肌萎缩侧索硬化诊断与治疗.ppt课件.ppt
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- 萎缩 硬化 诊断 治疗 ppt 课件
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1、肌肌 萎萎 缩缩 侧侧 索索 硬硬 化化诊诊 断断 与与 治治 疗疗 运动神经元病(运动神经元病(MNDMND)是病因及发病机)是病因及发病机制目前尚不完全清楚的、累及脊髓前角细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。大多数为的慢性细胞的慢性进行性疾病。大多数为散发病例,散发病例,5%10%5%10%为遗传性。为遗传性。 MND的命名 18501850年年AranAran首先根据临床表现提出进行性肌首先根据临床表现提出进行性肌萎缩(萎缩(PMAPMA),认为是肌肉病变(),认为是肌肉病变(18491
2、849年年DuchenneDuchenne也曾也曾描述)。描述)。 18531853年年BellBell发现脊髓前根变细认为是脊髓病变所致。发现脊髓前根变细认为是脊髓病变所致。 18601860年法国(巴黎)的年法国(巴黎)的LuysLuys和英国(伦敦)和英国(伦敦)LockLock发发现脊髓前角细胞变性。现脊髓前角细胞变性。 18601860年年DuchenneDuchenne提出提出PBPPBP 1869 1869年年CharcotCharcot和和JoffroyJoffroy将临床和病理结将临床和病理结合提出合提出ALSALS(也称(也称Charcot ALSCharcot ALS)。
3、还发现部)。还发现部分病人只有锥体束损害(分病人只有锥体束损害(19041904年年SpillerlSpillerl提提出出PLSPLS)。)。 19621962年年BrainBrain将将ALSALS、PBPPBP和和PLSPLS称称MNDMND。 19821982年年RowlandRowland提出用提出用MNDsMNDs囊括前角细胞囊括前角细胞和运动系统病包括和运动系统病包括SMASMA。 20002000原发性原发性MNDMND新分类新分类原发性MND分类肌萎缩侧索硬化症(肌萎缩侧索硬化症(ALSALS)进行性球麻痹(进行性球麻痹(PBPPBP)进行性脊髓性肌萎缩(进行性脊髓性肌萎缩(
4、PMAPMA)原发性侧索硬化症(原发性侧索硬化症(PLSPLS)家族性家族性ALSALS青少年青少年ALSALSMadras MNDMadras MND单肢单肢MND MND (或单肢肌萎缩、平山病等)(或单肢肌萎缩、平山病等)ALS综合征分类散发ALS综合征(1 1)Charcot ALSCharcot ALS、PMAPMA、PBPPBP、PLSPLS(2 2)ALS+ALS+痴呆和痴呆和/ /或锥体外系损害或锥体外系损害(3 3)Madras ALSMadras ALS(4 4)单肢肌萎缩(平山病)单肢肌萎缩(平山病)(5 5)ALSALS伴有伴有NFNF基因突变和缺失基因突变和缺失(6
5、6)关岛)关岛ALSALS 家族性ALS综合征 (1 1)2121号染色体连锁(号染色体连锁(SODlSODl基因突变)基因突变) (2 2)2 2号染色体连锁(突尼斯,隐性遗传)号染色体连锁(突尼斯,隐性遗传) (3 3)常染色体显性遗传,与染色体)常染色体显性遗传,与染色体2121无关无关 (4 4)9 9号染色体连锁的青少年号染色体连锁的青少年ALSALS (5 5)1515号染色体连锁(突尼斯,隐性遗传)号染色体连锁(突尼斯,隐性遗传) (6 6)家族性关岛)家族性关岛ALSALS ALS/MND研究热点 病因及发病机制方面的研究进展病因及发病机制方面的研究进展 SODlSODl基因突
6、变基因突变 蛋白质与神经变性病蛋白质与神经变性病 转基因动物的研究转基因动物的研究 兴奋性氨基酸毒性作用兴奋性氨基酸毒性作用 线粒体过氧化损害在发病机制中线粒体过氧化损害在发病机制中 的作用的作用 MNDMND的流行病学的流行病学 好发年龄好发年龄 中年人中年人 发发 病病 率率 1-5/101-5/10万,万,80%80%为为ALSALS,致残,致残 率极高率极高 病病 程程 一般为一般为2-52-5年年 死亡原因死亡原因 呼吸肌麻痹或其它并发症所呼吸肌麻痹或其它并发症所 致的呼吸衰竭致的呼吸衰竭肌萎缩侧索硬化肌萎缩侧索硬化ALSALS 一、概况:一、概况: 18691869年年Charco
