前段时间,众多明星大腕纷纷在网上发布自己冰桶挑战的视频,其中最吸引眼球的非国民老公王思聪莫属,他在2014年8月19日完成一次冰桶挑战后,一次性为中国瓷娃娃罕见病慈善基金会捐款100万人民币。而这个“要么在24小时内接受挑战,要么就选择为对抗‘肌肉萎缩性侧索硬化’捐出100美元”的冰桶挑战,在火遍全球同时,也向人们引出了一个陌生而奇怪的名词——肌萎缩侧索硬化(英文简称ALS)。冰桶挑战之后,很多人惊觉,原来写出《时间简史》的霍金,也是一名ALS患者。ALS是一种致死性神经系统疾病,它不可逆转地损害人体的运动功能。其实人身上每块肌肉都由对应的神经细胞(即“控制中心”)支配着,而ALS选择性破坏了其中的“运动控制中心”,病人就相继出现肌无力、肌萎缩,并且不断加重直至肌肉完全瘫痪。目前ALS全球发病率大约为1.9/10万,然而随着人口老龄化不断加剧,ALS患者数量有加速上升的趋势,形势十分严峻。据科学家估计,到2040年,全球ALS患者将比2015年增长69%,即2015年的22万患者数量将在2040年增至30万。相比高血压、糖尿病,30万病人数或许不多,但其带来的社会、经济影响却是巨大而深远的。ALS的严重性在于其病因不明,病情不受控制地迅速进展,病人生存质量差、生存时间短,而治疗费用昂贵效果也不理想。ALS的主要症状包括肌无力(手脚无力、抬脖子无力、讲话吞咽无力、呼吸无力)和肌肉萎缩(手、脚、肩膀、舌头等),除此之外,也可以出现肌肉跳动、肢体僵硬等。病人最初可能仅仅是手拿筷子不灵活,走路容易疲劳,或是讲话声音稍含糊,然后逐渐发展为无法穿衣扣扣及独立行走、语音不清,到最后全身瘫痪、无法吞咽进食,甚至呼吸困难,如同整个身体一点一点被冰冻住无法动弹,故ALS患者也被称做“渐冻人”。临床研究表明,患者在确诊为ALS后平均寿命为3-5年,病故的原因主要是呼吸肌无力所致的呼吸衰竭。从另一方面讲,如果呼吸功能被照顾好,其实病人可以存活相对更长时间,具体措施包括了早期使用无创呼吸机,并针对性进行呼吸训练,同时仔细预防进食呛咳或哽噎。ALS无疑很残酷,但是ALS患者有来自全世界的关爱。自1997年起,渐冻人协会国际联盟每年6月21日都会定期举行各种相关活动,旨在让更多人认识ALS,呼吁世人为ALS患者伸出援助之手。2000年在丹麦的国际病友大会正式将6月21日定为“世界渐冻人日”。以世界各地的ALS慈善组织为首,类似“冰桶挑战”的活动不断进行着,这在为ALS病人治疗护理以及疾病研究募集资金的同时,也显示着人们要战胜ALS的坚定决心。“冰桶挑战”过后认识ALS的人越来越多了,但是,如同“恐癌”之风盛行一样,对ALS的恐惧也在人群中逐渐蔓延开。不少年轻人因为“肌肉跳动”而寝食难安,怀疑自己患上ALS,急急忙忙到医院看病。其实,正常情况下完全也可以出现暂时性肌肉跳动,即使是出现了肌无力、肌萎缩,也不能随意断定为ALS。要知道,除去前文提及的临床症状,还需要神经科医生用“小锤子”在病人身上敲敲打打,加上各种检查结果,排除其它可能疾病之后,才能确定是否得了ALS。总体而言,ALS毕竟是一种少见病,中老年人为高发人群,所以一般人在正常情况下,大可不必担心自己会患上这种病。目前ALS在治疗上的确存在诸多困难,但在医疗技术飞速发展的今天,分子生物学家们不断深入研究疾病的形成机理,相应药物开发也在不断进步,我们有理由相信终有一天能够战胜这种疾病,使ALS患者摆脱疾病的困扰。
ALS患者常伴有营养不良,其原因可能包括吞咽困难、肢体无力及患者心理因素导致食欲下降、进食减少,使得能量摄入不足;疾病导致机体代谢率增高、能耗增高。营养不良会使患者病情进展加快,因此,加强营养支持在ALS患者治疗中尤为重要。当患者延髓肌肉受累时,会引起吞咽困难、饮水呛咳,不少患者会有流涎、流鼻涕等情况。当ALS患者出现咀嚼和吞咽问题时,应改变食谱,建议患者少食多餐、进食软食(比如烂饭、米糊等)、非流食(如避免汤等,因进食液体易引起呛咳),必要时可使用增稠剂将液体调成糊状以增加水分摄入量,并避免食用刺激性食物。选择合适的体位进食,进食应小口、缓慢,避免食物误吸入肺内引起窒息或肺炎,进食后保持坐位半小时以避免食物返流、呛咳。有条件的患者可接受吞咽训练等适当的康复治疗,可一定程度上缓解吞咽困难、流涎等症状,具体可咨询康复科医师。受流涎症状困扰的患者,注意调整头的位置(低头时流涎加重,吞咽困难时仰头易引起呛咳),并有意识地锻炼用一定力量闭口,对控制流涎有一定帮助,必要时可在神经科医师指导下服用少量阿米替林减少唾液分泌,改善症状。流鼻涕的患者可用热水蒸汽熏蒸鼻子,以减轻症状。当以上均不能这些措施仍不能保证患者摄取足够的营养,患者出现进行性吞咽困难、体重加速下降、脱水、呛咳导致进餐过早停止时,应尽早使用营养供给装置为患者人工补充足够营养。经鼻腔置入鼻饲管一般为患者提供2-3周的营养支持,并且对患者造成鼻咽部刺激感,患者感觉不舒服,也容易引起反流、误吸。对于需长期人工补充营养的ALS患者,我们建议采用更方便、更安全的胃造瘘管。经皮内镜胃造瘘术(PEG),指在胃镜引导下,在患者上腹部经皮穿刺留置胃饲管,可经造瘘管注入食物及水分,从而能补充营养,保证足够的能量和液体摄入,对于延长ALS患者生存期和改善生活质量有作用。此外,PEG本身的操作相对简单,风险和创伤不大,有经验的医师可将风险控制在极低的几率内。经皮内镜胃造瘘术由专业的消化科内镜医师进行操作,由于ALS患者吞咽困难通常伴随着呼吸功能下降,当呼吸功能下降时,行PEG操作风险将加大,因此我们建议患者如果出现进行性吞咽困难,应尽早行手术。许多患者及家属对手术操作存有恐惧,误以为PEG会对以后的生活带来很大不便,其实PEG术后患者不仅可保留现有的吞咽和说话能力,可依旧经口进食,也不妨碍运动和洗澡,出门时穿上衣服也不会因为腹部造瘘口影响外观。而且由于营养状态的保证,对于以上日常生活能力的保持有很大帮助。关于术后胃造瘘口的护理,家属需要注意的是每次经造瘘管喂食后注入清水,避免造瘘管堵塞;保持造瘘口清洁干燥,避免造瘘口感染;观察造瘘管有无移位等。一般护理得当的情况下造瘘口感染情况并不多见,如果出现造瘘口发红、肿胀、疼痛、液体渗出等感染症状,尽快到医院就诊,予抗感染、局部换药等处理。
Duchenne型进行性肌营养不良心脏功能改变附406例病例分析李伟 卢锡林 梁银杏 刘强 张成 姚晓黎*(中山大学附属第一医院神经科,510080)[通讯作者] 姚晓黎, E-mail:yeyaoxiaoli@sohu.com关键词 Duchenne进行性肌营养不良;心肌酶;超声心动图;心电图;心肌病摘要 目的: 探讨Duchenne型进行性肌营养不良(DMD)的心肌酶、超声心动图和心电图改变的特点及其临床意义。 方法: 用临床病例统计方法对406例DMD患者的心肌酶、超声心动图、心电图等检查资料进行归纳、分析 结果: 所有的患者都有不同程度的心肌酶升高,尤其是肌酸肌酶(CK)升高最明显,4-5岁最高,8岁以后随年龄增长而下降;绝大部分患者(383/406)肌酸肌酶同工酶(CK-MB)都升高。342例患儿行超声心动图检查,异常者89例;355例患儿行心电图检查,异常者237例,随年龄增长,异常率越高。 结论: 充分认识DMD患者心脏病变特点,早期诊断,早期预防,对延缓疾病进展和延长患者的寿命有重要意义。Cardiac dysfunction with Duchenne muscular dystrophy: 406 cases studied LI Wei, LU Xi-Lin, LIANG Yin-Xing, LIU Qiang, YAO Xiao-Li. Department of Neurology, The First Affiliated Hospital, Sun Yat-sen University, Guangdong Guangzhou 510080, China.Corresponding author: YAO Xiao-liKEY WORDS Duchenne muscular dystrophy;creatase;electrocardiograms; Echocardiography; cardiomyopathABSTRACT Aim: To explore the changes of blood serum creatase、echocardiography 、electrocardiograms of the children with Duchenne muscular dystrophy(DMD) Methods: The data of creatase、echocardiogram、electrocardiogram of 406 DMD patients are comprehensively analyzed using clinical statistical method. Results: The blood serum creatase of all patients was higher than normal ones, especial the creatine kinase. And of all the patients, the level of the blood creatine kinase is the highest in these children whose age rang from 4 to 5 years old, and when the children were 8 years old, with the age increasing the level of crestine kinase decreased. Myocardial markers such as MB type of crease kinas isozyme (CK-MB)in most patients is higher than normal one,s . 