傳染性蛋白的“負(fù)面”和“正面”（4）

朱欽士 （美國(guó)南加州大學(xué)醫(yī)學(xué)院）

（上接2018年第6 期第21 頁(yè)）

2.9 甲狀腺素和視黃醇轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白引起的淀粉樣變性病 甲狀腺素和視黃醇轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（transthyretin）是血液中轉(zhuǎn)運(yùn)甲狀腺素（thyroxine）和在眼中轉(zhuǎn)運(yùn)視黃醇（retinol）的蛋白質(zhì)，分別由肝臟和眼內(nèi)的色素細(xì)胞層合成，所以其名稱來(lái)自transports thyroxine and retinol，簡(jiǎn)稱TTR。

TTR 蛋白以同質(zhì)四聚體的形式執(zhí)行其生理功能。 TTR 分子以β-折疊相互聯(lián)系，形成二聚體，2個(gè)二聚體再聚合成四聚體。 由于TTR 分子自身就含有大量的β-折疊，故較易將原先的β-折疊改變?yōu)镻rion 型的β-折疊，再進(jìn)而形成小纖維樣的結(jié)構(gòu)，在身體各處和眼睛中沉積，從而引起疾病。TTR 沉積物也能被剛果紅染色，并在偏振光顯微鏡下呈蘋果綠的雙折射現(xiàn)象，說(shuō)明TTR 沉積物也是以Prion 型的結(jié)構(gòu)引起疾病的。

基因突變能改變TTR 分子中的個(gè)別氨基酸，使TTR 更容易改變?yōu)镻rion 類型的結(jié)構(gòu)。 但無(wú)論是“正?！钡模礇](méi)有氨基酸序列改變的）TTR 和有基因突變的TTR（即有氨基酸序列改變的）都可引起淀粉樣變性病，但影響的器官不同，癥狀也有所差別。 由TTR 蛋白引起的淀粉樣變性病主要有3 種：①家族性多發(fā)神經(jīng)淀粉樣變性??；②家族性心肌淀粉樣變性?。虎劾夏耆硇缘矸蹣幼冃圆?。 前2 種是基因突變引起的，有遺傳性，在家族中常有多人受影響，而第3 種不是基因突變引起的，無(wú)遺傳性。

一個(gè)常見的TTR基因突變就是使蛋白中第30 位的氨基酸從纈氨酸變?yōu)榈鞍彼幔╒al30Met）。該突變引起的淀粉樣變性病主要影響周圍感覺(jué)神經(jīng)和自主性神經(jīng)，所以稱為家族性多發(fā)神經(jīng)淀粉樣 變 性病（familial amyloid polyneuropathy，F(xiàn)AP）。全世界約有1 萬(wàn)個(gè)病例報(bào)告。患者一般20 多歲即可發(fā)病，初始患者感覺(jué)腳趾發(fā)麻和疼痛，皮膚逐漸喪失觸覺(jué)和對(duì)溫度的感覺(jué)。 此后癥狀逐漸向上蔓延，影響小腿、大腿，直至上肢。 患者感覺(jué)神經(jīng)有火燒樣的疼痛，行走困難，并交替出現(xiàn)便秘和腹瀉，惡心，嘔吐，體重減輕，眼中可有玻璃體混濁。

其他一些TTR基因的突變，例如第60 位的蘇氨酸變?yōu)楸彼幔═hr60Ala）、第68 位的異亮氨酸變?yōu)榱涟彼幔↖le68Leu）、第111 位的亮氨酸變?yōu)榈鞍彼幔↙eu111Met），第122 位的纈氨酸變?yōu)楫惲涟彼幔╒al22Ile），則主要影響心臟，稱為家族性心肌淀粉樣變性?。╢amilial amyloid cardiomyopathy，F(xiàn)AC）。它幾乎能影響心臟的所有組織，包括心臟跳動(dòng)信號(hào)的傳導(dǎo)系統(tǒng)、心室、心房、瓣膜、冠狀動(dòng)脈、大動(dòng)脈等，從而引起氣短（即使在輕微運(yùn)動(dòng)后）、心悸、心律不齊、運(yùn)動(dòng)后易暈厥，心臟腫大，最后發(fā)展為心衰。 其他癥狀包括下肢水腫、疲乏、體重減輕、胸痛等。

