反式激活應(yīng)答DNA結(jié)合蛋白-43(transactive response DNA binding protein 43000，TDP-43) 是一種DNA和RNA結(jié)合蛋白，最初于1995年被描述為一種與HIV轉(zhuǎn)錄有關(guān)的蛋白質(zhì)，2001年發(fā)現(xiàn)其屬于核不均一核糖核蛋白(heterogeneous nuclear ribonucleoprotein，hnRNP) 家族，隨后TDP-43的功能逐漸被發(fā)現(xiàn)，如維持mRNA的穩(wěn)定性、參與mRNA的轉(zhuǎn)錄和翻譯等，病理性TDP-43被認為是額顳葉變性(frontotemporal lobar degeneration，F(xiàn)TLD)和肌萎縮側(cè)索硬化癥(amyotrophic lateral sclerosis，ALS) 的主要病理學(xué)標(biāo)志，隨后在阿爾茨海默病(Alzheimer’s disease，AD)、海馬硬化、Pick病、帕金森病(Parkinson’s disease，PD)及亨廷頓病(Huntington’s disease，HD)等神經(jīng)變性病中亦發(fā)現(xiàn)其存在。將這一類以病理性TDP-43聚集為特征的神經(jīng)變性疾病統(tǒng)稱為TDP-43蛋白病。

TDP-43蛋白病大體可分為兩類：一類為單純性TDP-43蛋白病，即TDP-43作為主要病理性蛋白在大腦內(nèi)聚集；另一類為復(fù)合性TDP-43蛋白病，表現(xiàn)為多種病理性蛋白的沉積(表1)。

TDP-43全長為414個氨基酸，由TARDBP基因(染色體1p36.2)編碼，相對分子質(zhì)量約為43000。從N端至C端包含4個功能區(qū)域，依次為核定位信號區(qū)，兩個RNA識別序列(RRMs，即RRM1和RRM2)，核輸出信號區(qū)及C端甘氨酸富集區(qū)。其中核定位信號區(qū)和核輸出信號區(qū)負責(zé)調(diào)控TDP-43在細胞核及細胞質(zhì)間的穿梭；RRM1和RRM2參與DNA或RNA結(jié)合；甘氨酸富集區(qū)調(diào)節(jié)TDP-43的剪接活性及該蛋白與其他細胞因子或細胞體(如應(yīng)激顆粒等) 的相互作用。

TDP-43的功能：①調(diào)節(jié)mRNA轉(zhuǎn)運及其穩(wěn)定性；②與RNAs相互作用：調(diào)節(jié)基因可變剪接，可能通過影響特定前體mRNA的可變剪接和RNA加工的異常導(dǎo)致神經(jīng)變性疾病的發(fā)生；③參與微小RNA的生物合成，參與細胞凋亡和細胞分裂；④調(diào)節(jié)神經(jīng)突觸可塑性和神經(jīng)元活動等。

正常狀態(tài)下TDP-43在人類及嚙齒類動物組織器官中廣泛存在，主要分布于細胞核，少量在胞質(zhì)，且在正常人的大腦中，TDP-43幾乎沒有異常沉積。在病理狀態(tài)下，TDP-43通過磷酸化、泛素化、裂解、溶解性減低及異位到細胞質(zhì)等病理變化主要從兩方面誘導(dǎo)TDP-43蛋白病的發(fā)生，即“功能獲得(gain of function)”和“功能缺失(loss of function)” 。“功能獲得”指異常條件下TDP-43能產(chǎn)生細胞毒性——比如TDP-43磷酸化、泛素化是TDP-43蛋白病患者的主要病理變化，這些改變使不溶性包涵體形成增多，從而干擾了TDP-43的正常功能，使其具有細胞毒性；TDP-43C端片段(包含A315T突變位點)與朊蛋白具有相似性序列，這種毒性肽段于相鄰神經(jīng)元傳播也可能是其致病機制。另一方面，“功能缺失”是指TDP-43結(jié)構(gòu)發(fā)生改變后其正常功能減弱甚至消失，導(dǎo)致神經(jīng)元功能異常——在TDP-43陽性的額顳葉變性(FTLD-TDP) 和ALS患者皮質(zhì)中可分離出N 端或C端裂解產(chǎn)物，這些降解片段是形成包涵體的重要原因；蛋白降解或者核內(nèi)轉(zhuǎn)運障礙可能導(dǎo)致TDP-43從核內(nèi)移位和胞質(zhì)出現(xiàn)包涵體，使其喪失正常功能、影響基因調(diào)節(jié)通路，最終導(dǎo)致易患神經(jīng)元的選擇性丟失等。目前關(guān)于病理性TDP-43致病機制還有許多未知，仍需進一步的探究。

