《Acta Neuropathologica》：Peripheral TDP-43 pathology in amyotrophic lateral sclerosis: toward a systemic proteinopathy
肌萎缩侧索硬化（amyotrophic lateral sclerosis, ALS）是一种致死性神经退行性疾病，其特征是上运动神经元和下运动神经元的进行性变性。磷酸化TAR DNA结合蛋白43（phosphorylated TAR DNA-binding protein 43, pTDP-43）的胞质蓄积是大多数ALS病例的病理标志。尽管ALS传统上被视为局限于大脑、脊髓和运动神经的疾病，但近期研究已在多种其他组织（骨骼肌和心肌、皮肤、小唾液腺、胃肠道和淋巴结）中报道了pTDP-43病理，这些被称为外周病理。在神经系统之外检测到pTDP-43提示，ALS相关的TDP-43蛋白病可能比以前认识的更为广泛，并引发了关于ALS病理时空格局的根本性问题。外周pTDP-43蓄积可能反映了影响多种组织的系统性生物学易感性、病理性TDP-43物种在解剖区室之间的传播，或两种机制的组合。尽管其生物学意义尚待确定，但外周组织中pTDP-43的存在拓宽了当前ALS的概念框架。它也可能为基于病理的生物标志物、治疗监测以及旨在理解疾病发生和进展的机制研究提供新的机会。然而，当前证据来源于规模较小且方法学上异质性较高的队列，且外周pTDP-43病理并不局限于ALS，这强调了开展更大规模标准化研究的必要性。
引言
肌萎缩侧索硬化（amyotrophic lateral sclerosis, ALS）是一种致死性神经退行性疾病，累及大脑皮层、脑干和脊髓中的运动神经元。患者出现进行性肌无力、构音障碍、吞咽困难，最终导致限制性呼吸衰竭，这是主要的死亡原因。中位生存期为症状出现后3–5年，目前无治愈性治疗。约5–10%的病例与单基因致病性突变相关，但散发性ALS的病因仍不清楚，可能涉及遗传易感性、衰老和环境暴露之间的复杂相互作用。
理解ALS的病理生理学还因其显著的临床异质性而更加复杂。患者在发病年龄、运动受累模式、进展速度以及非运动体征（包括认知、行为、代谢和自主神经表现）方面存在差异。这种变异性不仅使诊断复杂化，也给生物标志物开发、患者分层和研究中的治疗评估带来困难。更根本的是，它提出了患者之间以及疾病过程中是否存在不同病理生理通路的问题。然而，大多数ALS患者似乎共享一条共同的最终神经退行性通路：在散发性病例和许多遗传形式中，神经元和胶质细胞中可见TAR DNA结合蛋白43（TDP-43）及其高磷酸化形式（pTDP-43）的胞质包涵体，这使其成为ALS的界定性病理标志。这些包涵体也存在于额颞叶变性（FTLD-TDP）和边缘系统主导的年龄相关性TDP-43脑病（LATE）患者中，拓宽了TDP-43相关蛋白病的谱系。
自被确定为疾病关键分子以来，TDP-43和pTDP-43极大地推进了对ALS生物学和尸检疾病诊断的认识。近期研究进一步扩展了这一框架，证实在中枢神经系统（central nervous system, CNS）和常规受累的外周运动通路（此处称为外周组织）之外也存在pTDP-43。这些观察提示，ALS相关的TDP-43蛋白病可能具有更广泛的系统性表达。本综述总结了ALS患者外周pTDP-43病理的现有证据，讨论了这些发现如何重塑当前ALS发病机制概念，并探讨了其对疾病机制、生物标志物开发和未来治疗策略的意义。
TDP-43生物学与ALS中的病理机制