89 of 342 patients had abnormal echocardiography changes, 237 of 355 patients had abnormal electrocardiograms changes, and with the children growth the rate of echocardiography and electrocardiograms abnormalities is increasing. Conclusions: To full understand the pathological change characteristics of the cardiac in DMD patients plays a very important to prolong the survive of DMD patients and know the progress of the disease.Duchenne型进行性肌营养不良(DMD)是原发于肌肉组织的致死性X-连锁隐性遗传性疾病,致病原因是位于21号染色体上编码抗肌萎缩蛋白的dystrophin基因突变、重复或缺失,活男婴中发病率约为1/3500。DMD通常在3—5岁发病,是儿童神经肌肉疾病中最常见的一种,其特征性临床表现为进行性加重的肌萎缩和无力。通常以下肢近端肌萎缩和(或)肌无力为首发表现,逐渐延及肩胛带肌、心肌和平滑肌。由于肌肉破坏严重,大部分患者在12岁左右失去行走的能力,心脏受累以及呼吸肌受损是不可避免的,若不及早给予适当的治疗最后大多数(90%)患者死于呼吸和(或)心脏衰竭[1-3]。 心脏受累在DMD患者中很常见,而且越来越成为导致晚期DMD患者死亡的首要原因。因为目前临床的发展如非创伤性机械通气的使用在很大程度上改善了DMD患者的呼吸功能,从而降低了因呼吸衰竭而导致DMD患者死亡的风险[2,4]。如同骨骼肌dystyophin蛋白缺失一样,心肌dystrophin蛋白的缺失使得心肌纤维化和脂肪组织浸润,尤其是左心室壁明显。左心室肌纤维的萎缩变性,纤维化以及脂肪组织浸润等使得室壁运动异常,最后导致扩张性心肌病以及严重的心律失常[5-7]。本文是对2002年1月—2008年6月来我科门诊及住院病人的临床资料进行综合分析,以探讨DMD患者的心肌酶、超声心动图及心电图检查的特点及其意义。资料与方法病例来源 2002—2008年在中山大学附属第一医院门诊及住院的406例DMD患者,按第四版《神经病学》关于PMD的分类标准进行诊断[8],即根据患者的临床特点以及肌酶、肌电图、肌肉活检和基因检测等实验室辅助检查而诊断为DMD,并排除其他遗传代谢性疾病。 方法 对406例患儿的临床特点及实验室检查结果进行回顾性分析。CK及CK-MB的检查数据经SPSS13.0统计软件进行分析,≦8岁组与﹥8岁组间DMD患者CK值比较采用秩和检验;心电图检查结果按不同年龄组制成统计表。结 果一般情况 406例患儿中,男性405例,年龄9个月—25岁,平均9.01岁,发病年龄9个月—9岁,平均4.28岁,学会走路的年龄10个月—4岁,平均1.42岁,学会说话的年龄8个月—5岁,平均1.57岁;女性1例,发病年龄5岁,就诊时10岁,学会走路时1岁2个月,学会说话时1岁4个月。足月顺产314例,足月剖腹产46例,早产16例,难产1例,余29例出生史不详。有阳性家族史的121例。CK检测结果(图1) 所有患儿的心肌酶都有不同程度的升高,尤其是肌酸肌酶(CK)升高最明显,4—5岁年龄组的CK值为(14757.08±8524.45)U/L,为CK升高的最高峰,其中一例高达49160U/L;12岁及其以后的CK值为(4723.08±4320.06)U/L;小于等于8岁的各组CK值要高于大于8岁的各组的CK值,≤8岁年龄组的CK值(10055.00±7321.36)U/L;>8岁年龄组的CK值(6771.50±5237.36)U/L,两组比较具有统计学意义(Z=-7.574,p<0.001)。超声心动图检查结果 本组406例患者中有342例患者做了超声心动图,结果有89例(26.02%)出现异常,年龄在3-24岁,平均11.41岁,其中年龄在9岁以前者22例,9岁及以上者67例;病程在6年及以上者71例。异常结果显示为二尖瓣和(或)三尖瓣关闭不全、肺动脉瓣关闭不全、左心房和(或)左心室增大、室间隔与左心室壁增厚、右心室肥厚、二尖瓣前叶脱垂、其中左房大,二尖瓣和(或)三尖瓣关闭不全最常见。12例左室射血分数明显降低(<35%),年龄最小的10岁,最大的23岁。心电图检查结果(表1) 本组406例患者中有355例患儿做了心电图,结果有237例(66.76%)心电图出现异常,年龄为2—24岁,平均8.84岁;年龄在6岁之前的患者中,异常心电图检出率为45.69%(53/113)。异常的心电图显示为窦性心动过速、窦性心律不齐、P-R间期缩短、右胸导联R波增高、不完全性右束枝传导阻滞、左心室高电压、avL, avF,Ⅰ,II,III,V(1-6)深窄Q波、T波改变(低平、倒置)、ST段抬高≧0.1mv或压低≧0.05mv、电轴右偏、Q-T间期延长、房室传导阻滞、P波高尖、偶发房性期前收缩、窦房结-房室结游走性心律、室性早搏等。约75%患者心电图有2—5个异常结果,其中以窦性心动过速、窦性心律不齐、左心室高电压、P-R间期缩短、前胸导联以及肢体导联深窄Q波,不完全性右束枝传导阻滞最常见。CK-MB检测结果(图2) 383例CK-MB升高,其中1例高达2981 U/L;在心电图和超声心动图异常的情况下,CK-MB都是升高的;CK-MB值的升高在4—5岁达到高峰期(932.083±594.45)U/L,随后随着年龄的增长CK-MB值有下降的趋势。图一:406例DMD患者不同年龄组CK值的比较表1 355例DMD患者不同年龄组心电图检查结果355例DMD患者心电图检查结果年龄组(岁)正常心电图结果异常心电图结果人数频率%人数频率%累计频率%2—4 24 6.76 7 1.97 1.974—6 39 10.99 46 12.96 14.936—8 21 5.91 68 19.15 34.088—10 12 3.38 48 13.52 47.610—12 9 2.54 27 7.61 55.2112—14 6 1.69 12 3.38 58.5914—16 4 1.13 13 3.66 62.2516—18 2 0.56 5 1.4 63.6518—20 0 0 4 1.13 64.7820—22 1 0.28 3 0.85 65.6322—24 0 0 4 1.13 66.7624—25 0 0 0 0.00 66.76合计11833.2423766.76—图2、406例DMD患者不同年龄组CK-MB值的比较讨 论 临床上心肌酶的检测是诊断和筛选DMD的一种很重要的实验室辅助检查手段。在本文中有8例男性患者在体检中发现肌酶特别是肌酸肌酶(CK)异常升高而来就诊,年龄在9个月到1岁10个月之间,临床症状不明显,但经Dystrophin基因检测证实确诊为DMD。因此对男婴幼儿肌酶升高明显,应警惕有DMD的可能,及早咨询专家教授或到医院做相关检查。本组406例患者肌酶都有不同程度的升高, CK值为(10411.19±7276.88)U/L,最高达49160 U/L,与国内外文献报道的CK值一般是正常的20—100倍符合;肌酶升高的高峰期是在3—5岁,而大部分患者的发病年龄是在3-5岁[9],提示1)肌酶的升高可能与病程的长短有关2)在发病起始阶段肌纤维已经有严重损害,大量的肌酶通过已经受损的肌细胞膜漏出而进入血液,造成血清中肌酶尤其是肌酸肌酶(CK)的异常升高。同时在本组406例患者中,≤8岁组的患者其肌酸激酶的均数要高于>8岁组的患者,其可能的原因是,发病后在疾病的早期肌纤维大量的破坏,肌酶升高达高峰;随着年龄的增大,肌纤维仍不断的受损,正常肌纤维越来越少,而大量已受损的肌肉组织被脂肪组织浸润和纤维化,因而使得肌酶升高程度不如前明显。这与文献报道的随着年龄的增大CK升高有下降趋势相符合[10]。有报道称DMD合并心脏受损的发病率很高,有将近20%的患者死于心力衰竭[5]。由于目前临床的发展如非创伤性机械通气的使用在很大程度上改善了DMD患者的呼吸功能,从而降低了因呼吸衰竭而导致DMD患者死亡的风险,从而使得导致DMD患者死亡主要原因之一的心力衰竭,越来越受到关注。DMD患者合并心功能障碍的症状不易被发觉,主要原因可能是由于患者骨骼肌受损而使得运动能力下降,心脏耗氧量的减小以及心脏损害呈慢性渐进发展的特殊形式(即多灶性肌营养不良变性和纤维化)。早期对DMD患者的心功能进行评估对及早发现心功能障碍很有帮助,也可早期预防性用药,延长生存时间。CK-MB是心肌细胞质成分之一,当心肌细胞受到损害时CK-MB在血清中的值就会升高。在一般普通人群中,CK-MB可做为心脏特异性标志物,判断心脏受损与否,但是我们要注意在DMD患者中,CK-MB与CK有很强的相关性,受CK影响很大,因此对于DMD患者来说, 用CK-MB判断心脏是否受损缺乏敏感性[11]。近些年来二维超声心动图已被广泛用于DMD患者左心室收缩功能的评估[12,13]。本组病例中有342例患者能配合做二维超声心动图,结果89例显示异常。左心房,左心室内径增大,二尖瓣关闭不全,三尖瓣关闭不全,肺动脉瓣关闭不全,二尖瓣前叶脱垂等提示心脏受损。