早期的基因治疗可能会减缓亨廷顿病

在一项针对小鼠的新研究中,约翰霍普金斯医学研究人员报告说,使用 MRI 扫描来测量大脑中的血容量可以作为一种非侵入性方式来跟踪早期亨廷顿病的基因编辑疗法的进展,亨廷顿病是一种攻击神经退行性疾病的疾病脑细胞。研究人员表示,通过使用这种类型的基因疗法识别和治疗已知会导致亨廷顿病的突变,在患者开始出现症状之前,它可能会减缓疾病的进展。 该研究的结果于 5 月 27 日发表在《大脑》杂志上。 “这项研究令人兴奋的是,有机会确定一种可靠的生物标志物,可以在患者开始出现症状之前追踪基因疗法的潜在成功,”转化神经生物学实验室主任、医学博士、医学博士、医学博士段文振说。约翰霍普金斯大学医学院精神病学和行为科学专业。“这样的生物标志物可以促进新疗法的开发,并帮助我们确定开始它们的最佳时间。” 亨廷顿病是一种罕见的遗传病,由人类 4 号染色体上的单个缺陷基因(称为“亨廷顿”)引起。该基因从父母传给孩子——如果父母一方有突变,每个孩子都有 50% 的机会遗传它。亨廷顿病无法治愈,并可能导致情绪障碍、智力丧失和不受控制的运动。由于基因检测,人们可以在症状出现之前很久就知道他们是否患有这种疾病,这通常发生在 40 多岁或 50 多岁。 在这项研究中,段和她的团队合作与肯尼迪克里格研究所在马里兰州巴尔的摩市,谁开发了一种新方法,能够更精确地测量同事血量在大脑利用先进的功能性核磁共振成像扫描。通过扫描,他们可以映射的轨迹血流量小血管称为小鼠的设计,以携带反映亨廷顿氏病的早期阶段在人类亨廷顿的人类基因突变的大脑动脉。 Duan 指出,亨廷顿舞蹈症患者的大脑中有许多已知的代谢变化,这些变化会在疾病的早期阶段引发脑血容量反应。血容量是脑细胞供氧的关键标志,而脑细胞又为神经元功能提供能量。但是对于亨廷顿病,大脑的小动脉血容量急剧减少,随着疾病的进展,这使得神经元由于缺氧而恶化。 在一系列实验中,研究人员使用一种称为 CRISPR 的基因编辑技术抑制了小鼠亨廷顿基因的突变,CRISPR 是一种编辑基因组的工具,可以通过改变 DNA 序列来修改基因功能。然后,他们使用 MRI 扫描技术和其他测试来跟踪具有亨廷顿基因突变的小鼠(他们编辑出有缺陷的基因序列)和对照组小鼠(其中有缺陷的基因未经编辑)随时间推移的大脑功能。 实验评估了亨廷顿病突变小鼠在 3、6 和 9 个月大时(分别是症状前阶段、症状开始阶段和症状后阶段)的小动脉血容量轨迹异常。研究人员研究了抑制神经元中突变的亨廷顿基因是否可以使症状前阶段改变的小动脉血容量正常化,以及亨廷顿基因在症状前阶段的表达减少是否可以延迟甚至阻止症状的发展。 “总的来说,我们的数据表明,脑小动脉血容量测量可能是一种很有前途的非侵入性生物标志物,用于在尚未表现出疾病症状的亨廷顿舞蹈症患者中测试新疗法,”段说。“在这个早期阶段引入治疗可能会带来长期的好处。” 当研究人员绘制脑血容量轨迹图并对 3 个月大的小鼠进行各种大脑和运动测试,并将测试与对照组的测试进行比较时,除了脑血容量外,他们没有观察到显着差异。然而,带有亨廷顿基因的小鼠的亨廷顿病症状在 6 个月大时开始,并在 9 个月大时逐渐恶化,这表明脑血容量的改变发生在运动症状和脑细胞萎缩之前——这种疾病的典型特征。 还发现脑血容量的变化与亨廷顿病患者开始出现症状之前观察到的相似,随着症状的开始和疾病随着时间的推移而下降。 