線粒體腦肌病治療進展

張生燕， 韓 潔綜述， 江新梅審校

線粒體腦肌病(mitochondrial encephalomyopathy，ME)是一組由線粒體DNA(mtDNA)突變導(dǎo)致的線粒體結(jié)構(gòu)和功能異常，從而累及中樞神經(jīng)系統(tǒng)和肌肉組織的疾病，其神經(jīng)系統(tǒng)主要表現(xiàn)有卒中樣發(fā)作、癲癇、肌陣攣、眼外肌麻痹及視神經(jīng)損害等，肌肉損害主要表現(xiàn)為以近端為主的肌萎縮和肌無力，其它表現(xiàn)可有心臟傳導(dǎo)阻滯、心肌病、糖尿病和身材矮小等，實驗室檢查可發(fā)現(xiàn)血清和腦脊液中乳酸水平升高，肌肉活檢可見破碎紅纖維(ragged red fiber，RRF)，分子生物學(xué)研究發(fā)現(xiàn)ME的發(fā)生與mtDNA遺傳缺陷密切相關(guān)［1］。根據(jù)線粒體病變部位不同可將ME分為:(1)線粒體肌病-線粒體病變侵犯骨骼肌為主;(2)線粒體腦肌病-病變同時侵犯骨骼肌和中樞神經(jīng)系統(tǒng);(3)線粒體腦病-病變侵犯中樞神經(jīng)系統(tǒng)為主。根據(jù)臨床表現(xiàn)又可分為:(1)線粒體腦肌病伴高乳酸血癥和卒中樣發(fā)作(mitochondrial encephalomyopathy-latic axidosis-strokelike episode，MELAS)綜合征，即ME伴乳酸血癥及卒中樣發(fā)作;(2)Kearns-Sayre綜合征(keame-sayre syndrome，KSS)，即視網(wǎng)膜色素變性、心臟傳導(dǎo)阻滯及眼外肌麻痹;(3)肌陣攣性癲癇伴肌肉破碎紅纖維(myoclonus epilepsy with ragged-red-fiber，MERRF)綜合征，即肌陣攣性癲癇發(fā)作、小腦共濟失調(diào)、乳酸血癥伴RFF;(4)慢性進行性眼外肌癱瘓(chronic progressive external ophthalmoplegia，CPEO)，即眼瞼下垂為首發(fā)癥狀、且緩慢進展為全眼外肌癱瘓等。雖然近幾年對ME分子基礎(chǔ)的認(rèn)識突飛猛進，但治療選擇仍然有限，目前主要依靠支持療法，而不是糾正根本缺陷。幾種比較有前景的治療方法已由小規(guī)模的非隨機試驗證實，本文將對這些治療方法的進展進行綜述。

1 藥物治療

1 1 聯(lián)合用藥 目前所用藥物大致分為以下4方面:(1)清除氧自由基:輔酶Q10、艾地苯醌、維生素C、維生素E等;(2)減少毒性產(chǎn)物:二氯乙酸、二甲基甘氨酸等;(3)通過旁路傳遞電子:輔酶Q10、艾地苯醌、琥珀酸鹽、維生素K等;(4)補充代謝輔酶:肌酸、肉堿、煙酰胺、硫胺素、核黃素等。輔酶Q10和維生素C可以使維生素E保持活性狀態(tài)，輔酶Q10又可以促進能量代謝;二氯乙酸和維生素B1從不同方面作用于丙酮酸脫氫酶復(fù)合物，組合運用可以加速氧化代謝，減少乳酸生成;輔酶Q10和琥珀酸均能作為電子載體直接為復(fù)合酶Ⅱ和Ⅲ傳遞電子，故復(fù)合酶I缺陷的患者可以聯(lián)合使用;抗氧化劑作用于呼吸鏈的各個環(huán)節(jié)，可保護各種復(fù)合酶不被氧自由基破壞。因此多年前便開始聯(lián)合用藥治療ME。另外ME是由于氧化磷酸化呼吸鏈的完整性被破壞所致的疾病，因此給予改善能量代謝的各種藥物有助于患者癥狀的緩解。但明確線粒體氧化磷酸化鏈條中的某個因素缺乏非常困難，因此多種輔酶、維生素等改善能量代謝的藥物組成的“雞尾酒”療法成了近些年治療ME的主要方法。臨床中多采用“雞尾酒”療法中的部分藥物治療ME，其效果欠佳。最近研究報道一種改良“雞尾酒”療法，即在傳統(tǒng)的“雞尾酒”配方中加入丁苯酞的方法，用該方法治療8例ME患者并對其療效進行觀察。結(jié)果表明ME患者臨床癥狀獲不同程度的改善。由于該研究樣本量較少且部分患者依從性較差，其確切療效需擴大樣本進一步研究［2］。

