(amyotrophie lateral sclerosis/motor neuron disease,ALS/MND)会议于2014年12月在比利时布鲁塞尔召开。会议共分21个专题,涉及近年来对ALS/MND疾病认识的全新观点和新的研究结果。中国医学科学院北京协和医院的崔丽英教授作为中国代表担任了本次大会两个分会场之一的主席,并在会上作了中国大陆ALS患者的遗传基因型和临床特征的研究报告。同时崔丽英教授的大会发言还被评为了“HIGHLIGHT”。以下简要介绍本次会议某些专题的内容。
一、基础研究
(一)与ALS致病相关的新基因
目前人们已经知道了2/3的家族性AKS和10%的散发性ALS的致病基因。2014年研究者Landers和Traynor又确定了2个新基因(TUBA4A和MATRIN3)与家族性ALS的发病有关。TUBA4A是细胞骨架基因,细胞骨架功能的破坏或紊乱可能是ALS的致病机制之一。通过全外显子基因测序人们发现MATRIN3基因的pPhell5Cys、Pn舳胁和PM54k变异与家族性ALS的致病有关。研究者van Blitterswijk和Rademakers在330例具有C90RF72异常重复扩增的ALS患者中,发现3个变异UBAPl (rs7018487)、PRNP(rs6052771)和MT-Ie(rs7403881)与发病年龄有关。UNCl3A(rsl2608932)和ALAD(rsl800435)与MND的存活期有关。这些修饰基因的发现提示蛋白降解、抗兴奋毒性、RNA处理通路在C90RF72相关疾病中的重要性。
(二)ALS病理机制研究进展
1.自噬与ALS:自噬是清除神经元内异常折叠和变性的蛋白质、细胞内聚集物及受损细胞器的主要代谢途径。越来越多的研究表明,A玛中运动神经元的自噬出现异常改变。Hadano等建立了SQSTMl。一SODl脯8转基因小鼠及ALS2√一/SQSTMl。一SODl H468转基因小鼠,发现SQSTMI。一SODlH468转基因小鼠生存期明显缩短,更早出现运动功能的损害和轴突变性。电镜发现在变性肿胀的轴突内聚集了具有多层膜结构的囊泡和受损的细胞器。ALS2/SQSTME双基因同时敲除的s0D1嘶8转基因小鼠疾病表型则更为严重。这一研究表明,p62/SQSTMl和ALS2介导的自噬一内体.溶酶体系统在运动神经元变性中扮演了关键性的角色。
Perera等给予SODlG93A小鼠腹腔注射新型的非哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin,mTOR)自噬诱导剂利美尼定(rilmenidine),结果发现从症状出现开始,小鼠脊髓内就能检测到大自噬标志物p62、LC3一Ⅱ的表达上调,提示有自噬增强。利美尼定使大自噬增加,将可溶性的突变SODl转变为不溶性的致病性SODl,后者在脊髓运动神经元中不断沉积,并且不能被自噬及溶酶体系统清除,最终造成神经元的死亡和脱失。除mTOR信号通路外,非mTOR依赖的自噬过程的异常激活也参与了ALS小鼠模型的病变过程。
2.非神经元的细胞在ALS致病机制中的作用:多个研究组报道小胶质细胞、星形胶质细胞和少突胶质细胞在ALS致病及疾病进展中起重要作用。神经调节蛋白1(NRGl)是一种胶质细胞营养因子,可调节突触发生、突触神经胶质交联和小胶质细胞活化。采用NRGl的拮抗剂HBD.S-H4鞘内注射到ALS模型中,能延迟小鼠的发病,延长生存期。Nrf2是调节多个抗氧化基因的重要转录因子,ALS的大脑和脊髓中Nrl2的活化受损。新生小鼠脊髓的星形胶质细胞用cuⅡ(atsm)治疗24 h后,能够引起Nri2在核内的累积,提高抗氧化基因的表达,提高谷胱甘肽含量,具有神经保护及减轻疾病的作用。