研究人员还分析了具有突变亨廷顿基因的小鼠在 3 个月和 9 个月大时大脑中小动脉血管的结构,发现症状前阶段的血管节段数量没有差异。然而,他们观察到较小的血管具有增加的密度和减小的直径,这可能是补偿受损神经元脑功能的血管反应。研究人员得出结论,这可能表明,血管结构受损会导致小动脉血容量降低,并可能损害补偿症状阶段损失的能力。 考虑到亨廷顿舞蹈症的症状不仅取决于脑细胞损失,还取决于神经元如何恶化,研究人员着手确定在小鼠出现症状前阶段抑制亨廷顿基因是否可以延迟甚至阻止疾病进展。为此,研究人员在 2 阅读更多…

神经胶质细胞有助于减轻亨廷顿病的神经损伤

大脑不是受伤或疾病的被动接受者。研究表明,当神经元死亡并破坏它们与其他神经元保持的信息自然流动时,大脑会通过重定向其他神经元网络的通信来进行补偿。这种调整或重新布线一直持续到损坏超出补偿范围。 这种调整过程是大脑可塑性或其改变或重组神经网络能力的结果,发生在神经退行性疾病中,例如阿尔茨海默氏症、帕金森氏症和亨廷顿氏病 (HD)。随着病情的发展,许多基因改变了它们的正常表达方式,使一些基因上升而另一些基因下降。研究 HD 的 Juan Botas 博士等研究人员面临的挑战是确定哪些基因表达变化与引起疾病有关,哪些有助于减轻损害,因为这对于设计有效的治疗干预措施至关重要。 在贝勒医学院的实验室中,Botas 和他的同事希望了解是什么导致HD 中神经元之间的通讯或突触丢失。到目前为止,研究主要集中在神经元上,因为正常的亨廷顿基因(其突变导致这种情况)有助于维持健康的神经元通讯。在当前的工作中,研究人员从不同的角度研究了 HD 中的突触损失。 关注神经胶质以了解亨廷顿舞蹈症 突变的亨廷顿基因不仅存在于神经元中,而且存在于体内的所有细胞中,这开启了其他细胞类型也可能参与该病症的可能性。“在这项研究中,我们专注于神经胶质细胞,这是一种与神经元对神经元通讯同样重要的脑细胞,”贝勒大学分子和人类遗传学以及分子和细胞生物学教授、贝勒大学成员博塔斯说。德克萨斯儿童医院的 Jan 和 Dan Duncan 神经学研究所。 “我们认为神经胶质可能在促进或补偿亨廷顿病中观察到的损害方面发挥作用。” 最初被认为只是管家细胞,结果证明神经胶质在促进正常的神经元和突触功能方面具有更直接的作用。在之前的一项工作中,Botas 和他的同事研究了 HD 的果蝇模型,该模型在神经元中表达了人类突变亨廷顿 (mHTT) 基因,以了解HD 中发生的众多基因表达变化中哪些是导致疾病的,哪些是补偿性的。 “一类补偿性变化影响了参与突触功能的基因。神经胶质可能参与其中吗?” 博塔斯说。“为了回答这个问题,我们创造了只在神经胶质、神经元或两种细胞类型中表达 mHTT 的果蝇。” 比较基因表达的变化 研究人员通过比较健康人类与人类 HD 受试者以及 HD 小鼠和果蝇模型中存在的基因表达变化来开始他们的研究。他们发现了许多基因,它们的表达在所有三个物种中都以相同的方向变化,但当他们发现 HD 会降低有助于维持神经元连接的神经胶质细胞基因的表达时,他们特别感兴趣。 “为了研究这些基因在神经胶质细胞中表达的减少是否有助于疾病进展或缓解,我们在 HD 果蝇模型中对神经元、神经胶质细胞或两种细胞类型中的每个基因进行了操作。然后我们确定了基因表达对果蝇神经系统功能的影响,”博塔斯说。 