異常PrP沉積對人朊蛋白病的臨床和病理影響

1、異常PrP沉積對人朊蛋白病的臨床和病理影響【摘要】目的探討異常PrP沉積形式與Creutzfeldt-Jakob病(CJD)、Gerstmann-Straussler綜合征(GSS)臨床與病理關(guān)系。方法經(jīng)病理檢查確診的7例CJD,1例GSS腦切片進行朊蛋白PrP免疫組化染色和實驗動物傳遞。結(jié)果 (1) 7例CJD均呈現(xiàn)突觸型陽性,而GSS則呈現(xiàn)斑塊型陽性；(2)突觸型陽性者,病程短,平均12.3個月,斑塊型陽性者病程60個月；(3) 7例突觸型均有癡呆，6例有肌陣攣，小腦癥狀不明顯,斑塊型則與其相反；(4) 突觸型中4例進行動物傳遞均獲成功，斑塊型則否；(5) 突觸型PrP沉積多位于大腦灰質(zhì),

2、斑塊型多在小腦分子層。結(jié)論應(yīng)用水解高壓滅菌法，以PrP抗血清為第一抗體的免疫組化方法,可以準(zhǔn)確判定異常PrP沉積的兩種類型,二者神經(jīng)癥狀、病程長短、 腦電改變以及動物傳遞結(jié)果等均不相同?！娟P(guān)鍵詞】朊蛋白Creutzfeldt-Jakob病 Gerstmann-Straussler 綜合征 Effect of deposition of abnormal prion protein on clinical and pathological aspects of human prion diseaseLIN Shihe*, JIANG Xinmei, ZHAO Jiexu, et al.* Dep

3、artment of Neurology, the First Teaching Hospital of Norman Bethune University of Medical Sciences, Changchun 130021【Abstract】ObjectiveTo investigate the relationship of deposited type of abnormal prion protein with clinical pictures and neuropathological changes in Creutzfeldt-Jakob disease(CJD) an

4、d Gerstmann-Straussler-Scheinker syndrome(GSS). MethodsImmunohistochemicol staining with an antiserum to prion protein (PrP) using hydrolytic autoclaving pretreatment and animal transmission were carried out in seven cases with CJD and one case with GSS. Results (1) Positive staining with the synapt

5、ic type was seen in all of the seven cases with CJD, with plaque type in one case with GSS. (2)The average ,short illness duration, was 12.6 months, in CJD, but the illness duration in the case of GSS was sixty months. (3)The myoclonus and dementia were signifcantly seen in CJD,but the cerebellar sy

6、mptom was obvious in GSS. (4)Successful animal transmission could be determined in CJD. (5) Deposition of abnormal prion protein in the synaptic type mainly located in the grey matter of the cerebrum,in the plague type located in the molecular layer of the cerebellum. ConclusionThe two types of depo

7、sition of abnormal prion protein can be determined with immunostaining. Significant differences for the plaque type were found in the synaptic type in regard with the illness duration, neurological symptoms, EEG changes and animal transmission.【Key words】Prion protein Creutzfeldt-Jakob diseaseGerstm

8、ann-Straussler syndrome盡管Creutzfeldt-Jakob病(CJD)、Gerstmann-Straussler綜合征(GSS)的病因和發(fā)病機理尚未完全闡明，但是，越來越多的研究結(jié)果表明,腦內(nèi)異常朊蛋白(prion protein， PrPCJD)的沉積，是人朊蛋白病最可能的病因1-9。腦內(nèi)異常PrP的發(fā)現(xiàn)與證實，不僅對CJD、GSS診斷提供確證, 而且異常PrP對于疾病的臨床表現(xiàn)、病理改變等也有一定影響3，4。為探討PrPCJD在腦內(nèi)沉積形式以及不同沉積形式對朊蛋白病的臨床影響，本文對7例已確診的CJD和一個家系的GSS腦組織切片,進行免疫組化研究,結(jié)合臨床病理表現(xiàn)

9、, 現(xiàn)報道如下。資料和方法一、臨床資料1. CJD組:7例中，男性5例 女性2例。年齡3473歲；平均病程12.3個月(337個月)。吉林省3例，甘肅省3例，遼寧省1例。2. GSS組:一個家系兩代5例GSS,吉林省人。被驗證例24歲,女性,以小腦癥狀為主。發(fā)病后60個月死亡。二、病理資料8例病人中腦活檢7例，腦局部剖檢1例。CJD病人均采用右側(cè)額葉皮質(zhì)活檢，GSS則采用右側(cè)小腦半球活檢。經(jīng)石蠟包埋，HE、KB、PAS染色,光鏡觀察。其中4例按電鏡包埋，電鏡觀察。三、免疫組織化學(xué)應(yīng)用改進的前處置方法,將切片置于0.3%雙氧水甲醇中，再置于盛有13 mmol/L鹽酸的不銹鋼容器內(nèi),用Tris緩沖

