肌萎縮側(cè)索硬化(amyotrophic lateral sclerosis，ALS)是一種致死性的神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病，是運動神經(jīng)元病的主要組成部分。ALS的經(jīng)典特點是選擇性累及中樞神經(jīng)系統(tǒng)的運動部分，包括運動皮質(zhì)的上運動神經(jīng)元和腦干核團、脊髓前角內(nèi)的下運動神經(jīng)元。而運動系統(tǒng)依據(jù)受累部位又可分為4部分：球段、頸段、胸段、腰骶段。這4個不同的節(jié)段以及它們上、下運動神經(jīng)元不同的組合形式，構成了ALS復雜的臨床表型。

ALS的起病部位通常為單個肢體或球部，極少出現(xiàn)雙側(cè)同時起病。而隨著疾病的進展，新的肢體受累，往往波及臨近的部位。ALS的進展方向看似隨機分布，但仍有一些規(guī)律，如“交叉”受累(即一側(cè)上肢及對側(cè)下肢先后受累)或“跳躍”受累(即先后受累節(jié)段不連續(xù)，如球部-腰骶部受累)的情況較為罕見，而同樣累及脊髓前角細胞的脊肌萎縮癥或肯尼迪病則以近端肌肉先受累更為常見。許多研究者對ALS進展的內(nèi)在規(guī)律進行了詳細的研究和觀察，試圖找出其中的規(guī)律，并發(fā)現(xiàn)其內(nèi)在機制。

隨著ALS病理研究的突破，研究者發(fā)現(xiàn)運動神經(jīng)元的丟失與異常蛋白的聚集相關，并開始將病理學上的發(fā)現(xiàn)用來理解臨床上的癥狀進展，認為異常蛋白的進展途徑與臨床癥狀的進展順序相對應，從而提出了一些新的假說闡釋ALS的發(fā)病過程。因此，我們對ALS進展規(guī)律的近期臨床研究及病理發(fā)現(xiàn)進行綜述。

一、AIS進展模式的臨床研究

ALS向不同部位進展的順序及規(guī)律，上、下運動神經(jīng)元分別受累的特點自疾病發(fā)現(xiàn)起就是研究的一個熱點問題。ALS的發(fā)現(xiàn)者Charcot認為疾病起源于腦，并向下運動神經(jīng)元進展，但不同意見認為二者同時發(fā)生。不同的起病部位是否具有不同的進展規(guī)律?ALS起源于脊髓還是皮質(zhì)?這些問題至今仍沒有公認的結(jié)論。

對于ALS復雜的臨床表現(xiàn)，疾病的進展方向和速度是許多研究的切入點，對于預后的影響則是研究的重點。Turner等對單下肢起病ALS患者的進展方向與預后的關系進行研究，發(fā)現(xiàn)76％的患者向?qū)?cè)下肢進展，24％的患者向同側(cè)上肢進展，二者具有明顯差異，但對于生存時間卻無顯著影響，反而是第2個部位受累的速度對預后的影響較大。Fujimura-Kiyono等的研究也支持ALS進展的速度對于預后有較大影響的觀點，他們對ALS下運動神經(jīng)元癥狀的進展方向進行了研究，發(fā)現(xiàn)2個部位同時起病(或2個部位出現(xiàn)癥狀的時間間隔小于1個月)的患者較單部位起病患者的生存時間更短。而快速進展的單部位起病患者(第2個部位受累的時間間隔小于3個月)較非快速進展的患者生存時間更短。實際上，在ALS的流行病學研究中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，診斷延遲時間與ALS的預后明顯相關，而不同部位間受累的速度越快，達到ALS相應診斷級別的時間就越短，兩者均為疾病發(fā)展速度的一種體現(xiàn)，互有重疊。Gargiulo-Monachelli等依據(jù)回顧性研究，將散發(fā)ALS患者的進展模式分為8種，發(fā)現(xiàn)對于“頭端-尾端”進展特點的患者比其他進展類型的患者具有更好的預后，而具有3種“跳躍”進展模式(球-腰-頸、頸-球-腰、腰-球-頸)的患者則預后較差。雖然跨節(jié)段的受累并非ALS的常見形式，但預后的差異仍提示可能存在的特殊發(fā)病機制。同樣，進展速度不同在一定程度上體現(xiàn)了神經(jīng)元易患性的差異，其中的原因值得更進一步的研究。