7、tCharcot首次报告,本病为全球分布,患病首次报告,本病为全球分布,患病率约为率约为4-6/104-6/10万,年发病率约为万,年发病率约为0.4-1.8/100.4-1.8/10万,死亡万,死亡率则为率则为2/102/10万。万。二、发病机制:二、发病机制: (一)兴奋性氨基酸毒性作用学说(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中枢神经元之间的兴奋突触传递主要由NMDANMDA受体和受体和AMPAAMPA受体介导,受体介导,NMDANMDA受体对受体对Ca2Ca2+ +有有高通透性,由高通透性,由NMDANMDA受体介导的突触反应十分
8、缓受体介导的突触反应十分缓慢;慢;AMPAAMPA受体一般只通透受体一般只通透Na+Na+和和K+,K+,但也有少数但也有少数对对Ca2+Ca2+有较高的通透性,有较高的通透性,AMPAAMPA受体介导的突触受体介导的突触反应非常迅速。反应非常迅速。 正常情况下,神经细胞胞浆中正常情况下,神经细胞胞浆中GluGlu浓度为浓度为10mmol/L,10mmol/L,而胞外而胞外GluGlu的浓度只有的浓度只有lumol/Llumol/L。胞。胞外外GluGlu低浓度的维持是由高亲和性低浓度的维持是由高亲和性NaNa+ +/K/K+ +依赖的依赖的GluGlu转运蛋白承担的。目前,三种高亲和性转运蛋
9、白承担的。目前,三种高亲和性GluGlu转运蛋白已被克隆,其中转运蛋白已被克隆,其中GLAST1GLAST1和和GLTlGLTl分布在分布在胶质细胞,胶质细胞,EAAC1EAAC1主要分布于神经元。主要分布于神经元。 2. 2.兴奋毒性机制兴奋毒性机制 19781978年,年,OlneyOlney等人发现向未成年动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。与其产生兴奋性电位的能力有关。OnleyOnley将这种将这种由于暴露于兴奋
10、性氨基酸而导致的神经元损伤由于暴露于兴奋性氨基酸而导致的神经元损伤称为称为“兴奋毒性兴奋毒性”。 当胞外当胞外GluGlu浓度过高时,主要通过两方面作浓度过高时,主要通过两方面作用使神经元受损。首先,用使神经元受损。首先,AMPAAMPA受体激活导致受体激活导致NaNa+ +大量内流,继发大量内流,继发ClCl- -和水份的内流,使神经元严和水份的内流,使神经元严重水肿,细胞急性肿胀而死亡,这一过程较快;重水肿,细胞急性肿胀而死亡,这一过程较快;其次,其次,NMDANMDA受体激活使受体激活使Ca2Ca2+ +大量内流,胞内大量内流,胞内Ca2Ca2+ +浓度持续增高而引起一系列毒性反应,这一
11、过浓度持续增高而引起一系列毒性反应,这一过程相对较慢。程相对较慢。 当胞内游离钙过多时,当胞内游离钙过多时,Ca2Ca2+ +可进入并聚集在可进入并聚集在线粒体内,损伤氧化磷酸化,造成线粒体内,损伤氧化磷酸化,造成ATPATP合成不足;合成不足;另一方面,由于肌纤维、肌浆网和线粒体中钙另一方面,由于肌纤维、肌浆网和线粒体中钙依赖性依赖性ATPATP酶的超常活动,酶的超常活动,ATPATP消耗增多,两者消耗增多,两者均能使均能使ATPATP耗竭,从而导致细胞结构和功能的破耗竭,从而导致细胞结构和功能的破坏。坏。 胞内胞内Ca2Ca2+ +超负荷还能激活各种降解酶,包超负荷还能激活各种降解酶,包括
12、蛋白激酶括蛋白激酶C C、磷脂酶、核酸内切酶、黄嘌呤氧、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,氧化作用破坏细胞膜,RNARNA和蛋白质,使细胞死和蛋白质,使细胞死亡。亡。3.3.兴奋毒性与兴奋毒性与ALSALS (1)1)北医三院鲁明等发现北医三院鲁明等发现ALSALS病人脑脊液中病人脑脊液中GluGlu水平增高,这为水平增高,这为ALSALS的兴奋毒性作用机制的兴奋毒性作用机制提供了直接证据。提供了直接证据。 (2) Rot
13、hstein(2) Rothstein等人发现等人发现ALSALS病人脑和脊病人脑和脊髓存在高亲和性钠依赖髓存在高亲和性钠依赖GluGlu转运蛋白的功能缺转运蛋白的功能缺失,这种缺失是针对转运蛋白失,这种缺失是针对转运蛋白GLT-1GLT-1的。这种的。这种GluGlu再摄取功能的缺陷只特异性的出现于再摄取功能的缺陷只特异性的出现于ALSALS病人。病人。 (3)(3)多种因素如脑组织缺血缺氧可导多种因素如脑组织缺血缺氧可导致神经元能量代谢障碍,使胞外致神经元能量代谢障碍,使胞外GluGlu水平增高,水平增高,GluGlu受体敏感性增加,从而引致神经元损伤。受体敏感性增加,从而引致神经元损伤。