ALS是運動神經(jīng)元病最常見的類型，累及上、下運動神經(jīng)元，表現(xiàn)為肌肉無力、萎縮，強直痙攣、構(gòu)音障礙、吞咽困難，最終因去神經(jīng)而麻痹癱瘓，患者多在確診后的1-5年病情迅速發(fā)展惡化，最終死于呼吸衰竭。ALS分為家族性(10%) 和散發(fā)性(90%) 兩種，目前公認的相關(guān)基因突變主要有4種：銅/鋅超氧化物歧化酶(Cu/Zn superoxide dismutase，SOD1)、9號染色體第72號開放閱讀框(chromosome 9 open reading frame 72，C9ORF72)、TDP-43和肉瘤融合基因(fused in sarcoma，F(xiàn)US) 基因。其中，在多數(shù)散發(fā)性及非SOD1突變的家族性ALS患者中均發(fā)現(xiàn)有TDP-43包涵體，Brettschneider等將其分布規(guī)律進行了總結(jié)(表2)。

這種逐步擴散的分布規(guī)律不僅有助于理解ALS的疾病進展，而且證實了pTDP-43可能通過軀體運動神經(jīng)元軸突運輸這一假說的成立，同時pTDP-43逐漸累及額葉很好地解釋了ALS患者為何會出現(xiàn)進展性執(zhí)行認知功能障礙，但該總結(jié)的不足是不能完全模擬ALS病理過程。另外，在發(fā)病早期， TDP-43在腦脊液中含量較高，因而被認為是ALS早期的生物學(xué)標(biāo)志，其檢測敏感度為59.3%，特異度為96.0%， TDP-43檢測可能成為ALS主要診斷工具之一。

FTLD是一組以行為、人格改變及失語為特征性表現(xiàn)的疾病，因額顳葉萎縮變性而得名，其發(fā)病率僅次于AD，是癡呆的第2常見病因。FTLD在臨床上可分為3 類：①行為變異型額顳葉癡呆(behavioral variant of FTD)，突出表現(xiàn)為伴有執(zhí)行功能損害的行為和個性異常，可有言語障礙但通常不突出；②進行性非流利性失語(progressive non-fluent aphasia)，主要表現(xiàn)為語言損害，特點是語法錯誤、語言表達不流暢和電報式語言；③語義性癡呆(semantic dementia)，以語義記憶損害出現(xiàn)最早且最嚴重。病理性TDP-43作為特征性標(biāo)志可累及整個中樞神經(jīng)系統(tǒng)，根據(jù)TDP-43累及神經(jīng)元部位的不同分為：神經(jīng)元胞質(zhì)包涵體(neuronal cytoplasmic inclusion)， 營養(yǎng)不良軸突(dystrophic neurite)及神經(jīng)元核內(nèi)包涵體(neuronal intranuclear inclusion)。研究發(fā)現(xiàn)，TDP-43陽性神經(jīng)元分布、含量及比例存在某種規(guī)律，并與基因突變及臨床表型相關(guān)，可歸納為4型。在其他TDP-43蛋白病中，該分型同樣適用，如AD及路易體癡呆(dementia with Lewy bodies) 患者其分型多為A型， ALS患者多為A、B、D型(表3)。

該分型表明神經(jīng)元細胞核內(nèi)出現(xiàn)TDP-43包涵體的患者多有執(zhí)行功能障礙；TDP-43累及神經(jīng)元軸突的患者多存在命名障礙；神經(jīng)元胞質(zhì)內(nèi)含TDP-43包涵體患者的生存期較短；TDP-43的解剖分布與患者的認知功能障礙程度相一致。

另外，約30%FTLD患者具有運動神經(jīng)元病的臨床表現(xiàn)，約50%ALS患者表現(xiàn)為額葉執(zhí)行認知功能缺陷，散發(fā)性及遺傳性FTLD/ALS最常見的基因突變——C9ORF72基因中非編碼識別GGGGCC堿基重復(fù)擴張可以增強兩者的重復(fù)關(guān)聯(lián)性，同一遺傳突變可以導(dǎo)致ALS和FTLD-TDP，這種在基因遺傳、病理及臨床表現(xiàn)的重疊性提示它們可能是TDP-43蛋白病疾病譜的不同表型，且TDP-43的分布也在ALS與FTLD-TDP之間。

AD作為老年癡呆癥的最主要類型，表現(xiàn)為進展性認知功能及行為障礙的神經(jīng)退行性疾病。tau蛋白和β淀粉樣蛋白(amyloid β-protein，Aβ)被視為AD的主要病理標(biāo)記物。近年發(fā)現(xiàn)，TDP-43也存在于AD患者大腦中——認知功能障礙患者TDP-43異常沉積的比率為1/3(35%)，AD患者其比率為1/2(46%)，同時發(fā)現(xiàn)TDP-43與多種AD相關(guān)細胞毒性物質(zhì)關(guān)系密切。在AD小鼠模型中Aβ1-42慢病毒表達促進TDP-43異常聚集及磷酸化，清除Aβ則阻止此過程，提示Aβ可能觸發(fā)病理性TDP-43生成。在神經(jīng)元纖維纏結(jié)中除了主要成分tau蛋白外，TDP-43亦參與構(gòu)成，且發(fā)現(xiàn)tau蛋白與TDP-43共定位于AD中40%的神經(jīng)元，推測tau蛋白亦觸發(fā)TDP-43蛋白的聚集。

