溶酶體貯積病概況
溶酶體是負責細胞內(nèi)容物生理周轉(zhuǎn)的細胞器,溶酶體囊泡內(nèi)含代謝酶,為酸性環(huán)境,以便行使其功能。溶酶體貯積?。↙ysosomal storage diseases,LSDs,或叫溶酶體儲積癥,Lysosomal disorder,溶酶體貯積失調(diào)等)為一組罕見遺傳性疾病,由編碼溶酶體酶和其相關(guān)共因子(related cofactors)的基因突變引起,基因突變導(dǎo)致溶酶體內(nèi)大分子不能或僅部分被消化,從而致使細胞功能失常,出現(xiàn)癥狀。患者表現(xiàn)差別多樣,包括器官腫大(Organomegaly),連接組織和視覺病變,中心神經(jīng)系統(tǒng)異常等。經(jīng)典的溶酶體貯積病只指溶酶體內(nèi)水解酶缺陷導(dǎo)致的疾??;后來,溶酶體貯積癥的概念外延擴大,包括了溶酶體酶的翻譯后修飾蛋白缺乏和缺陷(常為糖蛋白),活化蛋白或溶酶體與其它細胞成分之間進行細胞內(nèi)轉(zhuǎn)運(trafficking)蛋白的缺乏和缺陷。
的發(fā)病年齡,臨床表現(xiàn)因類型和程度而異;同時,有些擁有相似的特定臨床和病理特征?;镜呐R床病理特征包括:神經(jīng)元脂貯積(neuronal lipidosis),腦白質(zhì)營養(yǎng)不良(leukodystrophy),粘多糖貯積(mucopolysaccharidosis)和貯存性組織細胞增多病(storage histiocytosis),尤其是神經(jīng)元脂貯積為zui常見表型。一些LSDs擁有不同的臨床癥狀,甚至有報道家族內(nèi)攜帶相同突變的患者表現(xiàn)顯著不同的表型。當前已經(jīng)描述了60種左右類型。通常按照其蓄積的底物不同而分類:包括鞘酯貯積癥(sphingolipidoses),寡糖貯積病(oligosaccharidoses)。粘脂貯積?。╩ucolipidoses),黏多醣貯積癥(mucopolysaccharidoses,MPSs),脂蛋白儲存失調(diào)(lipoprotein storage disorders),溶酶體轉(zhuǎn)運缺陷(lysosomal transport defects),神經(jīng)元蠟樣脂褐質(zhì)貯積癥(neuronal ceroid lipofuscinoses)和其它等類型。所有溶酶體貯存病的總發(fā)生率大約為1/5000,對于特定類型的溶酶體疾病概率可能在1/40000到1/2000000?,F(xiàn)在已發(fā)現(xiàn)的中,zui常見類型為粘多糖貯積病,其在新生兒中的發(fā)病率為1/100,000-200,000。就單種而言,Gaucher病zui常見。大多數(shù)LSDs為常染色體隱性遺傳性疾病,也有些為X-連鎖遺傳。LSDs的臨床表現(xiàn)依賴于缺陷酶在何種細胞和組織中應(yīng)用和何時對這種缺陷酶的需求達到峰值。例如,神經(jīng)節(jié)糖苷是神經(jīng)元膜和突觸的重要組成成分,神經(jīng)元細胞需要大量特定神經(jīng)節(jié)糖苷(gangliosides)的快速周轉(zhuǎn),因此神經(jīng)節(jié)糖苷降解酶在腦組織內(nèi)大量表達,在任何時期都大量需要,而在生命zui初幾年是發(fā)育的關(guān)鍵時期,對軸突延長,樹突分叉和突觸發(fā)育尤其需要。這類酶的缺陷就導(dǎo)致神經(jīng)節(jié)糖苷在神將元內(nèi)貯存。其它的神經(jīng)節(jié)糖苷為髓磷脂(myelin)組成成分,髓磷脂的貯積導(dǎo)致白質(zhì)疾病。
的認識史
zui早于1881年,Tay-Sachs病被認識,接著是1882年Gaucher病被認識,在1950年代晚期和1960年代早期,de Duve及其團隊成員描述了溶酶體在細胞內(nèi)消化和大分子循環(huán)中的關(guān)鍵作用,成為理解生理基礎(chǔ)的突破性進展。1963年,Pompe病被認識,Pompe報道了α-葡萄糖苷酶缺陷導(dǎo)致這種疾病,她還建議粘多糖貯積病可能也是因為酶缺陷而引起。在綜述Lysosomal storage disease: revealing lysosomal function and physiology中,作者有一個詳細的以時間縱軸排布的的認識史可供參考。
的病理生理與臨床表現(xiàn)