同時具有上、下運動神經(jīng)元損傷的證據(jù)即可完成ALS的診斷，而臨床研究需要對損傷的程度進行準確地評估，這是十分困難的，通常只能采用一些結(jié)合體征的半定量評估的方式。Ravits等嘗試以0-3分對ALS患者上、下運動神經(jīng)元受累的程度進行評分，發(fā)現(xiàn)在起病部位，上、下運動神經(jīng)元的受累均最嚴重，但第二嚴重受累的部位卻并不相同。據(jù)此，他認為ALS起源于同一部位的上、下運動神經(jīng)元，同時各自沿著不同的解剖結(jié)構進展。隨后，他提出，ALS的病理可能是沿解剖結(jié)構傳播，即上運動神經(jīng)元向相鄰運動皮質(zhì)(即同側(cè)的相鄰節(jié)段首先受累)，下運動神經(jīng)元向相鄰脊髓前角細胞(即對側(cè)前角細胞首先受累)，即“細胞-細胞”的進展方式。Ktimer等證實了發(fā)病部位的上、下運動神經(jīng)元受累均最重這個結(jié)論，但采取了不同的評估方式，以腱反射和肌張力評估上運動神經(jīng)元，以醫(yī)學研究理事會6級評分法、萎縮程度和束顫評估下運動神經(jīng)元的受累程度。在隨后1年的隨訪中，發(fā)現(xiàn)下運動神經(jīng)元更易在起病部位加重而上運動神經(jīng)元總是下肢受累最嚴重。這支持下運動神經(jīng)元向相鄰解剖部位進展，但上運動神經(jīng)元并無進展規(guī)律的觀點。在ALS的體征中，受肌肉萎縮的影響，錐體束受累體征的檢出率相對下降，而上肢的萎縮往往較重，更易掩蓋上運動神經(jīng)元的體征，這也是最易干擾研究結(jié)論的影響因素。

既往研究發(fā)現(xiàn)，在上肢起病的患者中，右側(cè)多于左側(cè)，而在下肢并不明顯。同時手的優(yōu)勢性是人類獨有的特點。Devine等對此進行了研究，發(fā)現(xiàn)上肢起病的患者，優(yōu)勢側(cè)起病顯著高于非優(yōu)勢側(cè)，而下肢則無明顯差異。在嚴重程度的評估方面，發(fā)現(xiàn)最遠離起病部位的肢體(如右上肢起病患者的左下肢)具有最高的上運動神經(jīng)元受累比例，這支持ALS上運動神經(jīng)元先于下運動神經(jīng)元受累，也支持病理研究中提出的“神經(jīng)元-神經(jīng)元”即順向軸突傳播的假說。從解剖結(jié)構的角度，同一節(jié)段間的上運動神經(jīng)元間可通過胼胝體相連接，而ALS的影像學研究也提示疾病早期常伴有胼胝體受累。

除了臨床癥狀和病史，針極肌電圖的應用可以更客觀、敏感地發(fā)現(xiàn)亞臨床的下運動神經(jīng)元癥狀，對于不同肌肉受累程度的研究也對疾病的進展和機制提出了新的看法。Simon等對早期ALS患者肌電圖及周圍神經(jīng)復合肌肉動作電位(compound muscle action potential，CMAP)進行研究，發(fā)現(xiàn)上肢臨近肌肉間的受累程度較下肢更不對稱，證實了“分裂手”現(xiàn)象的存在(拇短展肌CMAP/小指展肌CMAP<>“分裂手”現(xiàn)象的存在，是對“細胞-細胞”假說的一個挑戰(zhàn)，因為在距離非常接近的大小魚際肌間的受累程度理應比較相近。這一點卻可以用順軸突傳播假說中的上運動神經(jīng)元在拇指的代表區(qū)較大，從而導致下運動神經(jīng)元受累較重來進行解釋。在進展方向的研究中，Sekiguchi等應用針極肌電圖探究ALS的受累是否是連續(xù)的，來驗證“連續(xù)播散”的假說，他們發(fā)現(xiàn)在36例不同部位起病的患者中，有14例在2處明確受累的肌肉間存在完全正常的肌肉。而這部分肌肉不連續(xù)受累的患者大多存在廣泛的上運動神經(jīng)元損傷的體征，從而認為這不支持“細胞-細胞”的連續(xù)傳播假說。利用輔助檢查，尤其是肌電圖技術為明確ALS的診斷提供了巨大幫助，而影像學技術則為ALS的上運動神經(jīng)元受累提供了更敏感的證據(jù)。Kassubek等利用DTI技術對ALS患者白質(zhì)纖維束的受累程度進行分期，并認為DTI可以很好地反應患者病情的進展。同樣評估上運動神經(jīng)元受累的方法還有以經(jīng)顱磁刺激測量運動誘發(fā)電位以及誘發(fā)閾值等方法，對于早期評估運動皮質(zhì)的生理功能具有無可替代的作用，在“神經(jīng)元-神經(jīng)元”假說中，仍然存在著“順軸突”與“逆軸突”兩種進展方式的爭論，而在電生理方面的研究，更傾向于“順軸突”的進展方式，這也支持相應的病理假說。