10、液充分沖洗, 以朊蛋白抗血清為第一抗體，4條件下孵育過夜,經(jīng)TTB沖洗后按PAP法染色,以確認腦內(nèi)朊蛋白。四、實驗動物傳遞對-70保存的4例腦活檢組織及1例剖檢腦組織，其中CJD4例,GSS1例,制成10%15%重量/容積勻漿,先后接種于209只昆明鼠腦內(nèi),觀察期限為3年。所有實驗鼠均來自白求恩醫(yī)大實驗動物中心，并經(jīng)國家檢疫合格。結(jié)果一、臨床情況7例CJD均為散發(fā)性，急性發(fā)病3例，亞急性3例，慢性1例。首發(fā)癥狀中3例為精神異常，2例為癲癇大發(fā)作，2例為走路不穩(wěn)，6例有肌陣攣，均伴有癡呆，2例有周期性同步放電。平均病程12.3個月，GSS為一個家系兩代5例，均以小腦共濟失調(diào)發(fā)病，癡呆不明顯，無周

11、期性同步放電,平均病程11.4年,其中1例進行小腦活檢。見表1。表17例CJD和1例GSS的PrPCJD沉積與臨床關(guān)系例序年齡(歲)性別 病程(月)肌陣攣癡呆共濟失調(diào) PSD PrPCJD沉積動物傳遞突觸型斑塊型144男37+-+Ne252男3+-+Ne359男5+Ne434男6+-Ne+557男15-+-Ne+673男16+-Ne+770男4+-+824女60- +-+-注：例17為CJD患者，例8為GSS患者； -：正常,+:輕度改變,+:中度改變,+:重度改變，Ne:未檢,PSD:周期性同步放電二、組織病理病理檢查：大腦皮質(zhì)呈不同程度的海綿狀改變，有的互相融合。 嚴重者白質(zhì)也有類似改變，

12、但程度較輕。節(jié)細胞脫落明顯。殘存者核固縮變長，核仁不能看清。星形膠質(zhì)細胞增生， 其程度遠較海綿狀變性及神經(jīng)細胞脫落為輕。無任何炎癥反應(yīng)。電鏡：腦組織疏松呈海綿狀， 神經(jīng)細胞內(nèi)線粒體腫脹，突觸膜隙不清或腫脹，呈界膜樣空泡變性。GSS小腦皮質(zhì)可見輕度海綿狀改變，Purkinje細胞及顆粒細胞脫落,分子層可見散在的淀粉樣斑塊。三、免疫組織化學(xué)7例CJD額葉皮質(zhì)石蠟切片,以PrP抗血清為第一抗體的免疫組化染色,均呈突觸型陽性(1)。GSS小腦切片則呈斑塊型陽性(2)。1CJD大腦切片，PrP沉積呈突觸型陽性。免疫組化染色2002GSS小腦切片，PrP沉積呈斑塊型陽性。免疫組化染色200四、動物傳遞結(jié)果

13、219只傳遞鼠中有4例23只鼠,于傳遞后381580天發(fā)病。 發(fā)病鼠的確認，除實驗鼠體重減輕，行動緩慢，步行困難外，必須伴有腦海綿狀改變，不過其程度遠較人的海綿狀變性為輕。大部分發(fā)病鼠腦內(nèi)還能發(fā)現(xiàn)異常PrP沉積。GSS動物傳遞，經(jīng)3年觀察仍不發(fā)病。討論自從1982年prusiner提出CJD是一種特殊蛋白質(zhì)的致病因子, 而否定非尋常慢病毒感染學(xué)說以來，人們對這種蛋白質(zhì)的研究較多。正常人體內(nèi)也存在朊蛋白，稱其為PrPC。而致病的朊蛋白則稱其為PrPsc或PrPCJD。PrP 為一種由單基因編碼的膜結(jié)合性糖蛋白組成,體內(nèi)含量不高，它能調(diào)節(jié)神經(jīng)細胞內(nèi)游離鈣的濃度以及在神經(jīng)元之間信息傳遞等方面發(fā)揮一定