他们使用高通量自动化系统评估果蝇的神经系统健康状况,该系统可定量评估运动行为。该系统拍摄了苍蝇自然爬上管子的过程。健康的苍蝇很容易攀爬,但是当它们的移动能力受到影响时,苍蝇就很难攀爬。研究人员研究了苍蝇的运动方式,因为 HD 的特征之一是正常身体运动的逐渐中断。 关闭基因起作用了 结果表明,在 HD 中,抑制参与突触组装和维持的神经胶质基因具有保护作用。研究人员故意拒绝突触基因的果蝇在其神经胶质细胞中带有突变亨廷顿基因的果蝇比突触基因没有被降低的果蝇能更好地爬上管子。 “我们的研究表明,受 阅读更多…

亨廷顿舞蹈症简介

简介: 亨廷顿病(Huntington disease,HD)是一种以不自主运动、精神异常和进行性痴呆为主要临床特点的显性遗传性神经系统变性病。属于基因动态突变病或多谷酰胺重复病的范畴。因亨廷顿病以舞蹈症状为突出的临床症状,曾将本病命名为大舞蹈病、亨廷顿舞蹈病、慢性进行性舞蹈病或遗传性舞蹈病。 此病在1872年由美国内科医师Huntington对临床症状首先进行了描述,1911年Alzheimer对病理改变作了观察,1993年确定其致病基因位于第4对常染色体短臂63位点,此基因编码的蛋白,命名为亨廷素(Huntingtin)。病理改变特点是纹状体和大脑皮质的神经细胞脱失,最近发现在大脑皮质存在泛素阳性神经细胞核内包涵体和营养不良神经突起。 病因: (一)发病原因 Huntington病是影响纹状体和大脑皮质的常染色体显性遗传病,呈完全外显率,受累个体后代50%发病。HD为4号染色体短臂4p16.3的Huntingtin基因突变所致,基因产物为CAG三核苷酸重复扩增产生Huntingtin蛋白,正常人为11~34个CAG重复序列,HD为40个以上。只要了遗传致病基因,或早或晚会出现症状,纯合子与杂合子的临床症状无明显差异,临床亦偶见散发病例。根据发病年龄,HD可分为青年型(20岁前发病)及成年型。 本病遗传特点包括早发现象(anticipation),后代中有连续发病提前倾向;父系遗传(paternal descent)早发倾向更明显,这两种现象都与导致HD突变的不稳定性有关。散发病例(即无阳性家族史)的HD约占整个HD患者的1%。 Huntington报告的病例均为移居美国的英国人后裔,约1000多例HD病人祖先可追溯到1630年自英国移民来的6个人,其中一个家系可上溯300年,共12代,每代都有HD病人。美国的许多患者都是英国移民到美国长岛的两兄弟的后代。Negretee(1958)在委内瑞拉San Luis小渔村居民中发现很多HD病人,所有病人都来自150年前患HD的一个妇女的后代。突变基因的亲源性影响发病年龄,幼年型HD多见于父系遗传,年长发病多为母系遗传。另发现4对单卵双胎几乎同龄发病。本病每代平均患病率为50%,男女同样受累,有些家族全部成员皆罹本病。家族一旦发病,就要逐代无间断地相传。 (二)发病机制 虽然基因突变点已经明确,但亨廷顿病发病机制还是不明确,有关发病机制的主要理论是脂质过氧化导致能量代谢的异常,后者进一步引起细胞的兴奋毒性和凋亡。亨廷素和泛素一起出现在患者纹状体和皮质的神经细胞核内包涵体中,以及营养不良的轴突内,但亨廷素和这些发病因素存在什么关系,以及通过什么途径导致神经细胞凋亡,还不明确。其可能的途径是: 1.通过亨廷素的细胞毒性导致不同部位的神经细胞变性。 2.