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编号:10253698
Creutzfldt-Jakob病诊断方法研究进展
http://www.100md.com 《脑与神经疾病杂志》 2000年第1期
     作者:刘松岩 林世和

    单位:刘松岩(130031 白求恩医科大学第三临床医院神经内科);林世和(130031 白求恩医科大学第三临床医院神经内科)

    关键词:

    脑与神经疾病杂志000128 Creutzfldt-Jakob病(CJD)是神经系统渐进性致死性疾病, 是一种可传递 性海绵状脑病。 是人类Prion病中最常见的一种。 其发病率为百万分之一。 90%病例在发 病一年内死亡。 Creutzfldt-Jakob病通常靠临床表现及脑电图进行临床诊断, 通过神经 病理或免疫化学方法检测人脑组织中PrPSC或生化分析脑脊液中神经特异烯醇酶、 S100 蛋白、 tau蛋白及14-3-3蛋白加以证实。 然而血清中这些蛋白的检测由于方法的原因还 没有成为有用的诊断手段。 在病人生存期内, 由于缺乏简便、 可重复检查的生化指标, 使临床诊断生物验证受到阻碍。
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    一、 光学显微镜、 电子显微镜

    CJD典型的病理变化包括海绵样变性、 神经细胞丢失和星形胶质细胞增生。 在这些变化 中只有海绵样变性具有特异性。 Prion蛋白在细胞外环状沉积, 形成嗜酸性kuru斑。 观察 到kuru斑就可确诊为Prion病。 但应用光学显微镜只在少数散发病例中观察到kuru斑。

    海绵样变性包含一系列变化, 代表不同的诊断意义[1]: ①海绵样变为神经纤 维网小空泡形成。 此空泡为不透明的, 2~20um大小。 海绵样变可能是灶状的, 通常在新 皮质区、 丘脑、 基底节和小脑分子层较明显, 而在下丘脑少见。 此空泡样变需与Alzhei mer氏病、 Pick病及低氧脑病细胞毒性脑水肿引起的皮质萎缩相鉴别, 这些疾病空泡样 变多出现在second皮质层; ②海绵状态描述了海绵样变小空泡相互融合形成大的多小叶的 空 泡。 这种情况通常伴有严重的星形胶质细胞增生和神经细胞丢失。 海绵状态也可见于其他 神经变性性疾病和其他病的晚期。 所以当星形胶质细胞增生和神经细胞丢失明显而组织空 泡形成不明显时容易误诊; ③神经核周体内空泡状海绵样变在人类Prion病中少见, 而常 见于动物的Prion病。 因此对CJD的诊断价值低; ④白质的海绵样变见于变异型CJD, 可能 与髓磷脂丢失、 反应性胶质细胞增生和小神经胶质细胞、 巨噬细胞增生有关[2]
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    光镜下观察到小的海绵样变可确诊为CJD, 而以上描述的其他形式海绵样变却不能。 另 外, 星形胶质细胞增生、 小神经胶质细胞增生及神经元丢失还可见于其他神经变性性疾病 , 对诊断CJD也无特异性。

    早在1968年David-Ferreira等在Scrapie感染的脑组织切片中发现了类病毒颗粒[3 ], 接着Liberskiet等对这些20nm~35nm颗粒做了详细的描述, 他们将这些结构叫做“ 瘙痒相关颗粒”(scrapie-associated particles)或“管泡状结构”(tu bulovesicular structures)并可在自然发生的和实验性海绵状脑病中通过电子显微镜识别 。 1981年在感染Scrapie动物脑内的淀粉样蛋白中分离出异常纤维样颗粒。 称为瘙痒相关 纤维(scrapie-associated fibrils, SAF)[4]。 1983年又发现 PrP27~30 在体外实验中可形成杆状颗粒称为Prion杆(Prion rods)[5]。 这些Prion杆具有淀 粉 样蛋白的特性, 并且可与抗PrP抗体反应。 SAF和Prion杆被认为是动物Scrapie和人类CJD 所特异。 以上瘙痒相关颗粒、 SAF及Prion杆都可通过电子显微镜观察到, 但需要新鲜、 未固定的组织标本。 在CJD诊断中受到一定限制。
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    二、 CJD免疫诊断

    在对PrP进行部分或全部氨基酸分析中发现, 正常的脑组织也具有PrP成分。 正常细胞Pr P与致病的PrP不同, 前者对组织没有致病性, 而后者能导致脑组织的病理性改变, 对蛋 白酶K具有抵抗性, 并能造成人与人及人与实验动物间的感染, 因而将前者简写为PrPC , 后者简写为PrPSC。 目前为止, 传递性海绵状脑病最可靠的诊断标志为PrPSC , 在许多技术中已广泛应用。 如Western blot、 Histoblot、 免疫组化。

