ALS的诊断与治疗ppt课件.ppt
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1、肌萎缩侧索硬化肌萎缩侧索硬化 诊断与治疗诊断与治疗一、肌萎缩侧索硬化(一、肌萎缩侧索硬化(ALS)二、进行性脊肌萎缩(二、进行性脊肌萎缩(SMA)三、原发性侧索硬化(三、原发性侧索硬化(PLS)四、进行性球麻痹(四、进行性球麻痹(PBP)肌萎缩侧索硬化-ALS(一)概况: 1869年年Charcot首次报告,本病为全球首次报告,本病为全球分布,患病率约分布,患病率约4-6/10万人口,年发病率万人口,年发病率约约0.4-1.8/10万人口,死亡率则为万人口,死亡率则为2/10万人万人口。口。 (二) 发病机制: 1. 兴奋性氨基酸毒性作用学说: (1) 兴奋性氨基酸的代谢: Glu是中枢神经系
2、统最主要的兴奋性递质。是中枢神经系统最主要的兴奋性递质。 Glu是通过其受体发挥效应的。是通过其受体发挥效应的。 a. 离子型:离子型: NMDA受体受体 非非NMDA受体受体: AMPA受体和受体和KA 受体受体 b. 代谢型代谢型: 属于属于G蛋白耦连的受体蛋白耦连的受体。 中枢神经元之间的兴奋性突触传递主要由中枢神经元之间的兴奋性突触传递主要由NMDA受体和受体和AMPA受体介导,受体介导, NMDA受体对受体对Ca2+有高通透性,由有高通透性,由NMDA受体介导的突触反应十受体介导的突触反应十分缓慢;分缓慢;AMPA受体一般只通透受体一般只通透Na+和和K+,但也但也有少数对有少数对C
3、a2+有较高的通透性,有较高的通透性,AMPA受体介导受体介导的突触反应非常迅速。的突触反应非常迅速。 正常情况下,神经细胞胞浆中正常情况下,神经细胞胞浆中Glu浓度为浓度为10mmol/L,而胞外而胞外Glu的浓度只有的浓度只有1umol/L 。胞胞外外Glu低浓度的维持是由高亲和性低浓度的维持是由高亲和性Na+/K+依赖的依赖的Glu转运蛋白承担的。目前,三种高亲和性转运蛋白承担的。目前,三种高亲和性Glu转运蛋白已被克隆,其中转运蛋白已被克隆,其中GLAST1和和GLT1分布在分布在胶质细胞,胶质细胞,EAAC1主要分布于神经元主要分布于神经元 。 (2) 兴奋毒性机制: 1978年,年
4、,Olney等人发现向未成年动物注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。产生兴奋性电位的能力有关。Onley将这种由将这种由于暴露于兴奋性氨基酸而导致的神经元损伤称于暴露于兴奋性氨基酸而导致的神经元损伤称为为“兴奋毒性兴奋毒性”。 当胞外当胞外Glu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,AMPA受体激活导致受体激活导致Na+大量内流,继发大量内流,继发Cl-和水份的
5、内流,使神经和水份的内流,使神经元严重水肿,细胞急性肿胀而死亡,这一过程元严重水肿,细胞急性肿胀而死亡,这一过程较快;其次,较快;其次,NMDA受体激活使受体激活使Ca2+大量内流,大量内流,胞内胞内Ca2+浓度持续增高而引起一系列毒性反应,浓度持续增高而引起一系列毒性反应,这一过程相对较慢这一过程相对较慢 。 当胞内游离钙过多时,当胞内游离钙过多时,Ca2+可进入并聚集可进入并聚集在线粒体内,损伤氧化磷酸化,造成在线粒体内,损伤氧化磷酸化,造成ATP合成合成不足;另一方面,由于肌纤维、肌浆网和线粒不足;另一方面,由于肌纤维、肌浆网和线粒体中钙依赖性体中钙依赖性ATP酶的超常活动,酶的超常活动
6、,ATP消耗增消耗增多,两者均能使多,两者均能使ATP耗竭,从而导致细胞结构耗竭,从而导致细胞结构和功能的破坏和功能的破坏 。 胞内胞内Ca2+超负荷还能激活各种降解酶,包括超负荷还能激活各种降解酶,包括蛋白激酶蛋白激酶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、RNA和蛋白质,使细胞和蛋白质,使细胞死亡死亡 。 (3) 兴奋毒性与ALS .国内鲁明等发现国内鲁明等发现ALS病人脑
