幾年以前,人們曾經普遍地認為有一個原因可以解釋所有的ALS病例。今天,醫生和科學家知道事情不是這樣的。他們走到一起來研究導致ALS的多重原因。
1993年發現的SOD1基因為ALS打開了一扇窗戶,這種基因是一些ALS病例的致病原因。即使只有很少的ALS病人有這種有缺陷的基因SOD1,他們的疾病(家族ALS)看起來和偶發性的ALS(非SOD1基因引起的ALS)很相似。科學家已經得出結論:這兩種類型的ALS的運動神經元有共同的生化變化和物理變化。
20世紀90年代初以來,幾個關于ALS原因的線索顯現出來,并且大多數專家相信這些線索是互相聯系的。下列的可能原因正在被ALS專家研究。
·自由基
自由基是帶有電荷并且使它們不穩定、易于破壞細胞結構的分子。它們是細胞生命的一個正常部分,并且細胞通常能夠壓制它們中的大部分、把它們的數量控制在一定范圍內。但在ALS病人中,自由基達到了有害水平,并通過一種叫氧化應激(oxidative stress)的過程破壞細胞。
·過量的谷氨酸鹽
谷氨酸鹽是神經系統中的一種普通物質,是神經元用來給其它神經元發送信號的物質。但是,它也有兩面性,必須把谷氨酸鹽控制在正確的數量它們才會工作:太少會導致信號缺乏,太多會導致收到信號的神經細胞的死亡。
從對ALS病人的研究得到的證據指出:在ALS病人的神經系統中存在過多的谷氨酸鹽。這可能是因為完成信號傳遞工作的谷氨酸鹽未被充分地運離神經元。
實驗顯示也有可能是因為傳送細胞存在釋放過量谷氨酸鹽的缺陷,或者是接受細胞的谷氨酸鹽受體存在缺陷。
·神經細絲(Neurofilaments)的堆積
被稱為神經細絲(Neurofilaments)的蛋白質形成"腳手架"以幫助神經細胞保持它們的形狀。在ALS影響的運動神經元中,這些神經細絲(Neurofilaments)有在細胞體周圍堆積起來的趨勢,而不是向下移動到細胞的"尾巴"(軸突)。這可以導致細胞的交通阻塞。
神經細絲(Neurofilaments)的堆積和ALS病因或進程之間的關系還未確定。
·線粒體(Mitochondria)的缺陷
在一個細胞的所有工作部分中,能量制造"工廠" 線粒體無疑是最重要的--尤其對運動神經元這樣的高能量細胞來說。線粒體存在于細胞最復雜、了解最少和最精致的部分中。
線粒體有它們自己的脫氧核糖核酸(DNA)。它和細胞中的其它DNA有一些類似之處。細胞中的其它DNA在細胞核中被組織成染色體,細胞核中的這些染色體有保護自己受破壞的能力。但Mitochondrial DNA不同,它們被打包成微小的基因物質環,這些環缺少很多保護能力。
因為這個原因,并且由于線粒體內部的進程會產生危險的自由基,線粒體 DNA總是有受到破壞的危險。一定數量的破壞會發生在正常的成熟過程中,但對于ALS來說,線粒體可能受到超出成熟細胞平均承受能力的破壞。
·細胞凋亡
大多數細胞有一個內置的"自殺"機制,即程序性細胞死亡(programmed cell death),或編程性細胞死亡(apoptosis)。在一些情況下,程序性細胞死亡是正常的。但在ALS或其它退化性的疾病中,程序性細胞死亡可能被不適當地激活了。
·免疫系統異常
很多影響神經系統的疾病本質上是自體免疫的,即當身體的免疫系統錯誤地攻擊自己的組織時,就發生了這些疾病。自體免疫性可能會在ALS中起一定作用,但迄今為止,還缺乏確定性的研究,并且治療其它自體免疫疾病的療法沒有一種對ALS是有效的。
·病毒和其它傳染物質
