肌萎縮側(cè)索硬化運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元選擇性損傷的可能發(fā)病機(jī)制

曾含漪 徐仁伵

(南昌大學(xué)醫(yī)學(xué)院，江西 南昌 330006)

肌萎縮側(cè)索硬化(ALS)是一組病因未明確致命性的選擇性侵犯脊髓前角細(xì)胞、腦干運(yùn)動(dòng)神經(jīng)核、皮質(zhì)錐體細(xì)胞和錐體束的進(jìn)展性的神經(jīng)退行性疾病，既有上運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元受損，又有下運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元受損，表現(xiàn)為肌無力、肌萎縮、延髓麻痹與錐體束征。發(fā)病機(jī)制至今未明，隨著對(duì)ALS疾病的研究深入，ALS運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元選擇性損傷的發(fā)病機(jī)制可能有:Cu/Zn超氧化物歧化酶(SOD1)基因突變，谷氨酸毒性學(xué)說，線粒體功能障礙，免疫炎性反應(yīng)，星形膠質(zhì)細(xì)胞功能異常，TAR DNA結(jié)合蛋白43(TDP-43)和肉瘤融合蛋白(FUS)包涵體等。

1 SOD1基因突變

SOD1基因編碼的SOD1能催化超氧陰離子自由基發(fā)生歧化反應(yīng)，阻止超氧化物與一氧化氮(NO)反應(yīng)形成過氧化亞硝酸陰離子。SOD1可通過依賴銅伴侶分子(CCS)及非依賴銅伴侶分子兩種途徑激活，最開始認(rèn)為SOD1的突變導(dǎo)致SOD1功能缺失引起ALS發(fā)病，但后來研究發(fā)現(xiàn)，刪除SOD1基因的小鼠不表現(xiàn)為ALS〔1〕，且刪除CCS基因的動(dòng)物模型也不發(fā)病〔2〕。這表明，SOD1突變導(dǎo)致的不是功能缺失性毒性，而是一種功能獲得性毒性。SOD1的功能獲得性毒性可通過它的錯(cuò)誤折疊、聚集來導(dǎo)致細(xì)胞的損害。

未被金屬修飾的不成熟的SOD1的解鏈溫度較低，較易發(fā)生錯(cuò)誤折疊，同時(shí)，錯(cuò)誤折疊的SOD1蛋白又易與DNA或其他蛋白結(jié)合形成容易錯(cuò)誤折疊的新的化合物。研究表明，神經(jīng)元周圍的神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞等也會(huì)分泌一些物質(zhì)造成一個(gè)促進(jìn)SOD1錯(cuò)誤折疊的環(huán)境〔3〕。野生型SOD1若缺乏金屬也容易形成聚集體。SOD1的兩個(gè)亞基在基因發(fā)生突變后穩(wěn)定性下降，使SOD1易形成聚合物。同時(shí)，不成熟的SOD1由于容易受到氧化損傷而形成聚集物。SOD1不僅位于細(xì)胞質(zhì)中，它還可位于一些膜性細(xì)胞器中，SOD1在線粒體膜間和跨高爾基體網(wǎng)絡(luò)中可能攜帶更低電荷，由此推斷，凈電荷減低或許可加速SOD1蛋白聚集突變。此外，Tiwari等研究發(fā)現(xiàn)SOD1金屬結(jié)合區(qū)域突變體的疏水性明顯增強(qiáng)，疏水性增強(qiáng)使其更容易與其他物質(zhì)相互作用形成聚集體。

聚集的SOD1可通過影響軸突運(yùn)輸，線粒體功能，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)及抑制蛋白酶體功能對(duì)疾病產(chǎn)生影響。聚集的異常SOD1可使神經(jīng)微絲發(fā)生交聯(lián)，使其沉積影響軸突運(yùn)輸。從而影響神經(jīng)元功能，在ALS早期即可發(fā)現(xiàn)有軸突逆向運(yùn)輸?shù)膿p害。異常SOD1還可抑制蛋白酶體的功能，引起神經(jīng)元變性死亡，此外還可影響線粒體功能，引起鈣離子超載，使線粒體ATP產(chǎn)生障礙，產(chǎn)生氧化損傷及引起細(xì)胞凋亡。