在这89例显示异常超声心动图的患者中,大部分(71/89)病程超过6年,年龄在9岁或者以上者有67例。提示发病早,病程长心脏越容易受损,且随着年龄的增大DMD合并心肌病的发病率有明显升高趋势。近年虽然有各种报道称在DMD患者心脏受累但未出现典型的临床症状前,用血管紧张素转化酶抑制剂(ACEI)、β受体阻滞剂等药物治疗可延迟左心室功能障碍症状的出现和延缓心肌病变的进展[14],但是对于有明显心力衰竭症状的DMD患者,是否还可以用ACEI做保护性治疗,目前仍存在争议[15,16]。因此早期评估DMD患者的心功能,显得非常重要。建议在DMD患者中,年龄在9岁或者以上以及病程超过6年者每年做一次超声心动图。DMD患者合并心脏受损在临床上最常见的是心肌病和心律失常。而对于心律失常,心电图的检测是最简单可靠的方法。特征性心电图改变往往是心脏受损的最早讯号,而且大部分患者会出现异常的心电图[17,18]。在本组病例中,有355例患者配合做心电图,237例出现异常。6岁之前约45%(53/116)的患者心电图异常,8岁之前约60%(121/205)的患儿心电图异常,16岁以后约84%(16/19)的患者会有心电图异常,表明本病心电图异常不仅出现率很高而且很早,这与以前的报道关于DMD患儿心电图异常出现很早、甚至先于骨骼肌病变体征的观察是相同的。通过心电图的检测,观察到胸导联(V1-V6)和肢体导联(Ⅰ,Ⅲ,avL,avF)窄而深Q波,高尖的P波和R波等是本组病人较突出和较特异性改变,可提示心室壁的受损;不完全性右束枝传导阻滞,Ⅰ度及Ⅱ度房室传导阻滞,房性期前收缩,窦性心律不齐等也可提示心脏传导系统受损;窦性心动过速,P-R间期缩短等在本组患儿中非常常见,出现率达70%,且没有随着年龄的增大而心率变缓和的趋势,提示1)心率的改变可能是因心功能下降而代偿性增快的缘故;2)可能窦房结纤维化和脂肪组织浸润。由于本病合并心脏受累的发病率高而且早,但临床上很难观察到早期心脏受损的症状和体征,而心电图的异常改变往往是心脏受损的最早信号,出现率高而且早,因此我们建议对本病的患儿除了做其他检查外,每年还应常规做心电图检查,尤其是对于8岁及8岁以上的患儿,特征性的多导联窄而深的Q波,高尖P波和高R波对于合并心脏受损具有一定的参考价值。总之,充分认识DMD患者心脏的病变特点,对了解疾病进展和延长患者生存时间具有很重要的意义。参考文献[1]. 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【概述】腓骨肌萎缩症(Charcot-Marie-Tooth disease, CMT)是一组最常见遗传性周围神经病,具有高度临床变异性和遗传异质性。遗传方式可有常染色体显性和隐性遗传以及X连锁遗传。发病率为1/2500。其主要临床表现为腓骨肌萎缩、弛缓性肌无力、弓形足和轻度感觉障碍。由于运动神经元和感觉神经元均受累,也被归在遗传性运动和感觉性神经病。根据神经传导速度(NCV)分为两大组,CMT1型(脱髓鞘,NCV<38cm/s)和 CMT2型(神经元,NCV正常或接近正常)。CMT1型根据基因突变类型分为6个亚型,以CMT1A型最常见;目前已知CMT2型分为15种亚型,有些尚未克隆致病基因,其中CMT2A2 为最常见亚型,而其它亚型均少见。【诊断步骤】 (一) 病史采集要点1.起病情况 慢性起病,缓慢进行加重。CMT1型最常见,为经典的腓骨肌萎缩症。多在儿童期或青春期发病,男女患者比例为2-5:1。CMT2型发病年龄比CMT1型较迟,多在10-25岁起病,也有迟至70岁才发病。2.主要临床表现 CMT1型主要临床表现为四肢远端肌肉无力和萎缩(由于周围神经对称性进行性变性所致),从足和下肢开始,出现马蹄内翻足和爪形足畸形。行走困难主要由于感觉性共济失调或肌无力引起。数月或数年后出现手部和前臂肌肉无力和萎缩,伴或不伴感觉缺失。部分患者伴有脊柱侧弯、垂足,呈跨阈步态。甚至有些患者仅有弓形足或神经传导速度减慢,不出现肌肉无力和萎缩(可能与基因突变有关)。CMT2型症状及出现部位与CMT1型相似,程度较轻。3.常有家族史(二)体格检查要点1.一般情况 患者消瘦,脊柱侧弯、垂足和弓形足等。2.神经系统检查 小腿和大腿下1/3肌肉萎缩,形似“鹤腿”或倒立的香槟酒瓶状。手肌萎缩变成爪形手,可波及前臂肌,受累肢体腱反射减低或消失。深浅感觉减退呈手套、袜套样分布,伴自主神经功能障碍和营养障碍,约50%病例可触及神经变粗,脑神经通常不受累。(三)门诊资料分析1.心酶检查 CK、LDH没有明显改变。2.肌电图 CMT1型NCV减慢为38cm/s以下(正常为50cm/s),CMT2型NCV正常或接近正常。3.从病史和体格检查可见患者以四肢远端肌肉萎缩为主,临床上考虑神经源性肌萎缩。并且伴有感觉改变,符合周围神经损害。若为肌源性,一般以四肢近端无力和萎缩为主。心酶和肌电图结果也支持。(四)继续检查项目1.脑脊液 通常为正常,少数脑脊液蛋白轻度升高。2.肌肉活检 可见神经源性肌萎缩。3.神经活检 CMT1型显示周围神经脱髓鞘和Schwann细胞增生形成“洋葱头”样结构。CMT2型神经活检主要为轴突变性。神经活检可排除其他遗传性疾病,以及淋巴细胞浸润和血管炎性自身免疫性神经病。4.基因检测 可为各亚型确诊提供依据。(1)CMT1型为常染色体显性遗传,根据基因突变类型分为6个亚型,各型基因改变如下。① CMT1A型约占CMT1 70-80%,为17号染色体短臂(17p11.2-12)1.5Mb长片断(其中包含PMP22基因)重复或PMP22基因点突变。。PMP22 基因编码周围神经髓鞘蛋白22。② CMT1B约占CMT1 5-10%,与MPZ 基因突变有关,MPZ 定位于1q22,编码周围神经髓磷脂的主要结构蛋白——髓鞘蛋白。目前伴有MPZ 基因突变的患者分属于以下两个主要类型:幼年发病型和成年发病型。幼年发病组的病理学改变以髓鞘功能障碍为主,归类于CMT1B;而晚期发病组以轴索功能障碍为主,归类为CMT2I/2J。③ CMT1C 占CMT1 的1%-2%,与位于16p13.1-p12.3的LITAF(SIMPLE)基因突变有关,其编码脂多糖介导肿瘤坏死因子-α。④ CMT1D 在CMT1 中不到2%,与EGR2 基因突变有关。EGR2 定位于10q21.1-q22.1,编码参与构成信号通道的早期生长应答蛋白2。⑤ CMT1E 在CMT1 中不到5%,基因定位于17p11.2,与PMP22 基因点突变有关。耳聋和压迫性麻痹是该型的特征性症状。⑥ CMT2E/1F 在CMT1 中不到5%,与NEFL 基因突变有关。该基因定位于8p21,编码神经丝轻链蛋白。NEFL 突变的患者导致CMT2E 亚型,因其神经传导速度减慢,所以又被确认为CMT1F。(2)CMT2型为常染色体显性和隐性遗传以及X连锁遗传,分为15种亚型,有些尚未克隆致病基因,其基因改变如下。① CMT2A1 在CMT2 中最早研究, 与KIF1B 基因突变有关。该基因定位于1p36,编码人类驱动蛋白1B。② CMT2A2 在CMT2 中占20%以上,是目前最常见的CMT2 亚型,与MNF2 基因突变有关。MNF2 基因定位于1p36.2,编码人的线粒体融合蛋白2。目前已发现的MFN2 基因突变有50 多种,某些特异位点突变常伴随特殊临床特征, 如视神经萎缩,锥体束征,震颤,共济失调等。③ CMT2B基因定位于3q21,与RAB7A 基因突变有关。RAB7A 基因编码的人类Ras 相关蛋白7。④ CMT2D 基因定位于7p15,与编码甘氨酸tRNA 合成酶的GARS 基因突变相关。⑤ CMT2I/2J 基因定位于1q22,与MPZ基因突变有关。其特点是晚发性轴突型多神经病伴明显感觉功能障碍、瞳孔异常和听力丧失。⑥ CMT2F基因定位于7p11.23,与HSP27/HSPB1基因突变有关,编码人类小分子热休克蛋白27(small heat shock proteins,sHSPs),维持细胞骨架稳定和调节轴索运输中起重要作用。⑦ CMT2L 基因定位于12q24,与HSP22/HSPB8基因突变有关,编码人类小分子热休克蛋白22,该蛋白主要参与异常蛋白质的降解。⑧AR-CMT2A 基因定位于1q21.2,与LMNA基因突变有关。LMNA 基因编码人核纤层蛋白A/C (Lamin A/C),该基因编码区进行不同的剪接可产生两种核纤层蛋白A和C。⑨ CMT2C基因定位于12q23-q24;CMT2G 基因定位于12q12-q13.3;CMT2H基因定位于8q21.3;AR-CMT2B基因定位于19q13.3;CMT2K 基因定位于8p13-q21.1,可能与GDAP1突变有关。以上各型遗传性质有待确定。⑩ 两种和性染色体连锁相关的CMT2型(CMT2XA和CMT2XB)已经被报道,但是其致病基因仍未被克隆出。【诊断对策】(一)诊断要点根据儿童或青春期出现缓慢进展的对称性双下肢无力,以及“鹤腿”、垂足、弓形足和脊柱侧弯,腱反射减弱或消失,常伴有感觉障碍,运动神经传导速度减慢,神经活检脱髓鞘和Schwann细胞增生形成“洋葱头”样结构。伴有家族史,基因检测可证实。①CMT1型发病年龄约12岁,运动NCV显著减慢,基因检测提示PMP22基因重复或PMP22基因点突变。②CMT2型发病年龄约25岁,运动NCV正常或接近正常。每个亚型基因检测显示突变位于不同染色体的不同位置。(二)鉴别诊断要点注意与一些临床表现相似的疾病鉴别。1.远端型肌营养不良 也表现为四肢远端逐渐向上发展的肌肉无力和萎缩,本病成人起病,肌电图显示肌源性损害,运动NCV正常等可资鉴别。2.远端型脊肌萎缩症 临床表现与CMT相似,肌束震颤明显,无感觉改变。