本帖最后由 木易小小 于 2024-6-4 11:47 编辑
樊东升、章京 、许执恒点评 Brain Pathol 张奇杰/付莹/王柠团队发现pTDP-43蛋白 有望成为ALS早期肌肉病理标志物
撰文︱张奇杰 审阅︱付 莹 责编︱王思珍
肌萎缩侧索硬化（amyotrophic lateral sclerosis，ALS），俗称“渐冻症”，是一种罕见的、致死性运动神经元变性疾病。临床表现复杂多样，早期诊断十分困难，容易与多种疾病相混淆，包括颈椎病、肯尼迪病、成人脊髓性肌萎缩症（SMA）、复杂型痉挛性截瘫（HSP）、MUSK抗体阳性重症肌无力（MG）、多灶性运动神经病（MMN）、包涵体肌炎（IBM）、杆状体肌病、肾上腺脑白质营养不良、成人多聚糖体病、Krabbe病、脊髓灰质炎后综合征等。
目前ALS缺乏特异的生物标志物。既往尸检研究表明高达95%的家族性和散发性ALS患者脑内运动皮层和脊髓前角运动神经元胞浆中存在TDP-43蛋白的异常聚集，是ALS核心的病理改变[2-3]。然而，临床实践中难以获取患者脑组织和脊髓样本用于疾病诊断。近些年来，多项研究也发现尸检肌肉组织中存在pTDP-43蛋白沉积[4-6]。肌肉组织中pTDP-43蛋白沉积能否作为ALS病理标志物、指导临床早期诊断，值得进一步研究。
因此，本研究提出：
（i）常规肌肉活检的肌肉样本中是否可以检测到pTDP-43蛋白沉积？
（ii）肌肉组织中pTDP-43蛋白沉积是否可以区分ALS与非ALS患者？
（iii）pTDP-43蛋白在ALS疾病进程中何时沉积？pTDP-43蛋白是否具有早期诊断价值？
近日，福建医科大学附属第一医院张奇杰/付莹/王柠教授团队在Brain pathology在线发表题为“Detection of pTDP-43 via routine muscle biopsy : a promising diagnostic biomarker for amyotrophic lateral sclerosis”的研究论文，阐述了在肌肉组织中pTDP-43蛋白沉积是ALS早期且敏感的病理改变，为ALS早期诊断提供了新的思路。（拓展阅读：付莹/王柠课题组相关研究进展，详见“逻辑神经科学”报道（点击阅读）：JAMA Neurol︱邱伟/付莹/闫亚平等合作国际创新抗体检测以快速诊断神经免疫病；Cell Rep︱福建医科大学王柠/陈万金/徐丹团队揭示UBAP1通过调节放射状胶质细胞的粘附连接参与脑室的扩张和皮层神经发生）。
研究结果一：常规肌肉活检样本中存在pTDP-43蛋白沉积
本研究依托中国东南地区ALS登记队列（NCT04008329），在登记入组的802例ALS患者中，有18名特殊患者因诊断需要进行了常规肌肉活检，结合病理及临床随访结果最终均符合ALS。研究者利用剩余的肌肉标本，采用免疫荧光染色和免疫组化法进行TDP-43和pTDP-43检测，发现pTDP-43蛋白在ALS患者肌肉中异常沉积，以肌膜下、核周最为明显。
TDP-43蛋白聚集以β折叠结构为主，本研究进一步利用DANIR8c探针（一种特异性针对β折叠探针），证实了在pTDP-43蛋白聚集区域也同样存在DANIR8c探针的结合（图2，A-C）。此外，本研究还利用超高分辨率显微镜（Multi-SIM）技术，确证了pTDP-43蛋白与DANIR8c探针在细胞内是共定位表达的，从而验证了pTDP-43蛋白沉积的存在。
研究结果二：肌肉中pTDP-43蛋白沉积可以敏感鉴别ALS与非ALS患者
为了进一步探讨pTDP-43蛋白沉积对ALS的诊断价值。研究者遵循STROBE原则，在福建医科大学附属第一医院神经肌病样本库（包含经肌肉病理或基因诊断明确的非ALS患者肌肉样本698例）随机抽取54份肌肉组织进行pTDP-43染色。结果发现9名非ALS患者同样存在pTDP-43蛋白的聚集，包括IBM、肢带型肌营养不良（LGMD）、神经元核内包涵体病（NIID）和炎症性肌病。
为了进一步评估肌肉组织中pTDP-43蛋白沉积的严重程度，研究者运用半定量评分法对pTDP-43蛋白沉积程度进行分析（pTDP-43 score），结果显示ALS患者的评分大多集中在5分左右，而非ALS患者的评分则大致在0分左右，两组评分存在显著差异。通过ROC曲线分析，发现当pTDP-43评分达到或超过3分时，能够有效地区分ALS患者和非ALS患者，其灵敏度为94.4%，特异度为83.3%。
研究结果三：肌肉中pTDP-43蛋白沉积具有早期诊断价值
