异常PrP沉积对人朊蛋白病的临床和病理影响

1、异常PrP沉积对人朊蛋白病的临床和病理影响【摘要】目的探讨异常PrP沉积形式与Creutzfeldt-Jakob病(CJD)、Gerstmann-Straussler综合征(GSS)临床与病理关系。方法经病理检查确诊的7例CJD,1例GSS脑切片进行朊蛋白PrP免疫组化染色和实验动物传递。结果 (1) 7例CJD均呈现突触型阳性,而GSS则呈现斑块型阳性；(2)突触型阳性者,病程短,平均12.3个月,斑块型阳性者病程60个月；(3) 7例突触型均有痴呆，6例有肌阵挛，小脑症状不明显,斑块型则与其相反；(4) 突触型中4例进行动物传递均获成功，斑块型则否；(5) 突触型PrP沉积多位于大脑灰质,

2、斑块型多在小脑分子层。结论应用水解高压灭菌法，以PrP抗血清为第一抗体的免疫组化方法,可以准确判定异常PrP沉积的两种类型,二者神经症状、病程长短、 脑电改变以及动物传递结果等均不相同。【关键词】朊蛋白Creutzfeldt-Jakob病 Gerstmann-Straussler 综合征 Effect of deposition of abnormal prion protein on clinical and pathological aspects of human prion diseaseLIN Shihe*, JIANG Xinmei, ZHAO Jiexu, et al.* Dep

3、artment of Neurology, the First Teaching Hospital of Norman Bethune University of Medical Sciences, Changchun 130021【Abstract】ObjectiveTo investigate the relationship of deposited type of abnormal prion protein with clinical pictures and neuropathological changes in Creutzfeldt-Jakob disease(CJD) an

4、d Gerstmann-Straussler-Scheinker syndrome(GSS). MethodsImmunohistochemicol staining with an antiserum to prion protein (PrP) using hydrolytic autoclaving pretreatment and animal transmission were carried out in seven cases with CJD and one case with GSS. Results (1) Positive staining with the synapt

5、ic type was seen in all of the seven cases with CJD, with plaque type in one case with GSS. (2)The average ,short illness duration, was 12.6 months, in CJD, but the illness duration in the case of GSS was sixty months. (3)The myoclonus and dementia were signifcantly seen in CJD,but the cerebellar sy

6、mptom was obvious in GSS. (4)Successful animal transmission could be determined in CJD. (5) Deposition of abnormal prion protein in the synaptic type mainly located in the grey matter of the cerebrum,in the plague type located in the molecular layer of the cerebellum. ConclusionThe two types of depo

7、sition of abnormal prion protein can be determined with immunostaining. Significant differences for the plaque type were found in the synaptic type in regard with the illness duration, neurological symptoms, EEG changes and animal transmission.【Key words】Prion protein Creutzfeldt-Jakob diseaseGerstm

8、ann-Straussler syndrome尽管Creutzfeldt-Jakob病(CJD)、Gerstmann-Straussler综合征(GSS)的病因和发病机理尚未完全阐明，但是，越来越多的研究结果表明,脑内异常朊蛋白(prion protein， PrPCJD)的沉积，是人朊蛋白病最可能的病因1-9。脑内异常PrP的发现与证实，不仅对CJD、GSS诊断提供确证, 而且异常PrP对于疾病的临床表现、病理改变等也有一定影响3，4。为探讨PrPCJD在脑内沉积形式以及不同沉积形式对朊蛋白病的临床影响，本文对7例已确诊的CJD和一个家系的GSS脑组织切片,进行免疫组化研究,结合临床病理表现

