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1、解 读 生 命 走 进 科 学 生 命 世 界 无 奇 不 有专 题 热点 百态 本刊文章主要由国外网站文章编译而成,如有版权问题,请版权所有人与本刊联系。 凡本刊所载文章,版权归作者本人和本刊所有,如需转载,请注明作者及出处“生命奥秘”。 本刊提供的任何信息都不能作为医疗凭证和依据,仅供科研参考。 . 28 从蝌蚪到青蛙甚至体内的瘦素都难逃蜕变的命运 . 38 . 01 . 02 下一期(2018年10月刊)预告:溶酶体贮积病 溶酶体贮积病(Lysosomal storage disorders, LSD)是一组遗传性代谢疾病,并且每一种疾病分型的发病率较低,但整 体发病率较高 ,大约每70
2、00人中就有一例LSD。虽然目前已确认的50多种LSD的症状差异非常大 ,但它们都有一个共同 点都由溶酶体病变引起。溶酶体是细胞的回收中心,各个细胞器彼此分工,并且协作得很好,共同完成细胞内物质 的循环。对LSD疾病的研究不仅有助于开发更好的疾病疗法,还有助于我们揭开溶酶体这种一直以来未得到人们充分认 识的细胞器的神秘面纱。 目录 多发性硬化症 CONTENTS 果蝇被冻晕的原因中枢神经系统宕机了 . 41 变废为宝:旧DNA测序仪变身新一代生化仪 . 09 . 15 前言 一 、图解多发性硬化症 . 04 二 、多发性硬化症发病原因揭秘 . 25 . 20 三 、进展型多发性硬化症药物开发进
3、展 四 、干细胞移植治疗多发性硬化症 五 、潜在治疗方法:改变食谱 六 、观点:大胆一点,才能成功1 1 1 1 1 1 1 1 前言 多发性硬化症(multiple sclerosis, MS) 简直是一种毁灭性的 疾病, 它诱导机体自身的免疫系统侵蚀神经中枢系统, 慢慢地让患 者丧失身体活动能力。 尽管研究人员已经对多发性硬化症研究了多 年 , 但是仍然知之甚少, 相关疾病机制还有待阐明, 而且针对这种 疾病的治疗方法也少之又少。 不过, 最新的研究致力于确认病因并 开发创新性疗法, 这意味着虽然该病的研究进程仍然很缓慢, 但总算 开始提速了。 多发性硬化症 专题 生命奥秘 2 2 多发
4、性硬化症 (Multiple sclerosis, MS) 多在20至40岁时发病。 这个年龄段的人群往往已经进入劳动力市场,并担负起养家糊口 的责任了。 自身免疫疾病 MS是一种由身体自身免疫系统破坏中枢神经系统组织而引起的疾病,目前尚无治愈方法。 在MS中,T细胞和B细胞会破坏脑、脊柱和视神经中神经纤维表面的保护性涂层髓鞘。 失去保护的神经纤维会被破坏降解。MS症状随神经元被破坏部位的不同而不同。 输入 信号 信号沿 轴突传导 信息被歪 曲或阻断 保护性髓鞘 神经纤维(轴突) 在大脑和身体之 间传递信号 B细胞和 T细胞释放 炎症分子 受损的髓鞘 轴突末梢 诊断困难 由于MS症状因人而异,
5、所以疾病的诊断工作困难重重。常见的疾病症状包括视力问题、虚弱、共济失调和膀胱失控。下图显示了具有某些最常见症状的患者的比例。 认知: 抑郁、 焦虑、 认知下降、 睡眠不好 及眩晕疼痛: 面部疼痛、 四肢和躯 干有烧灼 感或酸 痛感 泌尿系统: 尿急、夜尿、 尿失禁 和尿不尽 性: 性冷感、 性欲降低视力: 视力下降、 复视或 视力不 稳定疲劳: 运动不 耐受、 疲劳、出虚汗、 燥热感 觉 : 麻木、对冷热不敏感运动: 平衡感差、 运动技能 减弱及 共济失调 多发性硬化症的类型 复发-缓解型多发性硬化症(relapsing remitting multiple sclerosis, RRMS)会