3.特异性抑制超氧化物歧化酶(superoxide dismutase 1,SODl)基因可延长ALS模型鼠的生存时间:Mccampbell等在表达突变SODl的小鼠中给予BgHl0、3H1和MB591-37抗体,可直接对抗异常折叠的SODI,能够提高ALS小鼠的生存率,延长生存期。应用9型腺相关病毒载体携带特异性抑制SODl基因的microRNA片段治疗A璐小鼠,治疗后小鼠的平均生存时间从135 d延长到206 d,具有显著的治疗效果。但是一组治疗动物出现严重的体重减轻而给予安乐死,其原因可能是microRNA影响了动物的外周器官和组织。
4.蛋白的错误折叠和毒性机制:Oliveberg等在SODl转基因小鼠上准确模拟了SODl突变蛋白的聚集行为。Pikfishevsky等证实突变的人RNA结合蛋白FUS和Tar DNA结合蛋白43(TAR DNA—binding protein 43,TDP-43)可以诱导wtSODl错误折叠并在细胞间进行传播。Tokuda等用人源性SODl突变基因的小鼠研究发现SODI蛋白异常聚集的结构和疾病的表型相关。Shibata等证实谷氨酰胺刺激运动神经元可以形成细胞间的磷酸化TDP-43聚集体。
(三)C90RF72基因的六核苷酸重复
MeGoldrick等用C。长链多肽、短链多肽免疫家兔后制备特异性c,长链和c。短链的多克隆抗体。应用上述抗体测定ALS患者的额叶皮质组织中C。蛋白的表达,结果显示C。长链蛋白水平在C90RF72病例组中表达明显低于散发性A璐组。Boeynaems等在DNA、RNA和蛋白质水平证实c90RF72的六核苷酸重复序列可以从不同的病理途径导致神经元的毒性。
Mizielinska等发现在ALs和额颞叶痴呆(frontotemporaldementia,FrD)患者体内C90RF72基因非编码区域内的六核苷酸重复序列GGGGCC拷贝数达到上百或上千,这些重复序列通过非启动子ATG翻译产生二肽蛋白,产生毒性。Lagier.Tourenne等研究发现突变C90RF'/2基因有2个不同的RNA聚集点:正义(有义)RNA和反义RNAs。使用反义寡核苷酸靶向有义链,不仅成功阻止毒性RNA的积累,而且选择性地降解毒性RNA,同时不影响编码C90RF72蛋白的正常RNA,这种选择性沉默毒性RNA基因是治疗ALS的一个重大进步。
(四)新构建的动物模型
Gordon等采用细菌人工染色体方法构建人TDP-43聊“小鼠模型,该模型的运动神经元胞质内聚集变异的TDP-43蛋自,具有典型的运动障碍,生存期明显缩短,为12—18个月。该模型是研究TDP-43变异蛋白在ALs致病机制的有效工具,并可用于ALS治疗药物的临床前期研究。Da Cruz等采用基于BAC的转基因构建人FUS晚州和FUSP.521C小鼠模型,该模型具有失神经支配及运动神经元缺失,伴进行性智力损害及AIJs特异性RNA加工缺陷,有助于明确FUS/TIS导致的进行性神经元变性间的关系。zu等构建了1个新型BAC转基因小鼠模型表达不同C。基因六核苷酸重复序列。该模型未显示明显的运动障碍,但有轻度智力障碍,并含有正义、反义的RNA聚集点及Dapper蛋白。Kiaei等构建了表达PFNl变异蛋白的转基因小鼠PrP human PFNlm培。。该模型具有A玛样的临床表现,运动神经元缺失,运动受损的症状及生存期缩短至6个月左右。Perrine等构建了Vapb4s69knock.in小鼠模型。该模型在9个月时出现运动障碍,神经元中出现非折叠蛋白反应和内质网应激,核内TDP-43和FUS减少,积聚于胞质内,导致核膜的破坏。该模型可能有助于散发性ALS的病理机制研究。
(五)诱导性多能干细胞
Eggan将ALS患者的血或皮肤细胞在体外诱导为iPS后分化为运动神经元,通过药物筛选发现抗癫痫药物一瑞替加·滨(Retigabine)可以逆转ALS患者神经元的电改变。Talbot报告了从3例携带500—1 000个六核苷酸重复序列的C90RF72基因的ALS患者获得的成纤维细胞诱导成iPS细胞后,在体外诱导分化为运动神经元,结果发现这些运动神经元显示出ALS特异性的钙通道失调。
