Ann Neurol公司。作者手稿;PMC 2014年7月1日发布。
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肌萎缩侧索硬化症pTDP-43的病理分期
,医学博士,#1,4 、医学博士、博士,#4 ,医学博士,1 、理学学士、,1 ,医学博士,1,三 ,医学博士,三 ,博士,1 、医学博士、博士,1,2 ,毫秒,1 ,理学硕士,1 ,博士,1,2 、医学博士、博士,1,2 ,医学博士,三 ,医学博士,三 ,医学博士,4 ,4 ,医学博士,5 ,博士,1,2 ,医学博士,4,**和医学博士1,2,**
约翰内斯·布雷特施奈德(Johannes Brettschneider)
1宾夕法尼亚大学医学院神经退行性疾病研究中心(CNDR),美国宾夕法尼亚州费城云杉街3600号马洛尼大厦3楼,邮编:19104
4德国乌尔姆89081赫尔姆霍兹大街8/1号乌尔姆大学生物医学研究中心神经病学系临床神经解剖学科
凯利·德尔·特雷迪奇
4德国乌尔姆89081赫尔姆霍兹大街8/1号乌尔姆大学生物医学研究中心神经病学系临床神经解剖学科
乔恩·托莱多
1宾夕法尼亚大学医学院神经退行性疾病研究中心(CNDR),美国宾夕法尼亚州费城云杉街3600号马洛尼大厦3楼,邮编:19104
约翰·罗宾逊
1宾夕法尼亚大学医学院神经退行性疾病研究中心(CNDR),美国宾夕法尼亚州费城云杉街3600号马洛尼大厦3楼,邮编:19104
大卫·J·欧文
1宾夕法尼亚大学医学院神经退行性疾病研究中心(CNDR),美国宾夕法尼亚州费城云杉街3600号马洛尼大厦3楼,邮编:19104
三宾夕法尼亚大学医学院神经病学系,3 W Gates,3400 Spruce Street,Philadelphia,PA 19104,美国
默里·格罗斯曼
三宾夕法尼亚大学医学院神经病学系,3 W Gates,3400 Spruce Street,Philadelphia,PA 19104,美国
恩兰·苏
1宾夕法尼亚大学医学院神经退行性疾病研究中心(CNDR),美国宾夕法尼亚州费城云杉街3600号马洛尼大厦3楼,邮编:19104
维维安娜·范·德林
1宾夕法尼亚大学医学院神经退行性疾病研究中心(CNDR),美国宾夕法尼亚州费城云杉街3600号马洛尼大厦3楼,邮编:19104
2宾夕法尼亚大学医学院病理学和实验医学系,美国宾夕法尼亚州费城云杉街3400号,邮编:19104
伊丽莎白·M·伍德
1宾夕法尼亚大学医学院神经退行性疾病研究中心(CNDR),美国宾夕法尼亚州费城云杉街3600号马洛尼大厦3楼,邮编:19104
杨贝克(Young Baek)
1宾夕法尼亚大学医学院神经退行性疾病研究中心(CNDR),美国宾夕法尼亚州费城云杉街3600号马洛尼大厦3楼,邮编:19104
林达·邝(Linda Kwong)
1宾夕法尼亚大学医学院神经退行性疾病研究中心(CNDR),美国宾夕法尼亚州费城云杉街3600号马洛尼大厦3楼,邮编:19104
2宾夕法尼亚大学医学院病理学和实验医学系,美国宾夕法尼亚州费城云杉街3400号,邮编:19104
爱德华·B·李
1宾夕法尼亚大学医学院神经退行性疾病研究中心(CNDR),美国宾夕法尼亚州费城云杉街3600号马洛尼大厦3楼,邮编:19104
2宾夕法尼亚大学医学院病理学和实验医学系,美国宾夕法尼亚州费城云杉街3400号,邮编:19104
劳伦·埃尔曼
三宾夕法尼亚大学医学院神经病学系,3 W Gates,3400 Spruce Street,Philadelphia,PA 19104,USA
利奥·麦克卢斯基
三宾夕法尼亚大学医学院神经病学系,3 W Gates,3400 Spruce Street,Philadelphia,PA 19104,USA
鲁宾芳
4德国乌尔姆89081赫尔姆霍兹大街8/1号乌尔姆大学生物医学研究中心神经病学系临床神经解剖学科
西蒙·费尔登古特
4德国乌尔姆89081赫尔姆霍兹大街8/1号乌尔姆大学生物医学研究中心神经病学系临床神经解剖学科
阿尔伯特·C·卢多夫
5乌尔姆大学神经病学系,Oberer Eselsberg 45,89081 Ulm,德国
弗吉尼亚·M·Y·李
1宾夕法尼亚大学医学院神经退行性疾病研究中心(CNDR),美国宾夕法尼亚州费城云杉街3600号马洛尼大厦3楼,邮编:19104
2宾夕法尼亚大学医学院病理学和实验医学系,地址:3400 Spruce Street,Philadelphia,PA 19104,USA
海克·布拉克
4德国乌尔姆89081赫尔姆霍兹大街8/1号乌尔姆大学生物医学研究中心神经病学系临床神经解剖学科
约翰·特洛伊亚诺夫斯基
1宾夕法尼亚大学医学院神经退行性疾病研究中心(CNDR),美国宾夕法尼亚州费城云杉街3600号马洛尼大厦3楼,邮编:19104
2宾夕法尼亚大学医学院病理学和实验医学系,美国宾夕法尼亚州费城云杉街3400号,邮编:19104
1宾夕法尼亚大学医学院神经退行性疾病研究中心(CNDR),美国宾夕法尼亚州费城云杉街3600号马洛尼大厦3楼,邮编:19104
2宾夕法尼亚大学医学院病理学和实验医学系,美国宾夕法尼亚州费城云杉街3400号,邮编:19104
三宾夕法尼亚大学医学院神经病学系,3 W Gates,3400 Spruce Street,Philadelphia,PA 19104,USA
4德国乌尔姆89081赫尔姆霍兹大街8/1号乌尔姆大学生物医学研究中心神经病学系临床神经解剖学科
5乌尔姆大学神经病学系,Oberer Eselsberg 45,89081 Ulm,德国
#贡献均等。
通讯作者:John Q.Trojanowski,医学博士,博士,CNDR,Maloney Building 3rd Floor,3600 Spruce Street,Philadelphia,PA 19104,USA电话:215-662-6399;传真:215-349-5909。ude.nnepu@wonajort **高级作者
- 补充资料
补充图S1:补充图1。伴/不伴ALS的pTDP-43病理负荷C9或72重复膨胀。该条形图显示了ALS患者pTDP-43病理学负担(N=11)和(N=64)C9或72重复膨胀。条形表示中位数和95%置信区间,Wilcoxon Mann-Whitney检验中的显著差异(p<0.05)用星号表示。缩写:调幅-杏仁核,总工程师–小脑,CG公司-前扣带回,耳鼻喉科-鼻内区,普通合伙人–梅毒,HIP(热等静压)-海马结构,高温高压-下丘脑,IO(输入输出)–劣质橄榄,MF公司-额叶中回,卫生官员–颗粒缺失运动皮层(布罗德曼4区和6区),或–直回和眶回,PG公司–脑桥灰色,射频–网状结构,俄罗斯–红核,联合国安全理事会–脊髓前角,SEN公司-体感皮层,表面贴装技术-颞上回或中回,装货单–纹状体,真实航向-丘脑,可视信息系统-视觉皮层(布罗德曼17区和18区),十二-舌下核。
GUID:649DD56E-0D6C-44F7-A012-B311C10D9B87
补充表S1。
GUID:D979211B-162C-45AD-9E27-2D35652588891
摘要
目标
观察肌萎缩侧索硬化症(ALS)中磷酸化43-kDa TAR DNA结合蛋白(pTDP-43)神经元内内含物的分布模式是否允许识别神经病理学分期。
方法
对76例ALS尸检病例的70μm切片进行pTDP-43免疫组化染色,按临床表型和遗传背景进行分类。
结果
pTDP-43病理负荷最低的ALS患者的特征是无核运动皮层、颅神经XII-X、VII、V的脑干运动核团和脊髓α运动神经元(1期)受损。病理负荷增加表明前额叶新皮质(额叶中回)、脑干网状结构、小脑前核和红核受累(2期)。在第3阶段,pTDP-43病理涉及前额叶(直回和眶回),然后是中央后新皮质和纹状体。pTDP-43损伤负担最大的病例显示,pTDP-44内含物位于颞叶的前内侧部分,包括海马(4期)。在所有阶段,这些病变都伴有pTDP-43少突胶质聚集物。10个案例C9或72重复扩张显示出与非扩张病例相同的顺序扩散模式,但区域性病变负担更大,表明pTDP-43病理学的传播更为剧烈。
解释
ALS中的pTDP-43病理可能以顺序模式传播,允许识别四个神经病理学阶段,这与pTDP-53病理沿着轴突途径传播的假设一致。此外,pTDP-43病理学在前额叶皮层形成,是持续疾病过程的一部分,这一事实可能解释了ALS患者执行认知缺陷的发展。
引言