TTR 在沒(méi)有氨基酸序列改變的情況下也可改變折疊狀況，變成Prion 型的沉積物，從而引起疾病。由于它主要影響老年人，所以被稱為老年全身性淀粉樣變性?。╯enile systemic amyloidosis，SSA）。據(jù)估計(jì)，80 歲以上的老人約有25%患該病。 由于該病和FAC 一樣主要影響心臟，所以又稱為老年淀粉樣心臟病變（senile cardiac amyloidosis，SCA），癥狀與FAC 也非常相似。

由于TTR 主要是由肝臟生產(chǎn)的，治療遺傳性TTR 淀粉樣變性?。从蒚TR基因突變引起的疾病）的一個(gè)辦法就是實(shí)行肝移植。肝移植不能改變?nèi)淼腡TR基因，卻可在移植的肝臟中獲得正常的TTR基因，生產(chǎn)出正常的TTR 蛋白。 這不會(huì)改變眼中TTR基因突變引起的后果，例如玻璃體混濁，也不能消除患者年老時(shí)患老年全身性淀粉樣變性病的危險(xiǎn)，但至少可以治療已經(jīng)出現(xiàn)的其他全身性癥狀。

2.10 胰島淀粉樣蛋白引起的胰島細(xì)胞死亡 胰島的β-細(xì)胞除分泌胰島素，調(diào)節(jié)血糖外，還同時(shí)分泌一種蛋白，稱為胰島淀粉樣多肽（islet amyloid polypeptide，IAPP）。 由于它能轉(zhuǎn)變?yōu)镻rion 型的淀粉樣沉積，這種蛋白也稱為Amylin，其生理作用是在腦中產(chǎn)生飽足感，促使人停止進(jìn)食，同時(shí)延緩胃排空時(shí)間，總的效果就是避免進(jìn)食后血糖水平的爆發(fā)性增加。

Amylin 是與胰島素一起分泌到血流中的，與胰島素的分子數(shù)量比約為100:1，即每分泌一個(gè)胰島素分子，就要同時(shí)分泌100 個(gè)Amylin 分子。 且Amylin基因和胰島素基因使用同一個(gè)啟動(dòng)子，胰島素分泌增多時(shí)，Amylin 的分泌也相應(yīng)增加。在II型糖尿病中，身體對(duì)胰島素的敏感度下降，促使身體分泌更多的胰島素，這會(huì)同時(shí)使得Amylin 的分泌增加，這2 個(gè)因素相加，就會(huì)使Amylin 在血液中的濃度極大增加，易形成淀粉樣沉淀，從而引起疾病。 Amylin 分子形成的淀粉樣沉淀可被剛果紅染色，并在偏振光顯微鏡上呈蘋果綠色的雙折射現(xiàn)象，說(shuō)明Amylin 形成的沉積物也與Prion 蛋白具有相似的橫向β-折疊結(jié)構(gòu)。

Amylin基因?yàn)?9 個(gè)氨基酸殘基編碼，但是最終起生理作用的蛋白只含有37 個(gè)氨基酸殘基。從最初合成的蛋白質(zhì)到Amylin，需經(jīng)多個(gè)修飾步驟。首先由22 個(gè)氨基酸殘基組成的信號(hào)肽鏈被切除，形成有67 個(gè)氨基酸殘基的前體蛋白（proIAPP）。然后11 個(gè)氨基酸殘基從前體蛋白的氨基端去掉，16 個(gè)氨基酸殘基從前體蛋白的羧基端去掉，羧基肽酶再除去羧基端的2 個(gè)氨基酸殘基，暴露羧基末端的甘氨酸氨基。 另一個(gè)酶將這個(gè)甘氨酸殘基中的羧基和中心碳原子去除，只留下其氨基與肽鏈相連，形成肽鏈兩端都是氨基的情形。 IAPP 分子第2 位和第7 位的半胱氨酸殘基之間形成二硫鍵，Amylin 分子才最后完成。 此二硫鍵和羧基端的氨基對(duì)于Amylin 的生理活性都是必要的。