9、, 现报道如下。资料和方法一、临床资料1. CJD组:7例中，男性5例 女性2例。年龄3473岁；平均病程12.3个月(337个月)。吉林省3例，甘肃省3例，辽宁省1例。2. GSS组:一个家系两代5例GSS,吉林省人。被验证例24岁,女性,以小脑症状为主。发病后60个月死亡。二、病理资料8例病人中脑活检7例，脑局部剖检1例。CJD病人均采用右侧额叶皮质活检，GSS则采用右侧小脑半球活检。经石蜡包埋，HE、KB、PAS染色,光镜观察。其中4例按电镜包埋，电镜观察。三、免疫组织化学应用改进的前处置方法,将切片置于0.3%双氧水甲醇中，再置于盛有13 mmol/L盐酸的不锈钢容器内,用Tris缓冲

10、液充分冲洗, 以朊蛋白抗血清为第一抗体，4条件下孵育过夜,经TTB冲洗后按PAP法染色,以确认脑内朊蛋白。四、实验动物传递对-70保存的4例脑活检组织及1例剖检脑组织，其中CJD4例,GSS1例,制成10%15%重量/容积匀浆,先后接种于209只昆明鼠脑内,观察期限为3年。所有实验鼠均来自白求恩医大实验动物中心，并经国家检疫合格。结果一、临床情况7例CJD均为散发性，急性发病3例，亚急性3例，慢性1例。首发症状中3例为精神异常，2例为癫痫大发作，2例为走路不稳，6例有肌阵挛，均伴有痴呆，2例有周期性同步放电。平均病程12.3个月，GSS为一个家系两代5例，均以小脑共济失调发病，痴呆不明显，无周

11、期性同步放电,平均病程11.4年,其中1例进行小脑活检。见表1。表17例CJD和1例GSS的PrPCJD沉积与临床关系例序年龄(岁)性别 病程(月)肌阵挛痴呆共济失调 PSD PrPCJD沉积动物传递突触型斑块型144男37+-+Ne252男3+-+Ne359男5+Ne434男6+-Ne+557男15-+-Ne+673男16+-Ne+770男4+-+824女60- +-+-注：例17为CJD患者，例8为GSS患者； -：正常,+:轻度改变,+:中度改变,+:重度改变，Ne:未检,PSD:周期性同步放电二、组织病理病理检查：大脑皮质呈不同程度的海绵状改变，有的互相融合。 严重者白质也有类似改变，

12、但程度较轻。节细胞脱落明显。残存者核固缩变长，核仁不能看清。星形胶质细胞增生， 其程度远较海绵状变性及神经细胞脱落为轻。无任何炎症反应。电镜：脑组织疏松呈海绵状， 神经细胞内线粒体肿胀，突触膜隙不清或肿胀，呈界膜样空泡变性。GSS小脑皮质可见轻度海绵状改变，Purkinje细胞及颗粒细胞脱落,分子层可见散在的淀粉样斑块。三、免疫组织化学7例CJD额叶皮质石蜡切片,以PrP抗血清为第一抗体的免疫组化染色,均呈突触型阳性(1)。GSS小脑切片则呈斑块型阳性(2)。1CJD大脑切片，PrP沉积呈突触型阳性。免疫组化染色2002GSS小脑切片，PrP沉积呈斑块型阳性。免疫组化染色200四、动物传递结果

13、219只传递鼠中有4例23只鼠,于传递后381580天发病。 发病鼠的确认，除实验鼠体重减轻，行动缓慢，步行困难外，必须伴有脑海绵状改变，不过其程度远较人的海绵状变性为轻。大部分发病鼠脑内还能发现异常PrP沉积。GSS动物传递，经3年观察仍不发病。讨论自从1982年prusiner提出CJD是一种特殊蛋白质的致病因子, 而否定非寻常慢病毒感染学说以来，人们对这种蛋白质的研究较多。正常人体内也存在朊蛋白，称其为PrPC。而致病的朊蛋白则称其为PrPsc或PrPCJD。PrP 为一种由单基因编码的膜结合性糖蛋白组成,体内含量不高，它能调节神经细胞内游离钙的浓度以及在神经元之间信息传递等方面发挥一定