6、在 持续数月或数年的缓解期后又开始发作,且通 常随着时间的推移而变得越来越严重。而在原 发性进行型多发性硬化(primary progressive multiple sclerosis, PPMS)中,症状会持续 恶化,不会有缓解期。 的新诊断的MS患 者为RRMS,15%为 PPMS。 女性发生RRMS的 概率是男性的 2-3倍 男性和女性PPMS的 概率相同 神经 细胞 一、图解多发性硬化症 多发性硬化症3 3 3 3 3 3 3 3 什么原因导致多发性硬化? 目前疾病原因不明,但科学家们认为MS的发生是遗传学和环境因素相互作用的结果。 遗传易感性会带来风险,但任何特定基因的贡献似乎都不
7、大。 环境因素 生活在远离赤道的地方 可能会增加风险, 这可能是因为阳光照射 不足导致维生素D 合成不足。 EpsteinBarr病毒 尽管很少一部分感染过 EpsteinBarr 的人会发 生多发性硬化症 , 但几乎所有患有这种疾病 的人都感染了病毒。 吸烟 许多研究发现 吸烟者的多发性 硬化症发生率高于非吸烟者。 遗传因素 与维生素 D 缺乏同时发生时, HLA-DRB1*1501 等位基因和CYP27B1 基因突变可能会增加 MS 的风险。 IL2RA 基因突变可能增加没有疾病家族史 的个体的风险。IL7R 突变与 PPMS 有关联。 全球发病率 多发性硬化症在北纬最常 见,这意味着阳光
8、接触减 少和维生素D缺乏症可能 与MS有关。 每个国家发病率 (每10万人中MS患者人数) 全球MS患者总人数估计为 230万 改善疗法 一些药物已被批准用于治疗RRMS,但目前还没有药物可以治疗PPMS。 患者一旦被确诊MS,就需要尽快接受治疗,以减缓神经损伤的速度。 Alemtuzumab 与 B 细胞表面 的CD52受体结合 免疫系统靶 向被标记的 细胞 B细胞 裂解并 死亡 Alemtuzumab Alemtuzumab是一种被批准用于治疗白血病的单克隆抗体。其与成熟B细胞 和T细胞表面上的CD52受体结合,然后免疫系统识别这些被“标记”的细胞, 并将其杀死。Alemtuzumab造成
9、的B细胞消耗,可能可以促进T细胞的生长, 但T细胞自身免疫性更低,且不造成炎症。 芬戈莫德 (Fingolimod) 淋巴结中的 T 细胞会发育成中枢神经系统 中的记忆 T 细胞,后者是 MS 患者的脑脊 液中的主要免疫细胞。Fingolimod 与 T 细 胞上的S1P受体结合,将这些细胞“囚禁” 在淋巴结中,使其不能达到神经组织。 T细胞进 入淋巴结 抗原造成 微弱刺激 分化成记忆 T 细胞 Fingolimod 阻 断 S1P 受体,使 T 细 胞无法离开淋巴结 没有数据 Sources: Multiple Sclerosis International Federation Atlas
10、 of MS 2013 (MSIF, 2013); MS Brain Health; National Multiple Sclerosis Society; gilenyahcp. com/Novartis Pharmaceuticals 100 60.01100 20.0160 5.0120 05 生命奥秘 4 4 二、多发性硬化症发病原因揭秘 Jacques Dutrisac是在加拿大渥太华同一社区长大的15名多发性硬化症患者之一。5 5 5 5 5 5 5 5 1991年 ,Jacques Dutrisac被确诊为 多发性硬化症(multiple sclerosis, MS)。 这之
11、后, 当他第一次去加拿大渥太华总医院 (Ottawa General Hospital) 看医生时, 在候诊室遇见了他的高中同学。 同学告诉 Dutrisac, 她也得了MS, 并且据她所知, 还有 一名高中同学也得了这个病。 在Dutrisac长大 的街区,20世纪60年代末到70年代后期之间长 大的孩子中, 有15人得了MS, 并且其中14人 彼此住得非常近1 公里内。 据Dutrisac解 释 , 其中4 人住在同一条街,“整条小街住了 不到100个人”;5 人上同一所小学;7 人读同 一个高中。 这些人的最大年龄差仅为8 年 。 尽 管他们住在一个主要以英语为母语的地区,15 名患者中