14、作用。PrPCJD與PrPC在相對分子質(zhì)量、空間構(gòu)像、理化性質(zhì)等方面完全不同。PrPC相對分子質(zhì)量為30 00033 000,主要為-螺旋結(jié)構(gòu),無任何-折疊,蛋白酶K可以溶解；而PrPsc相對分子質(zhì)量為27 00030 000,含有近40%的-折疊,不能被蛋白酶K溶解。 近年來學(xué)者們已通過免疫組織化學(xué)和免疫印跡方法準(zhǔn)確地證實了PrPSc在腦內(nèi)的存在,從而達到確診朊蛋白病的目的。最初應(yīng)用的免疫組化方法只能使CJD腦切片中51%,即病程長于13個月者,才能獲陽性結(jié)果5,6。而臨床事實是，病程長于13個月的CJD,僅占本病的11.0%60.0%,Kitamoto針對原方法中存在的陽性率低的弊端,成功

15、地改進了該方法前處置中的若干步驟。這樣,可使100%CJD腦切片及相當(dāng)多的傳遞性海綿狀腦病的腦切片，獲陽性結(jié)果。稱此方法為水解高壓滅菌法（hydrolytic autoclaving）3。此方法另一優(yōu)點是,根據(jù)異常PrP 存在的部位、形態(tài)，可區(qū)分為斑塊型(plaque-type)和突觸型(synaptic-type)6-8。本文采用了改進前處置的水解高壓滅菌法， 對8例朊蛋白病的腦切片進行了以PrP抗血清為第一抗體的免疫組化染色。GSS的小腦切片,呈斑塊型陽性。7例CJD均呈突觸型陽性。突觸型7例中6例有肌陣攣，均具明顯癡呆，5例進行6次腦電描記，2例呈現(xiàn)周期性同步放電， 4例動物傳遞均成功。

16、病程337個月，平均病程12.3個月；而斑塊型者,小腦癥狀十分突出,病程長，無周期性同步放電,動物傳遞雖經(jīng)3年觀察仍不發(fā)病。突觸型PrPCJD主要影響大腦皮質(zhì)，嚴重者可呈現(xiàn)大腦萎縮和(或)底節(jié)變性, 而斑塊型主要病變?yōu)樾∧X。斑塊型癥例中也可伴有大腦灰質(zhì)突觸型PrP沉積, 此可幫助理解何以GSS也可伴有癡呆。而在野生型CJD只呈現(xiàn)突觸型3,4。突觸型PrPCJD主要分布在大腦灰質(zhì)和底節(jié)區(qū)，很少在腦干和海馬。而斑塊型PrPCJD大部分沉積在小腦分子層,其次是顆粒層。這些異常的PrPCJD沉積的多少, 與臨床表現(xiàn)和病理改變嚴重程度相平行。因此,有理由推測,大量的PrPCJD在中樞神經(jīng)系統(tǒng)沉積，正是朊

17、蛋白病的發(fā)病基礎(chǔ)8,9。近來,分子生物學(xué)研究表明，PrPCJD沉積之所以出現(xiàn)兩種截然不同的表現(xiàn),與PrP基因表達關(guān)系十分密切。CJDwild和CJD200只出現(xiàn)突觸型PrP, 而GSS102、CJD129多呈現(xiàn)斑塊型PrPCJD，也可呈現(xiàn)突觸型PrPCJD3,4，不過，在中國是否完全如此，有賴于更多的材料和實驗室資料來證實。本課題受中國衛(wèi)生部基金(No.94-1-218)資助作者單位：林世和江新梅趙節(jié)緒宋曉南長春,白求恩醫(yī)科大學(xué)第一臨床學(xué)院130021王為民蘭州醫(yī)學(xué)院第二附屬醫(yī)院徐惠芹王耀山沈陽軍區(qū)總院參考文獻1Kitamoto T, Shir RW, Doh-ura K,et al. Abn

18、ormal isoform of prion proteins accumulates in the synaptic-structures of the central nervous system in patients with Creutzfeldt-Jakob disease. Am J Pathol 1992,140:1285-1294.2Chen SG, Teplow DB,parchi P,et al. Truncated forms of the human prion protein in normal brain and in prion disease. J Biolo

19、gical Chemist,1995,270:19173-19180.3Kitamoto T, Muramoto T, Mori S,et al. Abnormal isoform of prion protein accumulates in follicular dendritic cells in mice with Creutzfeldt-Jakob disease. Virology, 1991,65:6292-6295.4Kitamoto T, Doh-ura K, Muramoto T,et al. The primary structure of the prion prote

20、in influences the distribution of abnormal prion protein in the central nervous system, Am J Pathol, 1992,141:271-277.5Kitamoto T, Tateishi J. Immunohistochemical confirmation of Creutzfeldt-Jakob disease with a long clinical course with amyloid plaque core antibodies. Am J Pathol, 1988,131:435-443.6Kitamoto T, Ogamoni K,