14、作用。PrPCJD与PrPC在相对分子质量、空间构像、理化性质等方面完全不同。PrPC相对分子质量为30 00033 000,主要为-螺旋结构,无任何-折叠,蛋白酶K可以溶解；而PrPsc相对分子质量为27 00030 000,含有近40%的-折叠,不能被蛋白酶K溶解。 近年来学者们已通过免疫组织化学和免疫印迹方法准确地证实了PrPSc在脑内的存在,从而达到确诊朊蛋白病的目的。最初应用的免疫组化方法只能使CJD脑切片中51%,即病程长于13个月者,才能获阳性结果5,6。而临床事实是，病程长于13个月的CJD,仅占本病的11.0%60.0%,Kitamoto针对原方法中存在的阳性率低的弊端,成功

15、地改进了该方法前处置中的若干步骤。这样,可使100%CJD脑切片及相当多的传递性海绵状脑病的脑切片，获阳性结果。称此方法为水解高压灭菌法（hydrolytic autoclaving）3。此方法另一优点是,根据异常PrP 存在的部位、形态，可区分为斑块型(plaque-type)和突触型(synaptic-type)6-8。本文采用了改进前处置的水解高压灭菌法， 对8例朊蛋白病的脑切片进行了以PrP抗血清为第一抗体的免疫组化染色。GSS的小脑切片,呈斑块型阳性。7例CJD均呈突触型阳性。突触型7例中6例有肌阵挛，均具明显痴呆，5例进行6次脑电描记，2例呈现周期性同步放电， 4例动物传递均成功。

16、病程337个月，平均病程12.3个月；而斑块型者,小脑症状十分突出,病程长，无周期性同步放电,动物传递虽经3年观察仍不发病。突触型PrPCJD主要影响大脑皮质，严重者可呈现大脑萎缩和(或)底节变性, 而斑块型主要病变为小脑。斑块型症例中也可伴有大脑灰质突触型PrP沉积, 此可帮助理解何以GSS也可伴有痴呆。而在野生型CJD只呈现突触型3,4。突触型PrPCJD主要分布在大脑灰质和底节区，很少在脑干和海马。而斑块型PrPCJD大部分沉积在小脑分子层,其次是颗粒层。这些异常的PrPCJD沉积的多少, 与临床表现和病理改变严重程度相平行。因此,有理由推测,大量的PrPCJD在中枢神经系统沉积，正是朊

17、蛋白病的发病基础8,9。近来,分子生物学研究表明，PrPCJD沉积之所以出现两种截然不同的表现,与PrP基因表达关系十分密切。CJDwild和CJD200只出现突触型PrP, 而GSS102、CJD129多呈现斑块型PrPCJD，也可呈现突触型PrPCJD3,4，不过，在中国是否完全如此，有赖于更多的材料和实验室资料来证实。本课题受中国卫生部基金(No.94-1-218)资助作者单位：林世和江新梅赵节绪宋晓南长春,白求恩医科大学第一临床学院130021王为民兰州医学院第二附属医院徐惠芹王耀山沈阳军区总院参考文献1Kitamoto T, Shir RW, Doh-ura K,et al. Abn

18、ormal isoform of prion proteins accumulates in the synaptic-structures of the central nervous system in patients with Creutzfeldt-Jakob disease. Am J Pathol 1992,140:1285-1294.2Chen SG, Teplow DB,parchi P,et al. Truncated forms of the human prion protein in normal brain and in prion disease. J Biolo

19、gical Chemist,1995,270:19173-19180.3Kitamoto T, Muramoto T, Mori S,et al. Abnormal isoform of prion protein accumulates in follicular dendritic cells in mice with Creutzfeldt-Jakob disease. Virology, 1991,65:6292-6295.4Kitamoto T, Doh-ura K, Muramoto T,et al. The primary structure of the prion prote

20、in influences the distribution of abnormal prion protein in the central nervous system, Am J Pathol, 1992,141:271-277.5Kitamoto T, Tateishi J. Immunohistochemical confirmation of Creutzfeldt-Jakob disease with a long clinical course with amyloid plaque core antibodies. Am J Pathol, 1988,131:435-443.6Kitamoto T, Ogamoni K,