Josephs等收集了342例患AD可能性為中至高度，Braak分期為IV-VI期患者，大腦尸檢結(jié)果顯示TDP-43與生前認知功能減退及皮質(zhì)/海馬萎縮明顯相關(guān)，且在Braak分期較早時更為明顯。當(dāng)AD患者大腦已發(fā)生顯著改變，但其認知功能尚正常時，TDP-43的異常聚集可起到提示作用。Josephs等選取了腦內(nèi)存在病理性TDP-43的195例AD患者，根據(jù)其臨床、影像學(xué)、基因及病理學(xué)特點總結(jié)出TDP-43異常聚集的擴散順序為杏仁核(17%)——海馬內(nèi)嗅皮質(zhì)和下腳(25%)——海馬齒狀回及枕顳部皮質(zhì)(31%)——顳下回(20%)——額葉及基底節(jié)(7%)。研究者提出消除或防止TDP-43聚集，或許可以延緩海馬萎縮及AD進展的速度，為AD 的治療提供一個新的研究方向。

除上述疾病外，病理性TDP-43在其他TDP-43蛋白病中亦有發(fā)現(xiàn)：

路易體病包括路易體癡呆、PD及帕金森癡呆，其主要病理特征為路易小體，研究發(fā)現(xiàn)除α-突觸核蛋白外，TDP-43也是其主要組成部分。TDP-43主要侵襲邊緣系統(tǒng)(尤其是杏仁核)，其陽性檢出率為19%-60%，提示其可以作為檢測路易小體的有效標(biāo)志物，且TDP-43促進α-突觸核蛋白的聚集和播散，并導(dǎo)致患者病情加重。

海馬硬化目前公認的診斷標(biāo)志是海馬體積減少，神經(jīng)元嚴重丟失及反應(yīng)性膠質(zhì)增生，它可能是老年性癡呆的唯一神經(jīng)病理學(xué)變化，也可見于其他神經(jīng)變性疾 病，如AD、DLB、PSP、FTLD伴或不伴MND。TDP-43異常聚集導(dǎo)致認知功能損害，在近90%的海馬硬化患者中發(fā)現(xiàn)病理性TDP-43，提示其在海馬硬化導(dǎo)致認知功能障礙中起著重要作用，一項研究發(fā)現(xiàn)TDP-43包涵體陽性海馬硬化患者其認知功能損害較無TDP-43包涵體海馬硬化患者嚴重，同時發(fā)現(xiàn)TDP-43包涵體及海馬硬化同時存在的患者表現(xiàn)在情景和語義記憶、感知速度和視覺空間能力方面的損害，而TDP-43包涵體陽性而無海馬硬化患者僅表現(xiàn)為情景記憶損害，無TDP-43包涵體而有海馬硬化患者則沒有任何方面的認知功能損害，表明情景記憶障礙可能與病理性TDP-43有關(guān)，而非海馬硬化本身。

另外，病理性TDP-43與其他病理性蛋白在細胞中的關(guān)系分為兩種，即共存于同一細胞中(如在AD、DLB、AGD、關(guān)島PDC及CBD患者中與tau蛋白共存，在DLB中與α-突觸核蛋白共存)和不共存于同一細胞中(如在PSP患者的海馬齒狀回、AD及AGD患者的齒狀回顆粒細胞中TDP-43與tau蛋白不共存)，提示TDP-43在不同疾病、不同細胞中其病理性聚集機制可能是不同的，或者存在某種已知或者未知的因素影響著這些病理性蛋白。

在TDP-43蛋白病中，中樞神經(jīng)系統(tǒng)變性，細胞內(nèi)異常TDP-43蛋白沉積。隨著相關(guān)研究的深入，這些異常蛋白沉積不斷被發(fā)現(xiàn)。病理性TDP-43在不同TDP-43蛋白病中的分布各不相同，但相似的神經(jīng)病理學(xué)、遺傳學(xué)及臨床表現(xiàn)提示它們之間可能存在某種聯(lián)系。將TDP-43聚集傾向、功能改變或其下游分子作為治療靶點進行干預(yù)，或可以延緩或者逆轉(zhuǎn)神經(jīng)變性疾病的進展。目前對TDP-43及TDP-43蛋白病的了解尚存在著許多未知，需要更多的關(guān)注和研究，為神經(jīng)變性疾病的發(fā)病機制、診斷治療提供更多的未知方向與可能。

中國臨床神經(jīng)科學(xué)雜志  2016年5月第24卷第3期