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Brain:脑脊液中的突触核蛋白“种子”定量对突触核蛋白病的诊断价值

发布:大分子生物 阅读量: 神经医学 2022-08-08

期刊:Brain

影响因子:15.255

分类:神经医学,帕金森疾病

发表时间:2021年12月11日

研究机构:牛津大学帕金森疾病研究中心、布里斯托大学

研究背景

突触核蛋白病(synucleinopathies)是神经退行性疾病,以神经元或少突胶质细胞中的α-synuclein( alpha-突触核蛋白,α-syn)积累为标志。帕金森病是最常见的突触核蛋白病,其特点是黑质旁的多巴胺能神经元的丧失,导致运动功能逐渐受损。在多巴胺能神经元丧失之前,α-syn往往在神经元内和细胞毒性内含物中(路易体)积累,并与疾病的进展相关。

多系统萎缩(MSA)也是一种突触核蛋白病,并且是一种更加罕见、致命、高度进展的脱髓鞘疾病。与帕金森病不同,MSA的定义是在少突胶质细胞内形成含有α-syn的胶质细胞包涵体;这不仅导致神经变性以及脱髓鞘区域的显著胶质增生,而且还导致毁灭性的自主神经衰竭。尽管帕金森病和MSA是不同的神经退行性疾病,α-syn的细胞内包涵体的定位不同,但两者之前往往都有特发性REM睡眠行为障碍(iRBD)。

由于MSA或帕金森病的诊断要到死后才能真正确认,而且α-syn有重叠的运动表现,MSA经常被误诊为帕金森病,这表明对更好的诊断方法和生物标志物以及对iRBD中疾病转换的预测因素的需求尚未得到满足。

路易体或胶质细胞内含物中的错误折叠的α-syn,是突触蛋白病的核心病理的一部分。折叠错误或聚集的α-syn “种子”(即α-syn seed)可招募或“感染”内源性α-syn,启动类似朊病毒的级联,形成α-syn低聚物。

随着时间的推移,这些不溶性低聚物形成纤维,在路易体病理学临床症状发展之前被观察到。最近,出现了一种称为α-syn蛋白实时震动诱导转化(α-syn-RT-QuIC)的新技术,可以扩增错误折叠的α-syn,并揭示从MSA患者与帕金森病患者分离出来的α-syn的结构和细胞毒性的差异。α-syn-RT-QuIC检测利用了种子成核机制,放大了存在于患者CSF的α-syn的小种子,将它们与α-syn低聚物结合,产生了可检测的α-syn数量。α-syn-RT-QuIC测定使用硫黄素T(ThT),它可以与聚集的α-syn的淀粉样β结构相结合,用以评估病理性α-syn的差异。测定中记录了以下参数:Vmax(扩增曲线的最大斜率)、T50(获得最大相对荧光50%的时间)、Fmax(静止期的最大ThT荧光)、AUC(特定时间间隔内的曲线下面积)。这些参数都可用于评估病人样本中的α-syn错误折叠和聚集。

α-syn-RT-QuIC检测已成为一种潜在的生物标志物或诊断工具,可根据α-syn播种和成核的差异来区分MSA和帕金森病。

然而,许多问题仍未得到解答,包括α-syn-RT-QuIC是否可以在MSA或帕金森病诊断之前使用?它是否可以用来预测患有iRBD的人以后是否会发展成帕金森病,而不是MSA?

因此,牛津大学的Ilaria Poggiolini等人,通过使用α-syn-RT-QuIC分析帕金森病、MSA和iRBD患者的CSF,并将结果与疾病进展、分层和转换的措施相关联,去解决了这些问题。

研究方法

他们对74名帕金森病、24名多系统萎缩和45名特发性快速眼动睡眠行为障碍患者,以及55名健康对照组的CSF样本进行了α-突触核蛋白RT-QuIC检测,分析了与临床数据有关的定量检测参数。

表1 纳入研究病人的临床基本特征

表1 纳入研究病人的临床基本特征

研究内容

1.α-Synuclein RT-QuIC可明显鉴别帕金森病和对照组

在牛津大学纵向研究中,他们发现66名帕金森病患者(总数为74名)和2名对照组个体(总数为55名)αSyn-RT-QuIC检测呈阳性,对应的敏感性为89%,特异性为96%。帕金森病和对照组之间的所有RT-QuIC参数都有显著的差异。

表2 不同群体中,α-Synuclein RT-QuIC的参数特点

表2 不同群体中,α-Synuclein RT-QuIC的参数特点

有10名PD患者的Vmax值偏高,大于100000 RFU/h(图1D),他们的年龄明显较大,在MDS-UPDRS的姿势不稳定步态障碍部分得分较高,而在认知、Hoehn和Yahr阶段、MDS-UPDRS III、震颤没有发现明显差异。

