澱粉樣變性
Amyloidosis 是由於一些不溶於水,在生理狀況下相對來說可抗分解的蛋白質,沉積於細胞外間質所造成的疾病。所有不同的 amyloidosis 均具有一些相同的特徵:所沉積的蛋白質均具有類似的 β-sheet 結構,並由此堆疊形成不分枝,直徑約 10 nm 的蛋白質纖維。除了纖維成分,沉積物中也含非纖維成分的糖蛋白像是 serum amyloid P(SAP)。後者與 glycosaminoglycans 有關,且其附著可能與纖維沉澱物的穩定有關。放射性碘標記的 SAP 並被用來評估 amyloidosis 的範圍。不同原因造成的 amyloidosis 有可能影響局部或者全身。症狀上,最常見的表現是沒有症狀,以及嚴重的病生理變化兩個極端。
疾病的分類乃是依據所沉積蛋白質之不同而至少有十數種,當中有些可能影響全身或局部(如 AL 與 AA),也有些只影響局部,如長期施打豬胰島素造成施打部位沉積的 AIns。(命名的第一個 A 表示 amyloidosis,後面的字母則代表所堆積的蛋白質。)以下個論僅列舉較重要與常見之數種。
臨床上最常見的一種 amyloidosis,可能是原發性的或者由 multiple myeloma(佔全部 AL 少於 20%)或其他製造
monoclonal IgG 或 light chain 之疾病所造成。反過來說,也只有 15~20% 的 multiple myeloma 的患者會產生
amyloidosis,而非全部,是否會造成 amyloidosis 與所產生之 light chain 性質有關:它們必須能抵抗 macrophage
的酵素分解。常在 light chain 的 NH
在 multiple myeloma 所造成的 AL,蛋白質沉積最常發生於腎小管與腎絲球的基底膜。
AA 通常與慢性的發炎或感染有關,比如 TB 或 osteomyelitis,因此較常見於開發中國家。好好治療造成發炎或感染的原因能減慢疾病的進展,但已經沉積的蛋白質則很少再被吸收。(有過報告,但少見。)其所沉積的蛋白質(protein A)是由肝臟製造之 serum amyloid A 轉變而來,這是高密度脂蛋白的組成之一,且與受傷有關(injury-specific),會受 interleukin 1(IL-1),IL-6,與 tumor necrosis factor(TNF)刺激而產生。
除此之外,AA 亦發生於二種家族性疾病:體染色體隱性的 familial Mediterranean fever(FMF)與體染色體顯性的 familial Hibernian fever(FHF)。
在 FMF phenotype I 中,症狀以腎臟的 amyloidosis 與不規則發作的發燒;胸,膝蓋或腹痛為表現。而在 phenotype II 者,則只以腎臟的 amyloidosis 為唯一表現。使用秋水仙素治療 FMF 的病患,可有效的阻止疾病本身發作,並且預防 AA 的發生。FMF 的基因突變位於一個叫做 MEFV 的基因上,它可轉錄出一個名為 pyrin 的蛋白質,與 amyloidosis 具有強烈相關的突變本身則稱為 M694V。
FHF 則是在 TNF receptor 上產生了一 missense 突變。
在與 FMF 與 FHF 相關的 AA 之外,也有一些家族遺傳性的 amyloidosis。在這些沉績的蛋白質能被一個個辨認出來的時代之前,家族性的 amyloidosis 被分成 neuropathic 與 non-neuropathic(後者又叫 nephropathic)兩種,不過前者其實也會沉積類澱粉在腎臟。Familial amyloid polyneuropathies(FAP)就是其中一群,它們是顯性遺傳的疾病,其分類是由臨床表現與所沉積的蛋白質來區分,其中最常見的一種是 transthyretin(TTR)。有問題的蛋白質雖然從出生就開始表現,但症狀的出現卻較晚:通常在二十幾到六十多歲左右才出現。標準的 FAP transthyretin 是以下肢的神經病變為表現,且有顯著的自主神經系統侵犯,預後很差。下列是 FAP 的幾個亞型。
最常見的一種,影響的蛋白質為 TTR,又被稱為 prealbumin,其功能為在血中運輸甲狀腺素與 retinol-binding protein。與 TTR 有關的基因突變多達超過 60 種,但並非全部與 amyloidosis 有關係。幾個特殊的突變如下:
沉積的前質為 apolipoprotein,有五種。通常造成周邊神經病變。不過在一些家族則以沒有神經學症狀的腎衰竭為表現。
沉積前質為 gelsolin fragments,這是一種 Calcium binding protein,並且可與 actin 結合或切割之,相關的突變即發生於與 actin 結合的 domain 上。在 AGel,異常的蛋白質會沉澱於血管與 basement membrane。起始的症狀為 lattice corneal dystrophy(格子狀角膜失養)與腦神經病變,後面續發以周邊神經病變,dystrophic skin change 與其他器官的影響。
沉積的蛋白質前質為有問題的 lysozyme,造成系統性病變。
突變位於 fibrinogen A α chain(有三種)。造成非神經性,影響腎臟的 amyloidosis。
多發生於長期洗腎(血液透析或腹膜透析)的患者,會產生嚴重的骨頭與關節併發症,包括腕隧道症候群,cystic bone disease(尤其股骨與股骨頭)以及 destructive spondyloarthropathy(尤其肩膀與膝蓋)。這是由於 β2-mrcioglobulin 無法排除而長期堆積造成。堆積由神經週邊與小動脈週邊開始,接著進展到骨關節,皮膚與皮下組織。