溶酶體處于內(nèi)體-溶酶體系統(tǒng)(endosomal-lysosomal system)的中心地位。這一系統(tǒng)與伴侶介導(dǎo)的自噬(chaperone-mediated autophagy)和泛素-蛋白酶體系統(tǒng)(ubiquitin-proteasomal systems)一起,在維持細胞正常代謝中發(fā)揮關(guān)鍵作用。雖然通常認為伴隨,未降解底物的聚集與細胞功能失調(diào)和死亡相關(guān),這類退行性改變*的機制并不清楚。
一些溶酶體貯存病患者出生時發(fā)病,而有的卻在出生時表現(xiàn)正常,在出生后的幾年時間里漸進性表現(xiàn)出癥狀。的癥狀變化多樣,根據(jù)疾病迅猛程度和發(fā)病年齡可以將其分為溫和型和嚴重型兩類。形態(tài)學(xué)表現(xiàn)包括粗面容(coarse facies),超矮身材,*顱,巨大舌(macroglossia),骨異常(骨骼發(fā)育異常dysostosis multiplex),心臟癥狀(心律不齊或心肌肥大,arrhythmia or cardiomegaly),呼吸系統(tǒng)癥狀,肝脾腫大(hepatosplenomegaly),眼科癥狀(角膜渾濁或黃斑區(qū)櫻桃紅點,corneal clouding or macular cherry-red spot),發(fā)育遲緩,失明,失聰?shù)?。癥狀常為漸進式,而不是發(fā)作性發(fā)病,常與神經(jīng)代謝性失調(diào)病伴隨,神經(jīng)學(xué)癥狀包括發(fā)育延遲(developmental delay),張力減退(hypotonia),癲癇(epilepsy,包括復(fù)雜部分性發(fā)作,complex partial或肌陣攣,myoclonic),周圍性神經(jīng)病變(peripheral neuropathy),腦退化,智力異常(inlectual disability),癡呆,共濟失調(diào)(ataxia)和/或強直(spasticity),驚厥,等等,嚴重者在出生后的5到10年內(nèi)死亡??傊?,的嚴重程度和生命預(yù)期變化很大。有些患者在童年晚些時候或是成年后才表現(xiàn)癥狀。貯積物的分布與所影響的器官有關(guān),單核巨噬細胞系統(tǒng)尤其富含溶酶體,通常也是zui容易受到影響的細胞類群。神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)(glia)也常受累及,原因可能是因為中樞神經(jīng)系統(tǒng)中細胞再生能力低,但也有非神經(jīng)元病變型存在??赡軐?dǎo)致嚴重的神經(jīng)退行性改變,相對溫和的表型(出現(xiàn)較晚或到成年才呈現(xiàn)癥狀)也有,LSDs嚴重程度依賴殘余酶的活性。其實,溶酶體酶系統(tǒng)具有相當強的冗余性。擁有正常酶活性的20%即可完成細胞功能。因此,雜合性突變(LSDs攜帶者)只有正常酶活性的50%,在臨床上并不表現(xiàn)癥狀。當殘余酶的活性低于15%-20%的閾值時,將呈現(xiàn)癥狀。突變?nèi)鐚?dǎo)致無酶活性殘留,則引起癥狀出現(xiàn)早且嚴重的疾病,而溫和的突變引起潛伏性,癥狀出現(xiàn)晚或成年才發(fā)病。
溶酶體病的分類
LSDs或基于缺陷酶類型(或基于貯存物質(zhì)的化學(xué)成分)分為不同的類型,以人名命名或臨床名詞(clinical terms)輔助生化術(shù)語命名。根據(jù)貯存的物質(zhì),LSDs可被分為鞘脂貯積病,粘多糖貯積病和糖蛋白貯積病三大組及其它單獨類型(individual entities)。鞘脂由神經(jīng)酰胺(ceramide)骨架和寡糖側(cè)鏈構(gòu)成,是細胞膜的重要組成成分。神經(jīng)節(jié)糖苷擁有唾液酸(sialic acid)側(cè)鏈,在神經(jīng)元膜中尤其豐富。半乳糖神經(jīng)酰胺(Galactosylceramide)和硫脂(sulfatide)是髓磷脂(myelin)脂類。糖胺聚糖(粘多糖,mucopolysaccharides)是無分支的重復(fù)性雙塘分子,連接在一個核心蛋白上形成蛋白多糖(proteoglycans)。它們在多數(shù)細胞中存在,主要分布于細胞表面和細胞外基質(zhì)中,是細胞的基本結(jié)構(gòu)分子。糖蛋白也是結(jié)構(gòu)分子,黏蛋白(mucinous)的分泌成分,也擁有多種其它功能。