14、 (4)Glu(4)Glu受体亚基的基因缺陷可导致受体亚基的基因缺陷可导致GluGlu受受体功能的异常。体功能的异常。 (5)(5)某些外源性兴奋性毒素也对神经元有某些外源性兴奋性毒素也对神经元有损伤作用。损伤作用。BOAABOAA(-N-N-乙二酰一氨基乙二酰一氨基LL丙丙氨酸)是一种非氨酸)是一种非NMDANMDA受体激动剂,它可引起受体激动剂,它可引起锥体束、脊髓前角细胞和胶质细胞的变性、锥体束、脊髓前角细胞和胶质细胞的变性、死亡。死亡。BMAABMAA(-N-N-甲基甲基-L-L-丙氨酸)是丙氨酸)是NMDANMDA受受体、非体、非NMDANMDA受体和代谢型受体共同的激动剂,受体和代
15、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它可通过兴奋毒性作用或直接干拢mRNAmRNA代谢代谢使神经元死亡。使神经元死亡。 (6)(6)少数家族性少数家族性ALSALS病人可发现病人可发现SOD1SOD1基因的错义基因的错义突变。突变突变。突变SOD1SOD1转基因鼠转基因鼠MNMN对对GluGlu介导的兴奋毒性的敏介导的兴奋毒性的敏感程度较正常小鼠的感程度较正常小鼠的MNMN增高。增高。SOD1SOD1基因突变后,细胞基因突变后,细胞内自由基产生增多、线粒体功能丧失是可能是内自由基产生增多、线粒体功能丧失是可能是MNMN对对GluGlu毒性敏感性增加的原因。毒性敏感性增加的原因。
16、 (7) 一系列大规模临床实验显示,一系列大规模临床实验显示,GluGlu受体拮受体拮抗剂抗剂riluzoleriluzole可延长散发性可延长散发性ALSALS病人的生存病人的生存期,这从另一个侧面证实了兴奋毒性与期,这从另一个侧面证实了兴奋毒性与ALSALS的发的发病密切相关。病密切相关。( (二)自由基氧化损伤学说二)自由基氧化损伤学说 1.ALS 1.ALS与与SOD1SOD1基因突变:基因突变: ALSALS病人病人90%90%为散发性(为散发性(SALSSALS),),10%10%为家为家族性(族性(FALSFALS)。)。20%20%的的FALSFALS病人和病人和3%4%3%4
17、%的的SALSSALS病人可检测到病人可检测到SOD1SOD1基因的错义突变。基因的错义突变。SOD1SOD1基因位于基因位于2121常染色体,迄今为止,共发现常染色体,迄今为止,共发现8383种种错义突变。错义突变。 SOD1SOD1基因突变的基因突变的ALSALS病人与其它病人与其它ALSALS病人无病人无论在临床表现还是病理方面均十分相似,因此,论在临床表现还是病理方面均十分相似,因此,研究这部分研究这部分ALSALS的发病机制有助于全面了解的发病机制有助于全面了解ALSALS的发病机理。的发病机理。 2. 2. SOD1SOD1基因突变基因突变CuCu暴露:暴露: 早先认为,早先认为,
18、SOD1SOD1基因突变后,基因突变后,SOD1SOD1的活性降低,的活性降低,其清除其清除O2O2- -的能力下降,的能力下降,O2O2- -增多,通过氧化途径损增多,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。解释为何选择性的损伤运动神经元。 现在的观点认为,现在的观点认为,SOD1SOD1基因突变后,相应酶的基因突变后,相应酶的结构改变而产生了毒性。正常的结构改变而产生了毒性。正常的SOD1SOD1由两个结构相由两个结构相同、方向相反的亚基组成,每个亚基各含一个原子同、方向相反的亚基组成,每个亚基各
19、含一个原子的的CUCU和一个原子的和一个原子的Zn.Zn.。SOD1SOD1有许多有许多折叠,肽链折叠,肽链折叠成袋形,折叠成袋形,CuCu位于袋底,位于袋底,ZnZn位于袋口,位于袋口,ZnZn对于维对于维持袋形并维持持袋形并维持CuCu的稳定具有重要作用。的稳定具有重要作用。 SOD1SOD1基因突变后,相应酶的三维结构改变,基因突变后,相应酶的三维结构改变,其与其与ZnZn的亲和力下降,无法维持袋形,的亲和力下降,无法维持袋形,CuCu暴暴露。突变的露。突变的SOD1SOD1如果敲除了如果敲除了CuCu,则其毒性作,则其毒性作用消失,进一步说明用消失,进一步说明“CuCu的暴露的暴露”在