亨廷素和甘油醛-3-磷酸脱氢酶结合导致能量代谢异常,出现尾状核线粒体呼吸链酶复合体Ⅱ/Ⅲ活性降低,后者进一步导致选择性神经细胞凋亡。 3.亨廷素相关蛋白结合到亨廷素的多谷酰胺链,也影响到其功能,进一步改变了细胞功能,包括基因翻译的调控、蛋白的相互反应、细胞内和核内蛋白运输以及突触小泡的运输。 病理改变主要是大脑皮质和纹状体细胞丢失,大脑皮质萎缩,脑后部区中等大小含γ-氨基丁酸(GABA)及脑啡肽并投射到苍白球外侧部的多棘神经元最早受累,尾状核及壳核受累严重,大量神经元变性丢失,小神经节细胞严重破坏,大神经节细胞轻度受侵,伴胶质细胞增生,脑室普遍扩大。 HD病人基底核中抑制性神经递质GABA及其生物合成酶谷氨酸脱羧酶(GAD)、Ach及生物合成酶胆碱乙酰基转移酶均降低,DA含量正常或轻度增高,导致肌张力降低、动作增多。基底核中神经肽如P物质、蛋氨酸、脑啡肽、强啡肽等减少,促生长激素抑制素和神经肽Y增加。PET显示解剖学正常的尾状核葡萄糖利用率降低。 有学者认为,在病理生理的发病机制中,是由于基底核-丘脑-皮质环路的损害。有两个投射系统连接基底神经节的传入和传出结构:①纹状体和苍白球内节及黑质网状部之间的单突触“直接”通路,此通路为抑制性的,以GABA和P物质作为神经递质;②通过苍白球外节和丘脑底核的“间接通路”,在这条通路中,纹状体与苍白球外节之间和苍白球外节与底丘脑核之间的投射都是抑制性的和GABA能的,而丘脑底核-苍白球内节通路则是谷氨酸能的。激活直接通路可抑制输出核的活动,从而使丘脑皮质投射神经元脱抑制。反之,激活间接通路对苍白球内节和黑质网状部具有净兴奋效应,从而对丘脑皮质神经元起抑制作用。 在Huntington舞蹈病早期,纹状体到苍白球外节(LGP)投射系统选择性地退行性变。造成纹状体神经元到苍白球外节的神经元选择性地减少,导致LGP神经元对STN抑制活动增强,结果使STN释放冲动减少,也即对基底神经节(MGP,黑质的SNr和SNc)兴奋性冲动释放减弱,并继而引起丘脑腹外侧核(VL)对皮质反馈性抑制加强。这就可造成偏身舞蹈或偏身投掷(hemiballismus)。 症状: 亨廷顿病为常染色体显性遗传。子女的发病几率是50%。父系遗传占优势者发病较早,而母系遗传占优势者发病较晚。但如母亲已发病,在妊娠过程中,由于母体与胎儿的相互作用,大部分胎儿流产。而由父系遗传的小孩多能存活。和其他多谷酰胺重复病一样,亨廷顿病的遗传呈现遗传早发现象,即一代比一代发病早,且一代比一代症状重。 亨廷顿病的临床症状包括三方面,即运动障碍、认知障碍和精神障碍,这些临床表现均可以作为首发症状出现。 1.运动障碍 进行性发展的运动障碍表现为四肢、面、躯干的突然、快速的跳动或抽动,这些运动不可预先知道,也可以表现为不能控制的缓慢运动。查体发现舞蹈样不自主运动和肌张力不全。舞蹈样不自主运动是本病最突出特征,大多开始表现为短暂的不能控制的装鬼脸、点头和手指屈伸运动,类似无痛性的抽搐,但较慢且非刻板式。随病情发展,不随意的运动进行性加重,出现典型的抬眉毛和头屈曲,当注视物体时头部跟着转动,患者行走时出现不稳,腾越步态,加上不断变换手的姿势,全身动作像舞蹈。在疾病后期患者因全身不自主运动而不能站立和行走。即使坐着也不稳,身体扭动,突然站起又突然坐下,卧床后躯干和肢体仍不停的扭动。