图1 在不同人群中,RT-QuIC参数比较

图1 在不同人群中,RT-QuIC参数比较

前驱帕金森病评分与帕金森病/对照状态密切相关。每个RT-QuIC参数的增加可增强预测能力,最强的预测因素是阳性以及Fmax值。与对照组相比,帕金森病患者的p-tau水平明显降低(图1G)。

2. RT-QuIC参数与帕金森病严重程度和群组的相关性

在基线时,有一些证据表明MDS-UPDRS I(P = 0.003)和MoCA(P = 0.04)与T50有关,但这与预期方向不同(即T50较短,表型较严重)。

较差的MDS-UPDRS IV评分与较高的Vmax值有关(P = 0.05)。调整后的敏感性分析也显示MoCA和MMSE与T50密切相关 。此外,男性与较低的Fmax有关。

对RT-QuIC参数与运动进展进行分析,除Vmax外,没有任何参数与MDS-UPDRS III的基线或变化率密切相关。

通过数据驱动的方法,整合PD的不同临床特点,可将PD分为4个类型(cluster):

Cluster 1: 运动进展快,有对称性的运动性疾病,嗅觉、认知能力差和体位性低血压。

Cluster 2: 轻度的运动和非运动性疾病,有中度的运动进展。

Cluster 3: 严重的运动性疾病,心理状况不佳,睡眠不好,有中等运动进展;

Cluster 4: 运动进展缓慢,以震颤为主的单侧疾病

图2 PD群组间,RT-QuIC参数和CSF标记物的比较

图2 PD群组间,RT-QuIC参数和CSF标记物的比较

RT-QuIC参数因帕金森病群而异。PD cluster 2的RT-QuIC阳性比率最低,而PD cluster 1中, RT-QuIC都是阳性。

3. MSA中aSyn-RTQuIC鉴别诊断效果明显

24名MSA患者中有18人的aSyn-RTQuIC检测呈阳性。所有9名MSA-C患者均为RT-QuIC阳性,而14名MSA-P患者中只有8名(57%,95% CI 29, 82%)为阳性。

表3 MSA患者的RT-QuIC参数和其临床进展相关性研究

表3 MSA患者的RT-QuIC参数和其临床进展相关性研究

然而,MSA-P和MSA-C亚型之间,任何RT-QuIC参数都没有显著差异。与帕金森病患者相比,MSA患者的T50明显更高(图1C),且Vmax要低得多(图1D)。ROC曲线显示T50(AUC 0.68,95% CI 0.55-0.80)和Vmax(0.74,0.63-0.85)能将特定病例分类为帕金森病或MSA。

此外,所有的RT-QuIC参数都与UMSARS从基线到随访的变化有关,在调整了年龄、性别、病程和MSA亚型后,除T50外,这种变化依然存在。

4. iRBD队列,RT-QuIC表现和临床转变

45名iRBD患者中有29人在基线时呈阳性(64%的敏感性,95%CI为49,78%),当纵向样本也包括在内时,53人中有35人呈阳性(66%,95%CI为52,78%)。

在随访期间,45名iRBD患者中有14名(31%)在腰椎穿刺后平均2.5年(SD=2.2年,范围=0.2-7.9年)转变为突触核蛋白病(帕金森病9例,路易体痴呆3例,MSA1例,纯自主神经衰弱1例)。在这些转变者中,14人中有9人(64%,95% CI 35,87%)在基线时发现RT-QuIC阳性。

除了DeNoPa队列的RT-QuIC阳性率较低(39%),其他iRBD队列的RT-QuIC阳性率相似(约90%)。除了Discovery和McGill队列的MDS-UPDRS III高于DeNoPa和Bologna队列(P = 0.002),四个队列之间的临床参数没有任何差异。

研究结论

综上所述,这些研究结果表明:

1) α- synuclein RT-QuIC在诊断帕金森病方面,具有独特的价值,并可能用来来区分帕金森病表型中的变化。

2) 值得注意的是,定量参数与帕金森病的疾病严重程度并不相关。该检测方法将多系统萎缩患者与帕金森病患者区分开来,与帕金森病相比,定量参数与多系统萎缩的疾病进展相关。

3) α- synuclein RT-QuIC有可能作为一种早期生物标志物,在iRBD患者转归前检测出突触蛋白病,因此需要对iRBD患者进行进一步的纵向跟踪分析,以更好地了解α-突触核蛋白RT-QuIC特征与从前驱到不同突触核蛋白病的进展之间的关系。

参考文献

Poggiolini I, Gupta V, Lawton M, et al. Diagnostic value of cerebrospinal fluid alpha-synuclein seed quantification in synucleinopathies. _Brain_. 2022;145(2):584-595. doi:[10.1093/brain/awab431}(https://doi.org/10.1093/brain/awab431)


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