新斯的明无效的重症肌无力

第九版药理学第七章抗胆碱酯酶药中关于新斯的明的临床应用（59页）提到新斯的明等药物是治疗重症肌无力的常规药物，常用来控制疾病症状。然而在临床中，有些类型的重症肌无力患者，在接受抗胆碱酯酶药物治疗之后，出现无效甚至病情加重的情况。并且在这些患者的血浆之中，可能并没有发现抗N型Ach受体抗体，这种类型的重症肌无力根据不同国家地区的流行病学资料可能要占到重症肌无力总患病人数的5%-70%。

     为什么会出现这样的情况呢，这种重症肌无力又如何治疗呢，下面我们就一探究竟。

     传统的或者书上（神经病学8年制第3版423页）描述的重症肌无力的发病机制在于机体对于自身突触后运动终板的Nm受体产生免疫反应，在患者血清中可见抗Nm受体抗体，导致正常的Nm抗体数目减少。在突触前膜冲动短时间内连续发放的前提下（如KTV麦霸连续K歌，喝酒夺命大乌苏一口气对瓶吹，长时间做平板支撑等），由于正常Nm受体数目较少，不足以处理如此多的Ach释放所产生的反应，造成正常的突触传递产生了障碍，影响了突触后动作电位的形成，从而产生了骨骼肌极易疲劳等重症肌无力的症状（唱歌之后说不出来话，对瓶吹之后或者之中呛咳，平板支撑坚持不了太长时间等）。

     因此我们就惯性的认为，重症肌无力的问题就是乙酰胆碱Nm受体的问题。解决了这个问题就解决了治疗重症肌无力的问题了。然而实际情况并没有这么简单，乙酰胆碱的突触传递不仅仅涉及乙酰胆碱阳离子受体这样一种结构，突触后膜的其他结构和调节机制也参与了这个过程。只不过传统的书本并没有介绍这方面的内容。

     比如生理学第九版关于骨骼及神经肌肉接头的结构特征(47页）介绍仅仅提及接头后膜上含有Nm型ACh受体阳离子通道，集中分布于褶皱的开口处。在接头后膜外表面还分布AChE，它能将Ach分解为胆碱和乙酸。这样的描述比较粗略，不足以呈现突触后膜关于递质传递的关键结构。那么真相来了。真正的结构是这样的（图1）。

把图中的英文翻一下。motoneuron运动神经元 acetylcholine 乙酰胆碱 muscle membrane 肌细胞膜 neural agrin 神经聚集蛋白 Lrp4 低密度脂蛋白受体相关蛋白4（low density lipoprotein related-protein4) MuSK 肌肉特异性酪氨酸激酶(muscle specific tyrosine kinase） Dok-7 酪氨酸激酶7下游分子  Crk Abl Crk-L Scr一系列信号转导蛋白（不做详细介绍）RAC和Rho ras蛋白家族成员（具有GTP结合功能，不做详细介绍）actin filament 肌动蛋白（细胞骨架必须元件）MACF1 微管肌动蛋白交联因子1（microtubule actin cross-linking factor1) AchR 乙酰胆碱受体 Rapsyn 突触后膜受体缔合蛋白 

    这图给跪了，完全完爆生理学第九版的骨骼肌神经及街头的结构图48页（特别是突触后膜结构的细节）

    那么这些结构都有什么功能呢，为什么它们的存在对于维持骨骼肌神经肌肉接头的兴奋传递非常重要呢，那么我们从Ach受体的簇集说起。突触前膜以量子释放的方式发放乙酰胆碱到突触间隙，然后这些乙酰胆碱要和突触后膜的乙酰胆碱阳离子受体结合，量子释放引起乙酰胆碱受体偶联的钠通道开放，但是开放的幅度比较小，仅仅引起局部电位（微终板电位），并且电位的扩布距离有限。微小的局部电位只有发生时间总和和空间总和才能促使细胞膜去极化达到阈电位达到动作电位。