二、临床研究
(一)流行病学调查
北京协和医院崔丽英教授在会上作了ALs在中国大陆的遗传基因型和临床特征的研究报告。中国AKS发病年龄较年轻,尤其是体力劳动者。临床表现具有多样性,延髓部症状首发占20.7%,诊断为进行性延髓麻痹者占3.7%。中国ALS患者的生存时间和影响预后因素与国外报道相似,造成生存时间短的因素:高龄、发病时既有多种临床症状者、早期出现呼吸障碍及延髓麻痹者。而生存时间较长的因素有:年轻患者;需较长时间获得确诊者;以上运动神经元临床体征为主者。遗传学研究显示SODl(26.15%)和FUS(12.5%)是家族性ALS中最常见的突变基因;而C90RF72在家族性ALS变异为1.1%,散发性ALS中占0.37%,远低于国外报道。
Welsskopf报告了美国的军人与ALS的患病风险之间的流行病调查,结果认为在某些特定期间,军队生涯将使从军人员患ALS的风险升高。Fournier等进行了运动员头部受伤与AIS间的关系研究,作者认为头部受伤与ALS疾病进展之间无明显的相关性,即头部受伤并不是ALS特异性神经病理特征的原因。
(二)诊断及预后
Benatar提出诊断的延误是早期干预和治疗AIS所面临的困难之一。30%~50%ALS患者的诊断被延误,其主要原因是缺乏有效的诊断性生物标志物。平均诊断延误时间为12个月,而从诊断到干预性治疗由于早期处方或临床试验的登记等耽搁时间约17个月。因而加强ALS疾病的知识普及及对家庭医师的ALS疾病教育对缩短患者出现症状后及时送至ALs专家评估的时间具有重要性。另外,迫切需要寻找有助于临床诊断的生物标志物。研究建议在ALS诊断早期或拟诊时可给予利鲁唑等药物治疗。
Elamin报道一种简单的运算法以评估ALS患者的预后。评估的因素包括:(1)首发症状时的年龄;(2)首发症状是否有延髓部症状或者呼吸障碍;(3)首次评估前ALS功能评分量表(ALS Functional Rating Scale—Revised,ALSFRS—R)评分快速下降;(4)出现执行功能障碍。作者认为在首次临床评估患者时根据上述信息可获得患者的预后判断。
(三)生物标志物
Bowser等根据脑脊液中磷酸化的神经丝重链(pNF.H)与补体C3的比率可使ALS的诊断准确率高达93%;而根据血浆中pNF.H可诊断ALS的准确率为70%。Mitsumoto报道血浆肌酐与ALs的功能评分量表及呼吸功能之间存在相关关系,即血清肌酐升高表示功能改善。King等研究发现Smad8 mRNA在ALS患者的肌肉中显著升高;而Smadl和S蛋白表达亦升高,认为Smads是ALS疾病进展的肌肉标志物,而Smad8 mRNA可能是独特的分子信号。Neuwirth等发现运动单位数目指数是跟踪ALS患者下运动神经元病变进程的可靠电生理指标。Geevasinga报告采用经颅磁刺激测定发现皮质兴奋性增高是ALS的特征,应用配对脉冲阂值跟踪的经颅磁刺激技术,建立短的时间间隔内抑制参数可作为区别A15与其他神经肌肉疾病的方法。Muller报告从爱尔兰、英国、德国、美国和意大利等多个研究中心的407例ALs患者中,弥散张量成像结果分析显示ALS组患者其皮质脊髓柬的各向异性分数值明显下降。
(四)呼吸和营养的维持
Ratio报道采用夜间二氧化碳测量指标提示呼吸障碍的患者均有临床证据。用力后气短是最常见的症状,约占74%:>50%用力肺活量(forced vital capacity)预计值占37%;而白天高碳酸血症仅为15%。Katz报道传统的肺功能测量法难以用于膈肌功能的评估。最大肺活量和最大吸气压力仍是2个最主要的评估呼吸功能的指标,膈神经传导测定和其他直接评估膈肌的方法对延髓麻痹患者的膈肌功能具有重要意义。