接下來的部分則是有關局部性的 amyloidosis。它們不像系統性的 amyloidosis 那樣發生於多處,而只侷限於某個器官或部位。
蛋白質沉基於製造 polypeptide 類荷爾蒙的腺體或腫瘤。所沉積的蛋白質則為該腺體的產物,但不一定是由荷爾蒙所形成。比如 AIAPP 所沉積的蛋白質是與胰島素共同分泌的 islet amyloid polypeptide,而非胰島素。(人體的胰島素不太會形成 amyloid 沉積,但長期注射豬的胰島素則可能沉積於皮下形成節結。)
所沉積之蛋白質稱為 Aβ(β-amyloid protein),長度約為 39~43 個胺基酸不等。其前質則為 AβPP(Aβ-amyloid protein precursor),這是一個大型的 transmembrane 糖蛋白。Aβ會沉積於腦血管中,並可在阿茲海默症患者 neuritic plaque 的核心中,以及唐氏症患者身上找到。AβPP 相關的突變與家族性阿茲海默症,及與 amyloidosis 合併的腦出血有關。但並非所有家族性阿茲海默症都一定是 AβPP 的突變。(亦有與 presenilin proteins 突變相關者。)
包括了一整群的神經性退化疾病,可傳染的海綿樣腦病變。(有名的羊搔癢症與狂牛病均屬之。)在人類,則有 Kuru,CJD(Creutzfeldt-Jakob Disease),Gerstmann-Straussler-Scheinker syndrome,以及 fatal familial insomnia。
相關的蛋白質為 PrPSc,它與 PrP(prion protein)不同,具有大量的β-sheet 結構,不溶於水,並且抗蛋白分解酵素。這種沉積可以轉變為 amyloid fibrils,或者至少在其中找到。正常 PrP 轉變為 PrPSc 的過程很慢,但卻是不可逆的,但已形成的 PrPSc 可以促使正常的 PrP 轉化成 PrPSc。家族性的患者,其突變的蛋白質,沉積速度遠比擁有正常前質蛋白的患者來得快:它更容易轉變成 PrPSc。
除了家族性或者散發,此症也可以傳染。已知的傳染途徑包括同類相食(儀式性的食人族),角膜移植,以萃取自人屍的生長激素作治療,以及一些 neurosurgical procedure。
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上面這部分哈書花了這麼多篇幅來說,但讀來讀去最常見且重要的應該還是 AL 與 AA。
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臨床表現相當多樣化,這部分取決於所沉積蛋白質的特性,以及其所沉積的部位。事實上,amyloidosis 的診斷時常要到已產生不可逆的器官損害之後才被作出。
在系統性的 amyloidosis,尤其是 AL 與 AA,第一個表現常是蛋白尿;而在 FAP 則是周邊神經病變。器官的肥大可能會很明顯,尤其在肝,腎 ,脾,心。不過在 FAP 與 阿茲海默症,prion disease,則不會有這樣的表現。以下為與各器官相關的症狀表現:
在腎臟的病變最常見症狀是蛋白尿,也可能造成單純的腎炎(Frank nephrosis)。蛋白尿的嚴重程度與沉積物在腎臟沉積的嚴重程度並不一定相關,可能伴隨或不伴隨腎病症候群。在 AL 的病患約有 25% 在疾病診斷時已有腎病症候群,而總共有 40% 的病患會發生。而 AA 的病患約有 90% 在診斷時便有腎臟功能異常或者腎病症候群。在腎臟的病灶通常是不可逆的,並且最終會進展至氮血症(azotemia)並致死,腹膜或血液透析能多少改善此預後,但整體而言預後並不好,尤其是發生在 AL 的病患時。Renal tubular acidosis 與 renal vein thrombosis 可能會發生,高血壓較少見,只在較長期的 amyloidosis 病患。
病理上,沉積最明顯的地方在腎絲球,不過也可以沉積在腎小管旁邊,在腎間質裡面,還有血管壁裡。有 10% AL 腎臟病變者沉積物沒有出現在腎絲球而在其他地方。而單以型態學是無法區分是 AA 或 AL。若出現 Intra- 或 extracapillary glomerular cell 增生,則比較不像是 amyloidosis。
如果疾病早期沉積很少,則光學顯微鏡可能無法診斷,必須使用電子顯微鏡。類澱粉沉積纖維會行程隨機排列,僵硬,不分枝的的棍狀物。直徑約 8~10 nm;長度 30~100 nm 不等。有時候可看見念珠狀的結構,彼此間距離 5 nm。然後這些纖維的橫切面看起來是空心的。最初沉積的地方在 mesangial cells,mesangial 與 endothelial cell 中間,mesangial cell 與 basement membrane 中間。然後擴展到 subendothelial zone 並穿過 basement membrane。這時在光學顯微鏡下,有時候看來會像是 membranous nephropathy。而沉積物旁邊的 epithelial foot processes 常常會被阻塞。
Amyloid P 的免疫染色可以在任何種類的 amyloidosis 中染出,但 amyloid P 不只會黏附在類澱粉纖維上,也可以在免疫型的 glomerulopathy 或甚至正常的 GBM 與血管上出現。
可能以棘手的鬱血性心衰竭為表現,並形成 cardiomegaly。在系統性的 AL 較為常見,FAP 亦可發生,而在次發性的 AA 較為少見。而局部性的心臟 amyloidosis 則以未突變的 ATTR 為最,發生於老於八十歲的老人。有時亦可在心房中找到 atrial natriur urochordate.com/mt2/medical/amyloidosis.html