    因此，正对突触前膜的突触后膜上单位面积上乙酰胆碱受体的密度就决定了局部电位空间总和的实现程度。因为局部电位扩布范围一般不超过1mm，只有在单位面积上安插更多更密集的乙酰胆碱受体（更多受体意味着偶联着更多的钠通道）的前提下，当发生递质传递之后，狭小的面积上会同时有更多的局部电位的形成（微终板电位），在此实现空间总和，从而帮助细胞膜去极化达到阈电位水平，形成动作电位引起肌肉收缩。如果乙酰胆碱受体特别分散，那么很难形成空间总和，很难形成动作电位，容易产生肌肉收缩无力的现象。而乙酰胆碱受体在突触后膜密集化的过程称为乙酰胆碱受体的簇集作用。而第一张图里面的这些蛋白，受体，信号转导分子等，都在乙酰胆碱受体簇集过程中发挥非常重要的作用。下面我们就看一下乙酰胆碱受体簇集的过程。

    首先呢，运动神经元释放神经聚集蛋白（agrin)。一听这个名字，肯定和乙酰胆碱受体簇集或者说聚集有关。agrin会和低密度脂蛋白受体相关蛋白4（Lrp4)结合.结合之后呢，Lrp4和肌肉特异性酪氨酸激酶（Musk)结合形成比较紧的四聚体，并且Musk的胞浆部分会发生磷酸化。这个过程可以参考下图。

   然后，磷酸化的Musk似乎觉得磷酸化程度不够还要结合 酪氨酸激酶7下游分子 （Dok-7)，以便发生更强大的磷酸化。这个磷酸化的结局就是激动了很多的信号转导蛋白蛋白，比如 Crk Abl Crk-L Scr RAC Rho等。  其中RAC和Rho导致了肌动蛋白（细胞骨架）的重新排列，这些信号也导致了Ach受体亚单位和突触后膜受体缔合蛋白Rapsyn的磷酸化。其中Rapsyn的功能是为Ach受体提供一个脚手架的结构使得其能够锚定于细胞骨架上。而这个过程是通过调节和识别肌动蛋白（细胞骨架）上的 微管肌动蛋白交联因子1（MACF1)来实现的。这样就完成了Ach受体簇集的作用。同时，磷酸化的Musk激酶也可以像突触前膜传递f反向的信号（retrograding signal），结局是突触前膜释放ACH增多，加强局部电位的形成。见下图。

     还要补充一下这个Musk的功能。这个激酶对于agrin（聚集蛋白）的信号转导起着非常大的作用，可以说其功能正常与否决定了Ach受体是否能够簇集成功，是否能实现正常的神经肌肉接头的兴奋传递。  并且这个Musk激酶的胞外部分连着colQ(collagen Q胶原蛋白Q),而Q的另外一端连着乙酰胆碱酯酶ACHE，而ACHE负责水解乙酰胆碱，作用是不让乙酰胆碱作用的时间过长。如果影响了Musk和colQ之间的结合，那么可能就造成ACHE活性的下降。如下图。

 知道了整个ACH受体簇集的过程，我们发现几个蛋白功能非常重要，其中比较重要的是Musk激酶蛋白。如果其功能异常必然导致ACH受体簇集困难，而从影响肌肉搜索功能。而我们这节课的主题就是这种新斯的明无效的重症肌无力。而这种重症肌无力的发生就和Musk异常有关。因为在这种重症肌无力患者的血液之中，发现了Musk的抗体，而没有ACHR的抗体。因此我们将这种重症肌无力称之为Musk抗体阳性的重症肌无力。

  而这种Musk的抗体一般是IgG4。如果存在这种抗体，这种抗体妨碍agrin和Musk以及Lrp4之间的相互作用，妨碍正常的信号传导，导致ACH受体簇集受阻，发生ACH受体的消散（dispersal)。这种情况导致当前膜乙酰胆碱释放之后，突触后膜无法产生足够的空间总和来支持动作电位的产生，导致肌肉收缩障碍。同时，Musk的IgG4抗体的存在，导致Musk向突出前膜释放反向信号的能力减弱，减少了前膜释放ACH，减少了局部电位的形成。并且IgG4抗体还会影响Musk和colQ的结合，导致ACHE的活性下降。见下图。

并且IgG4抗体还会影响Musk和colQ的结合，导致ACHE的活性下降。见下图。

说了这么多，再回到我们所说的第一个问题，那么为什么应用胆碱酯酶抑制剂治疗其他的重症肌无力有效，而治疗这种重症肌无力而没有效果甚至加重病情呢。那让我们说一下这个问题。

