Creutzfeldt-Jakob病非侵入性诊断方法研究新进展

丁曼 卢祖能



Creutzfeldt-Jakob病非侵入性诊断方法研究新进展

丁曼 卢祖能

朊病毒是一种非常规意义上的传染性病原体，常导致致命性神经系统疾病，其中以Creutzfeldt-Jakob病(CJD)最为常见。CJD属于一种罕见的神经系统退行性疾病，临床进展迅速，致死性达100%。此疾病有多种类型，其中以散发型最为常见。目前此病的最大挑战即临床诊断。到目前为止临床确诊的金标准仍为脑组织活检，但将其作为诊断金标准仍存在一定局限性。随着研究的逐步进展，亟需探讨新的非侵入性的检测(手段)，以利于疾病诊断。本文就有关CJD生物标记物检测、基因筛查、影像学检查及电生理检查等非侵入性手段的研究进展进行综述，旨在协助CJD的诊断，为CJD的确诊提供新的思路。

朊病毒病；克-雅综合征；PrPSc；PRNP

朊蛋白病(prion diseases)又称传染性海绵状脑病(transmissible spongiform encephalopathy)，是一类由朊蛋白(prion protein，PrP)感染引起的进行性致死性中枢神经系统变性疾病。人类朊蛋白病主要包括克-雅病(Creutzfeldt-Jakob disease，CJD)、库鲁病(Kuru disease)、格斯特曼综合征(Gerstmann-Straussler-Scheinker syndrome)及家族性致死性失眠(fatal familial insomnia，FFI)等，以CJD最为常见。CJD属于一种进行性神经系统退行性变疾病，潜伏期从数个月至数年不等，疾病进展迅速。大多数CJD患者在出现临床症状后才被确诊，一般于诊断后1年内死亡。根据起病方式不同，CJD主要分为4种类型：散发性CJD(sporadic CJD，sCJD)、家族性遗传型CJD(familiar CJD，fCJD)、医源性CJD(itrogenic CJD，iCJD)和变异型CJD(variant CJD，vCJD)[1]。其中sCJD最多见，占CJD总发病人数的85%～90%，每年大约(1～1.5)/百万人感染；fCJD占CJD的5%～15%，由Pmp基因突变引起；iCJD占CJD的1%左右，由医疗行为引起的感染；vCJD则由人食入牛海绵状脑病(bovine spongiform encephalopathy，BSE)牛制品引起。CJD代表性症状包括进行性痴呆、肌阵挛以及共济失调等。根据WHO[2]1998年提出的CJD诊断标准以及美国疾病控制和预防中心(Center for Disease Control and Prevention in the US)及欧洲疾病控制预防中心(the European Centre for Disease Prevention and Control，ECDC)2009年修订的标准[3]，依体格检查、临床检测结果等将疾病分为明确诊断、很可能诊断及可能诊断。脑组织活检仍为诊断CJD的金标准。手术取材的靶区域也常常为影像学改变最为明显的区域，而这些区域往往为皮层下较深部位；且手术取材后行病理检查时并非所有脑区均会出现典型的CJD病理改变。因此脑组织活检也存在一定的局限性。目前尚缺乏可确诊CJD的非侵入性检查手段和更敏感的检测新方法用于协助临床诊断CJD，因此随着研究的逐步进展，临床亟需新的非侵入性诊断方法进行早期疾病诊断。

1 CJD实验室诊断

PrPSc聚集在脑中形成PrP沉积物，引起典型的病理改变，如神经元丢失、星形胶质细胞增生及空泡形成，导致海绵状组织沉积甚至死亡[4]。采取侵入性方式取脑组织进行免疫组织化学检测以明确其神经病理学改变依然是目前的一种必不可少的确诊方法。然而患者及家属对此种侵入式的方法接受程度较低，导致低活检率或尸检率，这是CJD确诊率低的原因之一。对一些有效的生物标记物如14-3-3蛋白进行检测的方法已经发展成熟，并在一定程度上降低了漏诊率。联合检测多种已知的生物标记物弥补了检测单一生物标记物的低敏感性和/或低特异性的缺点。

1.1 朊病毒的检测方法 朊病毒感染后，在宿主细胞内尤其是神经元内表达的PrPc转变为PrPSc。PrPc具有调控氧化应激反应、调节钙铜的平衡、保持生物周期稳定的功能，同时能够帮助宿主维持空间学习能力及记忆力，在信息传递及突触形成等方面也起一定作用。PrPSc聚集在脑中形成PrP沉积物，引起朊蛋白病特征性病理改变。且因朊蛋白病能够传染，其病理改变的特点不同于其他的淀粉样变性病。由于“种属屏障”的存在，可传染性疾病通常在不同物种中很难传播，而BSE能传染给人类致vCJD，因此对BSE进行研究至关重要。