在胰島素分泌大量增加時(shí)，前體蛋白也大量形成，但加工前體蛋白的活性，特別是除去氨基端11 個(gè)氨基酸殘基的活性跟不上，使得前體蛋白大量淤積，導(dǎo)致前體蛋白的折疊狀況發(fā)生變化，轉(zhuǎn)變?yōu)镻rion 型的結(jié)構(gòu)。 形成Prion 型結(jié)構(gòu)的前體蛋白又可作為“種子”，使已分泌的Amylin 分子也改變折疊方式，形成淀粉樣沉積，引起胰島β-細(xì)胞的死亡。 在Ⅱ型糖尿病患者的胰島中可發(fā)現(xiàn)Amylin的淀粉樣沉淀，這是Ⅱ型糖尿病的特征之一。

2.11 溶菌酶變異引起的淀粉樣變性病 溶菌酶（lysozyme）是人體分泌的用于對(duì)抗細(xì)菌的蛋白質(zhì)。溶菌酶可分解構(gòu)成細(xì)菌細(xì)胞壁的糖蛋白，使細(xì)菌失去細(xì)胞壁的機(jī)械支撐而破裂死亡。 溶菌酶主要由肝臟、消化道和巨噬細(xì)胞生產(chǎn)，在眼淚、唾液、黏膜及母乳中都大量存在，是人體對(duì)抗細(xì)菌感染的重要手段之一。

溶菌酶為球形分子，含有大量的β-螺旋結(jié)構(gòu)，而沒(méi)有β-折疊。 但基因突變可改變?nèi)芫钢心承┌被?，使得溶菌酶原?lái)的結(jié)構(gòu)變得不穩(wěn)定，易轉(zhuǎn)變成為β-折疊，形成Prion 型的結(jié)構(gòu)，在身體內(nèi)形成沉積，從而引起淀粉樣變性病。這些沉積的性質(zhì)可用剛果紅染色，并在偏振光顯微鏡下呈蘋果綠的雙折射現(xiàn)象得到確認(rèn)。 已報(bào)道的基因突變有：第56 位的異亮氨酸變?yōu)樘K氨酸（Ile56Thr）、第57 位的苯丙氨酸變?yōu)楫惲涟彼幔≒he57Ile）、第64位的氨基酸從色氨酸變?yōu)榫彼?（Trp64Arg）、和第67 位的天冬氨酸變?yōu)榻M氨酸（Asp67His）。

溶菌酶引起的淀粉樣變性病主要影響唾液腺和淚腺、消化道，以及維管系統(tǒng)（包括血管和淋巴系統(tǒng)），分別引起干燥綜合癥（sicca syndrome）、腹瀉和腹痛、腎損傷和淋巴結(jié)出血，但不侵犯神經(jīng)系統(tǒng)。不同的基因突變?cè)斐傻陌被釟埢母淖冇兴顒e，形成的淀粉樣沉淀彼此不同，侵犯的器官和組織不同，所引起的癥狀也不完全一樣。輕的只有腹瀉、腹痛和營(yíng)養(yǎng)不良，而嚴(yán)重的會(huì)有腎損傷，需要腎透析或腎移植，以及肝臟破裂，需要手術(shù)修復(fù)。