多數(shù)LSDs由降解碳水化合物側(cè)鏈的酶缺陷引起,從而導(dǎo)致碳水化合物或是其他的糖復(fù)合物貯積。
的分類
II型糖原貯積?。℅lycogen storage disease type II)
這種糖原貯積病由酸性麥芽糖酶(acid maltase)這種溶酶體酶缺陷引起,有兩種類型:
• 嬰兒起病的Pompe病(Infantile-onset Pompe disease)
• 青少年起病的Pompe?。↙ate-onset Pompe disease)
粘多糖貯積病(Mucopolysaccharidoses)
很多粘多糖貯積病可通過檢測尿中的糖胺聚糖(glycosaminoglycan)檢出,分為如下類型:
• IH型MPS, Hurler綜合征(Hurler syndrome)(alpha-L-艾杜糖苷酸酶缺陷,alpha-L-iduronidase deficiency)
• I H/S型MPS, Hurler-Scheie綜合征(Hurler-Scheie syndrome)
• I S型MPS, Scheie綜合征(Scheie syndrome)
• II A型MPS,嚴重型Hunter綜合征(Hunter syndrome, severe)(艾杜糖醛酸硫酸酯酶缺陷,iduronate sulfatase deficiency)
• II B型MPS,溫和型Hunter綜合征(Hunter syndrome, mild)(艾杜糖醛酸硫酸酯酶缺陷)
• III A-D型MPS, Sanfilippo綜合征(Sanfilippo syndrome)(heparan N –sulfatase缺陷)
• IV A型MPS, 經(jīng)典型Morquio綜合征(Morquio syndrome),(galactose 6-sulfatase 缺陷)
• VI型MPS, Maroteaux-Lamy綜合征(Maroteaux-Lamy syndrome)(arylsulfatase B 缺陷)
• VII型MPS, Sly綜合征(Sly syndrome)(beta-glucuronidase缺陷)
粘脂貯積癥(Mucolipidoses)
粘脂貯積癥有如下類型:
I型粘脂貯積癥:用于表示涎酸貯積癥(sialidosis)
II型粘脂貯積癥(I-細胞病,I-Cell disease)
III型粘脂貯積病(磷酸轉(zhuǎn)移酶缺陷,phosphotransferase deficiency)
IV型粘脂貯積病(mucolipidin 1缺陷):臨床癥狀包括:精神運動性延遲(psychomotor retardation),角膜渾濁,視網(wǎng)膜病。在這種病下胃泌素通常顯著升高,伴隨檢測血清胃泌素gastrin水平有益診斷。
單糖貯積?。∣ligosaccharidoses)
很多單糖貯積病可通過檢測尿中單糖來發(fā)現(xiàn)。包括如下類型:
• Schindler病/Kanzaki?。⊿chindler disease/Kanzaki disease)(alpha-N-乙酰氨基半乳糖苷酶缺陷,alpha-N-acetylgalactosaminidase deficiency)
• Alpha-甘露糖苷貯積癥(mannosidosis)和beta-甘露糖苷貯積癥
• Alpha-巖藻糖苷沉積癥(Alpha-fucosidosis):臨床癥狀包括進展性神經(jīng)運動惡化(progressive neuromotor deterioration),驚厥(包括肌痙攣性發(fā)作,myoclonic seizures),粗面容(coarse facial features),骨骼營養(yǎng)不良(dysostosis multiplex),彌漫性軀體性血管角化瘤(angiokeratoma corporis diffusum),肝脾腫大和發(fā)育遲緩。
• 涎酸貯積癥(Sialidosis),(I型粘脂貯積病,mucolipidosis I; alpha-N-乙酰神經(jīng)氨酸苷酶缺陷,alpha-N-acetylneuraminidase,[sialidase] deficiency)
• 天冬氨酰葡萄糖胺尿癥Aspartylglucosaminuria (aspartylglucosaminase 缺陷,aspartylglucosaminase deficiency):這種疾病比其它類型的進展慢。病人在嬰幼兒期表現(xiàn)正常,通常存活到25-45歲。臨床癥狀包括智力低下,神經(jīng)運動癥狀,相對溫和的骨骼異常,肝脾腫大和粗面容。