当病情发展时,随意运动受损愈益明显,动作笨拙、迟缓、僵直,不能维持复杂的随意运动,出现吞咽困难、讲话吞吞吐吐和构音障碍。出现不正常的眼球活动异常。在病的晚期随意运动减慢,呈现出四肢不能活动的木僵状态。多数患者腱反射和感觉正常。 舞蹈样运动障碍是成年型亨廷顿病的典型运动障碍。在20岁前起病的少年型患者(占亨廷顿病的5%~10%)中,以不动性肌强直为主要运动障碍。表现为肌强直、肌阵挛,至晚期则呈角弓反张。此外与成人患者不同,约50%的少年型亨廷顿病者有全身性癫痫发作。 2.认知障碍 进行性痴呆是亨廷顿病患者另一个特征。痴呆在早期具有皮质下痴呆的特征,后期表现为皮质和皮质下混合性痴呆。 认知障碍在亨廷顿病的早期即可出现。开始表现为日常生活和工作中的记忆和计算能力下降,患者记住新信息仅有轻度损害,但信息作修饰以便有效储存有明显困难,回忆也有显著缺陷。由于词的流利性、视空间功能及对社会和人际关系的判断能力下降,病人变的比较混乱,出现人格的改变。 言语的改变,包括口语流利性测验不良,轻度找词困难和构音障碍。口语流利性损害是亨廷顿病最早能计量查出的认知功能不正常之一。在病的中期和晚期,患者不能完成需要组织、连续和语言学精心加工的语言测验,也不能完成需回忆不常用词的命名测试。但这些测试还需要记忆和认识能力,超出了语言范围。没有典型的错语和失语症,但构音和韵律障碍为本病患者的突出特征。舞蹈样运动障碍常可累及舌和唇,破坏了发音的韵律和敏捷性,妨碍了言语的量、速度、节律和短语的长度,使口语呈现一种暴发性质。由于患者仍保留词的识别记忆及对手的识别和对物的命名能力,亨廷顿病患者能继续与人交流。 随病情发展,集中力和判断力进行性受损。患者缺乏启动解决问题的行为。在需要计划和连续安排信息的作业上感到特别困难。视空间能力下降,对结构的判断有困难。在需要连续安排运动的额叶系统测验上,如手的连续变换动作有困难。 3.精神障碍 首先出现的精神状态变化为人格行为改变,包括焦虑、紧张、兴奋易怒、或闷闷不乐、或不整洁以及兴趣减退,出现反社会行为、精神分裂症、偏执狂和幻觉。情感障碍是最多见的精神症状,且多出现在运动障碍发生之前。由于情感障碍出现在患者的运动障碍出现之前,或了解其家族疾病特点之前,所以不是反应性障碍。此外抑郁症状的发生率也很高,对患者的重度抑郁症状如能早期发现并及时治疗,可预防自杀。亨廷顿病患者的神经和精神性障碍进行性衰退,最后患者处于呆傻、缄默状态。 4.青少年型Huntington舞蹈病 在儿童及青少年期起病,20岁前起病约10%,年龄小于4岁起病约5%。临床表现与成人HD不同,病程进展较快,肌张力障碍是突出表现,常以强直替代舞蹈样运动。尚可见Parkinson综合征、小脑性共济失调、眼球运动异常、肌阵挛及癫痫发作等,可出现精神衰退及行为异常,部分患者表现运动过度。少数病例运动症状不典型(Westphal变异型),表现进行性肌强直和运动减少,舞蹈-手足徐动样症状不明显,多见于儿童期或20岁以前发病者。癫痫和小脑性共济失调也是青少年型常见特点,伴痴呆和家族史可提示诊断。 亨廷顿病的临床诊断标准是: 1.典型HD的家族史。 2.非其他因素导致的进行性运动异常伴舞蹈和僵直。 3.非其他因素导致的精神障碍伴随进行性痴呆。 影像学检查发现对称性尾状核萎缩可以进一步支持亨廷顿病的诊断。