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TDP-43蛋白与运动神经元病

2023-12-17 来源:意榕旅游网
中国神经免疫学和神经病学杂志2013年5月箜 鲞第 翅 In ! ! 型 ! : ! ! TDP一43蛋白与运动神经元病 张巍孟令超袁云 摘要: 运动神经元病是以运动系统受累为主要临床表现的神经系统变性病,其发病机制迄今未明。TAR DNA结合蛋白43(TDP一43)是近年发现的运动神经元病的特征性病理沉积蛋白,广泛出现在非超氧化物歧化 酶1突变的运动神经元病患者中。这一异常蛋白的发现不仅成为神经系统变性病新分类的依据,而且也为运动 神经元病致病机制的研究提供了新途径。先就TDP一43蛋自在运动神经元病中的病理改变、相关基因异常及其 在运动神经元病发病中的意义做一综述。 关键词:运动神经元病}肌萎缩侧索硬化I载体蛋白质类;TAR DNA结合蛋白43 中图分类号:R744.8 文献标识码:A文章编号:1006—2963(2013)03—0216—04 运动神经元病(motor neuron disease,MND) 又称肌萎缩侧索硬化(amyotrophic lateral sclero— thies)、突触核蛋白病(a—synucleinopathies)并列成 为以蛋白沉积为基础的神经变性病的新分类。基 于近年来TDP一43蛋白在MND研究中逐渐显露 的重要性,该文就TDP一43蛋白在MND中的病理 sis,ALS),是以上、下运动神经元受累为主要病理 改变的进行性、致死性神经系统变性病_.1],主要临 床表现为进行性加重的肌无力和肌萎缩,部分患者 伴随痴呆。此病缺乏有效的治疗措施,患者病程后 期往往因出现吞咽困难和呼吸肌无力而死亡。 MND发病率约为(1.5~2.5)/lO万.多数患者为 散发型(sporadic MND,sMND),5 ~1O 9,6为家族 型(familial MND,fMND).。其特征性的病理改变 是进行性上、下运动神经元变性。表现为运动神经 表现形式、沉积部位、影响因素及其在MND发病 中的机制和意义做一综述。 l TDP-43蛋白 TDP-43蛋白由定位于Chrlp36.2的TARD— BP基因编码,是具有414个氨基酸,相对分子量为 43 000的蛋白质,它包含2个RNA识别区和一个 富含甘氨酸的末端,使其可以结合单链DNA、 RNA和蛋白质。除具有转录和剪切调控的功能 外,TDP一43蛋白也参与了microRNA处理、细胞 元脱失伴随反应性胶质细胞增生,残存下运动神经 元胞质内发现Bunina小体,在大脑运动皮质下行 的锥体束出现变性改变。1991年Leigh等在 MND患者的脑和脊髓运动神经元胞质内发现泛 素化团样或圆状包涵体,成为MND的特征性病理 改变,这些改变也出现在中枢神经系统非运动区, 包括额颞叶皮质、新纹状体、黑质神经细胞以及营 分裂和信使RNA的稳定等。TARDBP基因敲除 的小鼠于胚胎早期即死亡,表明TDP一43蛋白对胚 胎早期发育具有重要作用[4 ]。生理性TDP一43蛋 白主要分布在细胞核,少量出现在核周胞质。由于 TDP一43蛋白具有广泛的生理功能,其表达受到核 养不良的轴索等,被认为与MND患者痴呆、锥体 外系病变等一系列临床表现相关,从而改变了 MND为单一运动系统受累的传统观点。2006年 研究者们明确了TAR DNA结合蛋白43(trans— activation response DNA—binding protein 43, 定位信号和转移信号等的调控并易于受到机体生 理状态的影响,在疾病和应激状态下,TDP一43蛋 白可表现为核内包涵体、胞质聚集体、核周深染、胞 质弥漫着色等一系列病理形态学改变,病理性 TDP一43蛋白可由TARDBP基因突变以及磷酸 TDP一43)是MND患者脑和脊髓中泛素阳性、Tau 蛋白和突触核蛋白阴性包涵体的主要成分[2_3],而 以MND为代表的病理性TDP一43蛋白沉积为主 的一系列疾病被统称为TDP一43蛋白病(TDP一43 proteinopathies)l4],后者与Tau蛋白病(Tauopa— 化、泛素化和N末端截短等修饰过程所导致,与生 理性结构比较,其状态不稳定而更易聚集 ]。 