TDP-43由TARDBP基因编码，是一种广泛表达的RNA和DNA结合蛋白，属于异质性核糖核蛋白家族。在生理条件下，TDP-43主要定位于细胞核，但持续在核与细胞质之间穿梭。通过与数千个RNA靶标相互作用，TDP-43在RNA代谢中发挥核心作用，包括转录调控、选择性剪接（特别是抑制隐蔽外显子包含）、RNA转运、mRNA稳定性、microRNA生物发生和应激反应。
在病理条件下，TDP-43经历一系列分子改变，包括错误折叠、核耗竭伴胞质错误定位、高磷酸化、泛素化、裂解为C端片段，以及聚集成不溶性包涵体。这些病理聚集体在超过95%的散发性ALS病例和许多遗传形式病例的神经元和胶质细胞胞质中被观察到，确立了TDP-43和pTDP-43包涵体作为ALS病理标志的地位。值得注意的例外包括SOD1和FUS相关的ALS病例，这些病例通常缺乏TDP-43病理，而是表现出各自疾病蛋白的聚集。
当前模型提示，TDP-43介导的神经退行性变源于功能缺失和毒性功能获得机制的组合。核耗竭损害TDP-43的生理功能，特别是RNA加工和隐蔽外显子抑制，而胞质聚集通过破坏RNA代谢、蛋白质稳态、核质运输、线粒体功能、神经炎症和细胞动力学促进细胞毒性。错误折叠TDP-43的另一个特征是其作为模板诱导邻近天然TDP-43分子发生构象变化的能力，这一现象被称为类朊病毒播种。神经病理学研究已证明TDP-43沉积遵循涉及解剖相连区域的顺序模式，这为人类神经系统中类朊病毒传播提供了间接支持。该假说得到动物研究的支持，这些研究证明在小鼠模型中脑内注射TDP-43株后TDP-43病理发生传播。体外研究也表明，TDP-43种子可通过细胞外环境（直接释放或在外泌体和微泡内）或通过突触连接或纳米管的细胞间相互作用进行细胞间传递。越来越多的证据表明，可能存在具有不同毒性和传播特性的不同TDP-43构象种子，这一概念也与朊病毒病和其他蛋白病相关。
ALS中外周pTDP-43病理的证据
在过去十年中，研究报道了神经退行性疾病患者外周组织中存在病理性蛋白包涵体。特别是，近期研究使用免疫组织化学和免疫荧光在ALS患者的多种外周组织中鉴定出pTDP-43病理。这些发现挑战了ALS传统的神经中心观点，提示TDP-43蛋白病更为广泛。外周pTDP-43检测研究的结果总结如下，图1总结了在生前或死后已鉴定出该病理的组织。
骨骼肌和心肌
骨骼肌是ALS中研究最广泛的外周组织。对肌肉病理的兴趣源于其与运动神经元和神经肌肉接头的密切关系。Cykowski等人在约三分之一的ALS尸检病例中鉴定了pTDP-43肌浆包涵体，主要见于轴肌。随后，Mori等人证明更高的检出率，在所有ALS病例的至少一个肌肉区域中鉴定出病理包涵体，包括骨骼肌28/30例（93.3%）和心肌12/30例（40%）。这些聚集体表现出特征性的丝状或线状形态。Zhang等人将观察扩展到活体患者，证明在常规肌肉活检中94.4%存在pTDP-43肌浆聚集体。值得注意的是，在疾病非常早期的阶段，甚至在没有临床或电生理异常的活检肌肉患者中，也鉴定出病理包涵体。最近，Nolano等人将观察扩展到10例ALS患者的生前舌肌活检。在横纹肌纤维、肌肉内神经束和神经肌肉接头中观察到pTDP-43颗粒状、球状或致密线状聚集体。
皮肤
皮肤因其易于获取且可在生命中重复采样而引起了相当大的兴趣。Ren等人在约三分之一的ALS患者皮肤活检中，于自主神经纤维和梅斯纳小体中鉴定了pTDP-43免疫反应性。此外，Pattle等人在来自7名后来发展为ALS的患者的8份存档生前皮肤标本中的2份中鉴定了pTDP-43病理。在ALS诊断前数年，包涵体已在浅表真皮和外周神经束中被检测到。最近，Nolano等人提供了ALS患者生前获得的皮肤活检中pTDP-43病理的直接证据。pTDP-43沉积涉及多个神经和非神经皮肤区室，包括角质形成细胞、血管周围细胞、平滑肌结构、真皮神经相关细胞和梅斯纳小体。
