变异蛋白酶敏感性朊蛋白病在复杂蛋白病背景下的临床与神经病理学挑战

《Frontiers in Neuroscience》：Variably protease-sensitive prionopathy in the context of a complex proteinopathy: clinical and neuropathological challenges

摘要 变异蛋白酶敏感性朊蛋白病（variably protease-sensitive prionopathy，VPSPr）是最近被识别的一种人类散发性朊蛋白病，具有独特的临床和神经病理学特征，以及独特的蛋白质印迹（western blot）图谱。临床上，其病程通常长于经典散发性克雅氏病（sporadic Creutzfeldt-Jakob disease，sCJD）；神经病理学上，表现为特征性的朊蛋白（prion protein，PrP）沉积模式；生化方面，致病性朊蛋白（PrPSc）对蛋白酶K（proteinase K，PK）消化的抵抗力具有变异性。研究人员描述了两例在尸检中确诊的新VPSPr患者的临床病理学特征，回顾了当前文献，并强调了当合并其他神经退行性疾病时诊断所面临的挑战。与sCJD一致，PRNP基因129位密码子的甲硫氨酸/缬氨酸（M/V）多态性影响表型表达，其表型谱包括额颞叶变性合并运动神经元病（frontotemporal lobar degeneration and motor neuron disease，FTLD-MND）谱系中的特征。研究人员对两例患者进行了遗传学及分子学分析，以及尸检神经病理学检查和蛋白质印迹分析（病例2）。病例1为MM基因型，其运动皮层和纹状体显著受累，与锥体束及锥体外系临床症状相符，小脑未见PrP沉积。同时检测到共病理改变，包括符合嗜银颗粒病（argyrophilic grain disease，AGD）的tau蛋白病理及边缘系统为主的老年性TDP-43脑病（limbic-predominant age-related TDP-43 encephalopathy，LATE）。病例2为VV基因型，小脑显著受累并出现微斑块，其PrP染色模式与病例1略有不同。两例患者病程均较长，分别为7年和3.5年。VPSPr的临床和神经病理学诊断仍具挑战性，尤其在存在共病理的情况下。PRNP密码子129 M/V多态性在FT(L)D-MND谱系内调节VPSPr的临床和/或病理表型表达。

论文解读

一、研究背景与问题

变异蛋白酶敏感性朊蛋白病（variably protease-sensitive prionopathy，VPSPr）是2008年首次被描述的一种罕见、很可能被漏诊的人类散发性朊蛋白病，具有致死性结局。截至当前，全球报告的病例不足150例，临床诊断仍具挑战性。朊蛋白病共同的发病机制是富含α-螺旋的细胞型朊蛋白（PrP^c）转化为富含β-折叠的致病性构象体（PrP^Sc），后者在中枢神经系统中不溶并聚集。在散发性克雅氏病（sporadic Creutzfeldt-Jakob disease，sCJD）中，PrP^Sc对蛋白酶K（proteinase K，PK）消化具有相对较高的抵抗力，并伴有灰质海绵状改变、神经元丢失和胶质增生。相比之下，VPSPr中PrP^Sc对PK消化的抵抗力具有变异性且显著低于sCJD，产生独特的蛋白质印迹图谱。此外，VPSPr中PrP^Sc的播种活性也低于sCJD，这可能是多数病例脑脊液RT-QuIC检测阴性的原因。神经影像学结果常无定论，缺乏典型的皮层和/或基底节高信号，妨碍了临床诊断的确立。VPSPr病程显著长于sCJD，多数病例持续数年，这可能与PrP^Sc对PK消化的可变抵抗力及降低的播种效能有关，也解释了脑脊液14-3-3蛋白检测常为阴性的现象。临床症状包括锥体外系、精神、认知、锥体束和小脑症状，且受PRNP密码子129多态性的强烈影响。既往文献显示，甲硫氨酸纯合（MM）基因型更常与发病时锥体外系和小脑症状相关，缬氨酸纯合（VV）携带者发病时表现为模拟额颞叶痴呆的神经认知症状，杂合（MV）携带者常表现为精神及锥体外系症状。在此背景下，研究人员报告了两例来自奥地利的新病例，探讨其在复杂蛋白病背景下的诊断挑战。