脂貯積?。↙ipidoses)
脂貯積病包括如下類型:
C型和D型Niemann-Pick?。∟iemann-Pick disease types C and D)
神經(jīng)元蠟樣色素脂褐素貯積病(Neuronal ceroid lipofuscinoses)
Wolman?。╓olman disease)(酸性酯酶缺陷,acid lipase deficiency, 溫和型膽固醇酯貯積病,mild form cholesterol ester storage disease)
鞘脂貯積病(Sphingolipidoses)
鞘脂貯積病包括如下類型:
• A型Niemann-Pick?。∟iemann-Pick disease type A)(神經(jīng)鞘髓磷脂酶缺陷sphingomyelinase deficiency)和B型Niemann-Pick病
• I, II, III型Gaucher?。℅aucher disease types I, II, III)(beta-葡萄糖苷酶缺陷,beta-glucosidase deficiency)
• Krabbe病(Krabbe disease),嬰幼兒球狀細胞腦白質(zhì)營養(yǎng)不良(infantile globoid-cell leukodystrophy)(galactosylceramidase缺陷,galactosylceramidase deficiency)
• Fabry?。‵abry disease)(alpha-galactosidase A)
• GM1神經(jīng)節(jié)苷酯貯積病(GM1 gangliosidosis)和Morquio B?。∕orquio B disease)(beta-galactosidase缺陷)
• GM2神經(jīng)節(jié)苷酯貯積?。℅M2 gangliosidoses):這類病包括Tay-Sachs?。═ay-Sachs disease)(hexosaminidase A缺陷,beta-galactosidase deficiency)和Sandhoff?。⊿andhoff disease)(hexosaminidase A和B缺陷,hexosaminidase A and B deficiency)
• 異染腦白質(zhì)營養(yǎng)不良(Metachromatic leukodystrophy)(arylsulfatase A缺陷,arylsulfatase A deficiency)
• Farber?。‵arber disease),彌散性脂肉芽腫病(disseminated lipogranulomatosis)(神經(jīng)酰胺酶缺乏,ceramidase deficiency):Farber病在嬰兒期就表現(xiàn)癥狀,表現(xiàn)為哭聲嘶啞或關(guān)節(jié)腫痛,皮下結(jié)節(jié)(subcutaneous nodules),肉色丘疹(flesh-colored papules)和關(guān)節(jié)周圍腫瘤或結(jié)節(jié)。臨床癥狀包括粗面容,骨質(zhì)減少(osteopenia),神經(jīng)退變(neurodegeneration)。病理學(xué)顯示泡沫細胞和肉芽腫性(granulomatous)浸潤。周圍神經(jīng)Schwann細胞通??梢娤憬缎◇w(Banana bodies):一個紡錘體和形狀彎曲、可變的膜結(jié)合結(jié)構(gòu)。
• 多種硫酸酯酶缺陷(Multiple sulfatase deficiency) (硫酸酯酶修飾因子-1突變,sulfatase-modifying factor-1 mutation):SUMF1突變導(dǎo)致7種硫酸酯酶缺陷,所致失調(diào)具有異染腦白質(zhì)營養(yǎng)不良(metachromatic leukodystrophy)和粘多糖貯積?。╩ucopolysaccharidosis)兩者的特征。臨床表現(xiàn)包括proptosis, 魚鱗病皮損(ichthyosis),寬拇指和食指,進展性腦白質(zhì)病變(leukoencephalopathy)和肝脾腫大等。