肌萎缩侧索硬化症(ALS)是成人发病率最高的运动神经元疾病,其特征是迅速进行性轻瘫导致死亡,平均生存期约3年。1磷酸化43-kDa TAR DNA结合蛋白(pTDP-43)被确定为散发性ALS泛素阳性神经元内含物的主要成分,也是额颞叶变性(FTLD)的最大亚群,现称为FTLD-TDP。2TDP-43是一种高度保守且广泛表达的RNA结合蛋白,是异质核核糖核蛋白家族的成员。三ALS和FTLD-TDP的定义性组织病理学是在中枢神经系统(CNS)的特定神经元和胶质细胞中存在pTDP-43聚集体。2类似蛋白聚集体的渐进性积累是许多神经退行性疾病的特征,包括阿尔茨海默病(AD)中异常磷酸化tau的积累或帕金森病(PD)中α-突触核蛋白的积累。
重要的是,随着疾病的进展,许多神经退行性疾病在特定脑区显示出其潜在病理学的特征性传播模式。在AD中,τ聚集体在蓝斑发育,并从经鼻皮质和内嗅区通过海马结构进入新皮质的广阔区域4,5而在帕金森病中,中枢神经系统中的α-突触核蛋白聚集开始于髓质下部,并依次通过中脑进入皮层区域。6这一过程背后的细胞机制尚不完全清楚,但越来越多的证据表明,错误折叠的蛋白质聚集体可能通过自我永存过程传播,导致这些聚集体的扩增和传播。7Aβ、τ、α-突触核蛋白和polyQ蛋白增殖的证据在体外,在啮齿类动物中,或在人类移植物中。8-13然而,pTDP-43的细胞间传递尚未得到最终证明体内最近发现的C末端朊蛋白样结构域与培养细胞中pTDP-43的聚集有关。因此,其他神经退行性疾病的观察结果表明,ALS中的pTDP-43病理学可能会从发病部位依次传播,然后以细胞对细胞的方式传播。14检测pTDP-43病理学的疾病特异性分布模式有助于提供一个分期系统,以标准化ALS中pTDP-53病理学的神经病理学描述,也将是后续阐明ALS疾病进展机制和神经元脆弱性的重要步骤。在这里,我们提供了初步证据,证明pTDP-43病理学在表型明确的ALS尸检病例的大型横断面队列中的四个阶段的顺序进展。
材料和方法
尸检队列
我们纳入了76名临床诊断为ALS的患者()根据修改后的El Escorial标准151985年至2012年间,他们在宾夕法尼亚大学神经退行性疾病研究中心(CNDR)进行了尸检。所有患者或其近亲的尸检病例事先获得知情书面同意。详细的临床特征(发病年龄、死亡年龄、发病部位、疾病持续时间、ALS全球疾病严重程度,通过功能评分[ALSFRS-R]进行测量,16简易精神状态检查,17和性别),如前所述,从综合临床和尸检数据库中确定,18并通过宾夕法尼亚大学卫生系统内临床访问的回顾性图表审查().
表1
本研究包括ALS尸检病例(N=76);数据显示为中位数和四分位范围(在括号中)。
发病部位 | ALS(全部) | BLMN公司 | BUMN公司 | CLMN公司 | LLMN公司 | 卢森堡 |
---|
N个 | 76 | 16 | 6 | 25 | 19 | 10 |
性别[f/m] | 30/46 | 5/11 | 3/3 | 9/16 | 2010年9月 | 4/6 |
持续时间[mo] | 33 (24-60) | 30 (23-39) | 24 (23-33) | 30 (22-46) | 34 (30-62) | 58 (28-96)* |
死亡年龄[岁] | 63(56-70) | 66 (60-71) | 64 (46-72) | 62(55-71) | 61 (58-66) | 58 (56-74) |
ALSFRS-R公司 | 18 (14-23) | 24 (14-26) | 24 (19-30) | 18 (15-22) | 17(14-23) | 21 (13-27) |
MMSE公司 | 29 (26-30) | 29 (27-30) | 25 (24-28) | 29 (28-30) | 28 (27-29) | 29 (28-30) |
大脑重量[g] | 1353 (1231- 1427) | 1359 (1333- 1453) | 1352 (11258- 1473) | 1365 (1222- 1456) | 1323 (1252- 1420) | 1233 (1162- 1388) |
大多数ALS患者由两名神经科医生(LE、LM)就诊。我们排除了CNDR脑库(N=35)中与发病部位或疾病持续时间相关的临床数据不完整或模棱两可的所有ALS病例。还排除了6例患者,其中检查的中枢神经系统区域≥3/22(见下文)不可用,2例患者缺乏pTDP-43病理学,留下的队列为N=76(N=30女性,N=46男性;年龄范围42-87岁;平均年龄±标准偏差:63.0±10.6岁,共119例尸检病例(-). 对于缺失数据的受试者,将其性别、病程和死亡年龄与其他病例进行比较,未发现差异(数据未显示)。根据疾病的临床发病情况,定义了不同的ALS综合征:颈下运动神经元(CLMN)ALS、腰下运动神经元。19队列中的病例均无宫颈UMN发病(). 除非另有规定,否则本研究中使用的临床测试结果来自首次出现症状或疾病发作时的就诊(首次出现轻瘫或延髓症状,如构音障碍、吞咽困难)以及最接近死亡的就诊,即死亡后3个月内的就诊。在这里包括的ALS病例中,有5例(6.6%)有痴呆临床病史(ALS-D)(),并符合FTLD标准。20-22
表2
ALS患者(N=76)的数据和pTDP-43病理学在四个神经病理学阶段的分布
案例 | 英尺/米 | 年龄 | 杜尔 | 攻击 | 不锈钢 | 国家林业局 | 安全保障局 | 齿轮 | 非金融交易 | NP公司 | 肌萎缩性脊髓侧索硬化症 | AGN公司 | 补充条款9 | BSM公司 | 射频 | IO(输入输出) | RN公司 | PFN公司 | 字符串 | DG公司 | CA1公司 |
---|
1 | 米 | 65 | 30 | CLMN公司 | L(左) | U/L(单价) | 上游/下游 | 0 | 二 | 0 | 1 | ++ | +++ | +++ | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
2 | 米 | 78 | 16 | CLMN公司 | L(左) | U/L(单价) | 升/升 | 0 | 二 | 0 | 1 | + | + | + | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
三 | (f) | 43 | 156 | 卢森堡 | R(右) | 左侧/右侧 | 升/升 | 氖 | 0 | 0 | 1 | + | + | + | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
4 | 米 | 46 | 34 | LLMN公司 | L(左) | 升/升 | U/L(单价) | 0 | 我 | 0 | 1 | ++ | ++ | ++ | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
5 | 米 | 59 | 62 | CLMN公司 | R(右) | U/L(单价) | 上游/下游 | 0 | 我 | 0 | 1 | + | + | ++ | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
6 | (f) | 82 | 26 | 百万英镑 | R(右) | U/L(单价) | 净现值 | 0 | 我 | 0 | 1 | ++ | ++ | ++ | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
7 | 米 | 61 | 24 | LLMN公司 | L(左) | 升/升 | U/L(单价) | 0 | 0 | A类 | 2 | +++ | +++ | ++ | + | ++ | + | 0 | 0 | 0 | 0 |
8 | (f) | 48 | 69 | LLMN公司 | R(右) | 升/升 | 左侧/右侧 | 0 | 我 | 0 | 2 | ++ | ++ | ++ | + | + | + | 0 | 0 | 0 | 0 |
9 | 米 | 49 | 53 | BLMN公司 | R(右) | 净现值 | 净现值 | 0 | 0 | 0 | 2 | ++ | ++ | ++ | + | + | + | 0 | 0 | 氖 | 0 |