为了探究肌肉组织中pTDP-43蛋白聚集在ALS疾病进程中何时出现，研究者发挥ALS遗传队列优势，结合临床随访和基因检测，在携带C9ORF72基因异常扩增的ALS患者中，在肌电图和肌肉病理尚未出现神经源性损害之前已经检测到了pTDP-43蛋白的大量聚集（图5），提示肌肉组织中pTDP-43蛋白沉积是ALS疾病早期事件。
进一步，该研究还纳入了7例仅1个体区受累的早期ALS患者，肌肉组织中已经可以观察到pTDP-43蛋白的显著沉积。这一发现进一步证实了pTDP-43蛋白沉积是ALS早期的病理事件，对ALS的早期诊断具有重要价值。
综上所述，该研究提示肌肉组织中pTDP-43蛋白沉积是ALS早期且敏感的病理改变，具有早期诊断价值。
本研究作者建议：1）ALS疾病早期、临床表现不典型；2）下运动神经元（LMN）损害为主；3）肌电图呈肌源性损害但临床怀疑ALS；在知情同意后可行肌肉活检，pTDP-43染色可协助诊断。
本研究属于单中心登记队列研究，入组的肌肉样本量偏少，仍需后续前瞻性、多中心研究进一步证实。
专家点评：
樊东升（教授，北京大学第三医院神经内科）
肌萎缩侧索硬化（ALS）是一种临床高度异质的致死性运动神经元变性疾病。如何实现早期诊断是患者和临床医生最为关切的问题。我们前期对1624例中国ALS患者自然病程分析发现平均诊断延迟时间为14个月，许多患者也因此错过了最佳临床干预时机[7]。寻找早期诊断标志物一直以来是ALS领域研究的热点，但遗憾的是，目前仍没有公认的诊断标志物。
福建医科大学附属第一医院王柠/付莹教授团队在既往尸检研究基础上，创新性探讨活检肌肉组织中异常沉积pTDP-43蛋白对ALS的诊断价值。他们依托ALS登记队列和丰富的神经肌肉样本库，证实了肌肉组织中pTDP-43蛋白的异常沉积，而且具有以下两个显著特点：1）pTDP-43蛋白沉积没有肌肉选择性，即在常规的肌肉活检部位均可检出，如肱二头肌、三角肌、股四头肌、腓肠肌、胫骨前肌；2）pTDP-43蛋白沉积早于电生理损害，是ALS早期的病理事件。肌肉组织中pTDP-43蛋白沉积为ALS早期诊断提供了全新视野，值得进一步研究和临床应用推广。
章京（教授，浙江大学医学院附属第一医院病理科）
肌萎缩侧索硬化（ALS）是一种以上、下运动神经元变性、坏死为特征的致死性神经退行性疾病，部分ALS患者还可出现行为异常、执行功能障碍或语言功能障碍，符合额颞叶痴呆（FTD）诊断，称为ALS/FTD。一直以来，ALS/FTD缺乏敏感且特异的生物标志物。福建医科大学附属第一医院王柠/付莹课题组从常规肌肉活检样本入手，证实了ALS疾病相关的病理产物---pTDP-43蛋白的沉积，为ALS病理诊断标志物领域迈出了重要一步，有望协助ALS的早期诊断。
值得关注的是，pTDP-43蛋白沉积并非ALS特有，也是FTD非常重要的病理改变。该研究团队还在多种肌肉疾病中也发现了pTDP-43蛋白聚集，包括包涵体肌炎（IBM）、皮肌炎、多肌炎、肢带型肌营养不良、神经元核内包涵体病（NIID）。这些研究结果符合既往提出的TDP-43蛋白病概念。同时也带来了新的思考，肌肉组织中pTDP-43蛋白是肌肉原位产生？抑或运动神经元传递而来？肌肉中pTDP-43蛋白是否在体内进一步传递、扩散，参与ALS疾病进展？这些科学问题的深入研究相信能让我们更好地理解ALS和TDP-43蛋白病的发病机制。
许执恒（教授，国科学院遗传与发育生物学研究所）
TDP-43蛋白是神经科学领域的“明星蛋白”。TDP-43蛋白在细胞核中耗竭和细胞浆中过度磷酸化、泛素化，继而广泛沉积、扩散，是多种神经退行性疾病共同的病理特征，包括肌萎缩侧索硬化症（ALS）、额颞叶痴呆（FTD）、阿尔茨海默病（AD）等。
骨骼肌作为机体运动器官，在 ALS 发病过程中起到了十分重要的作用。既往在SOD1 G93A模型鼠中观察到肌肉损伤早于轴突变性和运动神经元丢失[8]，但一直以来缺乏临床证据。福建医科大学附属第一医院王柠/付莹课题组发现在ALS患者活检肌肉组织中存在pTDP-43蛋白的沉积，并且证实pTDP-43蛋白沉积发生于ALS疾病早期。上述研究结果支持骨骼肌可能是ALS病变的始发部位，也为ALS“逆向死亡学说”（Dying back）提供了新的证据。目前肌肉组织中pTDP-43蛋白参与运动神经元损伤的分子机制仍不明确，在RNA代谢、线粒体功能异常、自噬蛋白降解等方面值得进一步展开研究，为ALS治疗寻找新的靶点。
原文链接：樊东升/章京/许执恒点评 Brain Pathol︱张奇杰/付莹/王柠团队发现pTDP-43蛋白有望成为ALS早期肌肉病理标志物
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发表于 2024-6-4 11:38:19
