神经蛋白tau在Scrapie动物模型和CJD病人组织中变化的研究

来源 :中国疾病预防控制中心 | 被引量 : 0次 | 上传用户:gjj19901005
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可传播性海绵状脑病(Transmissible spongiform encephalopathies,TSEs)也称为朊病毒病(prion diseases),是一类可感染人类和多种动物罕见的致死性的神经系统退行性疾病,包括人类的克雅氏病(Creutzfeldt-Jakob disease,CJD)、GSS综合症(Gerstmann—Str(a|¨)ussler-Scheinker syndrome,GSS)、Kuru病、家族性致死性失眠症(fatal familial insomnia,FFI),以及动物的羊瘙痒病(Scrapie)、牛海绵状脑病(bovine spongiform encephalopathy,BSE)和鹿的慢性消耗性疾病(chronic wasting disease,CWD)等,根据疾病的来源不同可分为自发形成、遗传性和医源性三种形式。本文分为两部分,第一部分我们分别采用Western blot和real-time PCR方法检测了感染羊瘙痒因子的仓鼠脑组织中tau蛋白、磷酸化tau蛋白和蛋白激酶在表达和转录水平上的变化,以揭示这些生物活性蛋白与TSE发病机制之间的潜在联系。第二部分我们采用Western blot方法检测了202份疑似CJD病人脑脊液(cerebrospinal fluid,CSF)样品中14-3-3蛋白的阳性/阴性,以ELISA法测定了CSF中tau蛋白的浓度,分析CSF中14-3-3蛋白与tau蛋白的相关性以及这两种蛋白与病人主要临床症状之间的相关性,以评价CSF中tau蛋白在诊断CJD上的敏感性和特异性。第一部分:感染Scrapie仓鼠脑组织中tau蛋白与蛋白激酶关系的研究首先我们应用Western blot方法检测了感染羊瘙痒因子263K或139A终末期的仓鼠脑组织中是否含有PrPSc,结果表明在所有感染发病的动物脑组织中均检测到了PrPSc。在GSS中tau蛋白的磷酸化水平升高而在sCJD中tau蛋白的磷酸化水平未发生改变,为了检测感染Scrapie的仓鼠脑组织中tau蛋白和磷酸化tau蛋白在表达水平上的变化,我们利用Western blot方法检测了感染羊瘙痒因子263K或139A终末期的仓鼠脑组织中tau蛋白、p-tau(Ser396)、p-tau(Ser404)和p-tau(Ser202/Thr205)的含量。结果表明与正常对照相比,感染Scrapie终末期的仓鼠脑组织中p-tau(Ser396)和p-tau(Ser404)的水平显著降低而p-tau(Ser202/Thr205)的水平显著升高。此外我们通过real-time PCR检测了tau在转录水平上的变化。结果表明在感染Scrapie的仓鼠脑组织中Tau4的转录水平显著升高而Tau2的转录水平仅稍有升高。这些结果提示在感染Scrapie的仓鼠脑组织中tau、p-tau(Ser396)、p-tau(Ser404)和p-tau(Ser202/Thr205)水平的改变可能是与TSE相关的,并且该现象与羊瘙痒因子的毒株和潜伏期无关。由于GSK3β和CDK5在tau蛋白的磷酸化过程中起着重要作用,我们通过Western blot和real-time PCR方法分别检测了感染Scrapie的仓鼠脑组织中这两种蛋白激酶的表达和转录水平。Western blot结果表明感染羊瘙痒因子263K或139A终末期的仓鼠脑组织中GSK3β含量降低而CDK5的含量升高;real-time PCR也显示相似的结果即GSK3β的转录水平显著降低而CDK5的转录水平显著升高。为了研究感染Scrapie的仓鼠在潜伏期中tau、p-tau(Ser396)、p-tau(Ser404)、p-tau(Ser202/Thr205)、GSK3β和CDK5含量的变化趋势,我们通过Western blot和real-time PCR分别检测了颅内接种羊瘙痒因子263K后第20天、40天、50天、60天和70天所取仓鼠脑组织中上述生物因子的表达和转录水平。结果显示在潜伏期中感染Scrapie的仓鼠脑组织中tau、p-tau(Ser202/Thr205)和CDK5的信号逐渐增强,而p-tau(Ser396)、p-tau(Ser404)和GSK3β的信号逐渐减弱,这些生物活性蛋白的变化是呈时间相关性的,并且远远早于临床症状的出现。在潜伏期内GSK3β水平逐渐降低正好与p-tau(Ser396)和p-tau(Ser404)的降低一致,而CDK5水平逐渐升高恰好与p-tau(Ser202/Thr205)的升高相一致。这种现象可能表明p-tau(Ser202/Thr205)水平的升高是由CDK5的变化引起的;而p-tau(Ser396)和p-tau(Ser404)的水平降低则是由GSK3β引起的。在感染Scrapie的仓鼠脑组织中PrPSc、tau蛋白、磷酸化tau蛋白和蛋白激酶等的变化构成了一个复杂的网络。尽管目前还不清楚它们是在何时以何种方式发挥作用并互相影响,除了PrPSc的沉积作为始动因素外,这些生物活性蛋白的变化在TSE的发病机制中或者起着媒介作用或者是由疾病而引发的结果。提示这些生物活性蛋白可能与Scrapie的发病机制有潜在的联系,详细研究这些生物活性蛋白在感染Scrapie动物神经组织中的变化能够有助于阐明该病的致病机制。第二部分:中国临床诊断克雅氏病人脑脊液中tau蛋白浓度诊断价值的研究为了研究CSF中tau蛋白在诊断CJD上的敏感性和特异性,以及是否亚洲散发型CJD病人与其他种族病人一样CSF中tau蛋白也升高。我们通过Westernblot检测了202份CSF样品中14-3-3蛋白的阳性/阴性,其中40份来自临床诊断CJD病人,27份来自疑似诊断CJD病人,135份来自非CJD病人;采用Innogenetic公司的ELISA试剂盒测定了CSF中tau蛋白的浓度,并评价了CSF中tau蛋白在辅助诊断中国临床诊断CJD中的作用;所有病人的PRNP基因均送测序,以确定PRNP基因129位多态性,并排除fCJD。结果显示与疑似诊断CJD病人和对照相比,CSF中14-3-3蛋白的阳性率和tau蛋白浓度在临床诊断CJD病人(p<0.001)中显著升高。用于诊断临床诊断CJD病人时,CSF中tau蛋白浓度以大于1400 pg/ml为临界值,其特异性为94%,敏感性为90%。联合应用14-3-3和tau蛋白后特异性升高而敏感性稍有下降。该结果提示检测CSF中tau蛋白的浓度有助于CJD的诊断。为了研究CSF中tau蛋白浓度与病人年龄、性别、CSF取样时间、典型脑电图、典型核磁共振、129位多态性、CSF中14-3-3蛋白和病人主要临床症状之间的相关性,将病人按照发病年龄、性别、CSF取样时间、脑电图是否典型、核磁共振是否典型、129位多态性、CSF中14-3-3蛋白阳性/阴性和主要临床症状分为不同的组别,分别做统计学分析。统计结果显示CSF中tau蛋白浓度与病人年龄、性别、CSF取样时间、典型脑电图、典型核磁共振、129位多态性和病人主要临床症状之间均无相关性,而CSF中tau蛋白浓度与14-3-3阳性具有极高的相关性。CSF中14-3-3蛋白已被WHO列入了CJD的诊断标准,所以表明CSF中tau蛋白的浓度有助于CJD的诊断。
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