肌萎缩侧索硬化诊断与治疗

肌萎缩侧索硬化诊断与治疗运动神经元病（MND）是病因及发病机制目前尚不完全清楚的、累及脊髓前角细胞、脑干运动神经核及大脑皮层椎体细胞的慢性细胞的慢性进行性疾病。大多数为散发病例，5%—10%为遗传性。MND的命名1850年Aran首先根据临床表现提出进行性肌萎缩（PMA），认为是肌肉病变（1849年Duchenne也曾描述）。1853年Bell发现脊髓前根变细认为是脊髓病变所致。1860年法国（巴黎）的Luys和英国（伦敦）Lock发现脊髓前角细胞变性。1860年Duchenne提出PBP1869年Charcot和Joffroy将临床和病理结合提出ALS（也称CharcotALS）。还发现部分病人只有锥体束损害（1904年Spillerl提出PLS）。1962年Brain将ALS、PBP和PLS称MND。1982年Rowland提出用MNDs囊括前角细胞和运动系统病包括SMA。2000原发性MND新分类原发性MND分类肌萎缩侧索硬化症（ALS）进行性球麻痹（PBP）进行性脊髓性肌萎缩（PMA）原发性侧索硬化症（PLS）家族性ALS青少年ALSMadrasMND单肢MND（或单肢肌萎缩、平山病等）ALS综合征分类散发ALS综合征（1）CharcotALS、PMA、PBP、PLS（2）ALS+痴呆和/或锥体外系损害（3）MadrasALS（4）单肢肌萎缩（平山病）（5）ALS伴有NF基因突变和缺失（6）关岛ALS家族性ALS综合征（1）21号染色体连锁（SODl基因突变）（2）2号染色体连锁（突尼斯，隐性遗传）（3）常染色体显性遗传，与染色体21无关（4）9号染色体连锁的青少年ALS（5）15号染色体连锁（突尼斯，隐性遗传）（6）家族性关岛ALSALS/MND研究热点病因及发病机制方面的研究进展SODl基因突变蛋白质与神经变性病转基因动物的研究兴奋性氨基酸毒性作用线粒体过氧化损害在发病机制中的作用MND的流行病学好发年龄中年人发病率1-5/10万，80%为ALS，致残率极高病程一般为2-5年死亡原因呼吸肌麻痹或其它并发症所致的呼吸衰竭肌萎缩侧索硬化——ALS一、概况：1869年Charcot首次报告，本病为全球分布，患病率约为4-6/10万，年发病率约为0.4-1.8/10万，死亡率则为2/10万。二、发病机制：（一）兴奋性氨基酸毒性作用学说1.脑内正常的兴奋性氨基酸中枢神经元之间的兴奋突触传递主要由NMDA受体和AMPA受体介导，NMDA受体对Ca2+有高通透性，由NMDA受体介导的突触反应十分缓慢；AMPA受体一般只通透Na+和K+,但也有少数对Ca2+有较高的通透性，AMPA受体介导的突触反应非常迅速。正常情况下，神经细胞胞浆中Glu浓度为10mmol/L,而胞外Glu的浓度只有lumol/L。胞外Glu低浓度的维持是由高亲和性Na+/K+依赖的Glu转运蛋白承担的。目前，三种高亲和性Glu转运蛋白已被克隆，其中GLAST1和GLTl分布在胶质细胞，EAAC1主要分布于神经元。2.兴奋毒性机制1978年，Olney等人发现向未成年动物注射某些兴奋性氨基酸可致中枢神经系统局部损毁，而且不同氨基酸对神经元毒性的大小与其产生兴奋性电位的能力有关。Onley将这种由于暴露于兴奋性氨基酸而导致的神经元损伤称为“兴奋毒性”。当胞外Glu浓度过高时，主要通过两方面作用使神经元受损。首先，AMPA受体激活导致Na+大量内流，继发Cl-和水份的内流，使神经元严重水肿，细胞急性肿胀而死亡，这一过程较快；其次，NMDA受体激活使Ca2+大量内流，胞内Ca2+浓度持续增高而引起一系列毒性反应，这一过程相对较慢。当胞内游离钙过多时，Ca2+可进入并聚集在线粒体内，损伤氧化磷酸化，造成ATP合成不足；另一方面，由于肌纤维、肌浆网和线粒体中钙依赖性ATP酶的超常活动，ATP消耗增多，两者均能使ATP耗竭，从而导致细胞结构和功能的破坏。