10 | 米 | 60 | 40 | CLMN公司 | R(右) | 上游/下游 | 升/升 | 0 | 0 | 0 | 2 | ++ | + | +++ | + | + | + | 0 | 0 | 0 | 0 |
11 | 米 | 42 | 16 | CLMN公司 | L(左) | U/L(单价) | 上游/下游 | 0 | 氖 | 0 | 2 | ++ | ++ | +++ | ++ | ++ | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
12 | (f) | 67 | 31 | LLMN公司 | L(左) | 升/升 | U/L(单价) | 0 | 我 | 0 | 2 | ++ | ++ | ++ | + | + | 0 | 0 | 0 | 氖 | 氖 |
13 | 米 | 66 | 34 | LLMN公司 | R(右) | 升/升 | U/L(单价) | 0 | 我 | 0 | 2 | ++ | +++ | +++ | + | ++ | + | 0 | 0 | 0 | 0 |
14 | 米 | 58 | 29 | CLMN公司 | L(左) | 上游/下游 | U/L(单价) | 0 | 我 | 0 | 2 | ++ | ++ | +++ | + | + | + | 0 | 0 | 0 | 0 |
15 | 米 | 63 | 60 | CLMN公司 | R(右) | 上游/下游 | U/L(单价) | 0 | 0 | 0 | 2 | + | + | + | + | + | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
16 | 米 | 48 | 22 | CLMN公司 | L(左) | 上游/下游 | 左侧/右侧 | 0 | 0 | 0 | 2 | ++ | ++ | ++ | ++ | + | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
17 | 米 | 74 | 60 | 卢森堡 | R(右) | 升/升 | 左侧/右侧 | 0 | 我 | 0 | 2 | ++ | + | + | 0 | + | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
18 | (f) | 53 | 46 | CLMN公司 | L(左) | 上游/下游 | 左侧/右侧 | 0 | 我 | 0 | 2 | ++ | ++ | 氖 | ++ | + | 氖 | 0 | 0 | 0 | 0 |
19 | 米 | 62 | 40 | CLMN公司 | R(右) | 上游/下游 | U/L(单价) | 0 | 0 | 0 | 2 | ++ | ++ | + | + | + | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
20 | (f) | 54 | 120 | LLMN公司 | R(右) | 升/升 | 左侧/右侧 | 无 | 0 | 0 | 2 | ++ | ++ | ++ | + | + | + | 0 | 0 | 0 | 0 |
21 | 米 | 70 | 15 | CLMN公司 | R(右) | 上游/下游 | U/L(单价) | 0 | 0 | 0 | 2 | ++ | +++ | ++ | + | + | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
22 | (f) | 74 | 66 | CLMN公司 | L(左) | U/L(单价) | 上游/下游 | 0 | 氖 | 0 | 三 | ++ | ++ | ++ | + | + | ++ | + | ++ | 0 | 0 |
23 | 米 | 54 | 21 | BLMN公司 | L(左) | U/L(单价) | 净现值 | 0 | 二 | 0 | 三 | +++ | +++ | ++ | ++ | ++ | ++ | + | ++ | 0 | 0 |
24 | (f) | 61 | 24 | LLMN公司 | L(左) | 左侧/右侧 | 升/升 | 1 | 我 | 0 | 三 | ++ | ++ | ++ | + | + | + | + | + | 0 | 0 |
25 | 米 | 56 | 19 | CLMN公司 | R(右) | U/L(单价) | 上游/下游 | 0 | 0 | 0 | 三 | ++ | ++ | +++ | ++ | + | + | + | + | 0 | 0 |
26 | 米 | 64 | 96 | LLMN公司 | R(右) | 升/升 | 左侧/右侧 | 0 | 0 | 0 | 三 | +++ | ++ | ++ | + | + | + | + | + | 0 | 0 |
27 | (f) | 71 | 32 | BLMN公司 | L(左) | 左侧/右侧 | 升/升 | 0 | 二 | B类 | 三 | +++ | +++ | +++ | ++ | ++ | ++ | + | ++ | 0 | 0 |
28 | (f) | 57 | 39 | 卢森堡 | R(右) | 升/升 | 左侧/右侧 | 0 | 0 | 0 | 三 | +++ | ++ | +++ | ++ | ++ | + | 0 | + | 0 | 0 |
29 | 米 | 53 | 32 | LLMN公司 | R(右) | 升/升 | 左侧/右侧 | 0 | 0 | 0 | 三 | ++ | ++ | +++ | + | + | + | + | + | 0 | 0 |
30 | 米 | 67 | 36 | BLMN公司 | R(右) | 净现值 | 净现值 | 0 | 我 | 0 | 三 | ++ | ++ | ++ | ++ | + | + | 0 | + | 0 | 0 |
31 | (f) | 55 | 12 | CLMN公司 | L(左) | 上游/下游 | 左侧/右侧 | 0 | 三 | C类 | 三 | ++ | ++ | ++ | ++ | + | ++ | + | ++ | 0 | 0 |
32 | 米 | 68 | 24 | CLMN公司 | R(右) | U/L(单价) | 上游/下游 | 0 | 我 | 0 | 三 | ++ | ++ | ++ | ++ | ++ | +++ | ++ | +++ | 0 | 0 |
33 | 米 | 85 | 96 | 卢森堡 | L(左) | 左侧/右侧 | L/无。 | 0 | 三 | C类 | 三 | ++ | ++ | 氖 | + | + | + | + | + | 0 | 0 |
34 | 米 | 57 | 60 | 卢森堡 | L(左) | 升/升 | 左侧/右侧 | 0 | 我 | 0 | 三 | +++ | +++ | +++ | + | ++ | + | 0 | ++ | 0 | 0 |
35 | 米 | 42 | 9 | BUMN公司 | R(右) | 净现值 | 净现值 | 0 | 二 | 0 | 三 | +++ | ++ | +++ | ++ | ++ | + | + | ++ | 0 | 0 |
36 | 米 | 52 | 60 | CLMN公司 | L(左) | 单位/升 | 升/升 | 氖 | 0 | 0 | 三 | ++ | ++ | +++ | + | ++ | 氖 | + | +++ | 0 | 0 |
37 | 米 | 67 | 41 | BLMN公司 | R(右) | 净现值 | 净现值 | 0 | 0 | 0 | 三 | +++ | ++ | ++ | ++ | ++ | ++ | ++ | ++ | 0 | 0 |
38 | 米 | 60 | 11 | LLMN公司 | L(左) | 左侧/右侧 | 升/升 | 0 | 我 | 0 | 三 | ++ | ++ | ++ | + | + | + | + | + | 0 | 0 |
39 | 米 | 70 | 24 | 百万英镑 | R(右) | 上游/下游 | 净现值 | 氖 | 我 | 0 | 三 | ++ | ++ | ++ | + | + | + | + | + | 0 | 0 |
40 | 米 | 79 | 84 | LLMN公司 | R(右) | 左侧/右侧 | 升/升 | 0 | 我 | A类 | 三 | ++ | ++ | ++ | + | + | + | 0 | + | 0 | 0 |