2 TDP一43蛋白在MND中的表达 在散发型和非超氧化物歧化酶1(superoxide doi:10.3969/j.issn.1006—2963.2013.03.017 作者单位:100034北京大学第一医院神经内科 通讯作者:袁云,Email:yuanyun2002@126.corn dimutase 1,SOD1)突变的fMND中,TDP一43均为 主要和特征性的病理沉积蛋白[ 引,类似的蛋白沉 积模式也出现在单纯额颞叶变性({rontotemporal 中国神经免疫学和神经病学杂志2013年5月第2O卷第8期Chin J Neuroimmunol&Neurol g013,Vo1.20,No.3 lobar degeneration,FTLD)和伴随额颞叶变性的 MND(FTLD-MND)中,提示TDP一43蛋白沉积可 致不同临床表型[2 ]。Mackenzie等研究111例 MND患者发现,在所有sMND、伴随痴呆的MND 和无SOD1突变的fMND患者的神经元和胶质细 胞胞质内出现了TDP一43阳性包涵体,伴核内 纹状体小神经元的圆状和半月形包涵体内,TDP- 43蛋白和泛素共同表达,而在苍白球、丘脑、皮层 运动神经元以及胶质细胞TDP-43阳性包涵体中, 仅有微弱或者无泛素表达[1]。在海马齿状回颗粒 细胞泛素阳性包涵体中,TDP-43阳性包涵体的数 量和频率最多。此外在FTLD-MND患者中, TDP一43阳性包涵体出现在Tau蛋白沉积之后,且 TDP一43蛋白减少_7]。脊髓TDP-43阳性包涵体主 要出现在前角运动神经细胞,在脑干出现在红核、 面神经核、舌下神经核、疑核、下橄榄核及网状结构 与磷酸化Tau蛋白在病理分布方面并不具有平行 性 1 。 的神经元胞质内,而在大脑主要出现在丘脑和运动 皮层神经细胞内,其他区域包括脊髓背根神经节、 脊髓后角、小脑齿状核、外展神经核和动眼神经核 相对少见。包涵体也可出现在胶质细胞,主要在少 突胶质细胞,偶见于星形细胞突起中,另有少量出 现在细胞核内和营养不良的轴索。神经元内 TDP-43阳性包涵体形态各异,在胞质中呈线丝 样、圆状、致密小体样或颗粒样外观。超微结构下 这些包涵体为颗粒细丝结构,但并不具有类淀粉细 丝的特点,其刚果红染色为阴性[1]。此外,TDP一43 蛋白也在MND患者的脑脊液、血液甚至皮肤组织 中出现异常表达[g 。而在患者肌肉组织中的表 达水平和对照组相比无统计学差异。TDP一43蛋 白也出现在其他神经系统变性病中,与在MND中 的广泛沉积相比,TDP-43蛋白在其他神经变性病 和正常衰老大脑中仅在边缘系统呈局灶沉积,提示 TDP-43蛋白的病理改变虽已不再具有疾病特异 性,其分布模式还是与特定疾病相关。 TDP一43蛋白沉积和MND其他病理改变之间 的关系目前尚无定论。尽管在出现TDP一43阳性 包涵体的部位运动神经元脱失更为显著,但神经元 脱失出现在所有sMND中,而在所有神经元胞质 内的包涵体中TDP一43蛋白的阳性率尚不足 5O [1 。TDP一43阳性包涵体和Bunina小体关 系密切,在对18例尸检的MND病例中均发现存 在TDP一43包涵体,其中15例存在Bunina小体, 出现Bunina小体和TDP一43包涵体的前角细胞占 据前角细胞总数的比例分别为17.1 和46.4 。 在出现Bunina小体的神经元中,其TDP-43阳性 包涵体的出现率高于不出现Bunina小体的神经 元,超微结构观察显示TDP-43阳性的细丝样结构 和Bunina小体早期结构相互交联_1 。尽管TDP一 43蛋白是泛素阳性包涵体的主要成分,但二者的 表达也并非完全平行。在sMND患者下运动神经 元线团样和圆状包涵体、海马齿状回颗粒细胞、新 3 TDP一43蛋白和MND相关基因 不同基因突变导致的MND中可以存在或缺 乏病理性TDP一43蛋白。携带SOD1突变的 fMND中无TDP一43蛋白表达,而TDP-43蛋白编 码基因TARDBP的突变出现在4 的fMND和约 1 ~5 的sMND中[1引,其主要病理改变为 TDP一43蛋白病。