二、研究设计与方法

研究人员回顾性收集了两例患者的临床资料，对福尔马林固定、石蜡包埋的多个脑区脑组织切片进行了尸检神经病理学检查，组织块经98%甲酸去污处理后进行组织学和免疫组织化学分析。免疫组织化学应用了针对不同PrP表位的抗体（12F10、6H4），以及抗寡聚体α-突触核蛋白5G4、抗β-淀粉样蛋白、抗磷酸化tau AT8、抗3重复及4重复tau异构体、抗NF200、抗磷酸化TDP-43、抗p62及多种免疫细胞标志物抗体。病例1还进行了PrP^Sc纯化和蛋白质印迹分析，使用单克隆抗体3F4检测。两例患者均提取基因组DNA，通过聚合酶链反应扩增PRNP基因编码区，采用限制性片段长度多态性分析筛查M129V多态性，并通过双向Sanger测序确认基因型及筛查罕见变异。文献研究在Embase中使用Emtree术语“Variably Protease Sensitive Prionopathy”和“Creutzfeldt-Jakob Disease”进行。

三、研究结果

3.1 临床总结

病例1为86岁女性，因非典型帕金森综合征伴右侧运动迟缓就诊，左旋多巴/苄丝肼治疗无效。患者有7年步态障碍和频繁跌倒史，伴记忆问题和尿失禁。神经系统检查显示轻度强直、姿势不稳、四肢弥漫性肌无力、右侧腱反射增强、右侧运动迟缓、双侧指鼻试验协调障碍，以及发声困难、构音障碍和垂直凝视麻痹。MoCA评分为11/30，证实认知障碍。CSF分析显示14-3-3蛋白正常、RT-QuIC阴性、无抗神经元抗体，tau及β-淀粉样蛋白指标均在正常范围。DAT-SPECT显示壳核轻度不均匀伴不对称代谢减低，但未被认为异常。脑MRI显示全脑萎缩、提示正常压力脑积水的脑室扩大及脑室周围白质脑病/微血管病变。腰椎穿刺后部分症状缓解，建议行分流术，但病情急剧恶化。患者出现人格改变、淡漠、全面性失语和左侧巴宾斯基征，随后发生非惊厥性癫痫持续状态伴肌阵挛。总病程约7年。

病例2为69岁女性，自2021年6月起出现进行性认知功能减退，表现为找词和命名障碍、难以跟上对话，伴步态不稳和运动迟缓。神经心理学评估结果为早期痴呆。脑MRI显示脑室扩大，DWI和FLAIR未见皮层或基底节高信号。FDG-PET显示对称性高代谢伴离散的基底周围轮廓。EEG未见三相波。CSF中14-3-3蛋白两次升高（21820 AU/ml和22510 AU/ml，参考值<10000 AU/ml），RT-QuIC两次阴性。总tau和磷酸化tau轻度升高。因亚急性记忆障碍、语言改变和步态障碍及14-3-3蛋白升高，临床怀疑CJD。病程中患者发展为四肢瘫痪和吞咽困难，总病程约3.5年。

3.2 神经病理学评估

病例1：脑重948 g，大体检查显示弥漫性脑萎缩伴中度脑室扩大，锥体束扁平。组织学显示额颞区、基底节和海马中深层皮层局灶性轻度海绵状改变，中央前/后回显著受累，伴有明显神经元丢失、浅层海绵状改变和胶质增生，以及皮质脊髓束下行变性。脑干和颈髓运动神经元相对保留。小脑轻度浦肯野细胞丢失，分子层无海绵状改变。PrP免疫组织化学显示皮层和海马区域在微弱突触样背景上呈羊毛状和雀斑状沉积，局灶性粗颗粒状PrP沉积围绕神经元，基底节可见微弱沉积，丘脑局灶性神经元内颗粒状沉积。小脑即使使用两种不同抗体反复染色仍无PrP免疫反应性。此外，边缘系统双侧存在丰富的4重复tau阳性颗粒，符合嗜银颗粒病（AGD）III/III期；同时存在轻度边缘系统为主的老年性TDP-43脑病（LATE），杏仁核见少量磷酸化TDP-43包涵体；还有轻度阿尔茨海默病神经病理改变（ADNC；A2，B1，C1）及弥漫性小血管病。