1 2 L-精氨酸 作為氧化亞氮(NO)前體可誘發(fā)血管舒張，從而減少MELAS征患者的卒中樣發(fā)作。Kubota的研究表明MELAS卒中樣發(fā)作急性期給予L-精氨酸治療后癥狀改善，磁共振波譜分析顯示頂葉皮質(zhì)乳酸峰降低、N-乙酰天門冬氨酸(NAA)峰正常，這些都提示L-精氨酸可改善線粒體能量狀態(tài)及細(xì)胞活力。Toribe發(fā)現(xiàn)1例用L-精氨酸治療有效的頑固性MELAS癲癇持續(xù)狀態(tài)(反復(fù)給予安定不能有效控制)，L-精氨酸可顯著縮短癲癇持續(xù)時間，推測它可能影響神經(jīng)元的穩(wěn)定性。還有研究表明L-精氨酸可通過影響谷氨酸的吸收和γ-氨基丁酸的釋放調(diào)節(jié)神經(jīng)元的興奮性［3］。雖然L-精氨酸的安全性和確切作用尚需長期隨機對照試驗來證實，但其為臨床工作帶來了希望。

2 運動療法

運動訓(xùn)練作為ME有希望的治療選擇，包括阻力和耐力訓(xùn)練。(1)阻力訓(xùn)練:理論基礎(chǔ)是基因漂移學(xué)說。當(dāng)mtDNA發(fā)生突變時就會導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)同時存在野生型和突變型mtDNA，即異質(zhì)性。但mtDNA突變的比例必須超過一個閾值，才能發(fā)生病變，對肌肉特定mtDNA突變患者的兩項研究證實了這種學(xué)說，這些患者骨骼肌衛(wèi)星細(xì)胞檢測不到突變mtDNA，阻力訓(xùn)練可以激活融合于骨骼肌纖維中的靜態(tài)衛(wèi)星細(xì)胞，增加野生型mtDNA/突變型mtDNA的比例和糾正一些骨骼肌纖維的生化缺陷。最近報道，8名mtDNA缺失患者進行12w的阻力訓(xùn)練后［4］，雖然突變DNA水平?jīng)]有明顯下降，但肌力、氧化能力和衛(wèi)星細(xì)胞的比例都增加了。(2)耐力訓(xùn)練:規(guī)律的有氧耐力運動可以提高組織毛細(xì)血管的密度、增加血管的通透性及線粒體呼吸鏈的酶活性。以肌病為主要表現(xiàn)的ME患者，有氧耐力運動可以提高肌力，最大攝氧能力提高28.5%，肌力提高32% ～62%［5］。如進行8w的有氧耐力運動，使心率達(dá)到心率儲備的60% ～80%，其有氧代謝能力升高30%，ADP半衰期較治療前降低60%，mtDNA含量升高50%。

3 飲食療法

對不同缺陷的ME患者應(yīng)用不同的飲食療法:(1)丙酮酸脫氫酶缺失患者，給予生酮飲食(碳水化合物降低，脂肪含量升高)，可使患者線粒體生物合成增加和異質(zhì)性向野生型mtDNA轉(zhuǎn)變增加;(2)肉毒堿缺陷患者，應(yīng)限制脂肪攝入;(3)丙酮酸羧化酶缺失患者，推薦高蛋白、高碳水化合物、低脂肪飲食。以上均能使患者臨床癥狀獲得不同程度的改善。

4 中醫(yī)學(xué)治療

ME據(jù)其臨床癥狀似屬中醫(yī)痿證范疇。脾主肌肉、四肢，脾氣健運則血氣充足，肌肉豐富，脾虛則肌肉消瘦、四肢痿軟。從脾論治，采用益氣健脾，舒筋活絡(luò)之法。肝藏血、主筋，筋力強勁，能耐疲勞。從肝論治，采用益氣養(yǎng)血、補肝強筋法選藥組方治療。有個案報道其療效顯著。

5 基因治療

基因治療策略包括降低突變型mtDNA/野生型mtDNA的比例、使用錯位表達(dá)及異質(zhì)表達(dá)、輸入其他同源性基因以及利用限制性內(nèi)切酶修復(fù)突變型mtDNA等。如用人胞質(zhì)體(含正常線粒體無細(xì)胞核的細(xì)胞)對缺陷細(xì)胞(含缺陷mtRNA，呼吸鏈功能減退的細(xì)胞)進行基因補救治療，能成功地使缺陷細(xì)胞呼吸鏈功能恢復(fù)正常;另外核酸肽對線粒體基因缺陷也有一定治療作用，把特異性地核酸肽輸入到缺陷細(xì)胞中使核酸肽特異性的抑制突變mtDNA的復(fù)制，而使正常mtDNA得到復(fù)制。近些年發(fā)現(xiàn)了新的基因突變致病，其可能對潛在的治療策略有所幫助。例如:在2名男嬰中發(fā)現(xiàn)由線粒體相關(guān)凋亡誘導(dǎo)因子(AIFM1)［6］基因突變導(dǎo)致的X-連鎖ME，2名患者成纖維細(xì)胞中呼吸鏈復(fù)合物Ⅲ和Ⅳ都減少，其中一個患者補充核黃素使呼吸鏈缺陷糾正，神經(jīng)系統(tǒng)疾病也得到改善;另外同質(zhì)性突變致嬰幼兒可逆性環(huán)氧合酶(COX)缺陷性肌病［7］，若嬰幼兒度過出生后嚴(yán)重虛弱和呼吸衰竭常可自行恢復(fù)，甚至一些同質(zhì)性突變攜帶者不表現(xiàn)出肌病的任何跡象，表明保護性疾病修飾符的存在。以上信息可能應(yīng)用于未來的治療。