41 | 米 | 54 | 48 | LLMN公司 | R(右) | 升/升 | 左侧/右侧 | 1 | 我 | 0 | 三 | +++ | +++ | +++ | ++ | ++ | ++ | ++ | ++ | 0 | 0 |
42 | 米 | 74 | 108 | 卢森堡 | L(左) | 升/升 | 左侧/右侧 | 0 | 我 | B类 | 三 | ++ | ++ | 氖 | + | + | + | + | + | 0 | 0 |
43 | (f) | 59 | 62 | LLMN公司 | L(左) | 升/升 | 左侧/右侧 | 0 | 我 | 0 | 三 | +++ | +++ | +++ | ++ | ++ | 氖 | + | + | 0 | 0 |
44 | 米 | 58 | 37 | BLMN公司 | R(右) | U/L(单价) | 净现值 | 0 | 我 | 0 | 三 | +++ | ++ | ++ | + | + | + | + | + | 0 | 0 |
45 | (f) | 54 | 33 | CLMN公司 | L(左) | 上游/下游 | U/L(单价) | 0 | 我 | 0 | 三 | ++ | ++ | ++ | ++ | + | + | + | + | 0 | 0 |
46 | (f) | 87 | 55 | CLMN公司 | R(右) | 上游/下游 | U/L(单价) | 0 | 我 | B类 | 三 | ++ | ++ | ++ | + | + | + | 0 | + | 0 | 0 |
47 | 米 | 73 | 16 | 卢森堡 | R(右) | 左侧/右侧 | 升/升 | 0 | 我 | 0 | 三 | ++ | ++ | ++ | + | + | + | + | + | 0 | 0 |
48 | (f) | 87 | 55 | CLMN公司 | L(左) | U/L(单价) | 单位/小时 | 0 | 0 | 0 | 三 | ++ | ++ | 氖 | + | + | + | + | + | 0 | 0 |
49 | 米 | 61 | 28 | BLMN公司 | R(右) | 净现值 | 净现值 | 0 | 我 | 0 | 第3页,共4页 | +++ | ++ | ++ | ++ | ++ | 0 | + | + | 氖 | 氖 |
50 | (f) | 56 | 12 | 卢森堡 | L(左) | U/L(单价) | 上游/下游 | 0 | 我 | 0 | 3/4 | +++ | ++ | +++ | + | + | + | 0 | + | 氖 | 无 |
51 | (f) | 54 | 33 | CLMN公司 | L(左) | U/L(单价) | 升/升 | 0 | 0 | 0 | 3/4 | ++ | ++ | +++ | ++ | + | + | + | + | 氖 | 氖 |
52 | (f) | 73 | 24 | BUMN公司 | L(左) | 升/升 | 左侧/右侧 | 氖 | 0 | 氖 | 3/4 | +++ | +++ | ++ | ++ | ++ | + | + | + | 氖 | 氖 |
53 | 米 | 46 | 24 | BUMN公司 | L(左) | 上游/下游 | U/L(单价) | 0 | 我 | 氖 | 4 | +++ | ++ | +++ | ++ | ++ | ++ | +++ | ++ | +++ | ++ |
54 | (f) | 64 | 15 | CLMN公司 | R(右) | 上游/下游 | U/L(单价) | 0 | 二 | 0 | 4 | ++ | ++ | ++ | ++ | ++ | +++ | ++ | +++ | +++ | ++ |
55 | 米 | 72 | 34 | BUMN公司 | L(左) | U/L(单价) | 上游/下游 | 0 | 我 | B类 | 4 | +++ | ++ | ++ | ++ | ++ | 氖 | ++ | ++ | + | + |
56 | (f) | 59 | 24 | LLMN公司 | R(右) | 升/升 | 净现值 | 0 | 我 | 0 | 4 | ++ | ++ | ++ | + | ++ | + | + | ++ | + | 0 |
57 | 米 | 63 | 35 | LLMN公司 | L(左) | 升/升 | 上游/下游 | 0 | 我 | C类 | 4 | +++ | ++ | ++ | + | ++ | + | + | ++ | + | 0 |
58 | (f) | 59 | 55 | 卢森堡 | R(右) | 单位/升 | 上游/下游 | 1 | 我 | 0 | 4 | +++ | ++ | +++ | + | ++ | + | ++ | ++ | ++ | ++ |
59 | (f) | 69 | 24 | BUMN公司 | L(左) | 上游/下游 | U/L(单价) | 0 | 二 | B类 | 4 | +++ | ++ | ++ | ++ | ++ | + | ++ | ++ | +++ | +++ |
60 | 米 | 76 | 72 | LLMN公司 | R(右) | 左侧/右侧 | 上游/下游 | 0 | 我 | A类 | 4 | ++ | ++ | ++ | + | ++ | + | ++ | ++ | +++ | ++ |
61 | (f) | 71 | 30 | CLMN公司 | L(左) | 单位/升 | 上游/下游 | 0 | 0 | 0 | 4 | 氖 | +++ | +++ | ++ | + | ++ | + | ++ | +++ | ++ |
62 | 米 | 66 | 19 | BLMN公司 | L(左) | U/L(单价) | 上游/下游 | 1 | 我 | 0 | 4 | +++ | ++ | +++ | + | ++ | ++ | ++ | ++ | +++ | +++ |
63 | 米 | 61 | 30 | CLMN公司 | R(右) | 上游/下游 | U/L(单价) | 0 | 二 | A类 | 4 | ++ | ++ | ++ | ++ | ++ | 氖 | ++ | ++ | +++ | + |
64 | (f) | 66 | 60 | LLMN公司 | L(左) | 左侧/右侧 | 氖 | 0 | 二 | 0 | 4 | +++ | +++ | +++ | ++ | ++ | ++ | ++ | ++ | +++ | ++ |
65 | 米 | 83 | 38 | CLMN公司 | L(左) | U/L(单价) | 上游/下游 | 0 | 三 | C类 | 4 | ++ | ++ | +++ | ++ | + | + | ++ | + | +++ | + |
66 | 米 | 56 | 28 | 卢森堡 | R(右) | 升/升 | U/L(单价) | 0 | 0 | 0 | 4 | +++ | ++ | 氖 | ++ | ++ | + | ++ | ++ | +++ | +++ |
67 | (f) | 64 | 60 | BLMN公司 | L(左) | 上游/下游 | 净现值 | 0 | 0 | 0 | 4 | ++ | ++ | ++ | ++ | ++ | ++ | ++ | ++ | ++ | + |
68 | (f) | 81 | 28 | BLMN公司 | R(右) | 左侧/右侧 | 上游/下游 | 0 | 二 | 氖 | 4 | +++ | ++ | +++ | + | ++ | ++ | ++ | ++ | +++ | + |
69 | 米 | 65 | 18 | BLMN公司 | L(左) | U/L(单价) | 上游/下游 | 0 | 二 | 0 | 4 | +++ | ++ | ++ | + | ++ | ++ | ++ | ++ | +++ | ++ |
70 | (f) | 75 | 22 | 百万英镑 | L(左) | U/L(单价) | 上游/下游 | 0 | 我 | 0 | 4 | +++ | +++ | ++ | + | + | 无 | + | + | + | + |
71 | (f) | 59 | 33 | BUMN公司 | L(左) | U/L(单价) | 上游/下游 | 1 | 我 | 0 | 4 | +++ | +++ | +++ | ++ | ++ | ++ | + | +++ | +++ | ++ |