Cazzolli等分析了在ALS患者中不能应用无创呼吸机(1ion.invasive ventilation,NIV)的独立因素,其中包括:即将出现呼吸衰竭时才开始使用NIV;在自主模式下使用连续气道正压通气或双水平正压通气;没有意识到即将出现的急性呼吸衰竭需要使用NIV,尤其是在非卧床和病变累及呼吸的患者中;吗啡治疗导致原来使用NIV的患者出现不耐受;当NIV设置没有改变时出现了呼吸状态的改变。
Rudnicki报道ALS患者早期快速的体重指数下降是预后不佳的标志。虽然延髓部症状造成体重减轻,但延髓部症状的发生与体重指数改变无关。Lazo la Torte等回顾性分析了41例行经皮内镜下胃造瘘术的ALS患者,93%患者接受了营养支持,所有这些接受营养支持的患者在胃造口后1个月体重达到稳定。
(五)认知改变
Snowden等从FFD临床分类、顶叶变性的病理类型及基因变异等方面的异质性进行分析,认为ALS.FI'D代表一类特殊的不同原因的FI'D的变异型。Thakore报告在1个931例患者历时7年的研究中发现抑郁在ALs患者中广泛存在,并且与初始评估时疾病的严重度密切相关。女性、老年人、假性延髓麻痹患者,呼吸障碍或低体重者更容易出现抑郁症状,需作早期诊断及干预。
(六)其他临床症状及护理
Stephens报道在ALS疾病后期疼痛的发生率可高达70%。疼痛在全身的分布为:头部9%,颈部35%,肩部32%,胸部6%,双上臂33%,上背部12%,下背部30%,腹部12%,双手16%,双腿39%及双脚16%。
Schweikert等进行了1项鞘内注射巴氯芬对运动神经元病的强直状态的长期研究,发现巴氯芬可以安全有效地减轻强直状态。该研究选择16例患者(其中4例为原发性侧索硬化,12例为ALS),巴氯芬治疗的平均持续时问是18个月左右,所有患者的强直状态都有减轻,没有不良反应发生。严重的强直状态也许需要巴氯芬治疗,但还应考虑萎缩瘫痪的进展。
三、临床药物或干细胞试验
Val Damme报告脑室内注射血管内皮生长因子(VEGF)的I期临床的安全性和可行性研究结果。Ⅱ期8例及Ⅱ期10例对照患者每天向脑室前角注入0.2、0.8和2.0 IxgVEGFl65;持续3个月,临床观察未发现严重的不良反应或安全问题。Megath等报告高剂量的巨噬细胞激活剂(亚氯酸钠的静脉制剂)NP001能阻滞ALS的临床进展,有效率约27%。
Andreus等评估了Tirasemtiv对AIS患者肺功能的各项测试如慢肺活量、最大呼吸量及鼻吸气压力进行分析,结果显示在治疗12周后,ALS患者的慢肺活量下降得到显著缓解。该药可能是通过延缓肌肉疲劳的发生及降低肌肉疲劳的程度而起作用的。另一组研究选择了71l例ALS患者随机分配到安慰剂组和治疗组,治疗组给予逐渐递增到500mg剂量的Tirasemtiv。3个月后,虽然没有发现各组AIJs功能评分量表之间的有意义的差异,但从肢体远端力量和肺活量上可以发现Tirasemfiv的效果是有统计学意义的。
Staff等选择1~2年病史的15例患者通过腰椎穿刺,分别接受1~2次lO、50或100 x 106细胞量的自体脂肪来源的间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSCs)治疗。通过症状记录、临床观察、血液、ALSFRS.R评分、脑脊液和磁共振来检测患者的不良事件。结果观察到MSCs治疗具有很好耐受性,在50×106剂量时,大部分患者出现了轻微的脑脊液淋巴细胞异常增多(<18/出)。1例患者磁共振显示腰部神经根增厚,但无临床症状。与ALS病变进展预期相比,没有患者在随诊期问(中位数129 d,27—402 d)出现更严重的肌无力、感觉异常/疼痛或胃肠/膀胱功能障碍。该剂量研究证实自体脂肪来源的MSCs是安全的,但仍需要更多的临床试验来评估效果。
目前已有许多药物从动物实验获得肯定而进入临床试验阶段,但证实有肯定临床疗效的药物仍为利鲁唑,期待将来能有更多有效治疗ALS的药物进入临床应用,为患者带来福音。
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