下運動神經(jīng)元的連續(xù)受累是“細胞-細胞”假說的主要依據(jù)，但并不能完全解釋上述一些研究結(jié)論以及臨床實踐中出現(xiàn)的復雜情況。結(jié)合病理學的發(fā)現(xiàn)，目前更傾向于“神經(jīng)元-神經(jīng)元”受累，即沿著軸突組成的神經(jīng)元網(wǎng)絡進展的假說。這種假說在病理研究中被提出，并在許多臨床現(xiàn)象如“分裂手”中得到支持。但它仍不能解釋所有的臨床表型，比如連枷臂綜合征顯然用“異常蛋白在相鄰前角細胞間傳播”來進行解釋更加合理。ALS以上、下運動神經(jīng)元受累范圍不斷擴大為特點，而不同起病部位間的進展方向并不相同，不同臨床表型的ALS間上、下運動神經(jīng)元受累的程度存在較大的差異，造成這種差異的原因是否是發(fā)病機制的不同，仍有待于進一步的研究。在對疾病的影響方面，下運動神經(jīng)元的受累程度是預后的重要影響因素，上運動神經(jīng)元雖然在發(fā)病及進展過程中有重要的作用，但對于預后的影響尚無明確的結(jié)論。這些研究雖無法明確ALS起病進展的內(nèi)在機制，但為支持或否定不同的ALS病理傳播假說提供了必要的臨床證據(jù)。

二、ALS進展模式的病理

自從2006年Neumann等發(fā)現(xiàn)泛素化的TAR DNA結(jié)合蛋白(transactive response DNA-binding protein of 43000，TDP-43)在ALS及額顳葉癡呆患者中出現(xiàn)以來，TDP-43蛋白沉積被認為是大多數(shù)散發(fā)性和部分家族性ALS患者主要的病理表現(xiàn)。神經(jīng)元Bunina小體被證實是泛素化的異常折疊的TDP-43蛋白沉積。那么臨床上的進展過程是否具有相對應的病理學受累順序?這種病理傳播發(fā)生的機制是研究關注的重點。

在進展模式上，2007年Ravits等研究了19例ALS尸檢病例，以證明此前提出的“局灶起病，連續(xù)進展”的假說。他們發(fā)現(xiàn)在脊髓中，73％的病例符合起病部位前角運動神經(jīng)元的丟失最嚴重，而且距起病部位越遠的脊髓節(jié)段，神經(jīng)元的受累程度越低的特點。從而認為ALS的下運動神經(jīng)元損傷確實是在起病部位周圍連續(xù)擴散傳播的。

另一個重要的研究發(fā)表于2013年，Brettschneider等基于尸檢，對磷酸化TDP-43蛋白在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的分布規(guī)律及沉積的嚴重程度進行了詳細的評估。該研究對以往“連續(xù)”進展的觀點提出質(zhì)疑，因為他們發(fā)現(xiàn)ALS受累的某些結(jié)構與完全正常的結(jié)構非常鄰近，呈現(xiàn)明顯的分界，如在紅核中，接受額橋束支配的小細胞部可見神經(jīng)元變性及TDP-43蛋白沉積，但發(fā)出紅核脊髓束的大細胞部卻并無受累，且在腦干的眾多緊密相連的核團中僅有某些特定的核團受累，并不支持1個“連續(xù)”受累的解剖結(jié)構。他們依據(jù)神經(jīng)元異常蛋白沉積的嚴重程度，推測了磷酸化TDP-43的傳播路徑，并提出基于軸突的異常蛋白網(wǎng)絡進展的假說，并由Braak等總結(jié)為4個病理分期，這種假說認為ALS起源于運動皮質(zhì)的M1區(qū)，并沿著軸突順向傳播至脊髓、前額葉等區(qū)域。Braak研究團隊也曾用類似的方法研究了帕金森病等多種神經(jīng)退行性病，奠定了從病理學的角度理解神經(jīng)系統(tǒng)退行性變發(fā)展的重要基礎。