6 細(xì)胞移植

成肌細(xì)胞移植是近年來興起的一種治療方法。細(xì)胞生物學(xué)研究表明成肌細(xì)胞相互融合成肌小管而發(fā)育成成熟的肌纖維。如將患者肌細(xì)胞與正常肌細(xì)胞在體外融合，然后輸入到患者體內(nèi)，一般選用多點肌肉注射的方式，患者體內(nèi)就可能有更多的野生mtDNA。或許將來能應(yīng)用于臨床治療。異基因干細(xì)胞移植至今不足10名患者用此方法治療，目前處于探索階段［8］。

7 遺傳治療

核轉(zhuǎn)移是將攜有突變mtDNA的卵母細(xì)胞的核DNA轉(zhuǎn)移到含正常mtDNA的去核卵母細(xì)胞中，體外受精后植入子宮內(nèi)。由于存在倫理和安全性等方面的問題，這種方法還有待于進一步的研究證實。

8 激活過氧化物酶體增殖物激活受體γ(PPAR)/過氧化物酶體增殖物激活受體γ共激活因子1α(PGC-1α)信號通路

調(diào)控PPAR/PGC-1α信號通路是一種潛在的治療選擇。PPARs是調(diào)節(jié)代謝途徑基因表達(dá)程序的核受體超家族成員之一，其通過PGC-1α調(diào)節(jié)線粒體生物合成，PPAR-γ活化后可提高細(xì)胞維持線粒體潛力的能力，因此活化PPAR/PGC-1α通路可通過增加線粒體生物合成發(fā)揮治療作用。另外貝特類藥物可誘導(dǎo)PGC-1α在心臟和骨骼肌中表達(dá)。最近的一項研究［9］證明，苯扎貝特、PPAR激動劑可增加復(fù)合物Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ酶活性，從而糾正呼吸鏈缺陷。以ME小鼠為模型研究活化PPAR/PGC-1α信號通路的臨床療效，結(jié)果表明，無論是骨骼肌中PGC-1α的轉(zhuǎn)基因表達(dá)誘導(dǎo)還是苯扎貝特誘導(dǎo)都刺激肌組織呼吸能力和線粒體生物合成，使氧化磷酸化能力增強，最終推遲發(fā)病和延長壽命。對ME小鼠進行耐力訓(xùn)練也能使PGC-1α增加，其又使線粒體生物合成增加，從而再次推遲發(fā)病和延長壽命。另外最新有研究報道，復(fù)合物Ⅲ、Ⅳ缺陷患者和A3243G突變的MELAS患者細(xì)胞系PGC-1α的誘導(dǎo)表達(dá)，使這些細(xì)胞系呼吸能力增加。

9 去除有毒的代謝產(chǎn)物

線粒體神經(jīng)胃腸腦肌病(MNGIE)是由于胸腺嘧啶核苷磷酸化酶(TP)基因突變致該酶活性基本消失，出現(xiàn)所催化的底物脫氧胸苷及脫氧尿苷顯著增加，使線粒體核苷庫不平衡，高濃度的脫氧胸苷及脫氧尿苷可使MNGIE患者mtDNA復(fù)制紊亂而出現(xiàn)丟失、多片段缺失和點突變。最近有一項以TP缺陷小鼠(小鼠的大腦發(fā)展成mtDNA部分缺失、腦病和呼吸鏈復(fù)合物的缺陷)為對象的研究報道［10］，這些小鼠經(jīng)過血液透析降低循環(huán)中的脫氧胸腺嘧啶核苷量以及減少腎臟重吸收脫氧胸腺嘧啶核苷有一定的療效，但處理后不久其代謝產(chǎn)物又重新積累，不能達(dá)到持久的療效。

10 結(jié)語

迄今為止ME的治療選擇仍然是有限的，輔酶Q10的補充與運動訓(xùn)練是目前比較有希望的治療方法;調(diào)查結(jié)果表明，調(diào)整不同缺陷的ME患者的飲食均可獲得不同程度的改善;同時近年來提出的改良“雞尾酒”療法，雖然其確切療效需擴大樣本進一步研究，但它給ME患者帶來了新的希望。利用活化PPAR/PGC-1α途徑增加線粒體的生物合成可能成為一個不錯的選擇，甚至可能成為最有希望的療法;基因治療及細(xì)胞移植越來越受關(guān)注;多種阻止母系遺傳的方法也或許是將來的一個發(fā)展方向。而目前最大挑戰(zhàn)是將這些積極的結(jié)果和其他新的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)變成安全有效的療法，讓廣大患者獲益。

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