肌电图表现为前角细胞损害。3.慢性炎症性脱髓鞘性多发性神经病 本病进展较快,脑脊液蛋白含量增多,激素治疗有效。4.家族性淀粉样多神经病 临床较难区分,必须借助神经活检或DNA分析。5.遗传性共济失调伴肌萎缩 又称Roussy-Levy综合征,儿童期起病,缓慢进展,表现腓骨肌萎缩、弓形足和脊柱侧弯,四肢腱反射减弱或消失,运动神经传导速度减慢。但是,有站立不稳,步态蹒跚,双手震颤等共济失调表现。(三) 临床类型根据神经传导速度(NCV)分为两大组,CMT1型(脱髓鞘,NCV<38cm/s)和 CMT2型(神经元,NCV正常或接近正常)。目前CMT1型根据基因定位分为1A、1B、1C、1D、1E、1F六个亚型,CMT2型分为15个亚型,可能未来会有更多分型。【治疗对策】 (一) 治疗原则1.早期诊断,早期治疗。2.主要对症和支持治疗。3.由于病程缓慢,患者可存活数十年,对症治疗可提高患者生活质量。(二) 治疗计划1.基础治疗(1)生活上的注意事项 注意休息,勿过度劳累,勿做过重体力劳动,以免加重患肢的负荷而加剧病情。关节扭伤时应及时休息和治疗,否则会引起韧带松弛和加重关节的不稳定。注意保暖,寒冷刺激常使症状加重。应戒酒。 (2)康复训练 超短波、电兴奋治疗配合针灸。肌肉和根间的适当被动锻炼与按摩,可改善肢体血液循环,可增强其伸缩能力。对于垂足,穿高跟鞋、长筒袜或矫正鞋可改善行走,保护踝关节,并能减低踝关节损伤的风险,预防跌倒和骨折。(3)手术治疗 对严重的患者也可采用适当的康复性手术治疗,如手术松解或肌腱移植。关节畸形、脊柱侧弯可采用外科治疗。2.特异治疗(1)维生素 可促进神经纤维再生及功能恢复有帮助。包括维生素B、E、C等。(2)神经营养药物 ATP、辅酶Q、肌苷、胞二磷胆碱、肌生注射液等。(3)其他 加兰他敏、他巴唑也可试用。【病程观察及处理】1.观察肌力改变情况,包括四肢近端和远端肌力的变化,鼓励患者坚持锻炼。2.测量四肢周径,观察肌萎缩情况,鼓励患者进行按摩、康复锻炼等。3.畸形程度和感觉障碍情况。可试用改善血液循环药物。【预防】 首先明确基因诊断,确定先证者基因型,然后用胎儿绒毛、羊水或脐带学分析胎儿基因型,根据产前诊断可终止妊娠,阻止患儿出生。【预后评估】预后一般良好,病程进展缓慢,大多数患者发病仍可存活数十年,对症处理可提高患者生活质量。【出院随访】1.出院时带药。2.定期复诊和门诊取药。3.出院时应注意问题,注意保暖,预防感染。4.继续康复训练。 (姚晓黎)
中山大学附属第一医院神经科 刘强 姚晓黎摘要:肌萎缩侧索硬化症是一种致死性神经变性疾病,尚无有效治疗措施。干细胞由于其具有分化成运动神经元的潜能,受到极大的关注。用于ALS治疗的干细胞有胚胎干细胞、神经干细胞、骨髓间充质干细胞、脐带血非造血干细胞及诱导产生多能性干细胞。其治疗的作用机制主要分为三种:细胞替代, 神经营养因子释放和免疫调节。关键词:肌萎缩侧索硬化症 干细胞治疗细胞替代 神经营养因子释放 免疫调节基金项目:广东省博士启动基金资助项目(编号:5300783);广东省科技计划项目(编号:2006B36003003)。通讯作者:姚晓黎,E-mail: yeyaoxiaoli@sohu.com 肌萎缩侧索硬化(ALS)是一种进行性神经变性疾病,由于上、下运动神经元变性导致延髓、四肢、躯干、胸部及腹部肌肉逐渐无力和萎缩,多因呼吸肌麻痹而死亡。目前尚无有效的治疗方法,力鲁唑(riluzole)为Glu拮抗剂,可使ALS病人的生存期平均延长3个月,是目前唯一被美国FDA批准的临床药物【1】。其他的治疗措施还包括维生素、神经营养因子及基因治疗等【2】,但是都只减慢而不能阻止疾病进展。最新的研究表明,组织特异性干细胞具有分化成其他细胞或组织的潜能,可以分化为运动神经元,这为ALS的治疗开创了更广泛的空间。目前对于干细胞治疗的作用机制分为三种:细胞替代(cell replacement),神经营养因子释放(trophic factors delivery),免疫调节(immunomodulation)。细胞替代理论源于选择性采用有功能的细胞替代变性神经元可以得到临床体征的长期改善。移植的细胞存活,整合到内生的神经网络,然后导致功能改善。释放营养因子是一种更为实用的短期方法,干细胞治疗的有效性归因于产生的神经营养因子能够支持细胞生存、诱导内生的细胞增殖、促进神经纤维再生。第三种理论源于最近研究认为神经系统的炎症在神经变性病的发病机理中起重要作用。慢性炎症的抑制能够解释干细胞移植的积极效果【3】。现将近年关于ALS干细胞治疗研究进展综述如下。1、治疗ALS的干细胞种类干细胞是一类具有自我更新和分化潜能的细胞,能够产生至少一种类型的、高度分化的子代细胞。干细胞按照生存阶段分为胚胎干细胞(embryonic stem cell,ESC)和成体干细胞(somatic stem cell)。干细胞的发育受多种内在机制和微环境因素的影响。用于ALS治疗的干细胞有胚胎干细胞、神经干细胞、骨髓间充质干细胞和脐带血非造血干细胞等。1.1 胚胎干细胞胚胎干细胞是指由胚胎内细胞团(inner cell mass,ICM)或原始生殖细胞(primordial germ cell,PGC)经体外抑制培养而筛选出的细胞。胚胎干细胞(ES细胞)是一种高度未分化细胞。它具有发育的全能性,能分化出成体动物的所有组织和器官。但是人胚胎干细胞应用于临床面临伦理及形成畸胎瘤等复杂因素【4】。1.2 神经干细胞 神经干细胞(neural stem cell,NSCs)指来源于神经系统, 具有自我更新能力。在特定条件诱导下能够向神经元、少突胶质细胞和星形胶质细胞分化的潜能【5】。1.3 骨髓间充质干细胞骨髓间充质干细胞(mesenchymal stem cells , MSCs)具有多向分化潜能,能分化成神经元 、神经胶质细胞。因MSCs 具有获取简便,对供体损伤小,增殖力强,来源广泛,具有迁移至组织损伤部位的能力;很强的免疫抑制特点,可自体移植,也可异体移植等优点【6】, MSCs 向神经细胞的分化为ALS的治疗带来新的希望【7】。1.4 脐带血非造血干细胞脐带血非造血干细胞(umbilical cord blood-derived stem cells)具有多向分化潜能,其在体外条件培养下可以分化为具有神经细胞和神经胶质细胞特征的细胞[1 ] ;植入到大鼠脑内可分化成胶质细胞或神经元【8】。与hMSC和hMSC-NSCs比较,脐带血细胞在CSF中生存率较低,在蛛网膜下仅看到很少的细胞,在脑组织中没有发现细胞【9】。1.5 诱导产生多能性干细胞最近, 将人类体细胞诱导成为多能性干细胞(induced pluripotent stem cells,iPS)的研究成果在生命科学领域引起了一次轰动, 分化的细胞可以通过少数几个基因的外源导入而被重编程到具有多能性的状态,其意义在于可以将患者的体细胞重编程为多能干细胞,再分化为特异性的运动神经元。iPS类似于人的ES,具有多能性,可分化为各种细胞,但可绕过ES的伦理学争论,从而成为具有患者特异性的细胞【10】。2、替代治疗2.1 直接的运动神经元替换要求移植的细胞不仅能分化为运动神经元,而且能被受者的中枢神经系统神经元识别和连接,通过合适的神经纤维发出轴突在肌细胞形成突触,恢复运动传导通路【10】。通过诱导因子如维甲酸、音猬因子,可以将小鼠ESCs诱导成类胆碱功能神经元【11】。还有研究报道在双丁酰cAMP的处理下小鼠ESC源性运动神经元将轴突延伸到前根【12】。然而,即使经过这种处理,这些轴突也限制在移植神经元的附近前根,也没有发现神经肌肉接头【11】。Nakamura et al.(2005)采用体外神经环境,发现胚胎脊髓前体细胞细胞移植到损伤的新生鼠脊髓可以幸存,迁移,分化为神经元,少突胶质,但是很少分化为星形胶质。而且,这些细胞的移植可以促进运动和反射反应的恢复【13】。Erb et al.(1993)报道,移植的运动神经元可以存活最多18周,重新使失神经的肌肉神经化【14】。但是Kerr和同事通过实验发现大多数人胚胎干细胞移植到大鼠后,保持未分化状态,只有很少一些变成类胆碱功能的,不会分化为运动神经元或者与肌肉建立联系【15】。 NPCs能够分化为CNS中三种主要的成熟细胞类型:神经元、星形胶质和少突胶质【16】。Wu和合作者在体外将人胎儿的NSCs分化为类胆碱运动神经元,移植到脊髓,首次证明人胎儿的NSC发出轴突与外周肌肉形成神经联系,这个发现与运动功能的部分改善有关,揭示慢性运动神经元变性的成年大鼠仍然存在形成新的神经联系的合适的环境条件【17】。MSCs能分化为非间充质系,具有很好的可塑性。已经有证据表明,MSCs能在体内体外分化为神经元和胶质细胞【18】。在缺乏酸性神经磷脂酶的老鼠,移植MSCs可以延迟神经异常的发病,延长生存期【19】。但是H.-J. Habisch没有观察到移植hMSC、hUBC能延长ALS鼠的生存时间。处理组和对照组的ALS鼠都死于130天左右,且两组腰段脊髓未发现神经元数目的不同。可能原因是移植细胞的数量【9】。 Garbuzova-Davis et al.(2003); Corti et al.( 2004)移植后可在CNS或外周血管看到大约1.5%的全部细胞类型【19 20】,而H.-J. Habisch仅看到单个细胞,原因可能是注射部位不同,前者是注入外周血管,而后者是注入CNS。对此结果可能有两点解释,移植到CNS的细胞数目、脑和脊髓部位细胞的归巢和分化。移植后十天观察到大多数细胞在蛛网膜下,主要分布在枕大池和基底池附近,很少的细胞在第四脑室和脊髓周围。研究发现,hMSCs体内移植对症状前的运动表现有利,但是考虑到生存时间或疾病进展,hMSCs和hUBCs没有产生主要的治疗作用【9】。