侵入性脑组织活检为目前唯一一种能够确诊的方法，但在操作过程中可能损伤正常脑组织，为降低侵入性，也有学者采用嗅黏膜及骨骼肌等组织进行其诊断意义的研究，但均未经过验证或推广。也有学者通过检测vCJD患者扁桃体中的PrPSc进行诊断的相关报道[5]。扁桃体活检对诊断vCJD有一定意义，但并不能用于诊断sCJD[5]。2005年Castilla等[6]采用蛋白错误折叠循环扩增(PMCA)的方法进行CJD的诊断研究，该研究通过检测体外扩增少量的PrPSc以反映朊病毒感染的滴度。此方法也能检测血液及尿液中的朊病毒。动物实验发现在症状出现前PMCA法可检测到朊病毒感染[7]，而且对vCJD的诊断[8]和sCJD的诊断[9]都具有很高的敏感性。

1.2 生物标记物检测 脑脊液检测被广泛用于诊断神经系统疾病，14-3-3蛋白是目前诊断CJD广泛采用的生物标记物。WHO 1998年的诊断标准将脑脊液14-3-3蛋白作为诊断CJD的标准之一[2]，基于临床特征、DWI结果以及脑脊液中的替代标记物如14-3-3蛋白及总tau蛋白(total tau，t-tau)等作出CJD的诊断。14-3-3蛋白为一组具有调节功能的胞质多肽，它在细胞凋亡、细胞内转运、细胞周期调节以及信号转导方面都具有非常重要的作用。在神经受损时，14-3-3蛋白释放入脑脊液。有研究对420例CJD患者进行活组织检查14-3-3蛋白，证实其敏感性及特异性分别为95%和28%[10]。Gmitterová等[11]采用一种改良的ELISA技术检测sCJD脑脊液中的14-3-3蛋白，发现对MM1、VV1、VV2 3种亚型检测的敏感性均达100%，对MM2、MV1、MV2 3种亚型检测的敏感性分别为75%、89%、89%，而采用免疫印迹法检测时仅MM2亚型获得阳性结果。Satoh等[12]采用半定量Western blot技术，使用各种抗体特异地检测14-3-3蛋白的不同亚型，发现γ-亚型能增加检测的特异性，如果病例同时有阳性MRI结果和/或脑脊液排除炎性改变能够明显提高诊断的特异性。

除14-3-3蛋白外，tau蛋白包括t-tau及磷酸化tau蛋白(phosphorylated tau，p-tau)同样是诊断CJD的重要的生物标记物，甚至较14-3-3蛋白具有更高的敏感性及特异性。P-tau/t-tau为诊断sCJD最为准确的单一标记物，其敏感性及特异性分别为86%和90%[13]。结合检测一种以上脑脊液内蛋白标记物能够提高sCJD与其他神经精神状况(如痴呆等)鉴别的准确性[13]。14-3-3蛋白及t-tau蛋白能明显提高sCJD MM1/MV1的诊断率，其诊断敏感性约91%～100%[11，14-15]。

近几年，学者们对其他的一些神经损伤标记物包括神经元特异性烯醇化酶、S-100B、乳酸脱氢酶等也进行研究，但在14-3-3蛋白及tau蛋白检测的基础上，并未提高诊断的敏感性。为与其他神经变性疾病性痴呆相鉴别，特别是最容易导致14-3-3蛋白及tau蛋白假阳性的非朊蛋白神经变性疾病性痴呆(如阿尔茨海默病)，检测p-tau/t-tau及β淀粉样蛋白(Aβ)具有重要意义[16]。Aβ与朊蛋白相同，以不同大小(从低聚物到纤丝样淀粉蛋白聚集物)沉积于中枢神经系统，导致神经退行性病变。因此找到更好的脑脊液标记物进行联合诊断可提高其诊断的敏感性及特异性。

实时振动诱导转化(real-time quaking-induced conversion，RT-QUIC)技术通过在体外扩增脑脊液样本中的PrPSc，诊断sCJD的敏感性及特异性分别达到84%及100%[17]。也有研究将RT-QUIC应用于鼻部嗅上皮组织刷取标本[18]，将少量错误折叠蛋白“种子”通过外来能量扩增成较大的淀粉样蛋白或蛋白酶抗性蛋白聚合物，特异性达100%，敏感性也达97%。这种方法的优缺点还需要进一步证实，但根据以上数据，结果令人鼓舞，尤其是上述方法可检测出低至40～100个/mL的错误折叠蛋白聚合物[19]。