位于16号染色体上的肉瘤融合 基因(fused in liposarcoma,FUS)编码的FUS蛋 白出现在一小部分MND和泛素阳性的FTLD患 者中,其神经元内包涵体的TDP-43蛋白、Tau蛋 白和共核蛋白表达均为阴性[1 。2011年发现的位 于Chr9p21的C9ORF72基因为一高度保守序列, 该基因非编码区突变导致的六核苷酸重复扩增序 列GGGGCC是MND、FTLD-MND及FTLD的 重要遗传改变,携带该突变的患者主要病理改变为 TDP-43蛋白病u引。 此外,研究者们在另一TDP一43蛋白病FTLD 中依据表型描述了4种TDP-43蛋白病理类型,其 中A型与编码分泌型生长因子Progranulin的基 因GRN突变有关,后者是家族型FTLD最常见突 变。B型与FTLD-MND有关,C型与语义性痴呆 有关,D型和编码含缬酪肽蛋白(valosin contai— ning protein)的VCP基因突变有关[1 。值得指出 的是尽管GRN突变在MND中少见,仍有研究发 现GRN的常见变异是TDP一43蛋白异常表达的遗 传易感因素。而VCP基因突变的表型除了FTLD 外还包括包涵体肌炎和Paget骨病,在后两者中亦 发现了TDP一43蛋白在肌肉的表达。因此,尽管目 前尚不能明确TDP-43蛋白与大多数MND基因 及其编码蛋白之间的相关性,但这些改变的出现提 示不同基因异常导致MND发病的过程可能均有 TDP-43蛋白参与。 4 TDP-43蛋白在MND中的致病机制 与SOD1在MND中的致病学说类似,TDP— ・218・ 中国神经免疫学和神经病学杂志2013年5月第2o卷第3期Chin J Ne ! 坠 eu! ! : ! : 43蛋白的致病学说也主要存在2类观点。一些学 者认为该蛋白的毒性作用源于其正常功能的丧失, TDP一43蛋白在细胞核中主要参与基因的转录及 RNA的剪切,可以连接并稳定神经丝轻链基因的 mRNA,TARDBP基因敲除后,TDP一43蛋白能够 自由与其他tuRNA底物相互作用,最终导致神经 元死亡。体外实验显示敲除TARDBP基因的细 胞系也出现了细胞核形态异常、树突生长异常及细 胞周期的调节异常并导致细胞死亡r4 "]。上述发 现表明生理性TDP一43蛋白对于维持正常突触功 能及应对细胞应激反应至关重要。另一些学者认 为TDP一43蛋白的毒性作用源于其异常功能的获 得。在过表达人全长TDP一43蛋白及各种TDP一43 剪切体的酵母中,只有包含不完整RRM结构域或 形成聚集体的TDP-43蛋白具有毒性作用,表明 TDP一43蛋白的异常聚集使其获得了毒性功能L1 。 研究者将突变的人TARDBP基因转染到大鼠黑 质,TDP一43蛋白主要表达于细胞核,神经元胞质 中出现了弥漫性或颗粒样的表达,伴随胶质增生、 神经元变性以及进行性运动功能障碍等类似 MND的表现,但在神经元中并未发现成熟的包涵 体结构,提示在不形成聚集体的情形下,TDP一43 蛋白仍具有神经元毒性。支持这一观点的更有力 证据为,在TDP一43蛋白的动物实验中成功复制了 在SOD1转基因小鼠中的实验结果,即过度表达野 生型TDP一43蛋白和携带TARDBP基因突变的转 基因小鼠一样具有神经毒性,导致运动障碍和神经 细胞变性 。 总之,TDP一43蛋白已经被确立为MND的特 征性病理沉积蛋白,越来越多的证据表明,TDP一43 蛋白在MND中的出现具有致病意义,和SOD1相 比TDP-43蛋白更具有代表性,更广泛表达于不同 遗传背景和不同表型下的MND中。TDP一43蛋白 的发现拓宽了人们对MND的认识,围绕TDP一43 蛋白进行的体内和体外实验有可能进一步阐释 MND的发病机制,并将加快对MND乃至一系列 神经变性病发病机制的研究进程。 参考文献: [1]Nishihira Y,Tan CF,Onodera O,et a1.Sporadic amyotro— phic lateral sclerosis:two pathological patterns shown by a— nalysis of distribution of TDP—-43—-immunoreactive neuronal and glial cytoplasmic inclusions EJ].Acta Neuropathol,2008, 116(2):169-182. 