72 | 米 | 64 | 33 | BLMN公司 | L(左) | 上游/下游 | 左侧/右侧 | 0 | 二 | 0 | 4 | ++ | ++ | ++ | + | + | + | + | + | + | + |
73 | 米 | 53 | 108 | BLMN公司 | R(右) | 单位/升 | 上游/下游 | 0 | 三 | 0 | 4 | +++ | ++ | +++ | ++ | ++ | ++ | ++ | ++ | + | 0 |
74 | (f) | 67 | 63 | LLMN公司 | L(左) | 升/升 | U/L(单价) | 0 | 我 | A类 | 4 | +++ | +++ | +++ | ++ | ++ | ++ | + | ++ | + | + |
75 | 米 | 57 | 25 | CLMN公司 | L(左) | U/L(单价) | 升/升 | 0 | 我 | 0 | 4 | +++ | ++ | +++ | +++ | ++ | 氖 | ++ | +++ | +++ | ++ |
76 | (f) | 59 | 28 | LLMN公司 | R(右) | 升/升 | 左侧/右侧 | 0 | 0 | 0 | 4 | ++ | ++ | ++ | + | ++ | ++ | ++ | + | + | + |
组织制备、染色和免疫组织化学
对中枢神经系统的22个区域进行了病理学检查:额中回、直肌和眶回、无颗粒运动皮层(布罗德曼4和6区)、体感皮层、颞上回或中回、视觉皮层(布罗德曼17和18区)、前扣带回、下丘脑、杏仁核、海马结构,纹状体和苍白球(纹状体阻滞包括尾状核、壳核和伏隔核的前部,尾状核和壳核在此合并)、丘脑、中脑(包括黑质和红核)、蓝斑水平的上脑桥,下脑桥(包括颅神经VII的运动核)、舌下核(XII)水平的延髓、小脑(包括小脑皮质和齿状核的一部分)、颈脊髓、胸脊髓、腰脊髓和骶脊髓。脊髓(SC)在C2水平从脑干上切下,并在单个块中提取。取下硬膜囊后,选择0.5cm厚的块体,代表颈部SC、胸部SC、腰椎SC和骶骨SC。颈组织块取自C2以下的两个脊神经根(对应C4),其他块取自颈和腰骶部扩大的等距水平(对应Th7或Th8)。腰骶部扩大开始后(对应L3或L4),从第二或第三脊神经根水平取腰段阻滞物,在腰骶扩大终丝和颅端等距取骶髓(对应S2或S3)。
固定后,将所有组织样本包埋在石蜡中,在6-7μm处切片,并用苏木精和伊红(HE)染色。用超磷酸化tau抗体(单克隆抗体PHF1;1:1000,Peter Davies博士赠送)、α-突触核蛋白(单抗Syn303;1:4000,在CNDR中产生)、,22pTDP-43(大鼠抗体p409/410,1:1000,Manuela Neumann博士赠送),24和淀粉样蛋白-β(单克隆抗体NAB228;1:15 000;在CNDR中产生)。25神经纤维缠结(NFT)分期和神经炎斑块(CERAD评分)如所示如前所述(数据未显示),对每个区域的pTDP-43神经元内内含物(点状、线状、绞状)的范围按4点顺序评分(0,无/不可检测;1,轻度;2,中度;3,严重/多)。26,27
为了对所有76例患者的22个中枢神经系统区域进行更详细的神经解剖学研究,如前所述准备了另外两组70μm的切片28来自上面使用的相同石蜡块。第一组用醛品红-Darrow红染色,以进行地形定位和评估神经元丢失(脂褐素色素沉积、嗜碱性Nissl材料)。4,6在第二组中,使用市售的409/410兔多克隆抗体(Cosmo Bio,Carlsbad,CA,USA)以1:10000的比例分析pTDP-43的病理学,并根据半定量评分量表(0,未检测到或每个区域≤2个聚集物;+,轻度;++,中度;3,++,重度/大量). 在将病例分配到给定阶段时,范围(地形分布模式)比pTDP-43病理程度分配的权重更大。
遗传分析
按照制造商的协议【Flexigene(Qiagene,Valencia,CA,USA)或QuickGene DNA全血试剂盒L(Autogen,Holliston,MA,USA,美国)用于血液,QIAsymphony DNA Mini试剂盒(Qiangen)用于大脑】,从外周血或脑组织提取基因组DNA。a的基因分型C9或72如前所述,重复展开。29泛素2的编码区(UBQLN2号机组)和TDP-43的第6外显子(TARDBP公司)按所述进行测序。30,31序列数据使用突变测量软件(SoftGenetics,State College,PA,USA)进行分析。
统计分析
使用SPSS(美国伊利诺伊州芝加哥市SPSS公司17.0版)进行数据分析。患者特征数据的“平均值”(和“范围”)使用中位数(和四分位间距)进行描述。Wilcoxon Mann-Whitney检验用于检验两个临床亚组之间的差异,Kruskal-Wallis等级方差分析用于三个或多个组,然后使用Dunn方法进行显著性分析。使用Mantel-Haenszel Chi-square检验进行趋势分析。所有相关性均采用Spearman秩序相关系数进行研究。当对比不是由特定假设驱动时,采用了多项测试的Bonferroni校正。对于所有其他测试,p值<0.05被认为是显著的。所有统计检验均为双面检验。
结果
神经元和少突胶质细胞中聚集的pTDP-43
通常,pTDP-43的病理表现为胞浆中神经元内的破折号样、骨架样或点样内含物。值得注意的是,这些病变伴有少突胶质细胞的类似变化(,). pTDP-43病理学在位于受累皮质锥体细胞(卫星细胞)体部的无髓鞘少突胶质细胞中未发生。pTDP-43免疫反应性少突胶质细胞很少出现在脊髓后索,但在前索和外侧索中,尤其是皮质脊髓投射物中,可以看到100%的病例。相反,内侧丘系、内侧纵束和小脑上脚没有显示出少突胶质细胞的改变。脑桥切片通常显示皮质球和皮质脊髓纤维束中少突胶质细胞的pTDP-43病理,而脑桥小脑通路中很少出现。在我们的ALS队列中,pTDP-43病理学的进展传播可分为四个阶段,如下所示:
运动皮层和脊髓中的pTDP-43病理学a。在Vb层的Betz锥体细胞和初级运动区(Brodmann区4)第II、III、V和VI层的较小投射神经元中观察到ALS相关的pTDP-43病理学(病例75,4期)。b。受Betz锥体细胞影响的初级运动皮层Vb层(病例75,4期)。c。细节显微照片(框架区域b条)显示单个Betz细胞,分辨率更高,pTDP-43聚集体可在体突间室和轴突无髓初始部分检测到。d。描绘Betz锥体细胞的运动皮层Vb层的Pigment-Nissl染色(右上角)神经膜中的脂褐素色素残留表明Betz细胞丢失(色素失禁,下左)(案例14,阶段2)。e、。脊髓前角的色素-Nissl染色((f)沿向右旋转90°e(电子))神经膜中的脂褐素色素残留物显示α-运动神经元和神经元丢失(病例13,2期)。f、。色素——脊髓腹角和背角概述。g、 小时。第9层脊髓α-运动神经元在神经元细胞体以及树突和轴突中显示pTDP-43聚集(朝向腹根)(病例48,3期)。注意受影响的少突胶质细胞小时(案例38,阶段3)。按比例放大一适用于克; 比例尺输入b条也适用于e(电子); 比例尺输入d日适用于小时。
球体运动核、小脑前核和小脑的pTDP-43病理学a。延髓切片显示,舌下核(XII)的神经元以及这些细胞的轴突内(病例75,第4期)广泛存在ALS-相关pTDP-43聚集体。b。舌下核运动神经元产生的纤维束髓内过程的高分辨率显微照片。神经束本身包含轴突内pTDP-43聚集体;此外,免疫反应性少突胶质细胞位于受影响的轴突附近(病例75,4期)。c。舌下核运动神经元中的细胞质破折号样pTDP-43聚集(病例75,4期)。d。舌下核水平的延髓切片显示,具有第2阶段特征的小脑前核参与了下橄榄神经元广泛的pTDP-43病理。注意主要累及上副橄榄核和主橄榄核上片(病例34,3期)。e、。小脑皮质切片显示小脑皮质白质和小脑颗粒层深部有多个pTDP-43免疫阳性少突胶质细胞(病例10,2期)。比例尺输入a。也适用于d日.石蜡嵌入70μm截面。
阶段1:无粒运动皮层、延髓和脊髓体运动神经元
1期病例(N=6)的特征是在无颗粒运动新皮质的投射神经元、脊髓腹角的α-运动神经元和颅神经XII-X、VII和V的延髓运动神经元中存在pTDP-43免疫反应性内含物(). 在运动皮层内(Brodmann区4和6),pTDP-43病理发生在Vb层的Betz锥体细胞中()以及第II、III、V和VI层较小的投射神经元(). 神经元内病理学表现为皮质少突胶质细胞、皮质下白质以及皮质球和皮质脊髓投射物中的pTDP-43免疫反应性内含物。