2 谷氨酸(Glu)毒性作用

Glu與N-甲基-D-天冬氨酸受體(NMDA)結(jié)合后使鈣離子內(nèi)流，激活一系列蛋白酶和蛋白激酶，使蛋白質(zhì)的分解和自由基生成增加，脂質(zhì)過氧化過程加強(qiáng)，神經(jīng)元自行溶解。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)ALS病人血漿中Glu濃度升高，腦脊液中Glu及天冬氨酸的比值增高。當(dāng)Glu的清除發(fā)生障礙時(shí)，會(huì)造成神經(jīng)元細(xì)胞的毒性。

有學(xué)者將含有較高濃度Glu的ALS病人血清加入正常培養(yǎng)的脊髓前角運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元中，發(fā)現(xiàn)培養(yǎng)數(shù)小時(shí)后神經(jīng)元明顯受損。還有人將此血清加入到ALS脊髓培養(yǎng)模型中發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元較正常對(duì)照組減少。

在ALS病人腦脊液和大腦皮層中發(fā)現(xiàn)有DNA氧化損傷標(biāo)記物8-羥基2-脫氧鳥苷酸濃度升高和脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物丙二醇含量的增多。過量的Glu可激活非NMDA受體，引起鈣離子內(nèi)流，細(xì)胞可通過鈣結(jié)合蛋白緩沖一過性增多的鈣離子，而運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元中缺乏鈣結(jié)合蛋白，只能通過線粒體緩沖增多的鈣離子，從而使線粒體內(nèi)的鈣離子超載，鈣離子超載使線粒體功能受損，引起ATP產(chǎn)生障礙，電子傳遞障礙溢出生成自由基，自由基增加觸發(fā)氧化應(yīng)激，對(duì)生物體造成氧化應(yīng)激損傷，使脂質(zhì)，蛋白質(zhì)和DNA、RNA氧化，造成生物膜脂質(zhì)氧化，破壞生物膜的正常功能，使蛋白質(zhì)構(gòu)象變化，影響生物體中酶和相關(guān)蛋白的正常功能，使染色體發(fā)生畸變等。同時(shí)，Glu轉(zhuǎn)運(yùn)體受氧化作用可使其轉(zhuǎn)運(yùn)谷氨酸的能力減退，使Glu毒性進(jìn)一步增加。同時(shí)，Glu增多引起鈣離子內(nèi)流，激活鈣離子依賴性NO合酶(nNOS)，nNOS催化生成具有神經(jīng)毒性的NO。同時(shí)鈣離子超載引起線粒體功能受損，產(chǎn)生氧自由基，NO可與氧自由基作用生成氧化能力更強(qiáng)的ONOO-，它可與體內(nèi)許多物質(zhì)反應(yīng)生成硝基化產(chǎn)物，產(chǎn)生神經(jīng)元毒性。

3 線粒體功能障礙

線粒體是產(chǎn)生ATP的最基本單位，他可維持鈣離子穩(wěn)態(tài)，參與鈣離子信號(hào)傳遞，還能調(diào)節(jié)內(nèi)在細(xì)胞凋亡。在ALS案例中很早就發(fā)現(xiàn)有線粒體形態(tài)學(xué)宏觀和微觀的改變，如神經(jīng)元中可有線粒體的聚集和增大，并且后來還發(fā)現(xiàn)有功能上的改變，如在SOD1突變小鼠的線粒體呼吸鏈復(fù)合體I和IV活性均有下降。有報(bào)道稱:在一個(gè)運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元病人中觀察到有細(xì)胞色素C氧化酶單位I的缺失。在另外一個(gè)病人中則發(fā)現(xiàn)有線粒體tRNA的基因突變。除此以外，在散發(fā)性ALS病人腰背的脊髓前角和近端軸突中可發(fā)現(xiàn)線粒體的大量聚集。目前有報(bào)道在突變SOD1轉(zhuǎn)基因小鼠中可見異常的線粒體聚集〔4〕。

線粒體可緩沖興奮性細(xì)胞內(nèi)的鈣離子潮，在運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元等易興奮細(xì)胞中起著重要的緩沖一過性鈣離子增多的作用。在細(xì)胞和動(dòng)物ALS模型中均發(fā)現(xiàn)有鈣離子濃度的增加和線粒體的破壞。在出現(xiàn)臨床癥狀前的G93A突變轉(zhuǎn)基因小鼠大腦和脊髓中發(fā)現(xiàn)有線粒體承載鈣離子能力的下降。另外，鈣離子可激活產(chǎn)生反應(yīng)性氧簇(ROS)的酶產(chǎn)生，從而使膜滲透性改變進(jìn)一步加劇鈣離子的流入〔5〕。細(xì)胞內(nèi)增加的鈣離子又可擴(kuò)大Glu介導(dǎo)的毒性作用，同時(shí)又可進(jìn)一步引起鈣離子的細(xì)胞內(nèi)流〔6〕。