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[17]Johnson BS,McCaffery JM,Lindquist S,et a1.A yeast TDP一43 proteinopathy model:Exploring the molecular deter— (收稿日期:2012—11-16) (本文编辑:时秋宽) minants of TDP一43 aggregation and cellular toxicity[J]. 多发性硬化与妊娠 黄澄李淑华 摘要:多发性硬化(multiple sclerosis,MS)是中枢神经系统炎性脱髓鞘性自身免疫性疾病,目前认为MS 是受遗传和周围环境因素影响的复杂疾病,青年女性为主要易感人群。因此本文就MS与妊娠的关系,如妊娠 过程中MS病程的变化、MS对妊娠结果的影响以及妊娠期间MS治疗等研究进展做一综述。 关键词:多发性硬化;妊娠;治疗 中图分类号:R744.5 1文献标识码:A文章编号:1006—2963(2013)03-0219-03 多发性硬化(multiple sclerosis,MS)是一种中 1.2、对MS复发率和疾病进展的影响 大多数 枢神经系统炎性脱髓鞘性自身免疫性疾病。流行 病学研究结果显示,MS发病存在性别差异,全世 界男女比例大约为1:2,青春期该比例增至1: 4[1]。研究认为妊娠对MS患者复发率降低有益。1998 年Confavreux等[3 在12个欧洲国家进行了第一 个大型的前瞻性研究(PRIMS研究)后认为,MS 患者妊娠后平均复发率随妊娠时间的延长而降低, 特别是妊娠后3个月,但在产后的头3个月内恶化 的危险性有所增加,之后的复发率与妊娠前无统计 学差异。 一其发病高峰期在3O岁左右,不少女性患者正 处于育龄期,因此MS与妊娠的关系成为一个重要 研究内容。目前有关MS患者妊娠的研究多针对 复发一缓解型MS(relapsing—remitting multiple sclerosis,RRMS)患者,而国内有关妊娠过程中 MS病程的变化,MS对妊娠结果的影响,以及妊娠 项多变量回归分析研究结果显示,277例妊 娠的MS妇女中,妊娠与再次复发之间无独立的相 关性_4]。D’hooghe等[5]也提出,妊娠可为MS的 远期预后带来少许的益处,与未妊娠的MS患者相 比,其致残进展时间更慢。Goodin 通过5年随访 研究发现,妊娠后患MS者与妊娠前患MS者相 比,其发病至致残的时间约长5O 。以上研究均 提示妊娠有延缓MS进展的作用,这与妊娠期间雌 期间MS治疗的研究报道较少。本文对MS与妊 娠关系的研究进行综述,为女性MS患者围妊娠期 的相关问题提供理论依据。 1妊娠对MS病情的影响 1.1 对MS发病率的影响 妊娠期MS患者的 发病率一直是研究者们争议的热点。Thrower[2] 调查了100例年龄在15~5O岁的女性MS患者, 孕激素发挥保护性作用有关[7]。 1.3哺乳对MS的影响 哺乳喂养对产后MS 患者在妊娠期内没有发病,但有9例在分娩后8个 月内发病,通过统计分析发现,分娩前8个月内发 病的危险性显著低于分娩后8个月,但分娩后发病 的危险率与非妊娠期无统计学差异。 复发率的影响存在着争议。Langer—Gould等的最 近一项研究表明,专门的哺乳喂养和伴随的停经能 够减轻产后复发的风险[8]。然而,最近大多数研究 证明,哺乳喂养的母亲与非哺乳喂养的母亲在产后 复发率上并无统计学差异,非哺乳喂养或喂养少于 2个月的母亲产后复发率仅轻微增加l_g]。 doi:10.3969/j.issn.1006—2963.2013.03.018 作者单位:530021广西江滨医院神经内三科(黄澄);100730 北京医院神经内科(李淑华) 通讯作者:黄澄,Email:Huangcheng8O12@163.corn 2 MS对妊娠结果的影响 2.1 MS患者妊娠期的并发症和分娩方式 大量 

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