小唾液腺
小唾液腺是另一个有吸引力的活检部位，因为其可及性和在临床神经病学中的既定用途。在2026年首次检查ALS患者该组织的研究中，Garnier等人在一名晚期快速进展性疾病患者的腺细胞和成纤维细胞中检测到pTDP-43胞质免疫反应性。然而，检出率较低（1/10例患者）且未鉴定出聚集体。
胃肠道
Pattle等人在两名后来发展为ALS的患者的两个可用胃肠道标本中均报道了pTDP-43病理。在结肠组织中，聚集体在固有层中被鉴定，包括巨噬细胞和树突状细胞，以及外周神经束内的神经元细胞。在胆囊中，pTDP-43包涵体见于肌间神经丛的神经元和胶质细胞、内皮细胞、巨噬细胞和树突状细胞。两个标本均在ALS诊断前获得，其中一个在症状出现前约一年。
其他外周组织
在同一个队列中，pTDP-43包涵体也见于淋巴结实质和血管内皮细胞。在一名患者中，淋巴结病理涉及滤泡间/副皮质区，并在ALS诊断前14年被检测到。在一名患者中还观察到耳廓软骨细胞中的pTDP-43聚集体。
视网膜的特殊情况
尽管视网膜在解剖学上是中枢神经系统（CNS）的一部分，因此不能被视为外周组织，但视网膜pTDP-43包涵体的存在已被研究作为病理扩展到大脑之外的标志。Pediconi等人证明，与对照组相比，ALS患者视网膜神经节细胞中pTDP-43的胞质免疫反应性增加，但无聚集体，并与神经元变性和小胶质细胞活化相关。然而，Dijkstra等人未能在两名ALS供体中检测到视网膜pTDP-43包涵体，尽管在FTLD-TDP病例中确认了病理。同样，Hart de Ruyter等人在八例FTLD-TDP病例中的七例中发现了视网膜pTDP-43病理，但在他们分析的一例ALS患者中未发现。
对当前证据的批判性评估
外周pTDP-43病理的时间背景
外周pTDP-43病理已在症状出现前或ALS临床病程早期获得的组织样本中被报道。然而，重要的是，在这些研究中，外周采样时没有匹配的脑和脊髓组织。因此，这些观察不能确定外周病理是否先于CNS受累，但表明外周pTDP-43可能在明显神经表现之前即可被检测到。
外周pTDP-43病理的程度和可检测性
当前发现提示，骨骼肌是ALS中最 consistently 受影响的外周组织之一，具有与神经系统中观察到的相似的蛋白质聚集体。外周pTDP-43病理的谱系延伸至骨骼肌之外，但患病率更具异质性。此外，它可能局限于无包涵体的胞质pTDP-43免疫反应性，如在小唾液腺或视网膜中观察到的，这并不具有相同的生物学意义。同样重要的是，外周pTDP-43病理并非在所有检查的组织中均匀检测到：Pattle等人报道在多个生前样本中无实质pTDP-43免疫反应性，包括甲状腺、胸膜、女性生殖组织、尿道和脂肪组织。这一结果表明外周TDP-43蓄积可能影响特定的细胞群体或组织，而非普遍存在。
然而，鉴于大多数组织可用的样本量有限以及人群和疾病阶段的差异，这些明显的检测差异应谨慎解释。用于pTDP-43检测的抗体克隆和稀释度、抗原修复程序、组织处理和判读标准也存在显著差异。这些方法学差异可能显著影响pTDP-43的可检测性，因此在比较不同组织或队列的阳性率时应予以考虑。pTDP-43免疫反应性的正交验证和盲法评估也少有报道，这对于易发生非特异性染色或自发荧光的区室尤其相关。最后，外周沉积物尚未经过生化或超微结构表征，因此外周TDP-43病理目前仍是一种免疫组织化学观察，而非完全表征的蛋白病。
ALS及其他疾病中的外周pTDP-43病理