7、脊液中病人脑脊液中Glu水平水平增高,这为增高,这为ALS的兴奋毒性作用机制提供了直的兴奋毒性作用机制提供了直接证据接证据 。 . Rothstein等人发现等人发现ALS病人脑和脊髓存在病人脑和脊髓存在高亲和性钠依赖高亲和性钠依赖Glu转运蛋白的功能缺失,这转运蛋白的功能缺失,这种缺失是针对转运蛋白种缺失是针对转运蛋白GLT-1的。这种的。这种Glu再再摄取功能的缺陷只特异性的出现于摄取功能的缺陷只特异性的出现于ALS病人。病人。 . 多种因素如脑组织缺血缺氧可导致神经元能量多种因素如脑组织缺血缺氧可导致神经元能量代谢障碍,使胞外代谢障碍,使胞外Glu水平增高、水平增高、Glu受体敏感受体敏
8、感性增加,从而引致神经元损伤性增加,从而引致神经元损伤 。 . 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Glu受体功能的受体功能的异常异常 。 .某些外源性兴奋性毒素也对神经元有损伤作某些外源性兴奋性毒素也对神经元有损伤作用。用。 BOAA( -N-乙二酰乙二酰-氨基氨基-L-丙氨酸)是一丙氨酸)是一种非种非NMDA受体激动剂,它可引起锥体束、脊受体激动剂,它可引起锥体束、脊髓前角细胞和胶质细胞的变性、死亡。髓前角细胞和胶质细胞的变性、死亡。 BMAA( -N-甲基甲基-L-丙氨酸)是丙氨酸)是NMDA受体、非受体、非NMDA受体和代谢型受体共同的激动剂,它可受体和代谢型受体共同
9、的激动剂,它可通过兴奋毒性作用或直接干扰通过兴奋毒性作用或直接干扰mRNA代谢使神代谢使神经元死亡经元死亡 。 .少数家族性少数家族性ALS病人可发现病人可发现SOD1基因的错义基因的错义突变。突变突变。突变SOD1转基因鼠转基因鼠MN对对Glu介导的兴介导的兴奋毒性的敏感程度较正常小鼠的奋毒性的敏感程度较正常小鼠的MN增高。增高。SOD1基因突变后,细胞内自由基产生增多、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线粒体功能丧失是可能是MN对对Glu毒性敏感性毒性敏感性增加的原因。增加的原因。 一系列大规模临床实验显示,一系列大规模临床实验显示,Glu受体拮受体拮抗剂抗剂-ril
10、uzole可延长散发性可延长散发性ALS病人的生存期,病人的生存期,这从另一个侧面证实了兴奋毒性与这从另一个侧面证实了兴奋毒性与ALS的发病的发病密切相关。密切相关。 2. 自由基氧化损伤学说:自由基氧化损伤学说: (1) ALS与与SOD1基因突变:基因突变: ALS病人病人90%为散发性(为散发性(SALS),),10%为家族性(为家族性(FALS)。)。20%的的FALS病人和病人和3%4%的的SALS病人病人可检测到可检测到SOD1基因的基因的错义突变。错义突变。SOD1基因位于常染色体基因位于常染色体21q21.2-21.3,迄今为止,共发现迄今为止,共发现83种错义突变。种错义突变
11、。 SOD1基因突变的基因突变的ALS病人与其它病人与其它ALS病人病人无论在临床表现还是病理方面均十分相似,无论在临床表现还是病理方面均十分相似,因此,研究这部分因此,研究这部分ALS的发病机制有助于全的发病机制有助于全面了解面了解ALS的发病机理的发病机理 。 (2) SOD1基因突变与基因突变与Cu暴露:暴露: 早先认为,早先认为,SOD1基因突变后,基因突变后,SOD1的活性的活性降低,其清除降低,其清除O2 的能力下降,的能力下降,O2 增多,通增多,通过氧化途径损伤运动神经元。但其具体的作用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机制不清,且
12、无法解释为何选择性的损伤运动神经元。神经元。 现在的观点认为,现在的观点认为,SOD1基因突变后,相应基因突变后,相应酶的结构改变而产生了毒性。正常的酶的结构改变而产生了毒性。正常的SOD1由两由两个结构相同、方向相反的亚基组成,每个亚基个结构相同、方向相反的亚基组成,每个亚基各含一个原子的各含一个原子的Cu和一个原子的和一个原子的Zn。SOD1有有许多许多 折叠,肽链折叠成袋形,折叠,肽链折叠成袋形,Cu位于袋底,位于袋底,Zn位于袋口,位于袋口, Zn对于维持袋形并维持对于维持袋形并维持Cu的稳的稳定具有重要作用。定具有重要作用。 SOD1基因突变后,相应酶的三维结构改变,基因突变后,相应