2.12 纖維蛋白原變異引起的家族性腎病 纖維蛋白原（fibrinogen）是由肝細(xì)胞生產(chǎn)的用于凝血的蛋白質(zhì)，目的是防止血管損傷時(shí)過(guò)度出血。 纖維蛋白原由2 個(gè)部分組成，每個(gè)部分含有3 個(gè)不同的肽鏈，分別稱為α、β、γ，所以每個(gè)纖維蛋白原總共含有6 根肽鏈。 當(dāng)組織受損時(shí)，纖維蛋白原中的α 鏈和β 鏈的氨基端被纖維蛋白酶（thrombin）水解而被去除，余下的部分稱為纖維蛋白（fibrin）。 纖維蛋白能聚合成長(zhǎng)纖維，并彼此交聯(lián)，將血細(xì)胞包裹其中，形成凝血塊，堵塞血管破裂處，以防止繼續(xù)出血。

纖維蛋白原是溶于水的，主要由α－螺旋組成。 但如果纖維蛋白原的基因，例如為α－鏈編碼的基因發(fā)生突變，改變?chǔ)粒溨械囊粋€(gè)氨基酸，就會(huì)使得纖維蛋白原結(jié)構(gòu)不再穩(wěn)定，折疊狀況改變，形成β－折疊，像Prion 蛋白那樣聚集成為不溶于水的沉積物，從而引起疾病。已經(jīng)報(bào)道的能引起纖維蛋白原淀粉樣沉積的基因突變都發(fā)生在為α－鏈編碼的基因上，包括第526 位的谷氨酸變?yōu)槔i氨酸（Glu526Val）、第543 位的苯丙氨酸變?yōu)橘嚢彼幔≒he543Lys）、第545 位的谷氨酸變?yōu)橘嚢彼幔℅lu545Lys）、第554 位的精氨酸變?yōu)榱涟彼幔ˋrg554Leu）、第573 位的苯丙氨酸變?yōu)榻M氨酸（Phe573His）、第574 位的甘氨酸變?yōu)楸奖彼幔℅ly574Phe），以 及 第1 611 位 的 丙 氨 酸 被 刪 除（1611delA）。 除第1 611 的丙氨酸被刪除外，其余5 種突變都發(fā)生在一個(gè)窄小的區(qū)域內(nèi)（從526 位至574 位），說(shuō)明該區(qū)域內(nèi)的氨基酸殘基對(duì)肽鏈的折疊方式非常重要，稍有改變就會(huì)使α－螺旋變?yōu)棣?折疊。

纖維蛋白原引起的淀粉樣變性病不影響神經(jīng)系統(tǒng)，而主要影響腎功能，癥狀包括蛋白尿、高血壓和氮血癥（azotemia），即由于腎臟清除廢物的功能降低，血液中含氮廢物的濃度升高，包括尿素、肌酐（creatinine），以及其他含氮廢物。有時(shí)癥狀還會(huì)很嚴(yán)重，例如在一個(gè)秘魯裔的家族中，就有3 位成員由于纖維蛋白原淀粉樣變性病而死亡。

2.13 胱抑素蛋白變異引起的腦部疾病 半胱氨酸蛋白酶抑制蛋白（cystatin C，簡(jiǎn)稱胱抑素）是一種蛋白酶抑制蛋白，能抑制細(xì)胞溶酶體中的半胱氨酸蛋白酶（在催化反應(yīng)中心使用半胱氨酸殘基的蛋白酶）的活性。人體所有具有細(xì)胞核的細(xì)胞都會(huì)生產(chǎn)胱抑素，所有的體液也都含有胱抑素，所以胱抑素是身體防止細(xì)胞受損時(shí)釋放的溶酶體蛋白酶破壞身體組織的防線。

胱抑素是一個(gè)小蛋白，只含有120 個(gè)氨基酸殘基，含有α－螺旋和β－折疊。若胱抑素的基因發(fā)生突變，改變其中的一個(gè)氨基酸殘基，就有可能改變胱抑素肽鏈的折疊情形，形成Prion 蛋白那樣的橫向β-折疊結(jié)構(gòu)，形成淀粉樣沉積物，從而引起疾病。