外周pTDP-43病理不限于ALS。对肌肉组织的研究也证明，在包涵体肌炎、多发性肌炎、重症肌无力、强直性肌营养不良、先天性肌病和线粒体疾病的受试者中存在pTDP-43包涵体。在皮肤和视网膜研究中也进行了类似观察。这些发现提示，外周pTDP-43可能存在于各种神经肌肉和神经退行性疾病中，尽管通常负荷较低或分布不同于ALS。另一种非排他性的解释，至少在骨骼肌中，是肌浆pTDP-43部分反映了肌纤维对变性和再生的刻板反应，因为TDP-43在正常肌肉再生过程中生理性地组装成淀粉样、具有种子能力的肌颗粒。
需要进一步研究，使用协调的组织处理、标准化的免疫组织化学方案和大型ALS患者队列、ALS模拟病对照组和健康受试者的病理判读共识标准，以定义外周pTDP-43病理的时空特征。
外周pTDP-43病理的生物学意义
ALS传统上被视为一种运动神经退行性疾病。然而，患者也可能经历非运动表现，如认知和行为障碍、自主神经功能障碍、代谢异常、胃肠道紊乱和系统性炎症改变，提示疾病超出运动系统。例如，在皮肤神经纤维和心肌中鉴定出pTDP-43病理，可以结合日益认识到ALS中存在感觉和自主神经功能障碍及心脏受累来考虑，尽管因果关系尚未建立。
在非神经元组织中检测到pTDP-43引发了关于疾病时空范围的重要问题。外周pTDP-43病理是否反映了在多个组织中出现的广泛系统性蛋白病，或者疾病是局部出现并随后从神经系统传播或向神经系统传播，仍有待阐明。此外，类朊病毒机制和特定细胞群体及组织的选择性脆弱性可能共同促进病理的传播。
外周病理作为系统性易感性的平行表现
在神经系统症状出现前数月或数年获得的组织样本中存在pTDP-43沉积，提示外周病理可能是系统性过程的早期表现。促进TDP-43错误折叠、高磷酸化、聚集或清除受损的遗传和/或环境因素理论上可能同时影响多个组织，因为该蛋白广泛表达。先天性和适应性免疫通路的激活，以及外周淋巴细胞中报道的TDP-43相关异常，可能代表这种系统性易感性的另一种表现。
细胞弹性、再生能力和蛋白质稳态机制的差异可能随后决定哪些组织最终发展出明显的病理。特别是，有丝分裂后细胞，如肌纤维和神经元，与皮肤或腺体等有丝分裂活跃组织中的细胞相比，可能更容易受到进行性蛋白毒性应激和病理性TDP-43蓄积的影响。这种差异性细胞脆弱性可能假设性地导致外周病理在不同组织中的异质性分布。因此，ALS可能涉及一个更广泛的生物学过程，其中TDP-43病理在多个组织中出现，但在特别易感的组织和神经网络中表现最为突出。
与这种可能性一致，Cykowski等人观察到pTDP-43阳性肌纤维，尽管邻近外周神经元素中无pTDP-43包涵体，提示肌肉病理至少在某些情况下可能独立于局部神经元受累而出现。同样，特定的TARDBP突变提供了组织选择性脆弱性的额外支持。p.W385IfsX10和p.G376V变体均位于TDP-43的类朊病毒C端结构域内，与以显著骨骼肌TDP-43聚集而无明显运动神经元变性为特征的原发性肌病相关。尽管这些观察仅限于少数变体和患者，但它们提示TDP-43蛋白病的表型表达可能部分取决于TARDBP突变组织特异性效应。
上游或下游传播：神经系统优先与身体优先模型
另一种不相互排斥的解释是，病理性TDP-43通过相互连接的网络在解剖区室之间逐步传播。在下运动神经元纤维以及外周组织内的感觉和自主神经纤维中检测到pTDP-43，为TDP-43病理可能沿轴突传播的假说提供了间接支持，尽管该过程的方向无法确定。可以提出一个受其他神经退行性疾病——特别是帕金森病——传播模型启发的概念框架，尽管支持ALS中类似模型的证据仍然有限。