早期的研究認(rèn)為，線粒體介導(dǎo)的凋亡參與了運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元的退變。但相關(guān)的研究并未取得實(shí)質(zhì)性的成果。有研究表明，神經(jīng)肌肉失神經(jīng)改變遠(yuǎn)在在凋亡蛋白激活前便已出現(xiàn)。在出現(xiàn)神經(jīng)肌肉失神經(jīng)表現(xiàn)后，在神經(jīng)肌肉接頭處運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元內(nèi)出現(xiàn)線粒體畸形，而且，在軸突尚未從神經(jīng)肌肉接頭處撤離時(shí)，在運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元的突觸末端聚集有大量的突變SOD1。由這些研究推斷，線粒體的改變或許在失神經(jīng)改變中起著重要的作用。目前轉(zhuǎn)基因小鼠實(shí)驗(yàn)傾向于“死亡撤退”假說，即運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元的死亡是末端神經(jīng)軸突破壞而導(dǎo)致的，而非細(xì)胞凋亡引起的。目前有力的證據(jù)表明在突變SOD1轉(zhuǎn)基因小鼠疾病的早期階段，尚未出現(xiàn)臨床癥狀前，可見運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元脫離肌肉的失神經(jīng)表現(xiàn)。轉(zhuǎn)基因小鼠肌肉中過表達(dá)解耦聯(lián)蛋白1，表現(xiàn)為與年齡相關(guān)的神經(jīng)肌肉接頭的退化，終端軸突的退化和逐漸出現(xiàn)的晚期神經(jīng)元的病理改變〔7〕。這可能是由軸突運(yùn)輸系統(tǒng)受損引起的，在神經(jīng)退行性病變中均發(fā)現(xiàn)有線粒體運(yùn)輸?shù)膿p害，線粒體運(yùn)輸障礙會(huì)導(dǎo)致線粒體形態(tài)的改變，使線粒體在軸突和神經(jīng)末梢的分布減少，減少ATP的產(chǎn)生，降低緩沖鈣離子的能力。而且還會(huì)引起線粒體動(dòng)力學(xué)障礙。這個(gè)結(jié)果進(jìn)一步支持神經(jīng)肌肉接頭末梢的病理改變會(huì)導(dǎo)致ALS中運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元的退行性病變。并且進(jìn)一步提示線粒體在其中所起的重要作用。而ALS中的SOD1會(huì)干擾線粒體的功能，因此，維持軸突末梢一定數(shù)量的正常功能的線粒體或許可為ALS的治療提供一絲希望。

4 星形膠質(zhì)細(xì)胞作用

正常的星型膠質(zhì)細(xì)胞的功能可參與神經(jīng)遞質(zhì)傳遞代謝，它通過攝取突觸間隙中的Glu和γ-氨基丁酸(GABA)用來合成神經(jīng)元中的遞質(zhì)谷氨酰胺和GABA，減少突觸間隙中的Glu濃度，進(jìn)而減少Glu所引起來的興奮性毒性。

在動(dòng)物模型中發(fā)現(xiàn)，神經(jīng)毒性需要非神經(jīng)元細(xì)胞中也要有突變?nèi)薙OD1(hSOD1)的表達(dá)，實(shí)驗(yàn)表明，轉(zhuǎn)基因小鼠中單純的在神經(jīng)元細(xì)胞或膠質(zhì)細(xì)胞中表達(dá)突變的hSOD1不能引起運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元病的發(fā)生。在高級(jí)脊椎動(dòng)物的中樞神經(jīng)系統(tǒng)中，星型膠質(zhì)細(xì)胞通過一種叫做膠質(zhì)化反應(yīng)的形式來應(yīng)對(duì)各種損傷，如創(chuàng)傷，感染，局部缺血和神經(jīng)變性過程〔8，9〕。在 ALS病人中，可觀察到在上下運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元周圍均有膠質(zhì)化反應(yīng)。