13、酶的三维结构改变,其与其与Zn的亲和力下降,无法维持袋形,的亲和力下降,无法维持袋形,Cu暴露。暴露。突变的突变的SOD1如果敲除了如果敲除了Cu,则其毒性作用消则其毒性作用消失,进一步说明失,进一步说明“Cu的暴露的暴露”在突变在突变SOD1的的毒性中起关键作用毒性中起关键作用 。 (3)细胞内细胞内ONOO的生成及其进一步的作用:的生成及其进一步的作用: O2 在被在被SOD1清除的同时,可与清除的同时,可与NO反应生反应生成成过硝酸根(过硝酸根(ONOO ) ,这一反应速度是这一反应速度是SOD1清除清除O2 速度的速度的3倍倍 。 ONOO具有很强的硝化能力,它可将蛋具有很强的硝化能力
14、,它可将蛋白中的酪氨酸(白中的酪氨酸(Tyr)硝化为硝化为3-硝基酪氨酸硝基酪氨酸(NTYR)。)。这一过程需要这一过程需要Cu的参与,正常的参与,正常SOD1的的Cu 位于袋底,不会与位于袋底,不会与ONOO反应,反应,而突变而突变SOD1由于与由于与Zn的亲和力低下,使的亲和力低下,使Cu暴暴露,故可诱导露,故可诱导ONOO对对Tyr的硝化反应生成的硝化反应生成NTYR。(4)蛋白酪氨酸硝基化与运动神经元选择性蛋白酪氨酸硝基化与运动神经元选择性死亡: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米,轴索可占米,轴索可占细胞总体积的细胞总体积的99%以上。轴索最重要的结构蛋以上。轴索
15、最重要的结构蛋白是神经微丝(白是神经微丝(NF),),NF由由3个亚单位组成,个亚单位组成,分别为:轻链(分别为:轻链(NF-L)、)、中链(中链(NF-M)和重和重链(链(NF-H)。)。 NF-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,每条每条NF-L含含20个个Tyr,其中头其中头段段96个氨基酸中有个氨基酸中有9个是个是Tyr,它通过疏水键连它通过疏水键连接不同的接不同的NF-L。 一旦一旦Tyr被硝化,则疏水键被破坏,被硝化,则疏水键被破坏,NF-L失失去连接功能,不同的去连接功能,不同的NF-L彼此解聚,彼此解聚,NF的结构的结构
16、被破坏,导致轴索转运障碍,线粒体功能丧失,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,运动神经元死亡。此外,Tyr还对信号转导有一还对信号转导有一定作用,由于定作用,由于NTYR不能被酪氨酸激酶磷酸化,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。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因为运动神经元是含NF-L最丰富的神经元,最丰富的神经元,NF-L又与又与Zn有高亲和力,故可使突变有高亲和力,故可使突变SOD1与与Zn的亲和力进一步减低,加重的亲和力进一步减低,加重ONOO对对Tyr的的硝化,从而选择性的使运动神经元变性、死亡。硝化,从
17、而选择性的使运动神经元变性、死亡。 Beal等人和等人和Ferrante等人分别发现等人分别发现FALS病人和病人和突变突变SOD1转基因鼠脊髓前角细胞转基因鼠脊髓前角细胞NTYR含量和免含量和免疫源性都明显增高,从而证实了氧化损伤在疫源性都明显增高,从而证实了氧化损伤在FALS发病机制中的作用。发病机制中的作用。 Beal等人发现,等人发现,SALS病人前角细胞病人前角细胞NTYR含含量明显增高。北医三院鲁明等发现,量明显增高。北医三院鲁明等发现,SALS病人病人脑脊液中脑脊液中NTYR含量较正常人增高。从而证实含量较正常人增高。从而证实了了SALS与自由基氧化损伤同样有密切关系与自由基氧化
18、损伤同样有密切关系 。 对于无对于无SOD1基因突变的基因突变的ALS,其具体的作其具体的作用机制仍不十分清楚。我们认为某些环境毒素用机制仍不十分清楚。我们认为某些环境毒素可能会直接损伤可能会直接损伤SOD1,使其结构改变,产生与使其结构改变,产生与SOD1基因突变类似的后果。基因突变类似的后果。 3. 自身免疫学说:自身免疫学说: (1) 细胞免疫:细胞免疫: (2) 体液免疫:体液免疫: 80年代末期,应用不同的实验技术发现年代末期,应用不同的实验技术发现10%-75%的的ALS病人神经节苷酯(病人神经节苷酯(GM1)抗体抗体滴度增高。但许多周围神经病如滴度增高。但许多周围神经病如AIDP