在脊髓腹角,pTDP-43病理主要发生在第9层的α运动神经元中()在某些情况下,病变最广泛的是位于腹角外侧部的运动神经元(). 值得注意的是,皮质脊髓束前部和侧面的少突胶质细胞也对pTDP-43呈免疫反应。在脑干中,pTDP-43病理学位于双侧舌下核(XII)()迷走神经(X)的模糊核,以及颅神经XI、VII和V的运动核。
相反,颅神经III、IV和VI的运动神经元不含pTDP-43聚集体,即使在严重的ALS病例中也几乎不受影响。同样,延髓内脏运动核团,即迷走神经和舌咽神经的背侧运动核团未能显示pTDP-43内含物。其他明显没有pTDP-43病理改变的脑干细胞核包括蓝斑去甲肾上腺素能核和中缝系统的5-羟色胺能核。
阶段2:网状结构和小脑前核
2期病例(N=15)表现为1期pTDP-43病理学改变,额叶中回前额叶新皮质部分受累,网状结构(小细胞和大细胞部分)和小脑前核损害。31下橄榄复合体是大量脑前核团受累的典型表现(). 在该核内,pTDP-43内含物主要出现在主橄榄核上片、背侧副橄榄核内的局限神经元群中()以及内侧副橄榄。与下橄榄复合体类似,脑桥灰质中的pTDP-43聚集体在孤立的神经元组中可见,形成斑片状或岛状图案。此外还累及小脑前核(对神经病理学分期不是必需的,因此未显示在)包括外侧网状核、邻接核、束间核、罗拉核、蠕形核、室下核、背侧旁正中网状核、弓状核和脑桥延髓体。32由于红核旁细胞部分的神经元也含有pTDP-43病理学,并投射到下橄榄复合体,因此我们在小脑前核的背景下对其进行了评估。由于可用的幻灯片不包括大细胞部分,我们无法在这里进行评估。
pTDP-43免疫阳性的少突胶质细胞沿着小脑前核向小脑的投射观察到。这些少突胶质细胞在小脑皮质下的白质内密度最高(). 小脑皮质的神经元类型没有受到影响。
我们在黑质致密部发现了含有pTDP-43内含物的孤立神经黑色素细胞,此外,网状部分的局限区域显示出与苍白球类似的点状图案(下文将详细讨论)。最后,在第二阶段(及之后),投射到大脑皮层第四层的丘脑核团的大神经元形成pTDP-43聚集,但我们认为它们对ALS分期不是绝对必要的,因此,这些区域在最后,丘脑底核未检测到pTDP-43病理学改变。
第三阶段:前额叶新皮质和基底神经节
第3期病例(N=27)的特征是前额颗粒新皮质出现额外病变,如直回和眶回所评估的那样,其中病理学在皮质层II、III和V、VI中最为广泛,而内颗粒层(IV)明显保留。从那里,病理扩展到位于中央位置后的感觉区域,到达颞叶新皮质区域(如颞叶上回和中回所评估的)。大脑皮层和皮层下白质中的长轴突皮质锥体细胞的唯一受累常常伴随着pTDP-43免疫反应性少突胶质细胞。枕皮质(布罗德曼17和18区)很少显示pTDP-43内含物。
在皮层下灰质内,pTDP-43聚集体出现在下丘的大型深层投射细胞中,但3期患者的主要病理皮层下病灶是纹状体。在纹状体的三个亚区中,伏隔核(腹侧纹状体)表现出最沉重的病理负担。纹状体损伤主要见于中等大小的投射神经元33()伴随着大胆碱能局部回路神经元的偶尔受累(). 纹状体-苍白球轴突束含有灰尘状不溶性pTDP-43免疫反应物质。这些轴突的直径逐渐增大,在苍白球内段达到最大值。末端有许多球状肿大。在梭形苍白球投射神经元中很少观察到包涵体。幽闭的投射神经元也出现pTDP-43病理学改变。
纹状体、颞叶前内侧区和海马结构中pTDP-43的病理学a。纹状体严重pTDP-43病理,主要累及中型投射神经元(病例69,4期)。b。纹状体一组中型投射神经元和两个大型胆碱能局部回路神经元的显微照片,显示ALS相关病变(病例70,4期)。c。高倍镜下纹状体免疫反应性中等大小棘状投射细胞(病例70,4期)。d。齿状筋膜少数颗粒细胞中海马结构轻度受累,pTDP-43病理改变(病例60,4期)。e、。齿状筋膜颗粒细胞中有标记的pTDP-43病理学(病例69,4期)。阿蒙角第四扇形的未卷曲的丛状层和部分可见于d日和e(电子)。f、。pTDP-43在内鼻区锥体细胞中的病理变化,主要影响前β层和前α层。异体皮质内嗅层的边界显示在左边(diss–剥离层,外部主要层的前层,pri–内部主要层)(案例69,阶段4)。g、。内鼻区之间的过渡(左边)和经鼻区域(正确的)用大号表示箭头经鼻顶区锥体细胞的pTDP-43病理学影响新皮质层:此处,新皮质层II-V的边界(位于正确的)(案例69,第4阶段)。比例尺输入一也适用于d日和e(电子); 比例尺输入(f)也适用于克石蜡包埋70μm切片。
阶段4:颞叶前内侧区和海马结构
4期病例(N=24)不仅在前1~3期的典型区域,而且在颞叶的前内侧部分,pTDP-43的分布模式最为广泛。受影响的皮层锥体细胞可见于经鼻区()和相邻的异体皮质内鼻区,主要位于前β层和前α层().34尽管丘脑前小细胞岛缺乏病理学,但海马结构表现出相对强烈的受累,这有助于表征4期病例。尤其是齿状筋膜的颗粒细胞表现出明显的pTDP-43病理学改变,并伴有阿蒙角锥体神经元的损伤,最初在CA1-CA2区,然后在CA3-CA4区。在一些ALS病例中,包裹体局限于孤立的齿状颗粒细胞中,而阿蒙角中没有pTDP-43包裹体(53例至55例;). 相比之下,在其他病例中,齿状筋膜的几乎所有颗粒神经元都严重受累(例64-76;). 最后,值得注意的是,少数4期患者(N=4)也表现出小脑齿状核轻度受累(数据未显示),而小脑皮质灰质通常不受pTDP-43病理学的影响。
ALS中pTDP-43神经元内含物分期的推荐区域
虽然我们评估了中枢神经系统多个区域的pTDP-43病理学,但我们有意将每个阶段选择的区域限制在关键部位,以使分期程序尽可能可行。每个阶段审查的区域数量可以增加,但为了完整性而这样做的潜在好处需要与权宜之计进行权衡。此处提出的ALS分期方案需要至少五个组织块(),其尺寸适合标准嵌入盒。嵌蜡块可在6-10μm或70-100μm处切割28:第一块包括无核运动新皮质(Brodmann区4和6),如果可能,垂直于中央沟切割,距离纵裂约2cm(阶段1)。第二块应穿过延髓,垂直于脑干轴,位于舌下核水平。该标本用于评估双侧舌下核(第1期及以后各期)和下橄榄可能存在的pTDP-43病理学(第2期及以后各个期)。重要的是,这里检查的所有1期病例不仅在无核运动皮质和脊髓腹角,而且在颅神经XII-X、VII和V的体运动核团中始终显示pTDP-43病理学(). 这意味着脊髓切片对于评估第1阶段并非绝对必要,其理由是脊髓在某些情况下可能不可用,尽管如此,仍需要进行分期。第三块应包括一段穿过额叶中部脑回的区域,位于无核区和额叶极之间;第四块包括纹状体,用于评估尾状核和/或壳核中pTDP-43的病理学(3期及以后)。第五块代表穿过海马结构的常规切片,包括齿状回的一部分(4期)。
表3
第一阶段:
| 区块1:无核运动新皮质-布罗德曼区4、6 第2区:第十二脑髓延髓水平——第十二脑球体运动神经元 可选:脊髓第9层-腹角α-运动神经元 |
第二阶段:
| 块1 2区:下橄榄,髓质网状结构 可选:红核的小细胞部分 |
第3阶段:
| 块1和2 区块3:前额叶新皮质(例如,直回、眶回) 区块4:纹状体 可选:中央后新皮质 |
第四阶段:
| 块1-4 区块5:海马结构、内嗅区、毗邻颞叶新皮质 |
pTDP-43病变与基因型和其他病理学的关系
所有有可用DNA的病例(N=75)都进行了DNA检测C9或72,TARDBP公司、和UBQLN2号机组突变。没有突变TARDBP公司或UBQLN2号机组对基因进行了观察。A类C9或72有11例(14.7%)出现了六核苷酸重复扩增。的C9或72有家族史信息的扩张病例中,有FTD或ALS家族史阳性(N=4)或其他神经退行性疾病家族史阳性的7例中有5例(71%)出现扩张,而2例(29%)在明显散发的病例中发现。总的来说,队列中有15.7%(12/76)有FTD和/或ALS家族史,15.7%(12%)有除FTD或ALS以外的神经退行性疾病家族史。明显散发病例占队列的48.7%(37/76),19.8%(15/76)的患者没有足够的信息来评估家族史。11例患者的发病部位C9或72扩张情况如下:肢体起始(N=5)、BLMN(N=4)和BUMN(N=2)。带有的案例C9或72与非泛发病例(中位34个月,四分位范围25-60个月)相比,突变显示出更短的病程(中位数24个月,4分位范围14-36个月)(p=0.03)。在案例中C9或72六核苷酸扩增显示出与ALS患者相同的序列分布模式,但没有扩增,他们显示出更大的区域病理负担(补充图1).