1.3 PrP 基因筛查 传染性海绵状脑病的致病机制为非正常的错误折叠蛋白(PrPSc)聚集影响中枢神经系统。人类的致病病原体由位于染色体20p13的朊蛋白基因(PRNP)编码。朊蛋白病是由于PRNP基因的突变或多态性致其在人体及动物体内潜伏。朊蛋白的病原体基因突变导致遗传性朊蛋白病，如fCJD，占发病原因的10%～15%[19]。PRNP基因的突变在散发及遗传型CJD中更容易发生。密码子129位为蛋氨酸及缬氨酸的遗传密码子，是CJD分子诊断的作用靶点[20]。这一密码子频繁的出现在所有类型的CJD中，编码多态性蛋氨酸纯合子最普遍。PRNP突变导致CJD不同表型变化，密码子129的多态性对突变体及野生等位基因进行更进一步的调控。遗传型CJD最为常见的形式为E200K(赖氨酸[K]替代谷氨酸[E])突变[21]。其次为V210I(异亮氨酸[I]替代缬氨酸[V])突变，但这种突变并没有一个明确的模式[21]。在临床实践中，需要详细询问患者及家属情况，并能提供是否需要进行PRNP基因检测的信息。对于任何有人传染性海绵状脑病家族史的患者均推荐进行基因检测及分析[12]。到目前为止，已经发现了40多种PRNP基因突变与遗传性人朊蛋白病相关。随着对疾病认识的提高以及更多分子工具的完善，越来越多的突变也将被发现并用于临床筛查。

2 电生理诊断

最早使用脑电图(EEG)诊断CJD是从1954年开始，并在1979年正式公布EEG为CJD的诊断标准之一。在14-3-3蛋白检测前，周期性脑波记录被认为是sCJD非侵入性方法中最为可靠的一种诊断依据[22]。周期性尖-慢复合波(periodic sharp and slow wave complexes)是sCJD的典型EEG改变。一般在sCJD早期表现为双侧α波活跃，伴有不规则的θ波及δ波，间歇性出现有节律的δ波，这些变化多数为弥漫异常，无特异性。随病情进展，慢波逐渐增多，可出现特征性的周期性同步放电(periodic synchronous discharge)，表现为广泛性、左右同步或不同步的爆发性异常波。但这种改变也可出现在其他疾病中，如中毒代谢性障碍、Hashimoto脑病(HE)，阿尔茨海默病及路易体痴呆等，因此严密、反复多次监测EEG对鉴别诊断CJD的各亚型非常重要。

3 影像学诊断

很多CJD患者的MRI影像中可出现CJD的特征性改变，MRI能够很好地区分CJD亚型。CJD特异的神经病理改变，包括空泡形成、朊蛋白沉积以及星形胶质细胞增生等与DWI检查的灰质改变相关[23]。DWI和FLAIR诊断CJD的敏感性和特异性分别为91%～92.3%和93.8%～95%[24-25]。二者不仅可检测到皮层下灰质(尾状核及丘脑)改变，还可检测到皮层改变(称之为“花边征”)，疾病初期异常高信号可能为单侧性，随疾病进展可发展至双侧，而疾病终末期异常信号可能减少甚至消失。此外MRI可帮助鉴别vCJD及sCJD，通常sCJD的改变发生在尾状核，而大多数vCJD的异常出现在后丘脑部位[26]。sCJD的DWI高信号改变更明显、更典型，比FLAIR影像中的改变出现的更早[27]。Caverzasi等[28]使用DTI来度量sCJD，指出量化方法能够更加精确地识别脑组织受损模式，系统追踪MRI影像改变有助于更深刻地认识人类朊蛋白病潜在的组织病理学改变机制，并指导临床实践；平均弥散系数(mean diffusivity)表现为最初有降低趋势，随后逐渐趋近正常，且平均弥散系数增加程度与患者的临床功能恶化密切相关。虽然WHO的sCJD诊断标准并没有将MRI结果列入其中，但是美国疾病控制和预防中心及ECDC基于最近修订的标准将MRI列入sCJD的诊断标准中[3]。

MRI诊断CJD的一个缺点在于其结果与临床医生的能力有关，特别是在疾病早期阶段临床医生或放射科医生识别CJD的MRI改变较难，易导致漏诊、误诊。因此建议即使处于疾病早期MRI显示“正常”，亦需再次仔细回顾观察。

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(本文编辑：时秋宽)

10.3969/j.issn.1006-2963.2016.04.013

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2015-11-16)