19、、CIDP、多灶性运动神经病等均可见该抗体滴度增高。多灶性运动神经病等均可见该抗体滴度增高。现在的观点认为现在的观点认为GM1抗体与抗体与ALS的关系不大。的关系不大。 4. 神经营养因子与神经营养因子与ALS 神经营养因子(神经营养因子(NTF)是一类由靶细胞是一类由靶细胞 提供提供的特殊多肽或蛋白质。的特殊多肽或蛋白质。NTF比较突出的特性为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。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,促进受损神因而可防止神经细胞的自然死亡,促进受
20、损神经元的再生。经元的再生。 主要的主要的NTF包括神经生长因子(包括神经生长因子(NGF)、)、睫睫状神经细胞营养因子(状神经细胞营养因子(CNTF)、)、脑源性神经细脑源性神经细胞营养因子(胞营养因子(BDNF)、)、胰岛素样生长因子胰岛素样生长因子(IGF)、)、及成纤维细胞生长因子(及成纤维细胞生长因子(FGFs)等。 这些这些NTF通过结合于细胞表面的受体而发挥通过结合于细胞表面的受体而发挥各自的作用。各自的作用。BDNF能有效保护因切断轴索所引能有效保护因切断轴索所引起的下运动神经元的减少。起的下运动神经元的减少。IGF能促进脊髓前角能促进脊髓前角细胞的生长,在细胞的生长,在ALS
21、脊髓脊髓IGF结合密度减低,结合密度减低,ALS的的NGF受体异常。受体异常。1993年,美国、加拿大和年,美国、加拿大和欧洲进行了欧洲进行了IGF-I治疗治疗ALS的大规模多中心的大规模多中心III期临期临床双盲实验,经过床双盲实验,经过9个月的治疗,受试组的个月的治疗,受试组的Appel量表评分明显好于对照组,提示量表评分明显好于对照组,提示IGF-I可减可减缓病人运动功能的丧失。缓病人运动功能的丧失。 近年来对近年来对CNTF的研究较多,它主要在雪旺的研究较多,它主要在雪旺氏细胞表达,能减缓神经元死亡的过程。动物氏细胞表达,能减缓神经元死亡的过程。动物试验显示试验显示CNTF基因的破坏可
22、产生肌萎缩及运动基因的破坏可产生肌萎缩及运动神经元的消失,在神经元的消失,在ALS脊髓侧角其免疫活性显脊髓侧角其免疫活性显著下降。著下降。 1993年,美国和加拿大开始进行年,美国和加拿大开始进行CNTF治疗治疗ALS的多中心的多中心II/III期临床双盲实验。但因期临床双盲实验。但因CNTF产产生明显的副作用且受试病人肌力反而比未受试生明显的副作用且受试病人肌力反而比未受试病人差,此实验被迫终止。有人分析病人差,此实验被迫终止。有人分析CNTF疗效疗效不好的主要原因是其半衰期太短。此外,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。如本身就可以作为致热源使
23、病人产生恶病质。如何延长何延长CNTF作用的有效时间并减少其副作用是作用的有效时间并减少其副作用是CNTF治疗治疗ALS的关键。的关键。 5. 环境因素:环境因素: 6. 病毒感染:病毒感染: 英国某些地区的英国某些地区的ALS患病人群中,既往有较患病人群中,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。但在髓灰质炎样病毒的慢性感染。但在ALS患者的患者的血清及脑脊液中均未发现脊髓灰质炎病毒抗体。血清及脑脊液中均未发现脊髓灰质炎病毒抗体。在在ALS
24、患者的神经组织中亦未找到脊髓灰质炎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。病毒、病毒有关的抗原以及核酸系列。(三)(三) 病理:病理: 大脑皮层双侧中央前回巨大锥体细胞呈现部大脑皮层双侧中央前回巨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或血管周围可有淋巴细胞 浸润。皮质延髓束及浸润。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。位,以后
25、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。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,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。重
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