应用乙酰胆碱酯酶抑制剂，可以导致乙酰胆碱酯酶活性的降低。而乙酰胆碱在突触间隙中存在的时间较长。而长时间存在的乙酰胆碱的刺激，不仅仅可以激动乙酰胆碱偶联的阳离子通道，造成钠离子内流。长时间的刺激也可以导致钙离子内流。钙离子是第二信使，可以激活钙蛋白酶（calpain)，而calpain可以通过激活细胞周期素依赖蛋白激酶5Cdk-5(cyclin dependent kinase5)来导致ACH受体的消散（dispersal）或聚集障碍，造成ACH受体密度过低，ACH受体之间距离过大，不足以产生空间总和。Cdk-5的角色可能是抑制一些锚定Ach受体的脚手架蛋白功能而实现导致ACH受体消散。

但是在非Musk抗体阳性的重症肌无力患者中，给与大量胆碱酯酶抑制剂造成乙酰胆碱长时间刺激突触后膜并没有什么影响啊，不会发生ACH受体的消散，而且能迅速缓解症状。这是什么原因呢。原因是Musk功能正常，就能导致前面提到的突触后膜缔合蛋白Rapsyn的磷酸化。而Rapsyn的磷酸化就可以抑制calpain的功能。calpain的功能被抑制，就可以导致ACH受体只发生簇集，而不发生消散，维持了兴奋传递的正常功能。关于ACH受体簇集和消散的调节看下图更清晰。

所以我们现在能够解释为什么在Musk抗体阳性的重症肌无力患者中，给与新斯的明这样的乙酰胆碱酯酶抑制剂会造成无效并且恶化病情。总结一下。

1 乙酰胆碱酯酶抑制剂造成ACH在突触间隙中存在的时间过长，导致钙离子内流，激活calpain，而calpain导致ACH受体消散，聚集受阻（Musk抗体阳性重症肌无力本身也导致ACH簇集受阻，这两种情况有叠加的可能性)。

2 Musk抗体阳性重症肌无力导致rapsyn无法磷酸化，不能抑制calpain功能，这点和其他重症肌无力不一样。

3 Musk抗体也可以阻碍Musk和colQ的结合，从而造成ACHE活性的下降，ACH在突触间隙内存在时间过长。这个效应和乙酰胆碱酯酶抑制剂有些类似。

综上所述，这些造成了新斯的明在Musk抗体阳性重症肌无力的应用无效或者加重病情。

那么遇到这样的Musk抗体阳性重症肌无力的病人如何控制症状呢。有报道尝试应用3,4二氨基吡啶。此药物可以促进突触前膜释放ACH，但是不会增加ACH在突触间隙内存在的时间（就是不会激活calpain)，但增加了局部电位的强度，可以改善症状。另外有研究发现应用拟交感神经药物沙丁胺醇β受体激动剂可能有效。因为骨骼肌神经肌肉接头的功能也受到交感神经调节。比如像甲亢这样的交感神经亢奋的疾病可以导致肌肉震颤。但需要进一步研究。

总之，这节课就是解释了为什么新斯的明对于某些类型的重症肌无力（Musk抗体阳性的重症肌无力），让我们重新学习了突触传递的结构和细节，改造和重塑了我们以前的认识。

写这篇文章用了2-3天的时间，包括查阅文献的时间。因为在备课过程中发现有的重症肌无力对于新斯的明无效，便想一探究竟。并分享给同学们。我们药理课程授课的学时有限，不能把所有的知识在课上传给同学们。但是某些知识的背后蕴含着一个精彩纷呈的医学世界。希望通过公众号，将这个世界的一部分展示给同学们，剩下的需要同学们自己去探索这个未知而神奇的世界。

另外呢，感谢所查阅文献的作者和杂志，图片以及文章的来源包括：

1 题目Myasthenia Gravis With Antibodies Against Muscle Specific Kinase: An Update on Clinical Features, Pathophysiology and Treatment 杂志 frontier in molecular neuroscience 日期 2020.02.02 作者：Michelangelo Cao 等 牛津大学

2 题目 Rapsyn Interaction with Calpain StabilizesAChR Clusters at the Neuromuscular Junction 杂志 neuron 日期：2007.06 作者：Fei Chen等 中科院生物科学上海研究所