临床上Mazzini et al. (2003)进行了一项研究,以检验在ALS进行MSCs移植的效果。研究组选了7个有严重下运动神经体征和轻度上运动神经体征的ALS。从每个病人取一部分骨髓进行MSC培养,3到4周后将细胞悬浮在自体的脑脊液中从外科暴露的脊髓T7–T9水平直接移植。移植后没有病人出现严重不良反应。分别在移植后3月和6月行MRI检查,没有发现脊髓结构改变和异常细胞增殖。在4个患者的下肢近段肌群观察到肌力减弱呈轻度减缓的趋势,这个效应与移植细胞的数目相关【21】。骨髓间充质细胞很容易从ALS的骨髓中分离到,长期观察已经证实自体同源MSCs的培养扩充和移植入人的脊髓是安全的,在ALS病人可以耐受。长期观察还发现用力肺活量FVC和ALS-FRS的下降在至少50%的病人中移植后显著减慢【22】。2.2 尽管运动神经元的变性是ALS主要病理特点,但其它类型细胞也受到影响。Terao et al. (1994)发现随疾病进展脊髓中间神经元也变性【23】,而且减少的脊髓中间神经元本身也能造成截瘫【24】。这样,因为中间神经元的减少,很有可能接受胚胎干细胞来源的功能性运动神经元的移植后ALS病人的瘫痪仍旧存在,如此,同样需要这些中间神经元的替代【25】。死亡的运动神经元的功能替代被证明很难,不论是整合到脊髓环路还是促进新的轴突向肌肉的生长。然而采用胶质细胞的干细胞治疗可能是一个成功的方法,特别是基于胶质细胞在改善神经病理中的角色。已经知道运动神经元周围的胶质细胞调节运动神经元的存活【2】。有报道,增加过表达变异SOD1运动神经元周围的非神经元细胞能够减少SOD1导致的病理状态【26】。变异的非神经元细胞能引起运动神经元的病理改变,单独的运动神经元变异SOD1表达不足以引起神经元变性【27 28】。这些结果提示胶质细胞的干细胞替代治疗对改变疾病进展有帮助。最新研究认为星形胶质分泌一种毒素杀伤运动神经元,从而认为星形胶质是导致ALS运动神经元死亡的元凶。以Kevin Eggan为首的哈佛研究小组从表达正常人SOD1 基因和表达突变SOD1基因的鼠胚泡中培养胚胎干细胞,然而分化为运动神经元。他们发现即使正常的神经元在有SOD1突变基因的星形胶质细胞的出现下,14天后会有50%的减少。相反的条件下,突变的运动神经元在正常星形胶质的围绕下,其减少的程度远没有那么严重【29】。Serge Przedborski等的研究更为深入,他们证明了这种特殊毒素来源于星形胶质细胞。他们发现将运动神经元培养在星形胶质细胞培养后的培养基上,与直接暴露于星形胶质的结果一样,这种结果提示该毒素是胶质细胞分泌的。他们指出SOD1蛋白和谷氨酸盐跟这种毒素可能相同【30】。3、营养支持和神经保护研究发现具有神经保护作用的营养因子包括胶质细胞源性神经营养因子(GDNF)、胰岛素样生长因子-1(IGF-1)、血管内皮生长因子(VEGF)、肝细胞生长因子(HGF)、心肌营养素-1(CT-1)、白血病抑制因子(LIF)、睫状神经营养因子(CNTF)、脑源神经营养因子(BDNF)、神经生长因子-3(NT-3)【31】。 近十年大量的文献报道在实验室将NSCs分离、增殖、纯化,然后移植到神经变性病的模型中。然而,多数实验观察到的有利效果并非来自于细胞替代或移植细胞在神经微环境中的起效,而是来自于释放能够刺激或抑制内生细胞的活动的能力。虽然不少研究者将ESC或NSC在体外分化为神经元,但有学者发现ESCs或组织源性NSCs在成年小鼠脊髓内不形成典型运动神经元,推测可能是缺乏足够的环境因素【11】。也有研究认为ALS鼠的剩余脑成体NSCs和祖细胞仍然正常,而且到疾病晚期仍然存在并行使重要的NSC功能。也认为NSCs所处的微环境(niche)在增殖能力和表型特征存在间断改变,使得NSCs比神经祖细胞更易受影响。尽管mSOD1小鼠的神经祖细胞数量正常,但是新生的神经元的存活受到限制,这样会阻碍细胞募集和神经元的替代治疗,应该通过改变细胞微环境来替代变性的上运动神经元【32】。Kerr DA同样认为干细胞治疗的积极结果主要是干细胞分化为胶质细胞样细胞,为运动神经元提供营养因子,而不是直接的神经元替代【15】。体外修饰的人神经祖细胞移植到SOD1转基因鼠脊髓后分泌GDNF出现症状的轻度改善【33】。输注胶原细胞源性神经营养因子(GDNF) 血管内皮生长因子(VEGF), 胰岛素样生长因子-1(IGF-1)能保护ALS动物模型运动神经元,增加动物的生存时间【25 34】。在一些实例中NSCs移植主要分化为移植源性的星形胶质,偶尔分化为少突胶质,提示治疗效果是星形胶质提供(分泌)的营养因子【35】或者移植源性少突胶质对轴突重新髓鞘化作用【36】。除了神经胶质细胞,肌肉也能为运动神经元和轴突提供营养支持【37】。而且发现去神经的骨骼肌分泌神经营养因子减少,包括BDNF、NT-3、NGF、CT-1、HGF、GDNF。加速的轴突缺失和功能异常是因为运动神经元缺乏这些营养因子,由此发现成肌细胞通过改善GDNF的分泌预防运动神经元的变性【38】。在疾病出现症状前,移植hNPC释放GDNF能维持将近100%的运动神经元,否则这些神经元会减少到正常值的30%。即使在症状晚期,GDNF也能维持至少30%的运动神经元,这个水平足以防止症状的发生。然而肌肉的神经支配并没有看到相似结果,肢体功能也没有改变。hNPC产生的GDNF能调节运动神经元的存活【39】。在ALS,病人和SOD1鼠的脊髓都有胶质细胞的活化增生【40】。假设胶质细胞的反应性增生继发于运动神经元的死亡,很有可能如果移植侧一定数量的神经元复活,会减少胶质细胞的增生。但是发现移植侧和对照侧的星形胶质没有减少,还观察到小胶质的高反应性。那么,GDNF的保护作用不是通过调节宿主反应性星形胶质细胞介导的,GDNF在一个高反应环境促使表达SOD1蛋白的运动神经元存活。被GDNF调节的类胆碱功能的运动神经元甚至没有开始表达细胞凋亡的早期标志如ubiquitin。作者认为GDNF可能与hNPC分泌的其他因子共同作用激活宿主运动神经元的与抗凋亡蛋白联系的细胞保护通路【39】。4、抑制炎症反应McGeer (2002)提供了大量的证据证明在ALS的受累组织中存在活化的小胶质、星形胶质和白细胞渗透。小胶质细胞参与的过度固有免疫防卫创造了一个不利于宿主组织生存的炎症环境【3 41】。小胶质细胞的活化信号是该该炎症反应的启动因素,抑制小胶质细胞活化的抗生素,如二甲胺四环素minocycline可以减少神经损伤后的炎症反应【42】。有研究者报道混合免疫抑制剂或者CD4抗体能延长人神经干细胞移植的存活,混合免疫抑制剂和CD4抗体能够阻断IL-2的产生,抑制移植区域CD4、D8细胞募集以及削弱小胶质细胞的吞噬反应来保护NSC移植物的。同时免疫抑制能够为移植的干细胞分化为神经元、建立与宿主神经元的网络提供足够的时间,从而改善ALS转基因鼠的疾病结果,表现为发病延缓、运动神经元疾病进展缓慢、生存时间较长【43】。移植后的健康运动神经元能否在活化的小胶质细胞和其它炎症反应的有害(不利)环境中存活。帕金森和亨廷顿病的移植研究表明移植的多巴胺能神经元和纹状体神经元可以长期存活并行使功能,而不受疾病的影响【25】。已经有很多研究报道关于骨髓来源的MSCs在体内体外具有免疫抑制的特性【44】。Ryan et al.(2005)详尽论述了移植的MSCs遇到一个陌生的炎症环境,可能诱导免疫调节过程限制炎症以利于自我生存,作用机理可能是分泌一些可溶性因子以形成一个免疫抑制微环境【45】。5、展望虽然动物研究和部分临床试验证明干细胞对神经变性疾病的治疗非常有潜力,但是,干细胞治疗在临床广泛应用之前还有很长的一段路要走。到目前为止,人们对干细胞的了解仍存在许多盲区,还有许多问题需要解决。对ALS的病因研究的更多了解能为干细胞治疗提供更多帮助。随着基因工程、胚胎工程、细胞工程等各种生物技术的快速发展,干细胞研究领域向深度和广度不断扩展,人们对干细胞的了解也将更加全面。21世纪是生命科学的时代,也是为人类的健康长寿创造世界奇迹的时代,干细胞的应用将有更加广阔的前景。参考文献:1. 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中山大学附属第一医院神经科(510080) 姚晓黎 刘 强[关键词] 肌萎缩性侧索硬化症 运动神经元病 谷氨酸 肌无力 肌萎缩进修医生 教授,请您先谈谈肌萎缩性侧索硬化症(amyotrophic lateral sclerosis,ALS)吧。教授 ALS是一种选择性侵犯运动神经元的致命性、进行性神经系统变性疾病。该病最早是由Charcot于1869年发现并报告的,在欧洲称为Charcot病。而又因为美国著名棒球运动员Lou Gehrig不幸罹患病ALS,ALS在美国又称为Lou Gehrig病,WHO还把Lou Gehrig的确诊日期(6月21日)定为世界运动神经元病日。《时间简史》的作者,著名天才物理学家霍金同样罹患ALS,使得各界越来越关注和重视ALS。ALS不仅累及上运动神经元(大脑、脑干、脊髓),还影响到下运动神经元(脑神经核、脊髓前角细胞)。因此,ALS主要表现为上、下运动神经元合并受损的混合性瘫痪,即既有肌无力和肌萎缩,又有肌肉强直和痉挛。ALS患者的智能和认知力,视力、眼球活动、植物神经功能,感觉系统一般不受影响。ALS预后不良,患者发病后5年内可因呼吸功能衰竭而死亡。 进修医生 教授,请问ALS的发病与哪些危险因素?教授 ALS的发病率约为每年1.5个/10万人,患病率为4~6个/10万。ALS发病的危险因素有男性、中壮年、西太平洋地区、ALS家族史以及职业因素。