• 半乳糖唾液酸貯積病(Galactosialidosis)(cathepsin A缺陷,cathepsin A deficiency):CTSA突變所致保護性蛋白/cathepsin (A protective protein/cathepsin A, PPCA)缺陷使溶酶體beta-半乳糖苷酶(beta-galactosidase)和神經(jīng)氨酸酶(neuraminidase)聯(lián)合缺陷,臨床癥狀包括粗面容,斑點狀櫻桃紅點(macular cherry-red spots),血管角質(zhì)瘤(angiokeratomas),脂肪軟骨營養(yǎng)不良(dysostosis multiplex),癲癇(epilepsy),肌陣攣(lonus)和共濟失調(diào)(ataxia)等。
溶酶體轉(zhuǎn)運?。↙ysosomal transport diseases)
溶酶體轉(zhuǎn)運病包括:
• Cystinosis (cystine轉(zhuǎn)運子缺陷,cystine transporter deficiency):臨床癥狀包括腎臟病變(腎Fanconi綜合征的zui常見遺傳性原因),身材矮短,肌肉病變(myopathy),角膜結(jié)晶(corneal crystals)和成年期可能的神經(jīng)退行性改變。通過白細胞胱氨酸水平檢測可篩查這種疾病。可使用cysteamine治療。
• 唾液酸貯積?。⊿ialic acid storage disease)(Salla病,唾液酸轉(zhuǎn)運子缺陷性,sialic acid transporter deficiency):臨床癥狀包括張力減退(hypotonia),肌肉強直(spasticity),共濟失調(diào),智力障礙,發(fā)育遲緩和癲癇。芬蘭人中較多見,可通過尿中唾液酸檢測來確定該疾病。
檢驗與檢測
通過骨骼X放射檢查可以得到骨骼發(fā)育異常證據(jù)(在多種中可見),腹部超聲可以確定肝脾腫大,心臟超聲可以用于評估心臟狀況。聽力檢查對于累及聽覺的病例有幫助。眼科檢查可以幫助確定角膜渾濁或黃斑區(qū)櫻桃紅點。外周血涂片可以發(fā)現(xiàn)白細胞空泡(顆粒狀granular, 指脂紋fingerprint lipid whorls, 斑馬小體zebra bodies,或自噬泡autophagic vacuoles),這些都是診斷線索。尿檢用于評估過量寡糖(寡糖貯積病),糖胺聚糖(glycosaminoglycans)(粘多糖貯積病)分泌,血中殼三糖酶(chitotriosidase)(巨噬細胞活化的標志性酶)可能升高。然而,在相應(yīng)實驗室中進行酶活性測定是的確定性檢測方式(金標準)。對于大多數(shù)LSDs,酶檢測方法可以在白細胞上進行,因為白細胞具有高的周轉(zhuǎn)率。當然,LSDs診斷的重要一點是要將判別診斷做好,把靶標鎖定在幾種酶的檢測上,以便選擇相應(yīng)檢測試劑。一些類型的LSDs檢測需要培養(yǎng)的成纖維細胞。培養(yǎng)的羊水細胞或絨毛膜絨毛細胞則可用于產(chǎn)前診斷。對于有些溶酶體失調(diào)類型,酶活性可通過干濾紙血點(dried filter paper blood spots)檢測,有時,使用肌肉組織來檢測酶活性。尿酶活檢測鮮有幫助,但尿的底物排泄情況可以提供有用信息。例如,證明尿中GAGs對于GAG在神經(jīng)元中的貯存診斷有用。異常貯存的物質(zhì)可以使用光學(xué)或電子顯微鏡觀測。除神經(jīng)元細胞外,神經(jīng)節(jié)糖苷和ceroid-lipofuscin也貯存在體細胞中,可能在神經(jīng),肌肉,皮膚,結(jié)膜和其它活體組織中檢出。因為沒有相應(yīng)的實驗室方法可用,組織診斷(通過電鏡檢測特定貯存物)依舊是一些NCLs診斷的標準方法。LSDs基因突變可通過DNA分析來確定。突變分析主要用于鑒定攜帶者。
(注:一家致力于溶酶體貯積癥檢測用熒光底物的公司Moscerdam Substrates,詳情請參看新浪博客:http://blog.sina.com.cn/s/blog_7038ff370102w56s.html
膠原檢測試劑盒——biocolor,請參看新浪博客:http://blog.sina.com.cn/s/blog_7038ff370102vea4.html)
LSD的治療
LSD治療可以分為支持療法/對癥治療和針對性治療兩種。對癥處理相應(yīng)癥狀不贅述,而特異性治療針對其貯積的物質(zhì)進行。雖然特異性LSDs治療手段和療效均在進步中,但當前依舊花費高昂。
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