病例2：脑重1250 g，大体检查显示第三、第四脑室扩大，无明显萎缩征象。组织学显示明显水肿，额颞区浅层和深层皮层仅轻度海绵状改变伴中等大小空泡，中度神经元丢失和明显胶质增生。尾状核和丘脑以胶质增生为主，海绵状改变较轻，壳核较明显。小脑海绵状改变轻微且局限于分子层。PrP免疫组织化学显示皮层和海马区域在微弱突触样背景上呈特征性羊毛状和雀斑状沉积，基底节大胆碱能神经元内可见细胞外和神经元内颗粒状沉积，苍白球可见轴突免疫反应性。小脑分子层可见特征性的边界不清粗颗粒状沉积、假斑块和微斑块。未检测到其他蛋白聚集物，除海绵状改变周围有纤细的tau阳性神经突起外，无α-突触核蛋白、磷酸化TDP-43或β-淀粉样蛋白沉积。

3.3 分子研究

仅病例1进行了蛋白质印迹分析。皮层脑组织样本显示存在19 kDa片段的PrP^Sc（2型），且几乎缺乏双糖基化形式，符合VPSPr特征。另可见两个截短片段，也提示VPSPr，但信号较弱。小脑为阴性，与组织病理学发现一致。

3.4 遗传学分析

两例患者的PRNP测序均未发现突变，病例1为密码子129 MM纯合，病例2为VV纯合。

四、讨论与结论

研究人员指出，VPSPr的神经病理学诊断困难可能源于早期或区域受限的病变，以及伴随的神经退行性病理改变干扰组织形态学和免疫组织化学判读。病例1为高龄MM患者，临床表现复杂且无法归因于单一疾病，生物标志物无定论，神经病理学显示VPSPr病变受限、以上运动神经元表型为主且小脑不受累，同时伴有AGD、LATE、ADNC和SVD等共病理。病例2表现为快速进展性痴呆和步态障碍，CSF 14-3-3蛋白阳性，但MRI、EEG和CSF RT-QuIC均无定论或阴性，神经病理学显示VPSPr特征性形态学和免疫组织化学表现，额颞叶分布为主并具有特征性小脑PrP沉积模式。

研究人员强调，对VPSPr进行详细的组织分型可能有助于预测密码子129的分子背景：层状PrP沉积模式和神经元内颗粒状PrP沉积可能提示缬氨酸基因型，而锥体系统的显著受累可能提示甲硫氨酸。小脑的PrP微斑块、假斑块和粗颗粒状沉积是VPSPr诊断的重要线索，但部分病例小脑无PrP沉积，使诊断更具挑战性。缺乏小脑受累似乎受密码子129多态性及甲硫氨酸存在的影响。既往蛋白质印迹结果表明，PK消化抵抗力在VV病例中最低、MM病例中最高，提示PrP构象和聚集的差异可能导致不同的神经系统症状和PrP染色模式。

VPSPr的蛋白质印迹模式（约26、23、20、17和7 kDa的5条带）与格斯特曼-斯特劳斯勒-沙因克病（Gerstmann-Str?ussler-Scheinker disease，GSS）相似，后者是一种遗传性朊蛋白淀粉样变性，病程较长且传播率低，因此有学者认为VPSPr是GSS的散发性对应物。VPSPr中仅轻度海绵状改变与患者严重神经症状之间的明显不一致，可能与其降低的播种效能有关，PrP^c作为突触蛋白，其错误折叠和毒性寡聚体的产生可能导致突触传递的严重和早期破坏，从而产生相应的运动和认知症状。

结论：VPSPr是一种具有挑战性的临床和神经病理学疾病。PRNP密码子129 M/V多态性对表型表达的影响，使其应被纳入快速进展性神经系统疾病（包括临床和/或神经病理学FT(L)D-MND谱系）的鉴别诊断之中。