星型膠質(zhì)細(xì)胞在ALS病人中可能的損傷機(jī)制包括:(1)下調(diào)星型膠質(zhì)細(xì)胞Glu轉(zhuǎn)運(yùn)體:很多ALS病人腦脊液中有Glu的增加和在皮質(zhì)區(qū)和脊髓中Glu轉(zhuǎn)運(yùn)體(EAAT2)表達(dá)的減少。興奮性氨基酸通過突觸前膜和星型膠質(zhì)細(xì)胞上的Glu轉(zhuǎn)運(yùn)體而清除，在ALS病人中，EAAT2轉(zhuǎn)運(yùn)體受損或者缺失與星型膠質(zhì)細(xì)胞增生同時(shí)出現(xiàn)。這些表明，Glu轉(zhuǎn)運(yùn)體的丟失是繼發(fā)于膠質(zhì)化反應(yīng)的。膠質(zhì)細(xì)胞還可通過主動(dòng)釋放Glu鹽而引起神經(jīng)元興奮性毒性損傷，膠質(zhì)細(xì)胞中的炎性改變可激發(fā)Glu鹽的釋放，因此可加劇神經(jīng)元的興奮性毒性。星型膠質(zhì)細(xì)胞還有可能通過另外一種機(jī)制來影響神經(jīng)元對(duì)興奮性毒性的敏感性，鈣離子滲透通過的抗毒覃堿樣抗帕金森病藥 α-氨基-3-羥基-5-甲基-4-異惡唑丙酸(AMAP)受體通過一種AMAP受體第二亞單位(GluR2)單位調(diào)控，GluR2可產(chǎn)生受體不利于鈣離子的滲透，星型膠質(zhì)細(xì)胞可上調(diào)共同培養(yǎng)的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元細(xì)胞上的GluR2的表達(dá)從而起到保護(hù)神經(jīng)元細(xì)胞免受興奮性毒性損害的作用，然而，若是在星形細(xì)胞中表達(dá)突變的hSOD1，則會(huì)下調(diào)GluR2，從而造成神經(jīng)元細(xì)胞的損害。(2)NO:在ALS病人和ALS動(dòng)物模型中，反應(yīng)性星型膠質(zhì)細(xì)胞可上調(diào)iNOS的表達(dá)和造成氧化應(yīng)激及硝化應(yīng)激。在體外，星型膠質(zhì)細(xì)胞和運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元細(xì)胞表現(xiàn)為對(duì)NO和過氧化硝酸鹽不同的敏感性，在神經(jīng)元細(xì)胞中，它們可引起線粒體功能的障礙和細(xì)胞的死亡，星型膠質(zhì)細(xì)胞卻不受影響。在用細(xì)胞因子處理過的星形膠質(zhì)細(xì)胞可產(chǎn)生NO使一起培養(yǎng)的皮質(zhì)運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元的線粒體呼吸鏈?zhǔn)軗p，以及加強(qiáng)NMDA介導(dǎo)的興奮性毒性。抑制iNOS可以阻止運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元丟失。(3)死亡受體腫瘤壞死因子α(TNF-α)，神經(jīng)營養(yǎng)因子受體(p75NTR)及Fas/CD95，在hSOD1 G93A小鼠臨床癥狀出現(xiàn)前可在它的腰背脊髓中觀察到TNF-α及它的促凋亡受體TNF-R1 mRNA的升高，而膠質(zhì)細(xì)胞是中樞神經(jīng)系統(tǒng)中TNF-α的主要來源。除此以外，在ALS病人血清中，可觀察到TNF-α和可溶的TNF受體的增加。脊髓運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元在胚胎期會(huì)正常的表達(dá)p75NTR引起細(xì)胞的死亡，但是他的表達(dá)會(huì)在出生后停止，p75NTR及TrkA均不在成人的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元中表達(dá)，但p75NTR會(huì)在軸突損傷及ALS中再次出現(xiàn)表達(dá)，在ALS小鼠模型中，退變的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元重新表達(dá)p75NTR，其周圍的反應(yīng)性星型膠質(zhì)細(xì)胞則表達(dá)神經(jīng)生長因子(NGF)，NGF在酪氨酸激酶受體(TrkA)缺失的情況下可與p75NTR結(jié)合，并可引起細(xì)胞的死亡。Fas和Fas配體(FasL)一樣在胚胎期的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元中正常表達(dá)導(dǎo)致細(xì)胞的死亡，然而，F(xiàn)as信號(hào)傳導(dǎo)在軸突損傷導(dǎo)致的神經(jīng)元細(xì)胞死亡中出現(xiàn)，提示這種路徑可能會(huì)在神經(jīng)元細(xì)胞變性的病理過程中激活。從突變hSOD1小鼠胚胎中分離出的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元表現(xiàn)為對(duì)Fas激活和NO敏感性的增加。這表明由星形膠質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生的Fas和NO激活物可能會(huì)引起或促進(jìn)運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元的死亡。