12、有10名是法裔加拿大人。 由于科学家们并没有对这个渥太华地区的 MS病例群体进行统计分析, 所以尚未排除群 体性发病是偶然结果的可能性。 然而他们对加 拿大马尼托巴省的类似MS发病群体进行了分 析 。 通过研究16年来确诊的MS新病例, 科学 家们发现了几个MS热点, 它们主要集中在温 尼伯市。 温尼伯市的MS发病率是同省其它城 市的两倍以上, 同时也是一些周边城市的三倍 以上。 显然某些环境因素在影响着MS的发病 率 。 加拿大是全球MS发病率最高的国家, 发 病率为291例/10万人。 但是, 加拿大MS发病 率的区域性差异非常大。 几项研究指出, 加拿 大环境中的某些因素诱发了MS 实际
13、上移 民到加拿大的人发病率会迅速攀升到和非移民 一样。 国家之间的差异给了科学家一些提示讯 息 。 曼尼托巴大学(University of Manitoba) 的统计学家、 温尼伯研究(Winnipeg study) 的作者之一Mahmoud Torabi指出 , 特定地 区 , 如渥太华和温尼伯的MS高发, 引起了研 究者们对当地环境因素, 包括传染病的爆发或 多元文化城市的遗传差异等的关注。 直到最近, 研究人员依旧无法确定为什 么加拿大, 尤其是特定城市的MS这么高发。 但有一项国际研究工作包含数据库分析、 流行病学、 微生物学、 遗传学和免疫学 提供了大量的证据, 提示了MS的病因。
14、 奥 斯陆附近的阿克斯胡斯大学医院(Akershus University Hospital) 的神经病学家、 博士期 间主要研究MS发病原因的Egil Rsj表示, 证 据太多太繁杂, 很难得到靠谱结论。 不过很多 证据从不同角度或多或少指向了同一个方向。 这些证据指出了MS的三大元凶: 爱泼斯 坦- 巴尔病毒(EpsteinBarr, EBV) 一种 引起单核细胞增多症( 腺发热) 的疱疹病毒, 维生素D 水平低 , 以及会增加MS敏感性的遗传 突变。 但是这三者都非常常见 , 而MS则相当 罕见, 所以它们不可能单独起到关键作用。 麦吉尔大学(McGill University) 蒙特利
15、尔神 经学研究所和医院(Montreal Neurological Institute and Hospital ) 的神经科医师Amit Bar-Or认为,MS的发生应当是三者共同作用 的结果, 但三个因素如何共同作用, 仍有待研 究 。 越来越多的证据显示,病毒感染、维生素D缺乏以及遗传因素是多发性硬化症(multiple sclerosis, MS)的元凶。但目前研究人员还不清楚这些因素是如何共同作用并致病的。 生命奥秘 6 6 受MS发病率的地理差异启发 , 研究者 们已经进行了数百项流行病学研究, 以确定 环境因素的影响。 据伦敦帝国学院(Imperial College Lond
16、on) 的流行病学家Ioanna Tzoulaki解释, 各个团队采用荟萃分析, 汇集 了几项研究数据, 并囊括了数千名患者, 而 且分析了一系列的潜在病因。 目前已经调查过 的病因包括: 感染、 疫苗接种、 其它疾病、 手术、 事故和毒素的暴露。Tzoulaki的团队对 这些荟萃分析进行了回顾。 没有参与回顾的 Rsj指出, 他们分析了每一个可能的环境因 素 。 最有力的证据来自于针对MS与两种EBV 感染迹象之间的联系的研究: 单核细胞增多病 史 , 以及EBV感染的生物标志物EBNA1 。 Dutrisac可能就有单核细胞增多症病史。 十几岁的时候, 他经常感到疲劳, 过去他可是 一个热