pTDP-43神经元内病理与此处分析的几个区域(颞上回和中回、扣带回、颈脊髓、杏仁核、海马结构、内嗅皮质、,补充表1). pTDP-43病理学也随着黑质神经元的丢失而增加,尽管这没有达到统计学意义。在所分析的任何地区,pTDP-43与发病年龄或病程均无显著相关性(补充表1). 此处定义的TDP-43病理分期在发病年龄(p=0.25)、病程(p=0.93)或ALSFRS-R(p=0.59)方面没有显著差异。43例(56.6%)尸检病例的MMSE数据可用。病理学为4期的ALS患者(数据适用于N=16例,中位数29,四分位数范围28-30)的MMSE得分明显低于1期和2期患者(数据可用于N=18例,中数26.5,四分位范围24-28)(p=0.02)。最后,pTDP-43病理分期与ALS临床亚型之间没有显著差异(p=0.56)。
讨论
本研究为pTDP-43病理学在临床特征的ALS尸检病例中的连续传播提供了初步证据。为了确定pTDP-43聚集体的潜在传播,我们使用了一种基于以下假设的方法,即神经内病理病变可能在不同的中枢神经系统部位连续发展,并且通常随着疾病进展而严重程度增加。这一理论基础与以往对其他神经退行性疾病的分期尝试一致。4,35,36此外,根据临床观察得出的假设,ALS中的运动神经元变性是一个通过运动系统解剖连续传播的局部过程。37-39这里使用的方法的潜在缺点是,通常缺乏早期(即临床前)病例,而且根据定义,这些研究是横断面的。这一问题在快速进展的疾病中更为突出,例如ALS,它会在临床发病后的短时间内导致死亡。我们不仅分析了整体pTDP-43病理学很少的病例,以检测可能的发病部位,而且我们还更加重视pTDP-44内含物区域分布模式的顺序变化,而不是根据每个阶段的病变强度进行分级。另一个缺点是,我们对脑干病理学的分析比对膨胀更大的大脑皮层的病变的分析更详细。因此,此处提出的ALS皮质病变分期方案是初步的,目前正在使用连续半球切片对整个皮质进行神经病理学研究,以更详细地绘制pTDP-43在大脑皮质中的分布和进展。
神经和少突胶质pTDP-43病理学
pTDP-43内含神经元选择性变性的存在支持了pTDP-44聚集体与神经变性紧密相关的观点。三其他人观察到pTDP-43病理学的程度与中枢神经系统许多区域的神经元丢失相关。38,39尽管pTDP-43介导的神经退行性变的机制仍有待阐明,但磷酸化、聚集、切割和从细胞核中清除可能导致pTDP-43生理功能的丧失,从而导致神经元功能障碍和死亡。三然而,pTDP-43聚集体的增加积累在跨越导致神经元死亡的不确定阈值之前逐渐损害神经元功能,这也是可能的。经常观察到的破折号样pTDP-43免疫反应性内含物的存在可能代表了pTDP-33积聚的早期状态,40而神经元死亡可能只会在进一步聚集成大量损伤的情况下发生,这些损伤包括神经元细胞体及其突起的大部分。
此处评估的神经元pTDP-43病理学伴随着少突胶质细胞内的异常变化。在组织中存在的少突胶质细胞总数中,只有少数显示出胞质pTDP-43阳性聚集物。受累细胞通常间隔较远,并伴有长纤维束,这表明少突胶质细胞由于与病变神经细胞的受累轴突接触而可能发生病变。损伤可能是由于通过轴突接触区吸收可溶性或部分可溶性物质(可能是pTDP-43聚集体)进入少突胶质细胞所致。我们的观察结果表明,位于受累皮层锥体细胞体部的卫星细胞没有发生病变,病变少突胶质细胞没有在附近(局部)引起额外的病理变化,但以前未受影响的少突胶质胶质细胞支持pTDP-43病理学沿轴突途径传播的概念。与神经元类似,严重受累的少突胶质细胞可能会出现功能障碍,这可能导致观察到的ALS受累轴突脱髓鞘。41,42
ALS患者pTDP-43病理学的传播模式
第1阶段
第一个阶段的特征是无核运动皮层、脊髓α运动神经元和颅神经XII-X、VII和V的脑干运动核团中存在pTDP-43病理学(). 在不同的发病类型之间,pTDP-43的模式没有观察到差异。进一步区分早期pTDP-43病理需要临床前或“偶然”病例的尸检材料。
根据之前的研究,我们在Vb层的大型Betz锥体神经元中观察到pTDP-43内含物,除了较小类型的锥体细胞外,还具有构成皮质脊髓束和皮质球束的投射物。2,27,43此外,我们可以确认其他小组报告的结果2,27,29,39脊髓腹角α-运动神经元中广泛存在pTDP-43病理。有趣的是,这种病理经常在腹角的外侧部分加重。腹角外侧部分的运动核柱(即颈脊髓和腰椎脊髓的前外侧和后外侧柱)支配四肢远端的肌肉,在疾病早期常受轻瘫影响。1最后,尽管此处所见脑干躯体运动核团(例如舌下核团、模糊核团)的严重双侧受累并不新鲜,27,44,45这与ALS早期延髓受累的现有临床证据高度一致。1
颅神经VI、IV和III的脑干细胞核几乎未受影响,即使在区域性受累较大的病例中也是如此。这一观察结果证实了先前发表的临床和病理结果,其中运动神经元参与控制ALS的外源性眼肌是罕见的,主要出现在生存率延长的患者中。45-48眼球运动的调节主要通过形成内侧纵向束的轴突进行。49属于这些轴突的神经细胞不参与ALS,这可能解释了为什么控制外部眼肌的运动神经元在疾病过程中基本上保持完整。
第2阶段
这一阶段以脑干前脑核团pTDP-43免疫反应性病变为标志。下橄榄复合体和脑桥灰质神经元接受无核新皮质V层的间接和直接传入,50作为皮质桥小脑束或皮质红核橄榄小脑束的中继站。临床上,小脑前核的受累可能会产生小脑功能障碍的症状:轴性或肢体共济失调,伴有意向性震颤和交替运动障碍。然而,在临床检查中,这里没有一例ALS病例报告显示小脑缺陷,之前关于ALS小脑症状的报告仅限于小病例系列。51作为一种可能的解释,我们在下橄榄复合体和桥脑灰质中仅观察到斑片状或孤立的pTDP-43病理。因此,在这些个体的神经功能障碍和临床上可检测到的小脑缺陷逐渐演变之前,可能需要这些核的更大部分,并且病理负担越来越重。此外,临床缺陷,如肢体共济失调,在ALS中很难检测到,因为它们可能因α-运动神经元变性而被严重的轻瘫掩盖或掩盖。相反,控制眼球运动的神经元功能保存完好,通过分析相关眼球运动异常,为诊断ALS小脑缺陷提供了一种有希望的新方法。52事实上,几项研究已经检测到ALS患者的平滑追踪眼球运动受损,ALS在功能上受大脑-小脑通路控制。53
第3阶段
在这一阶段,pTDP-43的病理学延伸至前额叶和后额叶,可能是通过额叶无颗粒区和中央后感觉区、中央后新皮质之间的直接联系,它也到达基底神经节,包括尾状核、壳核,尤其是腹侧纹状体(伏隔核)。pTDP-43病理学可能从无核运动皮层向前额叶新皮质区扩散,这与临床证据一致,即高达50%的ALS患者存在影响执行功能的执行认知缺陷,直至全面FTD。54,55这也与认知功能下降的影像学相关性相一致,显示额叶萎缩和额颞叶皮质的低代谢,并支持我们自己的研究小组的发现,即前额叶新皮质中pTDP-43的程度与执行认知功能障碍的存在相关。39,56,57重要的是,我们的数据表明,随着疾病的发展,pTDP-43病变必然会扩散到前额叶皮层,从而支持所有ALS患者最终会出现“额叶型”认知缺陷的观点,这取决于疾病的持续时间和疾病传播的速度。事实上,这里包括的ALS痴呆病例都显示了3或4期pTDP-43病理学(). 众所周知,pTDP-43在前额皮质区的病理程度与执行功能测试有关,38这种测试电池可以为检测第3阶段pTDP-43病理学提供一种有希望的工具体内。