ALS以男性多见,男、女比例约为1.5~2∶1。一般于40~50岁发病,在发病后3~5年死亡。ALS有一定的区域差异性,以西太平洋地区的发病率较高。约5%~10%的ALS患者有家族遗传史。另外,ALS在胃溃疡患者中的发生率明显增高,可能与胃溃疡导致吸收障碍,造成某此营养因子缺乏有关。而外伤尤其是脊柱、躯干和上肢部位损伤者,其ALS的发生率亦明显增高。职业因素中,长期与农药、化学溶剂、胶黏剂接触的木工、理发师、油漆匠、制革工,其发病率亦较其他职业者高。进修医生 教授,请您具体谈谈ALS的病因及发病机制。教授 ALS的发病机制至今尚未完全清楚,可能与神经突触内谷氨酸的兴奋毒性、氧化应激、神经营养因子、自身免疫反应、重金属中毒、慢病毒感染等有关。谷氨酸兴奋毒性学说 谷氨酸盐是中枢神经系统的1种兴奋性神经递质,约1/3的快速兴奋性突触是有谷氨酸介导的。谷氨酸能产生特殊的神经毒性作用并诱发神经元变性。高水平的谷氨酸聚集在神经突触间隙,过度刺激突解后膜细胞,导致过度去极化。而细胞间钙离子水平的持续增高,引起钙离子介导的细胞外分泌。细胞钙离子通道激活后,水解酶增多,产生自由基,细胞渗透肿胀,从而引起细胞溶解。细胞内容物(包括谷氨酸)释放到细胞外液,作用于邻近的神经元引起进一步的兴奋,形成谷氨酸放大回路。于是,细胞外的谷氨酸、去极化和细胞溶解相互影响延续和加重了神经变性的过程。另外,正常人的脑及脊髓中的谷氨酸的吸收系统能将突触间隙中的谷氨酸及天门冬氨酸移除以中止其刺激作用,当ALS患者的谷氨酸吸收系统发生障碍时,谷氨酸及天门冬氨酸堆积会造成神经元细胞的毒性。研究发现,ALS患者血浆和脑脊液中谷氨酸水平较高。以上均提示谷氨酸的激活毒性是ALS其中1种可能的致病机制。氧化应激和线粒体的功能异常 自由基是带有电荷并且不稳定、易于破坏细胞结构的基团。在ALS病人体内,自由基的浓度较高,与细胞中脂类、蛋白和核酸发生共价反应,干扰细胞程序,通过氧化应激的过程破坏细胞。细胞中的其他DNA在细胞核中可被组织成染色体且具有保护自己不受破坏的能力。但线粒体 DNA由于被包绕成微小的基因物质环,缺乏自我保护能力。而且在其内部的进程会产生危险的自由基,对于ALS来说,线粒体DNA极易受到破坏,从而导致继发氧化应激。神经营养因子和神经细丝 神经营养因子是一类由靶细胞提供的特殊多肽或蛋白质,是维持神经细胞功能活动的重要物质,而且与神经细胞分化、成熟、衰老、死亡等密切相关。很多类型的神经营养因子例如纤毛神经营养因子、脑源神经营养因子、类胰岛素生长因子Ⅰ、类胰岛素生长因子Ⅱ及成纤维细胞生长因子,可能在运动神经元的发育及存活中发挥重要的功能,如神经营养因子分泌出现异常,可能影响运动神经远,从而导致ALS。而神经细丝的主要功能是维持神经细胞的形状,其缺失、凝聚或结构异常均可导致ALS的发生。但神经细丝和ALS病因或进程之间的关系尚未确定。神经胶质细胞的异常 研究发现运动神经元周围的胶质细胞功能是否正常,对神经元退行性改变有很大的影响。中枢神经系统的免疫性细胞——小胶质细胞存在于正常的脑组织中,当中枢受伤后其被迅速激活,可释放毒性和炎症介质(如一氧化氮、谷氨酸盐等),造成神经元和胶质细胞损伤。在ALS患者的病变组织中,已发现星型胶质细胞被激活,且在超氧化物歧化酶1转基因鼠模型,当神经胶质细胞发生变异后,可促使一氧化氮和过氧化氢的形成,从而诱导运动神经元的凋亡或死亡,导致ALS。免疫系统异常 研究显示,ALS与免疫系统异常有关。在ALS患者的血清中可检测出去神经支配肌细胞分泌的抗体,该抗体可对培养的神经元产生毒性。另外,ALS患者的脊髓及皮层运动神经元存在IgG的补体(C3)及C4的过量聚集,其血浆中的IgG免疫复合物水平升高。自体免疫系统异常可能会在ALS的发病中起一定作用,但迄今为止,还缺乏确切的研究结果,并且治疗其它自身免疫性疾病的疗法没有1种对ALS起效。中毒学说 铅可以破坏上、下运动神经元,在某些ALS高发地区的水及土壤中的铅含量比其他地区增高。以铅等金属进行动物中毒实验发现,该动物可出现类似人类ALS的临床及病理改变,只是除有运动神经元损害外,尚有感觉神经等的损害。其他对神经系统有毒的重金属如汞、砷和铜等与ALS相关甚少。长期与如杀虫剂之类的农药接触,亦可能导致ALS的发生。而在太平洋的关岛地区,ALS发病率较高,最近有证据显示,真正的原因可能与当地居民长期食用1种以苏铁类植物种子(含β-甲基丙氨酸)为食的蝙蝠有关,当这种蝙蝠的数量下降时,ALS的发病率也随之下降。 病毒和其他传染物质 许多研究认为病毒可能在ALS中起一定的作用,但至今还没有得到证实。艾滋病病毒可以引起1种类似ALS的综合征,该病可在使用抗病毒药物后得到改善。另1研究在ALS病人的脊髓组织中找到埃可病毒的踪迹。因此,推测病毒也可造成运动神经元损伤,导致ALS。其它具传染性的微生物也可能与ALS的发病有关。朊蛋白可以导致疯牛病等神经变性疾病,也被当成ALS的其中1个可能因素。分子遗传学 家族性肌萎缩侧索硬化症(familial amyotrophic lateral sclerosis,FALS)较少见,约占ALS 的10%~15%,多数表现为常染色体显性遗传。目前FALS被分为FALS1-8、ALS-额颞痴呆综合征及TAU病等亚型,不同亚型各有相应的致病基因。FALS1呈常染色体显性遗传,是由于超氧化物歧化酶1基因突变所致,突变基因定位于21q22.1-22.2。FALS2呈常染色体隐性遗传,在儿童或青少年期起病,是由于alsin蛋白基因突变引起,基因定位于2q33-35。FALS3呈常染色体显性遗传,于成年期起病,突变基因定位于18q21。FALS4呈常染色体显性遗传,儿童或青少年期起病,由SENATAXIN基因突变引起,基因定位于9q34。FALS5呈常染色体隐性遗传,儿童或青少年期起病,基因定位于15q15.1-q21.1。FALS6、FALS7 、FALS8和ALS-额颞痴呆综合征均呈常染色体显性遗传的成人型ALS,基因分别定位于16q12、20ptel-p13、20q13.3和9q21-22。其中FALS8是由致病基因VAPS突变引起。基因突变后可产生细胞毒性作用于运动神经元的线粒体,导致氧化应激,或不能保证正常功能的实施,继而引起神经元变性,细胞死亡。进修医生 教授,请问ALS的病理学有哪些改变?教授 在ALS的病理学方面,肉眼可见大脑额上回轻度萎缩。脊髓较正常略小,切面见前角变小,前根变细。显微镜下发现脊髓前角细胞和脑干下部运动核丧失,大脑皮质运动区锥丧失,存活的神经细胞缩小和皱缩,胞浆充满紫褐质。丧失的细胞由纤维星形细胞代替。皮质脊髓束和皮质延髓束弥散变性,脱髓鞘,还可扩大至脊髓侧束和前束中非运动纤维。脊髓损害以颈膨大为主,腰膨大次之。骨骼肌示典型的失神经支配的肌萎缩。而关岛型ALS的病变主要在大脑、脑干和脊髓前角的运动神经元广泛消失,病变区存在的神经元内可找到阿尔茨海默神经元纤维缠结。 进修医生教授,请问ALS的临床表现有哪些特点?教授 ALS的平均病程4年,20%的病人可存活超过5年。ALS的临床表现为上、下运动神经元合并受损的改变。ALS患者一般最早出现的症状为手部不对称性肌无力,如扣钮扣、用钥匙开门等手部动作不灵活,握力减退。ALS病情发展缓慢,但患者的手部无力越来越明显,并出现手部小肌肉萎缩,以大小鱼际肌、骨间肌、蚓状肌为明显,并逐渐延至前臂、上臂、肩胛带肌群。肌萎缩区出现肌肉跳动感。症状进行性加重,下肢也感无力,僵直,动作不协调,行走时足下垂,但肌萎缩不明显。体格检查可见双上肢肌肉萎缩和无力,远端重于近端,有的呈“鹰爪手”。萎缩肌肉可见明显肌束震颤,肌张力不高,但腱反射亢进,霍夫曼征阳性。双下肢痉挛性瘫痪,肌张力高,腱反射亢进,病理反射阳性。感觉系统客观检查无异常,但患者常有主观感觉症状如麻木、发凉等。疾病早期舌肌萎缩和纤颤较明显,甚至可为首发症状。随着病情发展,ALS肌无力和肌萎缩蔓延至躯干、颈部,最后到面肌和延髓支配肌,表现为构音不清,吞咽困难,咀嚼无力等,但由于双侧皮质延髓束受损,发音困难和吞咽障碍可由假性延髓麻痹引起。面肌中口轮匝肌受累最明显,眼外肌一般不受累,一般无括约肌功能障碍,意识不受影响。ALS晚期,患者可出现双侧胸锁乳突肌萎缩,患者无力转颈或抬头,不能吞咽,依靠鼻饲进食。当呼吸肌受累,患者即出现呼吸困难,胸闷,咳嗽无力,常死于呼吸肌麻痹所致的呼吸衰竭或吸入性肺炎。而根据患者首发临床症状的不同,ALS可分为肢体首发型和延髓首发型2种疾病发展模式。认识患者的首发症状从而进行分类对判断预后至关重要。肢体首发型ALS 约占ALS患者的75%,表现为单个肢体部分或完全肌力减退。疾病逐渐进展到四肢,往往首先侵及同侧肢体。显著体征包括四肢肌肉力弱、萎缩、痉挛和肌束颤动,延髓症状也可以发生。肢体首发型ALS患者吞咽呼吸等重要延髓功能要到晚期才受累,因此其生存寿命比延髓型ALS患者要长些。延髓首发型ALS 约占ALS患者的25%,此类患者首先出现延髓部变性,言语困难或吞咽困难。但支配四肢的运动神经元随后亦受累,故明显体征包括舌肌萎缩和纤颤。延髓型首发型ALS患者的呼吸肌功能受累较早,因此其预后比肢体型ALS差。患者也可出现情绪自控能力减退,表现为强哭、强笑。但这并非智能衰退的迹象,整个病程中患者智力不受影响。(收稿日期:2008-01-31)(编辑:林燕薇) 中山大学附属第一医院神经科(510080) 姚晓黎 刘 强[关键词] 肌萎缩性侧索硬化症 运动神经元病 诊断 鉴别诊断 药物治疗进修医生 教授,请问如何诊断肌萎缩性侧索硬化症(amyotrophic lateral sclerosis,ALS)病人? ALS应该与哪些疾病进行鉴别诊断?教授 ALS主要表现为上下运动神经元损害的症状,无感觉障碍,肌电图呈神经元性损害,一般不难作出诊断。