5 免疫和炎性反應(yīng)

在ALS中有明顯的炎性表現(xiàn)〔10〕。ALS病人尸檢中發(fā)現(xiàn)有免疫異常表現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)有小膠質(zhì)細(xì)胞激活形態(tài)學(xué)的改變和細(xì)胞表面受體的表達(dá)。在出現(xiàn)臨床癥狀的SOD1突變動(dòng)物中，出現(xiàn)了明顯的炎性反應(yīng)。早期發(fā)病與星形膠質(zhì)細(xì)胞相關(guān)，晚期則與小膠質(zhì)細(xì)胞相關(guān)〔11〕，且小膠質(zhì)細(xì)胞在疾病早期就已發(fā)揮作用〔12〕。

實(shí)驗(yàn)通過對(duì)抗體、T細(xì)胞、趨化因子、細(xì)胞因子和其他炎性標(biāo)志物的研究表明ALS中出現(xiàn)有異常的炎性反應(yīng)，ALS中存在鈣離子電壓依賴性通道抗體，IgG水平的升高〔13〕。ALS病人血液中有CD4+輔助細(xì)胞的增加和單核細(xì)胞及巨噬細(xì)胞中人類白細(xì)胞抗原(HLA)Ⅱ類分子的表達(dá)增加，有白細(xì)胞介素(IL)-13，它可產(chǎn)生T細(xì)胞并且和疾病的進(jìn)展相關(guān)。在ALS血清中發(fā)現(xiàn)有IL17、IL-6的升高。ALS病人腦脊液中克隆出來的T細(xì)胞可被誘導(dǎo)產(chǎn)生干擾素。在ALS中亦有循環(huán)的趨化因子和組織因子的增加，脂多糖水平、C3的升高〔14〕。此外，其他炎性因子也可出現(xiàn)異常。

ALS中出現(xiàn)的炎癥反應(yīng)是有益還是有害的還未知。在SOD1小鼠臨床癥狀出現(xiàn)前，通過給予可抑制小膠質(zhì)細(xì)胞激活的二甲胺四環(huán)素處理可延緩疾病的進(jìn)展〔15〕。SOD1小鼠中的炎性反應(yīng)由炎性介質(zhì)介導(dǎo)，通過類似無菌性炎癥樣受體激活導(dǎo)致無菌性炎癥。無菌性炎癥可激活細(xì)胞凋亡蛋白酶1，進(jìn)一步激活I(lǐng)L-1β。缺乏細(xì)胞凋亡蛋白酶1或者IL-1β或者通過IL-1受體拮抗劑處理過的SOD1小鼠表現(xiàn)壽命的延長〔16〕。這些研究均表明此類炎癥反應(yīng)在SOD1小鼠中會(huì)加重疾病。同樣有證據(jù)表明保護(hù)性免疫機(jī)制可減輕疾病。炎性反應(yīng)的保護(hù)作用包括小膠質(zhì)細(xì)胞清除碎片和與T細(xì)胞交聯(lián)。大腦特殊的T細(xì)胞可能通過釋放的細(xì)胞因子和生長因子在損傷部位發(fā)揮修復(fù)損傷炎性組織的作用。這種保護(hù)性的免疫反應(yīng)作為一種自我平衡調(diào)節(jié)很普遍的存在。保護(hù)性機(jī)制可使神經(jīng)系統(tǒng)減輕受到的破壞，保護(hù)性免疫機(jī)制由調(diào)節(jié)性T細(xì)胞介導(dǎo)，轉(zhuǎn)導(dǎo)正常調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Treg)的G93A SOD1小鼠可延遲發(fā)病時(shí)間〔17〕。缺乏T細(xì)胞的小鼠則表現(xiàn)為胰島素樣生長因子(IGF-1)的缺乏和IL-6的下調(diào)及促炎性趨化因子和還原型輔酶Ⅱ(NADPH)氧化酶2(NOX2)的增加。

