中国公共卫生  2009, Vol. 25 Issue (6): 695-696   PDF    
脑脊液特定蛋白在散发型克雅氏病诊断中作用
王桂荣, 田婵, 董小平     
中国疾病预防控制中心病毒病预防控制所朊病毒室, 传染病预防控制国家重点实验室, 北京100052
关键词散发型克雅氏病     脑脊液     特定蛋白    

散发型克雅氏病(Sporadic Creutzfeldt-Jakob disease, sCJD)为朊病毒病,是一种以脑内出现海绵状病理改变为特征的致死性神经退行性疾病,被认为是细胞内正常PrPC蛋白转化为PrPSc所致,该病潜伏期长,死亡率100%1。由于确诊该病需进行脑组织活检或尸检,所以亟需从易获标本,如血、尿、脑脊液(CSF)中选择潜在的生物学检测标志物来协助sCJD的诊断。近年研究表明,CSF中很多神经蛋白的出现或改变对于CJD尤其是sCJD的诊断具有十分重要的作用,这些蛋白主要包括14-3-3, tau, 磷酸化tau, S-100、神经元特异性烯醇化酶(NSE)和淀粉样蛋白(Aβ1-42),其中14-3-3和tau具有较高的敏感性和特异性,有望成为用于诊断的新检测标志物。现将这几种蛋白的研究进展情况综述如下。

1 14-3-3蛋白

14-3-3是一类序列高度保守的蛋白家族,为典型的胞浆酸性蛋白,相对分子质量为30×103,几乎存在于所有组织(包括睾丸、肝脏、心脏)的细胞浆中,少数存在于原生质膜上及细胞器中。14-3-3蛋白主要分布在神经细胞内,约占可溶性蛋白的1%2。目前发现,14-3-3蛋白有7种异构体β、ε、γ、η、τ、ξ和υ,其中β、ε、γ、η和ξ存在于大脑皮质的神经细胞中,η在小脑浦肯野细胞中。14-3-3蛋白是一组多功能蛋白,参与了多种生物学过程的调控,包括神经元的改变,控制细胞的生长和循环,参与细胞信号传递或作为第2信使其发挥生物功能,并参与磷酸化,细胞转运和有丝分裂3。有文献报道,在sCJD中,由于脑细胞急性损伤而释放出大量14-3-3蛋白,因而CSF中14-3-3蛋白对sCJD的检测具有重要意义。Sanchez等对26例CJD患者CSF进行了分析,用β、ε、γ、η、τ及ξ的特异抗体与标准抗体比较,认为对于CJD的诊断,用异构体的特异性抗体并不优于标准抗体,而且特异性抗体显示出不典型的信号4。研究表明,用蛋白印迹(Western Blot)方法检测脑脊液中14-3-3蛋白来诊断sCJD,其敏感性为90%~97%,特异性为87%~100%5, 6。在阿尔兹海默病(AD)等其他痴呆患者的CSF中很少能检测出14-3-3蛋白,保证了其检测的特异性。在急性神经元缺失或损害如脑卒中、病毒性脑炎、缺氧性脑损伤、硬膜下血肿、急性脑梗死及多发性梗死引起痴呆、颅内转移瘤,常出现阳性结果,但根据临床表现可做鉴别诊断。

2 总tau蛋白(T-tau)

Tau蛋白是一种微管相关蛋白,具有促进微管蛋白聚集成微管和维持微管结构的功能,并与细胞有丝分裂、细胞内物质转运等多种功能有关。正常情况下tau蛋白广泛存在于神经元内,在健康成年人脑中分离的tau蛋白至少有5~6种异构体,相对分子质量在(56~66)×103之间,是来源于同一单基因的不同mRNA剪切产物。这些tau蛋白分别由352,381,383,410,412和441个氨基酸残基组成7。已有3种ELISA法测定CSF中的tau,其中最常用的是用单克隆抗体测定CSF中的各种形式tau,而不管其是否磷酸化。CSF中T-tau蛋白浓度与年龄呈正相关,在不同的年龄段具有不同的参考浓度:21~50岁 < 300 ng/L,51~70岁 < 450 ng/L和71~93岁 < 500 ng/L8。因此,用于诊断时需依据年龄进行判定,以提高准确性。Tau蛋白正常情况下分泌到CSF中,因此,CSF中tau蛋白浓度的变化可能会反映神经元的退化和损害。2类疾病能使CSF tau蛋白含量升高:一类是神经系统的急性炎症,另一类是神经元或轴索的变性疾病。因此,急性中风后tau蛋白水平会有一过性升高,而且tau蛋白升高程度和梗塞灶面积成正比。其可能原因是sCJD引起神经元损害,使tau蛋白释放入CSF中的量增多; 也可能与CJD引起脑组织的空泡状态有关9。单纯依据临床症状来鉴别AD与CJD很困难,但CJD病程的显著缩短及严重的神经元变性都可以通过CSF中tau蛋白显著增加反映出来。有研究认为,CSF中tau蛋白高于1 530 pg/mL,就可以把CJD从AD中区分出来,其准确率为90%。Van Everbroeck B等对66例确诊和9例临床疑似的sCJD患者的研究发现,患者脑脊液中的tau蛋白明显升高,其敏感性和特异性分别为92%和97%,而14-3-3蛋白敏感性和特异性分别为96%和94%9。因此,CSF tau蛋白的测定具有较高的临床诊断价值。