在冰島發(fā)現(xiàn)了一種疾病，患者腦部血管病變，造成腦溢血或中風(fēng)，導(dǎo)致患者在40 歲以前死亡。這些患者的腦組織中并沒(méi)有阿茨海默癥患者腦組織淀粉樣的斑塊沉積，而是在腦血管中有淀粉樣沉積，可用剛果紅染色和偏振光下的雙折射現(xiàn)象確認(rèn)。 對(duì)受影響的8 個(gè)家族的128 位患者的研究發(fā)現(xiàn)，這些沉積物含有一種變異的胱抑素蛋白，其氨基端的10 個(gè)氨基酸殘基缺失，且在第68 位上亮氨酸被谷氨酸代替（Leu68Glu）。這2 個(gè)改變導(dǎo)致腦中胱抑素改變了肽鏈的折疊方式，成為致病蛋白。

2.14 凝溶膠蛋白變異引起的角膜病變 凝溶膠蛋白（gelsolin）是影響肌動(dòng)蛋白（actin）聚合和解聚的蛋白質(zhì)，使得含有肌動(dòng)蛋白的液體在凝膠（gel）狀態(tài)和溶膠（sol）狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換，因而得名。 肌動(dòng)蛋白是重要的“細(xì)胞骨架”之一。 它們聚集成長(zhǎng)絲，成為支撐細(xì)胞形狀的“骨架”；同時(shí)還作為“軌道”，使肌球蛋白（myosin）沿著其長(zhǎng)絲滑動(dòng)，在細(xì)胞運(yùn)動(dòng)、肌肉收縮、細(xì)胞內(nèi)的“貨物運(yùn)輸”中發(fā)揮重要作用，而這些活動(dòng)都離不開凝溶膠蛋白的作用。凝溶膠蛋白在細(xì)胞內(nèi)（細(xì)胞質(zhì)和線粒體）和細(xì)胞外（血漿）中都存在。

基因突變導(dǎo)致的凝溶膠蛋白中個(gè)別氨基酸殘基變化，能改變凝溶膠蛋白的折疊方式，使它變?yōu)镻rion 型的蛋白質(zhì)，在體內(nèi)沉積引起疾病。 根據(jù)突變引起的氨基酸殘基改變的不同，聚合物的沉積處不同，引起的癥狀也不同。

一種基因的突變使得凝溶膠蛋白第187 位的天冬氨酸變?yōu)樘於０罚ˋsp187Asn）。 這個(gè)突變首先在一些芬蘭家族中發(fā)現(xiàn)，所引起的疾病稱為芬蘭型全身性淀粉樣變性病（familial amyloidosis,Finnish type）。 患者角膜中出現(xiàn)淀粉樣沉淀，引起角膜網(wǎng)絡(luò)病變癥（lattice corneal dystrophy），使角膜變得渾濁，影響視力。 除角膜外，在皮膚中也有淀粉樣沉積，包括沉積在皮膚的血管、 神經(jīng)和彈性纖維上，使皮膚失去彈性導(dǎo)致皮膚松弛癥（cutis laxa）及皮膚內(nèi)出血。 淀粉樣沉積還會(huì)造成神經(jīng)纖維的退化，導(dǎo)致面部皮膚癱瘓。 若運(yùn)動(dòng)神經(jīng)受到影響，還會(huì)引起運(yùn)動(dòng)失調(diào)和全身癱瘓。

相反，若基因突變?cè)斐傻陌被釟埢淖儾皇前l(fā)生在第187 位，而是第184 位，氨基酸殘基從天冬酰胺變?yōu)橘嚢彼幔ˋsn184Lys），或第167 位的氨基酸殘基從甘氨酸變?yōu)榫彼幔℅ly167Arg），凝溶膠蛋白就不沉積在角膜和皮膚中，而是只影響腎功能，癥狀表現(xiàn)為蛋白尿甚至腎功能衰竭。

（待續(xù)）