在神经系统优先模型中，TDP-43病理将起源于中枢神经系统中易感的神经元群体，随后通过神经元通路向外周组织传播。这一假说与ALS分期研究中描述的TDP-43病理刻板进展以及支持病理性TDP-43物种细胞间传播的实验证据相容。在此框架内，外周病理将是沿神经离心传播引起的神经系统疾病的下游后果。pTDP-43聚集体在肌肉内的主要外周定位将与ALS中运动神经元的优先受累相关。除了直接轴突运输外，细胞外囊泡最近已成为离心病理播散的潜在介质。在ALS患者生物体液中已鉴定出含有病理性TDP-43物种的神经元来源细胞外囊泡。尽管它们对外周TDP-43沉积的贡献仍不清楚，但细胞外囊泡代表了病理蛋白物种在区室间转移的一种潜在机制。
相反，身体优先模型将提出病理性TDP-43最初出现在外周组织，然后到达神经系统。这些组织持续暴露于环境应激源、炎症信号、代谢紊乱和感染因子，所有这些都可能影响蛋白质稳态。此外，pTDP-43已在疾病极早期获得的外周活检中被鉴定，在某些情况下甚至在明显神经系统症状出现之前，尽管如上所述，这些观察并不确定外周病理先于CNS受累。因此，肌肉和神经肌肉接头已被提议为早期外周病理变化的候选部位。
重要的是，两种模型都可能受到选择性细胞脆弱性的影响。病理的出现和进展可能不仅取决于传播方向，还取决于特定细胞群体对蛋白毒性应激和TDP-43株特异性效应的内在易感性。
迈向ALS中pTDP-43病理的整合模型
当前证据支持ALS相关的TDP-43蛋白病延伸到神经系统之外，其机制仍有待定义。这些模型并非代表相互竞争的解释，而可能描述复杂生物学过程的互补方面。系统性易感性可能促进pTDP-43病理在多个组织中的出现，而基于网络的传播机制可能有助于其随时间的扩增和播散。未来整合神经病理学、分子生物标志物、播种试验、细胞外囊泡分析和多模态成像的纵向研究对于阐明这些事件的时间顺序和确定外周病理对ALS发病机制的贡献是必要的。
外周pTDP-43病理的临床意义
在外周组织中检测到pTDP-43可能具有超出神经病理学表征的意义。这些发现为生物标志物开发、疾病监测、机制研究和治疗干预提供了新的见解。
外周组织生物标志物
ALS的主要挑战之一是缺乏直接反映潜在分子病理的稳健生物标志物。当前诊断方法主要依赖临床评估、电生理检查和排除替代诊断。在可及的外周组织中证明pTDP-43病理，为开发更直接反映潜在蛋白病的组织生物标志物提供了可能性。除诊断外，此类生物标志物可能在临床试验中有助于分子分层，如果显示随时间变化，则可能有助于监测疾病进展或治疗反应。
在研究的组织中，皮肤和小唾液腺因其可及性和适合重复纵向采样而具有实际优势。然而，直到最近，其生物标志物潜力受到低检出率和研究间显著差异的限制。Nolano等人提供了初步证据，提示皮肤pTDP-43可能是一种潜在生物标志物。尽管如此，在确定其临床价值之前，需要在更大队列中进行独立重复和纵向验证。
骨骼肌仍然是研究最广泛的外周组织，并产生了一些最高报道检出率。然而，其更大的侵入性限制了其重复采样的适用性。此外，肌肉中的pTDP-43病理不限于ALS，也已在多种非ALS神经肌肉疾病中报道，阳性率在各研究中为16%至60%，尽管通常病理负荷较低。肌肉群之间的采样变异性和包涵体的斑片状分布可能进一步影响检出率并使其作为常规生物标志物的使用复杂化。
因此，尽管结果日益有希望，特别是在皮肤和骨骼肌中，但外周pTDP-43的单纯存在不太可能构成独立的诊断生物标志物。未来的研究应超越二元检测，转向标准化病理表征，并确定外周病变是否表现出可重复的形态模式、核TDP-43耗竭、独特的生化或超微结构特征，以及与CNS TDP-43蛋白病相当的组织特异性表型。系统性的生前和尸检研究也需要更好地定义外周pTDP-43病理的时空分布，识别最具信息量的组织和采样部位，并优化检测方法。一旦这些方法学基础建立，多中心前瞻性研究将需要评估可重复性、诊断性能、预后价值，以及最终外周pTDP-43检测的临床效用。