在有症状的亨廷顿病患者中,已知左旋多巴可以使舞蹈样动作增加,左旋多巴可引起舞蹈样动作的患者比不引起舞蹈样动作者更可能发生本病,可以诱发处于亚临床状态的患者出现临床表现,用于早期诊断,该试验存在一定的假阴性反应,阴性结果不能完全除外发病的可能性。PET检查发现尾状核部位的葡萄糖代谢减低,也可以出现在亚临床状态的患者,可用作超早期诊断。在亚临床患者如果基因检查发现亨廷素基因(TT15)三核苷酸串联重复序列异常扩展超过40可以进一步确定诊断。由于亨廷顿病具有完全外显的常染色体显性遗传特点,因此亨廷顿病的早期基因诊断具有重要意义,为产前诊断和遗传咨询提供可靠的依据。 诊断: 多数亨廷顿病患者有家族史,但通过基因检查手段也发现一些散发患者,所以需与其他类型的遗传性和散发性舞蹈病进行鉴别。在家族性疾病中齿状核-红核-苍白球-丘脑下核萎缩、良性遗传性舞蹈病和家族性棘红细胞增多症具有类似的临床特点。散发性舞蹈病主要包括药物性、妊娠性、血管疾病、甲状腺功能亢进型、系统性红斑狼疮、狼疮抗凝固综合征、红细胞增多症、艾滋病和风湿性舞蹈病。对患者进行详细的临床检查和必要的辅助检查有助于亨廷顿病的鉴别诊断。 1.良性家族性舞蹈症 一种常染色体显性、隐性和性连锁的中枢神经系统疾病,分为婴儿早期、儿童期和少年早期三种类型,典型临床症状为非进行性的舞蹈表现,和亨廷顿病不同之处在于智能和精神均正常,影像学检查均无明显异常改变,基因检查发现早期发病者的基因位于常染色体14p可以采用多巴胺受体拮抗药进行治疗,近来此病是否为一个独立的疾病还是一个疾病综合征受到疑问。 2.风湿性舞蹈病 一种散发的良性自限性疾病,病理改变主要表现为基底核炎性病变,主要发病时间在5~15岁,11岁后女性较多。起病多有精神异常,而后隐匿出现不自主的运动,多涉及面部,可伴有构音障碍和吞咽困难,不自主运动更为唐突、暴发,跳动样和抽动样,与亨廷顿病的舞蹈样运动、非刻板模式不同,有些儿童出现肌张力低下,痴呆则罕见。首次发病后持续时间不超过6个月,但25%的患者在发病2年后有复发。部分患者可以伴随出现风湿热、心肌炎和关节炎。影像学检查无异常改变。早期可以应用青霉素和激素治疗治疗,但不能缩短舞蹈病的自然病程。 3.神经棘红细胞病 一种伴随中枢神经系统和周围神经损害的隐性遗传性疾病,其特征为进行性神经退行性变,伴舞蹈样动作及棘形红细胞增多。根据遗传方式分为常染色体隐性或显性遗传的舞蹈病-棘形红细胞增多症,以及 X-连锁Mcleod综合征两种类型。临床表现与亨廷顿病有许多共同特点。此症多于15~35岁、以肢体和躯干的舞蹈以及口面运动障碍开始发病,也可以出现肌张力不全和帕金森综合征的表现,常合并周围神经病。运动障碍持续进行导致病残,于50~70岁死亡。患者可以出现严重的行为障碍和情绪改变,但痴呆不明显。头颅CT检查显示纹状体萎缩,特别是尾状核头部萎缩最明显。血涂片检查发现外周血的红细胞为棘红细胞。血清肌酸磷酸激酶和乳酸脱氢酶含量可增高。肌电图和肌肉活检有神经原性肌萎缩。神经病理检查和亨廷顿病相似,尾状核和壳核萎缩,小细胞消失、大神经元保存,但没有泛素和亨廷素阳性的神经细胞核内包涵体。临床上,神经棘红细胞增多症与亨廷顿病的区别是:隐性遗传、无明显痴呆、有周围神经病和神经元性肌萎缩、棘红细胞增多、病理改变没有亨廷素阳性的神经细胞核内包涵体。 4.其他类型的舞蹈病 阅读更多…

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