for proteinmisfoldingCurt Pharm Biotechno2008。6：l 671775 Piccardo PMansen J C，King D，et alAccumulation of prion protein inthe brain that is not associated with transmissibh 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