幾十年來,科學家猜測病毒可能在ALS和其它包含神經細胞惡化的疾病中起了作用。這個邏輯看起來是恰當的,但至今還沒有病毒的證據。
引起
艾滋病(獲得性免疫缺陷綜合癥)的HIV(人體免疫缺陷)病毒可以引起一種象ALS的綜合病癥,這種病癥會在使用抗病毒藥物后得到改善。HIV是ALS的一種特殊原因(大多數ALS病人不是HIV陽性的),但這種聯系支持了其它病毒也可以造成運動神經元損害的觀點。
在一個研究中,人們在ALS病人的脊髓組織中找到過一種叫埃可病毒(echovirus)的蹤跡。但隨后的研究(至今)中再也沒有找到過這種病毒。幾年的研究也沒有找到脊髓灰質炎病毒和ALS有聯系的證據,但是病毒仍然是ALS發病的可能原因。
其它微生物也在ALS病因的考慮范圍內。Lyme疾病是一種由受感染的扁虱傳播的細菌性疾病,它可以破壞運動神經元。
朊病毒(Prions)是一種可以象病毒一樣作用的蛋白質,它改變了其它蛋白質形成的方式,把它們由有益的蛋白質變成了高毒性的分子。 Prions看起來對神經系統有偏愛,所以它們被當成ALS的一個可能因素來檢查。
·毒素
雖然重金屬鉛、汞和砷對神經系統是有毒的,但是極少的ALS(如果曾經有過)是它們引起的。
鉛可以破壞上、下運動神經元,但是在美國,已經有25年對大多數人的鉛暴露實施監控和限制了。在一些情況下,測試這種暴露是值得的。
長期和諸如殺蟲劑之類的農業藥品接觸,在一些病例中,可能是ALS的原因。
ALS和在海灣戰爭中服過兵役的聯系可以產生一些線索,因為可以在德克薩斯州發現一系列ALS病例。
在太平洋的關島上,ALS有高發病率。人們認為島上居民食用的蘇鐵類植物的種子可能是引起ALS的一個原因。最近的證據顯示,真正的原因可能是食用一種蝙蝠。這種蝙蝠以蘇鐵類植物種子為食,并且很可能使它們體內的毒素累積到有毒水平。當關島上的蝙蝠消耗量下降時,ALS的發病率也下降了。
·電傷害
一些人在受到電傷害后得了ALS。這些病例需要進一步的研究。
·基因
除了可以直接導致ALS的基因外,幾乎肯定還有基因的風險因素,或"易感因素"。當第二、第三種因素(例如,暴露在某種病毒或環境物質中)出現時,基因的風險因素會影響一個人會不會得ALS。
·ALS會在家族中蔓延嗎?
在10%的情況下,ALS是"家族的"--即有家族史。幾個和ALS有關的基因已經被確定或至少被定位在染色體的一個特殊區域。
·基因SOD1
1993年,MDA資助的研究者們確定了染色體21上的一個基因。當它有缺陷(變異)時,會引起ALS。
基因SOD1的變異解釋了大約10%到20%的家族ALS和可能1%到3%的非家族ALS。(因為ALS可以在很晚才發作,帶有SOD1變異基因的人可能在患上ALS之前就已經死于其它原因,所以缺乏ALS家族史可能是誤導的。)
通常,SOD1變異導致的ALS的類型是常染色體顯性遺傳類型。這意味著缺陷不在性別染色體上(而是在一個常染色體上),并且只要人的兩個SOD1基因中有一個產生缺陷,就會引起ALS。
有時候,和基因SOD1有關的ALS的類型是常染色體隱形遺傳類型。即:只有當從父母那里繼承的兩條基因都發生變異時,才會引起ALS。
·其它引起ALS的基因
其它在有缺陷時可以導致ALS的基因在染色體2,9,15,18和X染色體上。隨著研究的進展,人們期待對特殊基因有更多的定位、鑒別和了解。
X-染色體的大多數變異影響男性(有一條X染色體和一條Y染色體),但很少影響女性(有兩條X染色體,其中一條通常不帶有變異)。然而,有時候它們也會影響女性。
一些變異會導致年輕時發作的ALS。這些是很少見的。