20、突变在突变SOD1SOD1的毒性中起关键作用。的毒性中起关键作用。 3. 3. 细胞内细胞内ONOO-ONOO-的生成及其进一步的生成及其进一步 的作用:的作用: O2O2- -在被在被SOD1SOD1清除的同时,可与清除的同时,可与NONO反反应生成过硝酸根(应生成过硝酸根(ONOOONOO- -),这一反应速度是),这一反应速度是SOD1SOD1清除清除O2O2- -速度的速度的3 3倍。倍。 ONOOONOO一具有很强的硝化能力,它可将蛋白一具有很强的硝化能力,它可将蛋白中的酪氨酸(中的酪氨酸(TyrTyr)硝化为)硝化为3 3- -硝基酪氨酸硝基酪氨酸(NTYRNTYR)。这一过程需要
21、)。这一过程需要CuCu的参与,正常的参与,正常SOD1SOD1的的CuCu位于袋底,不会与位于袋底,不会与ONOOONOO- -反应,而突变反应,而突变SOD1SOD1由于与由于与ZnZn的亲和力低下,使的亲和力低下,使CuCu暴露,故可诱导暴露,故可诱导ONOOONOO- -对对TyrTyr的硝化反应。的硝化反应。 4. 4. 蛋白酷氨酸硝基化与运动神经元选择蛋白酷氨酸硝基化与运动神经元选择性死亡:性死亡: 运动神经元轴索有的长达运动神经元轴索有的长达1 1米,轴索可占米,轴索可占细胞总体积的细胞总体积的99%99%以上。轴索最重要的结构蛋以上。轴索最重要的结构蛋白是神经微丝(白是神经微丝
22、(NFNF),),NFNF由由3 3个亚单位组成,个亚单位组成,分别为:轻链(分别为:轻链(NF-LNF-L)、中链()、中链(NF-MNF-M)和重链)和重链(NF-HNF-H)。)。 NF-LNF-L的主要功能是聚集连接,在其中起关的主要功能是聚集连接,在其中起关键作用的是键作用的是Tyr,Tyr,每条每条NF-LNF-L含含2020个个TyrTyr,其中头,其中头段段9696个氮基酸中有个氮基酸中有9 9个是个是TyrTyr,它通过疏水键连,它通过疏水键连接不同的接不同的NF-LNF-L。 一旦一旦TyrTyr被硝化,则疏水健被破坏,被硝化,则疏水健被破坏,NF-LNF-L失去连接功能,
23、不同的失去连接功能,不同的NF-LNF-L彼此解聚,彼此解聚,NFNF的结构被破坏,导致轴索转运障碍,线粒的结构被破坏,导致轴索转运障碍,线粒体功能丧失,运动神经元死亡。此外,体功能丧失,运动神经元死亡。此外,TyrTyr还对信号转导有一定作用。由于还对信号转导有一定作用。由于NTYRNTYR不能被不能被酪氨酸激酶磷酸化,使得信号转导阻滞,加酪氨酸激酶磷酸化,使得信号转导阻滞,加速了神经元的死亡。速了神经元的死亡。 因为运动神经元是含因为运动神经元是含NF-LNF-L最丰富的神经最丰富的神经元,元,NF-LNF-L又与又与ZnZn有高亲和力,故可使突变有高亲和力,故可使突变SOD1SOD1与与
24、ZnZn的亲和力进一步减低,加重的亲和力进一步减低,加重ONOO-ONOO-对对TyrTyr的硝化,从而选择性的使运动神经元的硝化,从而选择性的使运动神经元变性、死亡。变性、死亡。 BealBeal等人和等人和FerranteFerrante等人分别发现等人分别发现FALSFALS病人和突变病人和突变SOD1SOD1转基因鼠脊髓前角细转基因鼠脊髓前角细胞胞NTYRNTYR含量和免疫源性都明显增高,从而含量和免疫源性都明显增高,从而证实了氧化损伤在证实了氧化损伤在FALSFALS发病机制中的作用。发病机制中的作用。 BealBeal等人发现,等人发现,SALSSALS病人前角细胞病人前角细胞NT
25、YRNTYR含量明显增高。北医三院鲁明等发现,含量明显增高。北医三院鲁明等发现,SALSSALS病人脑脊液中病人脑脊液中NTYRNTYR含量较正常人增高。含量较正常人增高。从而证实了从而证实了SALSSALS与自由基氧化损伤同样有与自由基氧化损伤同样有密切关系。密切关系。 对于无对于无SOD1SOD1基因突变的基因突变的ALSALS,其具体,其具体的作用机制仍不十分清楚。某些环境毒的作用机制仍不十分清楚。某些环境毒素可能会直接损伤素可能会直接损伤SOD1SOD1,使其结构改变,使其结构改变,产生与产生与SOD1SOD1基因突变类似的后果。基因突变类似的后果。(三)自身免疫学说:(三)自身免疫学
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