    1. Western blot: 在CJD诊断中Western blot是一种常用的方法, 并且发展越来越精细 , 可检测出极少量PrPSC。 用蛋白酶K处理患者脑组织, 电泳后转印到硝化纤维素 膜上, 用抗PrP单克隆抗体作用一定时间, 用硝基四唑蓝和5-溴-4-氯-3-吲哚磷酸盐 染色印斑点, PrPSC在分子量为2000~33000蛋白带上显色。 此项技术要求新鲜的未 固定组织材料。
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    2. 免疫组织化学法(Immunohistochemistry): 在CJD诊断技术中大部分要求适当新鲜的 未固定的组织材料, 这就使这些技术不能广泛得以应用, 而免疫组化技术主要应用福尔马 林固定的脑组织, 这种组织材料极易获得, 并可得到满意的结果。 尽管PrPC和PrP SC具有不同的生理生化作用, 但大部分抗体还不能区别PrPC和PrPSC(只有15HB3 能识别PrPSC)。 组织切片中PrPC是极不稳定蛋白, 只有用特殊包埋过程才能得以 保存, 而PrPSC可抵抗福尔马林固定和石蜡包埋。 在福乐马林固定的切片中为检查P rPSC需进行变性处理破坏PrPC, 并采用硫氰酸胍、 蒸汽高压等方法增 强PrPSC免疫组化染色, 然后用抗PrP抗体进行免疫组化。 这一技术在临床与病理诊 断都确定的CJD病例中有较好的一致性, 被认为是一种可靠的诊断方法[6], 也可 用于不典型病例的检查。
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    三、 动物传递研究

    人类海绵状脑病传递给实验动物作为一种诊断手段已有多年历史了。 但由于向啮齿类动 物传递效率低, 潜伏期长, 向非人类灵长类传递费用高(传递率大90%)[7]而受到 一定限制。 随着转基因鼠的研究, 人类海绵状脑病向转基因鼠传递的研究将得以广泛应用 [8]。 国内林世和教授早在1993年将7例脑活检组织制成10%~15%重量/容积匀浆接 种于429只昆明鼠脑内, 经过1~3年严密观察, 其中5例37只鼠于接种后327~488天发病。 经组织病理及免疫组化证实, 获得阳性结果[9]

    四、 基因诊断

    分子遗传学研究表明, 人类PrP基因有大量多态性和变异, 每种PrP变异似乎代表朊蛋白 病的一种类型。 CJD为人类朊蛋白病中最常见的一种, 多为散发性, 另外还可有遗传性和 传染性。 在家族性CJD病例中存在基因的点突变和插入性突变。 研究结果显示, 独特的临 床表现不但与人的PrP基因突变有关, 也与基因中第129位和219位密码子的多样性有关。 C JD基因在178(GAC-AAC)、 180(GTC-ATC)、 200(GAG-AAG)、 208(CGC-CAC)、 210(GTT-ATT) 及232(ATG-AGG)位点的密码子发生突变。 在发生插入性突变时, 突变区域常被插入2~9个 附加的八肽重复序列[10]。 这些基因突变的检查可用常规方法从患者脑组织中分 离基因, 采用聚合酶连反应方法(PCR)扩增被检基因, 用限制性内切酶处理并对基因进行 筛选或克隆, 最后进行基因测序分析。 江新梅等取5例散发型CJD患者静脉血提取DNA, 应 用PCR扩增PrP基因, 并设对照组进行研究, 发现国人密码子129多态性多为甲硫氨酸纯合 子, 无缬氨酸129纯合子。 国人CJD患者PrP基因变异与欧洲患者不同[11]
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    五、 脑脊液特殊蛋白检测

    脑脊液检查通常是诊断中枢神经系统疾病的重要手段之一, 这一手段在CJD的诊断中也应 用过, 主要包括神经元特异的烯醇酶(enolase)、 泛素(ubiquitin)、 乳酸(lactic acid) 及S100蛋白等检测[12]。 1986年Harringtin和他的同事用双维电泳方法测定了130 和131蛋白, 提出了一个诊断CJD的敏感性和特异性指标。 但这种实验比较复杂不适合常规 诊 断应用, 同时这两种蛋白在脑脊液中的含量很低, 也不易检测。 1996年Harrington等 [1 3]利用从CJD病人组织中分离得到的蛋白质130和131进行氨基酸序列分析, 证实他们属 于14-3-3脑蛋白, 随后建立了特异的14-3-3蛋白免疫检测方法, 是目前脑脊液蛋白检 测中最特异性方法。 1997年Markus Otto[14]等对一组痴呆病人应用ELISA法进行 了 脑脊液S100蛋白检测, 发现CJD组S100蛋白浓度明显高于其他痴呆病人, 并得出此项检查 敏感性为84.2%, 特异性为90.6%。 得出结论: 快速进展的痴呆病人如果脑脊液S100蛋白 浓度>8ng/ml可支持CJD的诊断。
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    六、 血清S100蛋白检测对CJD诊断意义