胞内Ca2+超负荷还能激活各种降解酶，包括蛋白激酶C、磷脂酶、核酸内切酶、黄嘌呤氧化酶、一氧化氮合成酶等，这些酶有的直接损伤细胞结构，有的促使自由基生成过多，通过氧化作用破坏细胞膜，RNA和蛋白质，使细胞死亡。3.兴奋毒性与ALS(1)北医三院鲁明等发现ALS病人脑脊液中Glu水平增高，这为ALS的兴奋毒性作用机制提供了直接证据。(2)Rothstein等人发现ALS病人脑和脊髓存在高亲和性钠依赖Glu转运蛋白的功能缺失，这种缺失是针对转运蛋白GLT-1的。这种Glu再摄取功能的缺陷只特异性的出现于ALS病人。(3)多种因素如脑组织缺血缺氧可导致神经元能量代谢障碍，使胞外Glu水平增高，Glu受体敏感性增加，从而引致神经元损伤。(4)Glu受体亚基的基因缺陷可导致Glu受体功能的异常。(5)某些外源性兴奋性毒素也对神经元有损伤作用。BOAA（-N-乙二酰一氨基—L—丙氨酸）是一种非NMDA受体激动剂，它可引起锥体束、脊髓前角细胞和胶质细胞的变性、死亡。BMAA（-N-甲基-L-丙氨酸）是NMDA受体、非NMDA受体和代谢型受体共同的激动剂，它可通过兴奋毒性作用或直接干拢mRNA代谢使神经元死亡。(6)少数家族性ALS病人可发现SOD1基因的错义突变。突变SOD1转基因鼠MN对Glu介导的兴奋毒性的敏感程度较正常小鼠的MN增高。SOD1基因突变后，细胞内自由基产生增多、线粒体功能丧失是可能是MN对Glu毒性敏感性增加的原因。(7)一系列大规模临床实验显示，Glu受体拮抗剂——riluzole可延长散发性ALS病人的生存期，这从另一个侧面证实了兴奋毒性与ALS的发病密切相关。(二）自由基氧化损伤学说1.ALS与SOD1基因突变：ALS病人90%为散发性（SALS），10%为家族性（FALS）。20%的FALS病人和3%—4%的SALS病人可检测到SOD1基因的错义突变。SOD1基因位于21常染色体，迄今为止，共发现83种错义突变。SOD1基因突变的ALS病人与其它ALS病人无论在临床表现还是病理方面均十分相似，因此，研究这部分ALS的发病机制有助于全面了解ALS的发病机理。2.SOD1基因突变Cu暴露：早先认为，SOD1基因突变后，SOD1的活性降低，其清除O2-的能力下降，O2-增多，通过氧化途径损伤运动神经元。但其具体的作用机制不清，且无法解释为何选择性的损伤运动神经元。现在的观点认为，SOD1基因突变后，相应酶的结构改变而产生了毒性。正常的SOD1由两个结构相同、方向相反的亚基组成，每个亚基各含一个原子的CU和一个原子的Zn.。SOD1有许多β折叠，肽链折叠成袋形，Cu位于袋底，Zn位于袋口，Zn对于维持袋形并维持Cu的稳定具有重要作用。SOD1基因突变后，相应酶的三维结构改变，其与Zn的亲和力下降，无法维持袋形，Cu暴露。突变的SOD1如果敲除了Cu，则其毒性作用消失，进一步说明“Cu的暴露”在突变SOD1的毒性中起关键作用。3.细胞内ONOO-的生成及其进一步的作用：O2-在被SOD1清除的同时，可与NO反应生成过硝酸根（ONOO-），这一反应速度是SOD1清除O2-速度的3倍。ONOO一具有很强的硝化能力，它可将蛋白中的酪氨酸（Tyr）硝化为3-硝基酪氨酸（NTYR）。这一过程需要Cu的参与，正常SOD1的Cu位于袋底，不会与ONOO-反应，而突变SOD1由于与Zn的亲和力低下，使Cu暴露，故可诱导ONOO-对Tyr的硝化反应。4.蛋白酷氨酸硝基化与运动神经元选择性死亡：运动神经元轴索有的长达1米，轴索可占细胞总体积的99%以上。轴索最重要的结构蛋白是神经微丝（NF），NF由3个亚单位组成，分别为：轻链（NF-L）、中链（NF-M）和重链（NF-H）。NF-L的主要功能是聚集连接，在其中起关键作用的是Tyr,每条NF-L含20个Tyr，其中头段96个氮基酸中有9个是Tyr，它通过疏水键连接不同的NF-L。一旦Tyr被硝化，则疏水健被破坏，NF-L失去连接功能，不同的NF-L彼此解聚，NF的结构被破坏，导致轴索转运障碍，线粒体功能丧失，运动神经元死亡。