上运动神经元损害的症状有肢体腱反射活跃或亢进、强哭或强笑、腹壁反射消失以及病理征阳性。下运动神经元损害的症状包括躯体的肌无力、肌萎缩以及肌电图所表现的纤颤和正锐波。ALS诊断必须有以下神经症状和体征:①下运动神经元损害特征,包括正常肌肉的肌电图改变;②上运动神经元损害的特征;③病情逐渐进展。根据上述3个特征,可作如下4个程度的诊断:①肯定ALS,在3个区域(包括脑干神经、臂从、躯干和腰骶丛)有上运动和下运动神经元损害的体征;②拟诊ALS,在2个区域有上运动和下运动神经元损害的体征,或上运动神经元损害向上端发展,并出现上端的下运动神经元损害体征;③可能ALS,在1个区域有上运动和下运动神经元损害的体征,或2~3个区域有上运动神经元损害体征;⑤怀疑ALS,在2~3个区域有下运动神经元损害体征,包括进行性脊肌萎缩症和其它下运动神经元损害体征。具有下列临床特征可支持ALS的诊断:①全身1处或多处有肌束颤动;②肌电图检查提示神经元性损害,并有高波幅,宽时限的运动电位;③运动和感觉传导速度正常,但远端运动传导的潜伏期可以延长;④无神经传导阻滯;⑤运动诱发电位检查结果提示皮质脊髓束受累。下列临床特征不支持ALS诊断:①感觉障碍体征;②括约肌功能障碍;③视觉障碍;④明显自主神经功能障碍;⑤帕金森病样锥体外系体征;⑥阿尔茨海默病;⑦可由其它病因解释的ALS样体征。下列检查有助诊断:①肌电图检查,包括神经传导速度,阻滞试验和胸锁乳突肌的检查;②脑脊液中氨基酸含量升高;③脊髓和脑干MRI检查,有条件时可做功能性MRI;④肌肉活组织检查(活检)。但在ALS早期或不典型病例,应注意与下列疾病鉴别:颈椎病 因颈椎病变对脊髓、神经的损害可有手肌萎缩,四肢腱反射亢进,双侧病理反射阳性需与ALS鉴别。颈椎病常有上肢或肩颈痛,伴有感觉障碍,无延髓麻痹表现。颈椎X片、CT或MRI示颈椎骨质增生、椎间孔变窄、椎间盘变性或脱出,脊髓受压。上肢皮节体感诱发电位异常,胸锁乳突肌肌电图检查一般正常(ALS异常)。延髓和脊髓空洞症 该病可有肌萎缩,反射亢进,延髓肌损害,但主要特征为不对称性、节段型分离性痛温觉障碍。MRI示脊髓和延髓空洞影像,诊断不难。颈段脊髓和脑干肿瘤 由于脊髓受压可有上肢肌肉萎缩,腱反射亢进和病理征阳性,但一般无肌束颤动,可有神经根痛和脊髓传导束型感觉障碍。脑干肿瘤为交叉性瘫痪。腰椎穿刺可有椎管堵塞,脑脊液检查示蛋白增高。椎管造影、CT、MRI有助于诊断。颈段脊髓蛛网膜炎 可有上肢肌肉萎缩和脊髓受压的表现。其临床上为反复发作,不对称节段性感觉障碍和脑脊液蛋白增高,椎管造影梗阻和粘连可与ALS鉴别。多灶性运动神经病 肌电图上有3个以上部位的传导阻滞,50%的患者波幅下降和时相延长。该病主要为对称性下运动神经元损害,以手为著,男多于女。进展速度比ALS慢。用免疫抑制剂和免疫球蛋白治疗效果好。重症肌无力 以发音和吞咽困难为主要症状者需与重症肌无力鉴别。该病特征为眼睑下垂,眼球运动障碍,休息后可缓解,对抗胆碱脂酶药物反应好,高滴度的乙酰胆碱受体抗体,有胸腺瘤,则可诊断。进修医生 教授,请给我们讲讲ALS的临床治疗吧。教授 目前还没有有效的治疗方式,而是针对多种可能致病原因开展综合治疗,包括药物治疗(抗谷氨酸药物、神经保护剂、神经营养因子等)、对症治疗和干细胞基因治疗等。既往认为维生素E作为抗氧化剂,对ALS患者应有一定疗效。但是大量临床资料表明,维生素E对ALS无效。应用于ALS的药物还有神经营养因子,包括胰岛素样生长因子-1、睫状神经营养因子、脑源性神经营养因子和胶质细胞源性神经营养因子。在欧洲开展的多中心、双盲、安慰剂对照胰岛素样生长因子-1治疗ALS的临床研究,结果发现治疗组患者ALS的恶化进展程度与安慰剂组无显著差别。虽然对睫状神经营养因子、脑源性神经营养因子应用于神经变性疾病抱有极大的期望,但研究结果发现其对ALS无临床益处。加巴喷丁是非N-甲基-D-天冬氨酸拮抗剂,通过抑制支链氨基酸转移酶而阻断谷氨酸的生物合成。在1项临床研究中发现,加巴喷丁治疗组患者肌力下降速度及ALS评分均显著低于安慰剂组,且患者生存时间明显延长。令人遗憾的是,目前国内尚无此药物。免疫抑制剂、免疫增强剂、血浆置换、淋巴结放射治疗、抗病毒药物、神经生长因子对 ALS均无理想效果。90年代提出的谷氨酸兴奋毒性假说的研究使ALS的治疗取得了一定的进展,如谷氨酸能神经传导阻滞剂利鲁唑(riluzole),该药能阻断谷氨酸回路,减缓神经元的变性和死亡的扩散,延缓病情的发展。它对ALS的作用机制包括:①作用于突触前膜谷氨酸能神经元,抑制谷氨酸的释放;②非竞争性阻断兴奋性氨基酸受体;③直接作用于电压依赖的钠通道使其稳定在非活性状态,从而阻滞去极化引起的神经元动作电位的激活,弱化突触前动作电位引起的末期离子进入细胞;④通过与某个未知受体结合或直接作用于G蛋白,可激活G蛋白依赖的信号传导路径;⑤神经保护作用,避免神经元受到毒性作用。通过独立和协同作用干扰若干靶分子位点,从而拮抗中枢神经系统内谷氨酸能神经传递。经法国、比利时等7个国家31个中心对1 114例ALS患者早期使用利鲁唑的安慰剂对照研究表明,利鲁唑组治疗18个月后的存活率显著高于安慰剂组,以100 mg/d的疗效最佳。虽然利鲁唑可延长ALS病人的生命,但只平均延长数月,并不能显示改善ALS患者的运动功能。目前一些正在进行或已经完成的临床试验药物还有以下几种。托吡酯 为谷氨酸受体阻断药,是FDA批准的抗癫痫药物。Cudkowicz等按照随机双盲法进行临床试验。入组患者296例,平均年龄58岁,均为确诊或拟诊的ALS患者。剂量为800 mg/d,疗程为12个月。结果未见明显疗效,且有不良反应。盐酸乙苯哌丙酮 该药是美国FDA批准的用于缓解化学治疗后食欲减退和恶心的药物。也用于痉挛的治疗,特别是多发性硬化伴有痉挛者。Marinol的开放试验,共观察30例ALS患者,剂量为25~100 mg,疗程7个月,结果发现ALS功能评分在治疗前后无明显的变化,但对失眠、食欲减退和痉挛有明显的改善,可作为ALS的对症治疗药物。氧甲氢龙 英文名oxandrolone,是合成激素,在结构上与睾酮相似,主要用于慢性疾病、艾滋病和严重烧伤患者,有增加体重和调节氮平衡的作用。开放试验发现对肌力和体重的下降均无明显的疗效。右美沙芬 该药是N-甲基-D-天冬氨酸受体拮抗剂,研究结果发现它仅可改善ALS患者的球部症状,不能改变ALS的病程。锂剂 近年发现锂剂可以延缓ALS的疾病进展,尤其在ALS模型鼠的研究中,可以延缓发病、减缓病程、增加生存期。其作用机制可能是自体吞噬作用的活化,运动神经元中线粒体数目的增加,抑制星形胶质细胞增生。锂还能减少以线粒体空泡化为特征的慢性神经元坏死,增加神经元的数量,其数目甚至多于盐水给药正常小鼠。目前虽然还没有治疗ALS的理想药物,但护理和对症治疗可显著改善病人的生活质量。包括无创双水平正压通气、经皮内镜胃小肠造瘘、黏液溶解剂、抗抑郁治疗、安眠药和日常生活护理。早期鼓励病人尽可能保持日常活动,进行物理治疗、针灸和按摩,注意口腔护理。在对症治疗方面,巴洛芬、奎宁,苯妥英钠可缓解痉挛,抗胆碱药可控制流涎。吞咽困难的病人可鼻饲或胃造瘘,以保证营养和防止误吸。呼吸肌无力者可行气管切开人工辅助呼吸以维持通气功能。在临床实验评估中,无创双水平正压通气和经皮内镜胃小肠造瘘在ALS治疗中是非常重要的,它们对ALS各种评分的改善甚至远高于目前使用的各种药物。无创双水平正压通气的早期使用能显著延长ALS病人的生存期,已成为近年许多国家治疗ALS的通用标准。而行经皮内镜下胃造瘘予胃肠道营养支持可以显著延长ALS患者的生存期。康复治疗作为1项辅助治疗方法,可以减轻患者的症状,减缓功能障碍及退化,并有助于预防可能的并发症。包括肌肉、关节等锻炼和物理治疗,水疗等。近年来,中医对本病的治疗取得了一定的进展。中医认为ALS以脾肾亏虚为本,风动、痰阻、血淤为标。治疗上应遵循扶助正气的基本原则。以健脾、益肾为主,熄风、化痰、祛淤随症配用,注重培养机体阳气,化湿通阳以疏通经络,重视督脉作用,善用藤类药物。中西医协同治疗亦有很好的疗效,但缺乏严格的论证和大量实践,今后需要在中西医治疗ALS方面逐一探讨。近年来,ALS治疗研究的焦点集中在细胞替代疗法。Garbuzova等发现移植人神经元样细胞,可使ALS模型鼠延迟发病至少3周,平均寿命为128日,而对照组则为106日。移植鼠脊髓分析发现存活的人神经元样细胞神经元,并且在移植区域附近发现很多表现正常的运动神经元,但是其运动功能未见改变。而细胞替代疗法中另一引人瞩目的是干细胞。干细胞和人神经元样细胞一样具有强大的迁徙能力,使经脑脊液或血液移植成为可能。2001年有学者在1种病毒损伤引起运动神经元死亡而产生ALS样的模型上进行了胚胎干细胞的移植,55% 模型鼠的运动功能得到提高和改善,约6% 的细胞迁徙入脊髓并分化为神经元样细胞,表现出神经元特异性表面标记。2003年Garbuzova等把脐血干细胞移植入ALS模型鼠,发现此细胞可在移植鼠内存活10~12 周,可通过血脑屏障到达脑和脊髓的变性神经元部位,表达神经元特异性表面标记,同时延缓病情进展,提高移植鼠的生存时间。2005年KLEIN等发现移植人神经干细胞至ALS模型鼠,该细胞可长时间存活,并分泌营养因子,与ALS模型鼠脊髓细胞整合,延长生存时间。2004年Harper 等发现胚胎干细胞可在体外诱导分化为运动神经元,不仅有长的轴突和树突,还形成突触间的联系,导致肌肉收缩。说明胚胎干细胞诱导分化的运动神经元具有功能,可在体内生长发育。2005年Gao等在体外诱导分化神经干细胞为胆碱能神经元,并发现此细胞能在脊髓损伤模型鼠内产生轴突,与周围肌肉细胞形成神经肌肉接头,并有突触间联系。近几年来,干细胞移植治疗仍在进行中,但结果不甚理想,需要进一步解决以下问题:①治疗ALS的合适细胞;②移植的合适部位和方法;③促进干细胞生长和分化的因子;④抗排斥反应;⑤移植的安全性等。细胞移植治疗ALS的前景是令人激动的,但是目前各种细胞移植试验的疗效均仅为提高和改善ALS病人或动物模型的运动和行为功能,延长ALS的生命。寻找1种能治愈ALS的方法,已经成为临床亟待解决的问题。(收稿日期:2008-01-31)(编辑:林燕薇)