pTDP-43病理学的这种额叶播散的解剖学相关性尚不清楚。然而,我们的数据表明,运动皮层的V层和VI层是pTDP-43病理学的早期病灶。从那里,病变可以到达其他皮质层,特别是第II层和第III层,它们通过相关纤维与邻近的皮质区域紧密相连,从而为pTDP-43在新皮质内的传播提供了一条潜在途径。58-63此外,初级运动皮层的主要皮质内投射物主要指向更为额叶局限的区域,如布罗德曼区6(运动前皮层)和相邻的额叶前区。58-63这些投射可以作为一种预先存在的途径,引导pTDP-43病理从额叶轨迹的无核运动皮层传播。58
虽然感觉新皮质的参与似乎与ALS作为运动神经元疾病的认知相矛盾,但一些早期研究观察到轻度感觉系统参与的临床或神经病理学证据。64-66此外,我们小组先前对6μm切片进行的研究发现,中央后新皮质存在轻度pTDP-43病理。27因此,我们假设pTDP-43可以通过来自前额叶新皮质区的长联系纤维传播到中央后联系新皮质。67,68
阶段3的病例还表现为尾状核、壳核和腹侧纹状体中存在严重的ALS相关病理,从而证实了先前的报告,即pTDP-43病理和/或泛素免疫反应性内含物可能出现在ALS的这些区域。27,64,69,70纹状体和内侧苍白球的受累以及丘脑底核内缺乏pTDP-43内含物,有助于解释ALS的病理学主要影响通过皮质-基底神经节-皮质回路的直接通路。71然而,在我们的患者队列中,基底节受累的临床症状(例如运动迟缓、僵硬、姿势不稳)没有报告,事实上,在ALS中很少见。1,51,70与潜在的小脑缺陷类似,晚期患者严重的轻瘫可能会使锥体外系运动症状消失。此外,僵硬的发生很可能需要脊髓α-运动神经元的完整性72–如本文所述,这些问题似乎很早就涉及到了。最后,腹侧纹状体存在严重的pTDP-43病理学,它处理来自边缘皮质区域的信息,73通过阻碍对与情绪加权运动反应相关的外部刺激的充分反应,可以减少ALS期间纹状体对情绪运动系统的输入。
第4阶段
第四阶段的特征是pTDP-43病理学传播到颞叶的前内侧区域,包括海马结构。然而,几个小组已经报告了海马pTDP-43的病理学,2,27,39,70它的临床相关性受到质疑,因为类AD记忆缺陷在ALS中被认为是罕见的。54,75尽管如此,在4期病例的海马结构中观察到广泛且一致的pTDP-43内含物,并且与1期和2期病例相比,这些病例在MMSE上的表现更差,这强烈表明ALS患者在疾病晚期可能不可避免地发展为健忘症功能障碍。在神经心理学测试中,pTDP-43传播到前额叶新皮质区已经导致执行功能障碍,这可能掩盖了这种缺陷。
pTDP-43的传播机制
虽然这项研究提供了大量队列中pTDP-43聚集体在ALS中连续传播的神经病理学数据,但病理过程的潜在机制尚不清楚。错误折叠的蛋白质聚集体可以诱导一个自我延续的过程,从而导致病理性蛋白质组装体的扩增、模板化和繁殖。7,76虽然这种传播机制最初被认为与朊病毒有关,但越来越多的神经退行性疾病被发现通过“类朊病毒”机制传播。8,9,11,19,77-80SOD1和pTDP-43都可以形成聚集体,使相应的野生型蛋白质发生错误折叠在体外,81,82并且在TDP-43中已经鉴定出C末端朊病毒样结构域。14重要的是,最近的一项研究表明,pTDP-43在躯体运动神经元的轴突中以与快速轴突运输一致的速度进行主动运输。83本研究中观察到的pTDP-43损伤的顺序扩散模式强烈支持pTDP-44聚集体通过轴突运输传播的概念,但需要在细胞培养和动物模型中进行进一步研究以确定这一点。
ALS的一个关键特征是相隔很远的区域存在pTDP-43病理学。例如,无核运动皮层的Betz细胞和脊髓腹角的α运动神经元不仅在地形上彼此相距遥远,而且还通过皮质脊髓束相互连接,这可能有助于传播pTDP-43聚集物。我们的观察进一步表明,轴突转运可能对pTDP-43的传播至关重要,在1-2期病例中,pTDP-53的病理主要发生在与主要轴突通路紧密相连的中枢神经系统区域。另一方面,没有主要皮层输入的神经元,如颅神经VI、IV和III的细胞核,明显适应pTDP-43病理学和传播机制。我们对少突胶质细胞pTDP-43病理学的观察进一步支持了pTDP-44聚集物轴突增殖的概念,该病理学只影响具有潜在紧密轴突接触的细胞,而位于病变神经元体细胞沿线的卫星细胞仍然不受影响。
最后,我们的数据可以推测ALS基因型,如C9或72六核苷酸重复扩增,84,85可能能够改变pTDP-43潜在的神经元间传播:在ALS患者中发现的pTDP-33病理学的高负担和快速进展C9或72扩张可能导致这些患者出现暴发性疾病。85
总结
此处报告的结果表明,ALS中的pTDP-43病理可能以连续模式传播,从而识别四个神经病理学疾病阶段。然而,尽管这种分期方案可以帮助我们进一步了解ALS的疾病进展,但它们不能准确模拟持续发展的潜在病理过程。此外,虽然我们的数据表明pTDP-43可能从一个区域传播到另一个区域,但在未来的研究中必须阐明这一过程的生化底物。
补充材料
补充图S1
补充图1。伴/不伴ALS的pTDP-43病理负荷C9或72重复膨胀。
该条形图显示了ALS患者pTDP-43病理学负担(N=11)和(N=64)C9或72重复膨胀。条形表示中位数和95%置信区间,Wilcoxon Mann-Whitney检验中的显著差异(p<0.05)用星号表示。缩写:调幅-杏仁核,总工程师–小脑,CG公司-前扣带回,耳鼻喉科-鼻内区,普通合伙人–梅毒,HIP(热等静压)-海马结构,高温高压-下丘脑,IO(输入输出)–劣质橄榄,MF公司-额叶中回,卫生官员–无核运动皮层(Brodmann区4和6),或–直回和眶回,PG公司–脑桥灰色,射频-网状结构,俄罗斯–红色细胞核,联合国安全理事会–脊髓前角,SEN公司-体感皮层,表面贴装技术-颞上回或颞中回,装货单–纹状体,真实航向-丘脑,可视信息系统-视觉皮层(布罗德曼17区和18区),十二-舌下核。
致谢
我们感谢为本研究做出贡献的许多患者。我们非常感谢凯文·雷布尔、特里·舒克和Phuong Thu Brettschneider提供的技术支持,以及大卫·埃沃特(乌尔姆大学)在图形方面的帮助。本研究得到了NIH(AG033101、AG017586、AG010124、AG032953、AG039510、NS044266)、Wyncote基金会、Koller家族基金会和Deutsche Forschungsgemeinschaft(DFG,批准号TR 1000/1-1)的支持。VMYL是John H.Ware,3岁第个阿尔茨海默病研究教授。JQT是William Maul Measey-Truman G.Schnabel,Jr.老年医学和老年学教授。JBT得到了基金会阿方索·马丁·埃斯库德罗的资助。T32-AG000255支持DJI。
工具书类
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