6 TDP-43和FUS

2006年在ALS病人的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元和膠質(zhì)細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)有TDP-43(TAR DNA binding protein-43)包涵體。并且進(jìn)一步認(rèn)為TDP-43為ALS的致病蛋白。TDP-43是由位于1號(hào)染色體上由TAR DBP基因編碼的核蛋白，它由414個(gè)氨基酸組成，有2個(gè)RNA識(shí)別模體和一個(gè)C端甘氨酸富集區(qū)，C端可與單股DNA和RNA及蛋白相結(jié)合。最初對(duì)TDP-43的認(rèn)識(shí)是它作為轉(zhuǎn)錄抑制物結(jié)合于人類免疫缺陷病毒(HIV-I)病毒的TARDNA上。后來發(fā)現(xiàn)它亦可參與調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄、剪接、細(xì)胞凋亡、細(xì)胞分裂，mRNA的穩(wěn)定等。在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，TDP-43為動(dòng)物生存的必需基因，完全缺失此基因的胚胎不能存活，部分缺失則出現(xiàn)產(chǎn)后死亡〔18〕。正常的TDP-43定位于神經(jīng)元和膠質(zhì)細(xì)胞的核內(nèi)，它在神經(jīng)系統(tǒng)中的作用目前還是未知，現(xiàn)有研究表明他可能作為神經(jīng)興奮反應(yīng)因子參與神經(jīng)元的重塑〔19〕。

TARDBP基因目前已發(fā)現(xiàn)有30多種突變，大部分位于甘氨酸富集區(qū)，但突變基因檢出頻率低。目前對(duì)于TARDBP突變或者TDP-43在神經(jīng)退行性疾病中所起的病理作用還知之甚少，在ALS和FTD病人受損神經(jīng)元中TDP-43的錯(cuò)誤定位，表明TDP-43正常功能的喪失可能與疾病發(fā)病機(jī)制有關(guān)。有研究表明，缺乏TDP-43的人類細(xì)胞可導(dǎo)致細(xì)胞核形態(tài)的改變和引起凋亡發(fā)生〔20〕。從另一方面看，細(xì)胞內(nèi)的TDP-43包涵體可能使細(xì)胞獲得毒性。在酵母菌中過表達(dá)TDP-43表明只有聚集形式的TDP-43才有毒性〔21〕。此外，影響TDP-43在細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核之間穿梭的因子可導(dǎo)致其異常聚集和核的錯(cuò)誤定位〔22〕。

目前研究發(fā)現(xiàn)，TDP-43的聚集與其錯(cuò)誤定位和入核通路缺陷有關(guān)。核糖核苷酸還原酶大亞基(RRM)缺乏、核定位信號(hào)缺失，核轉(zhuǎn)運(yùn)體出現(xiàn)異常、蛋白酶體不能有效降解TDP-43均可導(dǎo)致TDP-43的錯(cuò)定位〔23，24〕。研究表明表達(dá)核定位信號(hào)損傷的轉(zhuǎn)基因小鼠出現(xiàn)了TDP-43的胞質(zhì)錯(cuò)定位，并且有和額顳葉變性(FTLD)和原發(fā)性側(cè)索硬化類似的如神經(jīng)元喪失等表現(xiàn)。Nishimura等應(yīng)用siRNA沉默核轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白和敲除入核因子核質(zhì)蛋白、細(xì)胞凋亡敏感蛋白，結(jié)果引起TDP-43的積累〔23〕。此外，TDP-43 C端磷酸化，裂解化、片段化等均可使蛋白聚集形成包涵體〔25〕。

2009年Kwiatkowski等〔26〕在ALS中發(fā)現(xiàn)有Fas基因突變，ALS患者的TDP-43包涵體內(nèi)存在FUS蛋白，但有些ALS患者有FUS包涵體，無TDP-43包涵體。FUS是與TDP-43功能類似的蛋白，TDP-43，F(xiàn)US是作為獨(dú)立的個(gè)體各自發(fā)揮作用還是相互共同作用目前還未知，F(xiàn)US蛋白的聚集也與蛋白的錯(cuò)定位及如何通路缺陷有關(guān)。FUS蛋白由于缺乏相關(guān)的ALS動(dòng)物模型，其與疾病的相關(guān)機(jī)制更是不得而知。

7 小結(jié)

ALS運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元選擇性損傷的發(fā)病機(jī)制目前尚未明確，雖然目前發(fā)現(xiàn)ALS發(fā)病可能與SOD1突變等相關(guān)，但這些異常是疾病的發(fā)病機(jī)制還是繼發(fā)于疾病出現(xiàn)的及相互之間的關(guān)系，目前仍不是非常清楚，對(duì)ALS發(fā)病機(jī)制的了解對(duì)ALS的治療有很大幫助，目前，作為Glu拮抗劑的利魯唑是唯一治療ALS有效的藥物。近幾年發(fā)現(xiàn)的TDP-43和FUS蛋白使ALS的研究邁進(jìn)了一大步，對(duì)這兩種蛋白的深入研究或許可為ALS的治療提供有效的策略。

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