[摘 要] 肌萎缩侧索硬化症(ALS)是累及上、下运动神经元的慢性进行性神经变性疾病。扩散张量成像(DTI)是在扩散加权成像基础上发展来的一种新的成像方法,能反应组织细微结构的改变, 可更为客观的评价上运动神经元的损害, ALS 患者FA 值和ADC 值变化明显,并与临床有一定相关性,可为肌萎缩侧索硬化症早期诊断及加深对该病的认识提供有价值信息。[关键词]:弥散张量成像;肌萎缩侧索硬化症;皮质脊髓束; 早期诊断肌萎缩侧索硬化症(amyotrophic lateral sclerosis , ALS) 的诊断主要依据EI Escorial 临床标准[1 2],结合电生理改变并除外其他疾病,其中下运动神经元(lower motor neuron,LMN)受累可通过肌电图诊断,而上运动神经元(upper motor neuron,UMN)损害主要依赖临床检查,而缺乏客观的评价标准。常规MRI可显示早期的运动系统萎缩,尤其是锥体束[3],但难于量化,对疾病进展不能提供一个敏感的检测指标,因而具有很大的局限性[4]。 弥散张量成像(diffusion tensor imaging,DTI)是近年来在弥散加权成像( diffusion weighted imaging ,DWI) 基础上发展起来的一种功能磁共振成像技术,能非侵入性地研究皮质脊髓束(corticospinal tract, CST)解剖结构及变性方式[5],并可能作为临床治疗试验的客观形态学指标[6]。现将近年的有关进展综述如下。一、正常皮质脊髓束DTI图象DTI是研究ALS患者CST的新方法。皮质脊髓束是有明显形态学变化的白质束,由大脑皮层大型锥体细胞的轴突纤维组成,经内囊后肢下行,至中脑的大脑脚底,占其中间3/5的外侧部;然后至脑桥基底部,分散成大小不等的纤维束下行;至延髓锥体,纤维又集拢形成一束。在锥体下端,绝大部分纤维(约70%~90%)左右相互交叉,形成锥体交叉。交叉后的纤维至对侧脊髓外侧索的后外侧部下行,形成皮质脊髓侧束,在下行过程中陆续止于脊髓前角细胞;小部分纤维不交叉,进入脊髓的前索,组成皮质脊髓前束,其纤维逐节经白质前连合交叉终止于对侧的前角运动细胞。这些纤维束粘合紧密的变异程度会反映出部分各向异性(fractional anisotropy,FA)值在CST走行上变异较大[7 8] 。 DTI 测量的是水分子的弥散运动,它受到细胞本身特征和阻碍水分子运动的细胞结构的影响。脑白质、脑灰质、脑脊液由于细胞本身特征和阻碍水分子运动的细胞结构的不同,其各向异性就有所不同,因而在DTI图像上呈不同灰度的图像。在FA图中可辨认出大多数白质内主要的纤维束。在正常DTI 的FA图上,正常白质表现为高信号,可辨认出脑白质内主要纤维束的走行,如胼胝体、内囊、外囊、锥体束等[5]。 不同解剖水平部分各向异性、平均扩散率(mean diffusivity, MD)值变化很大[9],从大脑脚到锥体FA逐渐降低,大脑脚FA值最高,脑桥以下水平FA值最低。脑桥至延髓的相邻层面FA也是高度变化的,但在大脑脚的所有层面FA均值相同; 从内囊到锥体MD呈上升趋势,MD值在延髓最高,而在脑桥最低。在脑桥CST纤维分开为多支,相互交叉横向穿越脑桥的纤维,纤维密集程度不如脑桥以上部位的,导致FA降低、MD升高(因为细胞外容积增大使水弥散率更高)。从大脑脚到锥体,许多纤维离开CST,脑桥部位有间接纤维离开各种脑干核团,大脑脚一侧有2千万纤维,而锥体一侧仅1百万纤维组成;尽管运动束在锥体比较集中,但椎体体积小,且ROI(region of interest)分析的限制性,意味着从邻近的多方向纤维束到其他脑干核团,邻近脑脊液以及锥体交叉对纤维连贯性的中断,这些因素综合导致FA降低、MD升高 [10]。Schimrigk SK和 Sage CA等主张将ROI设置在纤维高度集中的内囊后肢的尾侧[7 8] 。Sage CA等发现脑室周围白质FA降低,因为上纵束和胼胝体纤维(与水平CST走向垂直)在该部位出现,它们的不同弥散主方向导致FA下降,而MD不受平均弥散方向的影响,因而在室周水平没有明显变化[8]。 目前对DTI研究主要采用的设置感兴趣区域(region of interest,ROI)的方法,其优点是脑部某些特定部位可准确定位(如锥体束),但也有缺点在感兴趣的CST图像上人为定位,受研究者主观影响大。ROI结构的边缘如何避免脑脊液或灰质的部分容积影响(partial volume contamination)是最普遍关注的问题[10]。采用纤维束追踪成像技术(fibertracking)选择ROI可避免研究者自身因素的影响,能够提供纤维束重建,从该方法获得的量化分析方法能较好量化比较两组间的弥散特性, 可比ROI的FA图提供更多关于白质结构信息,更为客观的评价白质完整性[8]。纤维成像术是一个阐明白质纤维走行的极好工具,但不适用于容积分析(体积分析)。纤维成像依据FA、ROI区域图像清晰度、信噪比而变化,因而作者认为采用纤维成像获得的CST体积量化评价不准确,然而该技术可用于CST特定区域的成像[11],但不能完全克服ROI分析的部分容积效应,需要更高分辨率的DTI设备及与DTI有关的新技术:弥散频谱成像(diffusion spectrum imaging,DSI)。 鉴于ROI的不足之处,Schimrigk SK介绍了一种新的方法:混合概率模型(probabilistic mixture model)以提高DTI参数的精确度,直接对DTI数据进行量化分析,可将ROI区域内的像素自动分类为纤维、非纤维(背景)和混合状态,可以将混合中的纯纤维分离出来,即使纤维束彼此十分接近。该方法能最大程度的减少研究者个人因素对结果的影响[7]。该结果已在胼胝体得到验证[12] 。 二、ALS皮质脊髓束DTI图象国外关于DTI在肌萎缩侧索硬化症中的应用研究,选取的感兴趣区(ROI)多集中在皮质脊髓束走行区的放射冠、内囊后肢、大脑脚、脑桥以及延髓的锥体,近年来一些研究者将DTI的研究扩展到全脑[13] 、颈髓[14]。在ALS的DTI图像上,多数文献报告CST的弥散值的改变:FA值降低, ADC/MD值升高,尤其是内囊后肢水平[13 15 16 17]。Schimrigk SK认为辨别健康人与ALS应选择在内囊,具有最小变异和最大差异,如果不考虑年龄,FA<0.57/0.55可认为异常[8]。(1)FA值 研究发现不仅CST出现FA值,CST外皮质也有阳性结果 (丘脑、左岛叶、左室周运动前区、右顶叶皮质[13]、右额下回白质[18]、左中央前回、胼胝体[19])。另有学者发现相对健侧的大脑脚改变明显[5]。Hong YH也认为大脑脚是ALS与对照组唯一显示弥散特性明显改变的区域(p细胞增生可能导致MD值的假性正常( FA减少因为胶质细胞与其取代的组织各向异性不同) ,CST神经纤维部分变性和碎裂产生的细胞碎片也可能是导致MD假性正常 FA减少的原因[14]。 细胞外基质促进水分子弥散而增加MD;存在于轴突间的星形胶质细胞阻碍水分子自由弥散而降低MD;部分变性细胞碎片或沿CST的崩解的纤维也在残存轴突间限制弥散而降低MD。ALS病理变化造成MD改变是细胞外基质扩充等类似因素竞争作用的平衡。尸检发现脑干部位有噬神经细胞现象、收缩、固缩空泡化支持该观点[10]。纤维追踪分析显示CST的前中部分受损; 像素分析显示全脑弥散参数改变,包括额叶颞叶顶叶[8]。额前皮质、运动前区:主要运动皮层的Betz细胞变性造成白质传入传出纤维继发变性;顶叶皮质异常:主要感觉皮层与顶叶间的本体感觉纤维继发变性;但是并不是所有CST外的白质变性可简单归结为继发变性。海马、岛叶、眶额白质改变显著,可能反映一部分ALS认知障碍的解剖学基础。但作者的研究对象没有一个有认知障碍,由此支持一种观点:ALS侵犯了整个额颞大脑,甚至在没有认知障碍的病人,仅一小部分ALS有额颞区域改变明显出现认知改变。有报告指出如果详细检查的话至少50%的病人存在认知障碍[27]。 Sach M为研究DTI对发现UMN早期损害的价值,他们研究了6个MRI检测时尚未发现UMN临床体征的ALS,这些病人在疾病进程中逐渐出现锥体束征,但图像上早已出现CST纤维完整性的降低,出现胼胝体FA降低,因为变性的锥体束经过胼胝体中间,ALS常发现胼胝体萎缩,造成认知障碍、精神症状[19]。三、展望DTI为ALS研究发展提供了巨大空间,将为临床诊断及临床疗效评价提供更多的帮助,是目前唯一无创地评价ALS对白质纤维束的影响的有效方法,在中枢神经系统中有着十分广阔的应用前景,但目前研究局限在于观察对象较少,尤其是部分病人的ALS诊断并不十分确切。考虑到该病的发病率偏低,更多数量且相似的病例收集难度较大, 大样本人群的研究有一定困难。将来的研究可以去比较UMN体征为主同混合型及LMN体征为主去探索DTI分辨CST变性的独特优势,并确定一种客观的诊断标准。随着磁共振技术的进步和分析软件的开发,以及对ALS分子病理学的更多了解,DTI必将成为一项成熟、高效的诊断工具,为临床提供重要帮助。1. 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