17、爱在冬天打冰球的活跃少年。Dutrisac 也表示, 他有时候会莫名其妙地感到疲劳。 疲 劳在MS中很常见, 但也是单核细胞增多症的 症状。 单核细胞增多症常见于青少年和年轻成 年人, 症状包括发烧、 疲劳、 喉咙痛、 淋巴结 肿大和脾脏炎症。Dutrisac未被诊断患有单核 细胞增多症 , 但他可能有EBV感染 。 许多暴露 于EBV的人群, 特别是儿童 , 并不会有明显 症状, 许多轻度病例往往会被漏诊。 因此, 尽 管只有少数人被诊断患有单核细胞增多症, 但 估计全球有90 的人在40岁之前就已暴露于 EBV。EBV感染是终生的。Rsj指出,EBV 根本无法清除, 一旦被感染, 终生都无
18、法摆 脱 。 据Bar-Or解释, 关于EBV感染如何导致 MS , 目前有三种理论 。 一种可能性是EBV 会 感染中枢神经系统(central nervous system, CNS),特别是脑部。EBV可以杀死少突胶质 细胞(oligodendrocyte),这是一种产生髓鞘 ( 包裹在神经纤维上的一层绝缘膜) 的细胞。 髓鞘可以提高神经冲动的传导速度, 这对正常 的神经功能至关重要。 在CNS中 ,EBV感染也可能会引发免疫 反应。 在这种反应中, 一种名为CD8 的免疫细 胞会试图杀死病毒, 但与此同时却损伤了少突 胶质细胞和神经元。Bar-Or承认这个理论存在 争议, 因为虽然有些
19、研究人员在CNS中发现了 病毒, 但其他人却无法重复这一结果。 第二个理论涉及分子模拟, 其中免疫系 统可能会将在髓鞘形成过程中起重要作用的髓 磷脂碱性蛋白(myelin basic protein, MBP) 误认为入侵的EBV。 免疫系统的T 细胞携带可 以识别MBP和EBV的受体, 当T 细胞被EBV激 活时, 它们可能也会攻击与EBV非常类似的 MBP, 从而导致髓鞘丢失。 第三种可能的机制则涉及B 细胞。 在正常 的免疫反应中, 当机体对入侵的细菌和病毒作 出反应时,B 细胞、 骨髓细胞和T 细胞之间存 在相互作用, 清除外来入侵物后, 它们则会负 向调节免疫响应。Bar-Or指出,
20、 这种平衡机 制 , 有助于防止免疫响应时间过长和强度过 高 , 从而损伤正常细胞功能。 也许EBV是通 过激活B 细胞, 来打破免疫平衡, 促进炎症。 Bar-Or还表示, 某些研究人员支持这种理论, 因为移除B 细胞的MS治疗方法成功降低了MS 的复发。 终身感染7 7 7 7 7 7 7 7 MS世界地图显示, 离赤道越远, 发病率 越高。 这种地理分布表明,MS可能与维生素 D 水平较低( 常见于生活在冬季漫长阴暗地区 的人群中) 有关。 但是, 麦吉尔大学(McGill University) 研究维生素D 和遗传学的内分泌 学家Brent Richards指出 , 支持这一理论的证
21、 据主要来自观察性研究, 这并不能说明因果关 系 。 例如 , 是维生素D 的低水平导致MS, 还是 MS以某种方式降低了维生素D 水平? 他还提 出 , 另一个复杂因素是维生素D 与许多健康的 生活习惯有关。 如果经常出去走动, 你身体会 更健康, 维生素D 水平往往会更高。 在这种情 况下, 健康的生活方式可能会降低MS的发病 率 , 而地理差异可能是由其它因素引起的。 通过随机对照试验 ( randomized controlled trial, RCT) 来证明因果联系不仅 复杂、 耗时长、 成本高, 而且很可能申请不到 资金赞助, 因为这样的RCT研究不会测试药 物 。Richard
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