除了常规pTDP-43免疫组织化学外，新兴分子方法可能大大拓宽ALS外周病理的检测。尽管磷酸化特异性抗体提供高病理特异性，但它们可能无法检测更早或替代的病理性TDP-43物种。互补方法可以转而探究TDP-43蛋白病的其他方面，包括具有种子能力的物种、使用RNA适体检测的病理性TDP-43，以及通过隐蔽外显子分析检测正常TDP-43功能缺失。例如，播种扩增试验利用病理性TDP-43的类朊病毒模板特性来检测和扩增具有种子能力的物种，最近在44%的ALS患者嗅黏膜中产生了阳性信号。Waldron等人最近的工作进一步说明了互补分子方法的潜力：使用TDP-43 RNA适体结合STMN2隐蔽外显子BaseScope?分析，作者在比以前常规pTDP-43免疫组织化学更高比例的先前检查的皮肤和淋巴结样本中检测到TDP-43病理，并揭示了抗体方法未检测到的骨骼肌病理。总之，这些方法表明外周TDP-43病理可以在多个生物学层面进行探究，并可能为早期疾病生物学和生物标志物开发提供互补窗口。尽管如此，其临床价值需要与日益敏感的循环分子生物标志物一起评估，后者具有侵入性更小的额外优势。
治疗前景
外周pTDP-43病理的鉴定也可能影响治疗开发。当前大多数靶向TDP-43的治疗策略主要集中于神经系统。然而，如果ALS涉及系统性TDP-43蛋白病，有效干预可能需要解决超出神经系统的病理过程。目前正在研究多种治疗方法，包括反义寡核苷酸、基因疗法、聚集抑制剂、自噬增强剂、免疫疗法和靶向核质运输的策略。更好地理解系统性TDP-43播种机制可能支持开发旨在中断病理性蛋白物种的神经元和外周传播的新型治疗策略。
未解决的问题
尽管对外周pTDP-43病理的认识日益增加，但几个基本问题仍未解决。首先，跨组织、疾病阶段和临床表型的外周病理的真实患病率和分布仍未完全定义。大多数可用研究涉及相对较小的队列和异质方法，使直接比较困难。其次，中枢和外周病理之间的时间关系仍然未知。确定外周TDP-43蓄积是系统性过程的早期表现、神经系统变性的下游后果还是病理起始的潜在部位，可能对理解ALS发病机制至关重要。第三，外周pTDP-43病理的生物学意义仍不清楚。病理聚集体是主动导致组织功能障碍和临床表现，还是仅仅代表更广泛疾病过程的副产品，尚未确定。需要在多个部位使用标准化病理和分子检测方案的大型多中心纵向研究，结合临床、功能和影像数据，以建立外周pTDP-43病理的时空格局及其病理生理后果。
另一个未解决的问题是遗传背景如何影响外周TDP-43蛋白病。外周病理的分布、负荷和时间动力学在散发性ALS和与神经系统典型TDP-43病理相关的遗传形式（如TARDBP、C9ORF72或VCP）之间是否不同，在很大程度上仍然未知。与特定TARDBP变体相关的原发性肌肉TDP-43蛋白病的发生进一步强调了基因型对组织特异性病理表达的潜在影响。相反，初步观察表明，外周pTDP-43聚集体也可能发生在一些通常不与神经元TDP-43病理相关的遗传形式中，包括SOD1相关的ALS。最后，突变SOD1或FUS蛋白的外周聚集是否在其各自的遗传形式中类似发生仍未被探索。因此，跨ALS基因型的比较研究可以为外周蛋白聚集的决定因素提供独特的见解。
结论
外周组织中病理性pTDP-43的检测扩展了ALS作为一种超出神经系统的疾病的观点。然而，关于外周病理的真实患病率、其与神经系统受累的时间关系及其对疾病发病机制的贡献，仍存在重要不确定性。定义外周pTDP-43病理的时空格局对于更好地理解疾病发生和进展、改进生物标志物开发以及识别针对ALS基本病理机制的新治疗机会至关重要。