    S100蛋白为脑特异性蛋白, 是一个酸性钙结合蛋白, 为两个亚群的同源二聚体或异源二 聚体, 分子量分别为10.4kD和10.5kD的α和β蛋白。 在脑组织中S100主要存在于胶质细胞 中。 已有报道脑损伤后血清及脑脊液中S100蛋白浓度增高, 但在这些病例中由于蛋白从肾 脏排泻, S100蛋白浓度又迅速下降, 估计S100蛋白生物半衰期是2小时, 最早的研究认为 S100蛋白是急性病中脑组织受破坏的标志, 但目前研究表明S100蛋白浓度增高反应星形 胶质细胞 增生, 而在CJD整个病程中都可见星形胶质细胞增生。 因此认为S100蛋白可作为诊断CJD的 生化指标。

    Markus Otto[15]等将224位由CJD监督委员会提供的怀疑是CJD病人和35位无痴呆 病人进行分组对照血清S100蛋白浓度检测研究。 按CJD分类法将224位“CJD”病人分为(1) 可能的CJD(probabl CJD)43人 ; ①2年内快速进展的痴呆; ②特征性脑电图改变: 周期 性 同步异常放电(PSD); ③具备以下4项中2项: 肌阵挛、 视觉障碍或小脑症状、 锥体 束征或锥体外束征、 无动性缄默。 (2)可疑的CJD(possible CJD)36人: 不具备脑电图改 变。 (3)肯定的CJD(definite CJD)65人: 具有以上临床表现且病理检查发现PrPSC 。 不符合以上标准的认为患其他疾病。 对所有病人进行头部CT或MRI检查以除外缺血性中 风、 脑出血及占位性病变。 所有病人均采血标本, 于-80℃保存, 24小时内应用免疫发 光法检测血清S100蛋白β亚群浓度, 检测限度为20pg/ml(<20pg/ml认为0)。 结果显示肯定 和可能的CJD组S100蛋白浓度为95~2016pg/ml(平均395pg/ml)。 肯定的CJD组为120~2016pg/ ml(平均439pg/ml)。 可能的CJD组为95~1199pg/ml(平均347pg/ml)。 可疑的CJD组<20~742p g/ml(平均118pg/ml)。 对照组为<20~657pg/ml(平均97pg/ml)。 肯定CJD组与可能CJD组无 明显差异, 性别间亦无差异, 肯定CJD组与可能CJD组与其他疾病对照组相比差异显著, 以213pg/ml为临界值, 此项检测敏感性为77.8%, 特异性为81.1%。 阳性结果预期意义为8 5.7%, 阴性结果预期意义为71.4%。 因此Markus Otto等确信在CJD病人血清中S100蛋白浓 度是增高的。 以前由于血清中没有可鉴定的生化指标使此病诊断较困难。 目前实验表明血 清S100蛋白浓度检测对CJD诊断是十分有价值的, 可用于CJD的早期诊断。 比脑脊液检查更 容易且可重复性强。 对CJD诊断来说, 单一的血清S100蛋白检测不能代替脑脊液蛋白检测 , 但在几天内重复检测血清S100蛋白浓度可提高诊断的正确率。 脑脊液、 血清检测综合 结果 可能更有意义。 另外定量分析可判断疾病进展程度, 如血清S100蛋白浓度增高的患者疾病 进展可能更快。
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    这项实验过去一直用于痴呆性疾病的鉴别诊断, 血清S100蛋白浓度增高可见于急性和亚 急性神经系统疾病如中风、 蛛网膜下腔出血和低氧引起的脑损伤。 这些疾病可经头部CT或 MRI除外。 在多发性硬化和亚急性脑膜脑炎中也发现S100蛋白浓度增高, 这些疾病也可通 过 头部MRI或腰椎穿刺鉴别。 由于S100蛋白生物半衰期短(2小时), 在以上急性疾病中增高的 血清浓度很快下降, 但在CJD病程中由于星形胶质细胞增生, S100蛋白浓度不会下降。 可 以此鉴别。 由于人和牛S100蛋白之间具有高度的同源性, 因此, 此项检查也可用于牛海 绵状脑病的早期诊断。 此项研究结果出现后即有人对此提出异议[16], 他们认为 该项研究人群并不合适, 当评价一项实验阳性、 阴性结果预期意义时必须考虑到受检人群 中该病存在的广泛性。 而该项研究没有一个标准来鉴别非CJD痴呆病人的亚群, 此项结果 只能代表所有痴呆病人。 因此检测血清中S100蛋白浓度对诊断CJD可能起一定作用, 但以 此为诊断方法并不合适, 还需要进一步研究。
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    参 考 文 献

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    (1999-05-10 收稿), 百拇医药