3 磷酸化tau (p-tau)

目前发现,tau蛋白至少存在近30个丝氨酸(Ser)或苏氨酸(Thr)磷酸化位点,这些磷酸化位点主要集中在微管结合区。如果过度磷酸化,tau蛋白就会丧失其正常功能而不能把微管蛋白结合在一起,引起轴突的不稳定和运输能力的降低,并且促进tau的聚集和随后的神经纤维缠结的形成。有研究表明,CSF中tau-pT181水平升高的CJD患者常出现无动性缄默和典型的脑电图改变,且病程明显短于tau-pT181水平低的患者10。另一些研究表明,sCJD病人CSF中tau-pT181无明显变化或有所下降11。tau-pT181的水平变化不能作为sCJD的诊断指标,但结果提示,p-tau与t-tau的比例有一定意义,特别是在总tau蛋白增高不明显时尤为重要,而且p-tau/t-tau的比值还有助于鉴别诊断CJD与AD等痴呆类疾病。

4 S-100蛋白

S-100蛋白是一种酸性钙结合蛋白,可溶解在pH 7.0的饱和硫酸铵溶液中,故命名为S-100蛋白12。Beaudry等分析了129例疑似CJD患者CSF中14-3-3蛋白、烯醇化酶(NSE)、S-100蛋白的含量:当NSE临界值为25 ng/mL、S-100蛋白临界值为2.5 ng/mL时,S-100蛋白敏感性最高为94.2%,而14-3-3蛋白和NSE分别为89.8%和79.9%;特异性依次为14-3-3蛋白(100%)、NSE (91.5%)和S-100蛋白(85.4%)13。Otto等分析了76例确诊或疑似CJD患者脑脊液中S-100蛋白的含量,中位数为25 ng/mL,明显高于对照组(中位数为4 ng/mL),当临界值为8ng/mL时,其敏感性为84.2%,特异性为90.6%13。虽然CSF中S-100蛋白不能作为诊断CJD的标志物,但是其检测对于CJD病人具有较高的敏感性和特异性,结合其他CSF中蛋白含量的变化,S-100的升高对诊断CJD具有一定临床价值。

5 NSE (神经元特异性烯醇化酶)

NSE普遍存在于生物体内,参与糖酵解,催化α-磷酸甘油酸转化为磷酸烯醇式丙酮酸6。Kropp等动态测定16例CJD患者CSF中NSE,发现CJD病人的整个病程中NSE均增高。研究认为,在临床表现符合CJD诊断标准的情况下,脑脊液中NSE≥35 ng/mL、S-100蛋白≥8 ng/mL及14-3-3蛋白为阳性时,支持CJD的诊断13。Kohira等在CJD患者病程早期分别测定CSF和血液中的NSE水平,发现CJD患者血液及CSF的NSE水平均明显高于对照组,其CSF NSE水平高于血液NSE的水平,仅1例患者血NSE水平高于CSF NSE水平14。因此,血液中和CSF中NSE水平的升高可帮助CJD的诊断。

6 淀粉样蛋白(β-Amyloid, Aβ)

Aβ是淀粉样蛋白前体(APP)经蛋白水解酶作用后的产物。第1步,APP被β分泌酶从671位置切开,产生大的N端的片断称为β分泌酶分裂的可溶性蛋白(b-sAPP); 第2步,APP被γ分泌酶分解为游离Aβ,然后分泌到CSF。Aβ有2种形式,一种是由40个氨基酸组成的蛋白片断,称Aβ40;另一种是由42~43个氨基酸组成的蛋白片断,称Aβ42。Aβ42的聚集力和神经毒性均比Aβ40强,且可以促使老年斑形成增多15。CSF中Aβ含量在不同年龄和性别人群中变化不大,最常用的测量方法为ELISA法。CJD病人CSF中Aβ42明显减少,但在AD、肌萎缩侧索硬化、部分额颞叶痴呆和血管性痴呆病人CSF中Aβ42水平也降低16。所以单独使用Aβ42并不能用于CJD的诊断,但与其他指标联合使用时如tau、14-3-3可以显著提高诊断的敏感性和特异性。

7 小结

若要在患者死亡前确诊sCJD,则需进行脑组织活检,但该检查患者不易接受且容易造成医源性传播,因此,从易获标本中选择潜在的生物学检测标志物来协助sCJD的诊断具有重要意义。综上所述,CSF中神经蛋白检测对于sCJD的临床诊断具有一定价值,但某些指标的敏感度、特异度尚不能令人满意,随着科技进步和人们对该疾病认识的深入,一些特异性好、灵敏度高的新检查方法将不断出现。同时结合特定的临床背景,测定CSF中上述神经蛋白的变化对sCJD的临床诊断将发挥重要作用。

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