此外，Tyr还对信号转导有一定作用。由于NTYR不能被酪氨酸激酶磷酸化，使得信号转导阻滞，加速了神经元的死亡。因为运动神经元是含NF-L最丰富的神经元，NF-L又与Zn有高亲和力，故可使突变SOD1与Zn的亲和力进一步减低，加重ONOO-对Tyr的硝化，从而选择性的使运动神经元变性、死亡。Beal等人和Ferrante等人分别发现FALS病人和突变SOD1转基因鼠脊髓前角细胞NTYR含量和免疫源性都明显增高，从而证实了氧化损伤在FALS发病机制中的作用。Beal等人发现，SALS病人前角细胞NTYR含量明显增高。北医三院鲁明等发现，SALS病人脑脊液中NTYR含量较正常人增高。从而证实了SALS与自由基氧化损伤同样有密切关系。对于无SOD1基因突变的ALS，其具体的作用机制仍不十分清楚。某些环境毒素可能会直接损伤SOD1，使其结构改变，产生与SOD1基因突变类似的后果。（三）．自身免疫学说：（1）细胞免疫：（2）体液免疫：80年代未期，应用不同的实验技术发现10%-75%的ALS病人神经苷酯（GM1）抗体滴度增高。但许多周围神经病、多灶性运动神经病等均可见该抗体滴度增高。现在的观点认为GM1抗体与ALS的关系不大。（四）．神经营养因子与ALS神经营养因子（NTF）是一类由靶细胞提供的特殊多肽或蛋白质。NTF比较突出的特性为有选择地作用于外周和中枢神经系统的特定神经元，增强其存活、生长和分化的生物效应。因而可防止神经细胞的自然死亡，促进受损神经元的再生。主要的NTF包括神经生长因子（NGF）、睫状神经细胞营养因子（CNTF）、脑源性神经细胞营养因子（BDNF）、胰岛素样生长因子（IGF）、及成纤维细胞生长因子（FGFs）等。这些NTF通过结合于细胞表面的受体而发挥各自的作用。BDNF能有效保护因切断轴索所引起的下运动神经元的减少。IGF能促进脊髓前角细胞的生长，在ALS脊髓IGF结合密度减低，ALS的NGF受体异常。1993年，美国、加拿大和欧洲进行了IGF-I治疗ALS的大规模多中心III期临床双盲实验，经过9个月的冶疗，受试组的Appel量表评分好于对照组，提示IGF-I可减缓病人运动功能的丧失。近年来对CNTE的研究较多，它主要在雪旺氏细胞表达，能减缓神经元死亡的过程。动物试验显示CNTF基因的破坏可产生肌萎缩及运动神经元的消失，在ALS脊髓侧角其免疫活性显著下降。1993年，美国和加拿大开始进行CNTF治疗ALS的多中心II/III期临床双盲实验。但因CNTF产生明显的副作用且受试病人肌力反而较未受试病人差，此实验被迫终止。有人分析CNTF疗效不好的主要原因是其半衰期太短。此外，CNTF本身就可以作为致热源使病人产生恶病质。如何延长CNTF作用的有效时间并减少其副作用是CNTE治疗ALS的关键。（五）环境因素：（六）病毒感染：英国某些地区的ALS患病人群中，既往有较高的脊髓灰质炎发病史，因而推测两病之间可能存在密切关系，是否为脊髓灰质炎病毒或脊髓灰质炎样病毒的慢性感染。但在ALS患者的血清及脑脊液中均未发现脊髓灰质炎病毒抗体。在ALS患者的神经组织中亦未找到脊髓灰质炎病毒、病毒有关的抗原以及核酸系列。三、病理大脑皮层双侧中央前回大锥体细胞呈现部分或完全消失，锥体细胞深染固缩，核与核仁不易辨认，呈三角形。大脑及脑干小血管壁内或血管周围可有淋巴细胞浸润。皮质延髓束及皮质脊髓束变性。锥体束的变性最早在脊髓低位，以后可向高位或脑干内发展。脑干运动神经核的变性，以舌下神经、迷走神经、面神经、副神经、三叉神经多见。细胞多呈固缩、变性脱失，胶原细胞增生。脊髓的病变以颈段为著，亦为经常和早期受累部位，随病情发展可至胸段或腰段脊髓。脊髓前角细胞大量脱失，固缩，体积变小，伴有不同程度的胶质细胞增生。脊髓前根内有变性，重者可见轴索变性及髓鞘脱失。肌肉为神经源性萎缩，周围神经在严重病例可见轴索变性及不同程度的脱鞘。四、临床表现：ALS可分为三