在ALS病理的第1階段，受累范圍為運動皮質(zhì)、舌下神經(jīng)核及脊髓前角第IX層，此時脊髓前角細胞可能已有廣泛磷酸化TDP-43蛋白的沉積，尚無神經(jīng)元丟失；第2階段增加了前額葉、中腦網(wǎng)狀結(jié)構、紅核小細胞部分受累；第3階段為額葉最前方的直回、眶回以及紋狀體受累，中央后回可能受累；第4階段為海馬結(jié)構、顳葉內(nèi)嗅區(qū)及相鄰顳葉皮質(zhì)受累。同時，Brettschneider等又在長期依靠機械通氣存活的ALS患者的尸檢中發(fā)現(xiàn)，在疾病的末期存在動眼神經(jīng)核、小腦齒狀核、脊髓Clarke柱萎縮變性，黑質(zhì)存在色素脫失(但無路易小體)，從而提出新的第5階段。ALS曾被認為是純運動系統(tǒng)受累的疾病，但越來越多的證據(jù)表明，不僅是認知功能，包括錐體外系癥狀甚至眼球活動障礙都可能是ALS的臨床表現(xiàn)。病理上的研究結(jié)果也支持ALS終末期可能出現(xiàn)神經(jīng)系統(tǒng)廣泛受累的觀點。一些基于影像學技術的研究也證實在不同結(jié)構間的傳導束受累符合順向軸突進展的特點，并通過隨訪其變化彌補了尸檢僅能觀察橫斷面研究的缺陷。

盡管新的假說可以解釋大部分經(jīng)典ALS患者臨床癥狀的發(fā)展過程，但仍有一些爭論，認為純下運動神經(jīng)元受累的進行性肌萎縮(PMA)、ALS中的連枷臂、連枷腿等特殊的表型不能以此來進行解釋。Riku等對PMA的研究是對新假說的有力補充，他們發(fā)現(xiàn)即使臨床上無任何上運動神經(jīng)元的體征及癥狀，仍有84.6％的PMA患者存在運動皮質(zhì)的病理改變(包括皮質(zhì)神經(jīng)元丟失、錐體束變性)，但較ALS輕微，85％的PMA患者病理為磷酸化的TDP-43蛋白聚集沉積。除了病理的相似性，預后與病程的相似程度，都支持PMA可能為一種上運動神經(jīng)元亞臨床受累的特殊類型的ALS。Fatima等對34例ALS患者進行的尸檢分析結(jié)果不僅驗證了4個病理階段的存在，同時發(fā)現(xiàn)第4階段(即最大范圍的病理受累分布)與第2、3階段的患者相比，發(fā)病年齡明顯較晚，病程較短。據(jù)此他們認為第2、3階段可能為連續(xù)變化，但第4階段可能提示另一種完全不同的病理基礎。

病理學的研究也存在著與臨床研究中同樣的問題，無論哪種假說都尚不能夠完全解釋所有的臨床表型，所以是否存在多種發(fā)病機制并存或未知的影響因素?每種臨床表現(xiàn)所對應的病理進展途徑如何?這些問題仍有待進一步深入研究來進行探討。

三、展望

異常蛋白在神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)不斷擴散傳播作為神經(jīng)系統(tǒng)退行性變病理的一大特點，常與另一種嚴重的異常蛋白聚集病——朊蛋白病相比較，新的研究也逐漸證實了退行性變的異常蛋白大多具有朊蛋白的一種或某幾種特點(如復制、傳播等)，甚至有學者認為神經(jīng)系統(tǒng)退行性變就是一種慢性的朊蛋白病。但是TDP43蛋白在傳播方式上與朊蛋白病仍存在著顯著不同，而ALS的特殊之處在于疾病初期對于神經(jīng)元的的高度選擇性(運動神經(jīng)元)。未來除了探索蛋白聚集的機制，也會同時構建動物模型，甚至開發(fā)新的分子影像學標志TDP-43蛋白來連續(xù)觀察患者，進一步驗證這一新的觀點。

在疾病的進展方面，“細胞-細胞”的連續(xù)進展與“神經(jīng)元-神經(jīng)元”的軸突網(wǎng)絡進展仍是2個主要的假說，兩者均有相應的證據(jù)支持，但距離完整詮釋發(fā)病及進展機制仍有一段距離。不同的基因突變、不同的環(huán)境與人種是否具有相同的機制?其發(fā)病的共同通路如何?這些問題未來仍需要通過對TDP43蛋白的分子生物學更進一步的研究得以證明。

ALS顯著的運動功能受累是臨床癥狀以及對預后影響的主要部分，盡管ALS是一個神經(jīng)系統(tǒng)多部位受累的疾病，但是在運動系統(tǒng)中的進展規(guī)律及機制仍將是未來研究的主要內(nèi)容。不僅為了探索其發(fā)病機制，更是為了尋找未來可能的干預靶點。但由于運動系統(tǒng)受累較早，很難通過尸檢的方式發(fā)現(xiàn)其早期進展的規(guī)律，而臨床研究的優(yōu)勢恰恰在于能夠追蹤病情的進展，而且能夠在疾病早期進行連續(xù)的隨訪觀察。這一點是基于尸檢甚至活體組織檢查的橫斷面病理研究所不具備的有利條件。

中華神經(jīng)科雜志  2016年5月第49卷第5期