原發(fā)性肌張力障礙的基因診斷研究進(jìn)展

鄒健龍 綜述，羅曙光 審校

(廣西醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科，廣西南寧 530021)

原發(fā)性肌張力障礙的基因診斷研究進(jìn)展

鄒健龍 綜述，羅曙光△審校

(廣西醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科，廣西南寧 530021)

原發(fā)性肌張力障礙；遺傳；基因；診斷

原發(fā)性肌張力障礙(primary torsion dystonia，PTD)是一種主動(dòng)肌與拮抗肌收縮不協(xié)調(diào)或過度收縮引起的以異常姿勢(shì)和動(dòng)作為特征的錐體外系疾病。多數(shù)常散發(fā)，少數(shù)有家族史，其病因可能與遺傳、環(huán)境等因素有關(guān)。隨著分子遺傳學(xué)的發(fā)展，遺傳因素在PTD發(fā)病機(jī)制中的作用愈來愈受到重視。已確定的遺傳特征有常染色體顯性遺傳(DYT1/TOR1A；DYT6/THAP1；DYT4/TUBB4a；DYT7；DYT13；DYT21；DYT23/CIZ1；DYT24/ANO3；DYT25/GNAL)和隱性遺傳(DYT2；DYT17)，其他一些遲發(fā)、散發(fā)的PTD基因分型仍未明確。在肌張力障礙患者中，約75%為PTD[1]。原發(fā)性全身性肌張力障礙往往在兒童期起病，通常發(fā)生在5～10歲。發(fā)作從小腿開始，然后擴(kuò)散到肢體的其他部位；而原發(fā)性局限性肌張力障礙常累及面部，喉部及頸部，往往持續(xù)保持局灶性或節(jié)段性。以成人起病的原發(fā)性局限性肌張力障礙中，有15%～30%可發(fā)展至肢體的其他部位[2-3]。有證據(jù)表明，不光是家族性肌張力障礙具有一定遺傳基礎(chǔ)，極可能很多明顯散發(fā)性的病例也有遺傳基礎(chǔ)[4]，現(xiàn)就PTD的基因診斷研究進(jìn)展綜述如下。

1 PTD的分類

1.1常染色體顯性PTD (1)DYT1型肌張力障礙：是最常見的早發(fā)性PTD，在德系猶太人中的預(yù)估發(fā)病率為1/9 000，而在全球范圍內(nèi)為1/160 000[5]。而國內(nèi)暫無此類似報(bào)道。多數(shù)DYT1型肌張力障礙在兒童期肢體上開始呈現(xiàn)，從發(fā)病起幾年內(nèi)發(fā)生泛化，但通常局限在顱頸區(qū)，保持節(jié)段或純粹局灶的肌張力障礙更少[2]。幾乎所有的突變情況中，染色體9q34.11都存在TOR1A (TorsinA)基因3bp的周期性缺失(delGAG)。有研究表明，THAP1與TOR1A發(fā)生物理作用，并通過結(jié)合到TOR1A啟動(dòng)子上來抑制TorsinA的表達(dá)[6]，可以導(dǎo)致TorsinA蛋白的C末端保守區(qū)域的谷氨酸殘基的損失；突變體TorsinA異常的細(xì)胞定位，影響蛋白質(zhì)的相互作用，導(dǎo)致神經(jīng)末梢與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)細(xì)胞間的應(yīng)激異常，突觸囊泡循環(huán)缺陷，在腦的發(fā)育過程中影響軸突的神經(jīng)通道的改變，最終引起變化[7]。delGAG作為常染色體顯性的特征，是可以遺傳的，且只有20%～30%的突變攜帶者發(fā)病(不完全外顯率)；但是，攜帶p.D216H多態(tài)性(rs1801968)的患者外顯率似乎明顯降低(約3%)，表明這種變體可以作為遺傳修飾因子，從而影響delGAG突變[8]。在不同種族中發(fā)現(xiàn)的這種突變，既可能是遺傳或者是新的突變[2]。與上述機(jī)制描述不同，另外在孤立的非典型病例中，發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)額外的未知致病性的突變?nèi)鏿.R288Q 和 p.F205I[9]。認(rèn)為其結(jié)果造成肌張力障礙是通過影響蛋白表達(dá)TOR1A的功能而起作用。TOR1A突變極為罕見，臨床不推薦全基因測序[10]。(2)DYT6型肌張力障礙：也是一種純粹的常染色體顯性PTD，伴有不完全的外顯率(約60%)和表觀度不一致型。DYT6型肌張力障礙的特點(diǎn)是青少年期發(fā)病和頻發(fā)泛化，顱頸、喉部區(qū)域往往為起病部位。成年人可以涉及肢體，常常缺乏全身泛化，其染色體8p21-p22上的凋亡相關(guān)蛋白1(THAP1)基因突變最初發(fā)現(xiàn)于Amish-Mennonite家族[11]。THAP1是核轉(zhuǎn)錄因子，可以調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞增殖[6]。THAP1基因包括3個(gè)外顯子，表現(xiàn)出很多錯(cuò)義突變，移碼突變，非編碼和純合子突變，這些均與肌張力障礙相關(guān)。因?yàn)閹缀趺棵颊叨加歇?dú)特的突變情況，故分子診斷需要對(duì)整個(gè)THAP1編碼區(qū)域進(jìn)行直接測序。

通過外顯子組測序確定TUBB4a基因存在p.R2G突變(DYT4，編碼b微管蛋白的同工型)；在具有成人和青少年發(fā)病的頸或顱頸肌張力障礙的家庭和一些具有相似表型散發(fā)病例中已鑒定出CIZ1(DYT23，CDKN1A相互作用的鋅指蛋白1)、ANO3(DYT24，編碼紋狀體中高表達(dá)的鈣控氯通道)和GNAL(DYT25，鳥嘌呤核苷酸結(jié)合蛋白、α激活活性多肽，嗅覺型)中發(fā)生的突變[12]。CIZl基因突變可能導(dǎo)致痙攣性斜頸的發(fā)生[13],TUBB4a與神經(jīng)細(xì)胞骨架缺陷有關(guān)[14],而ANO3和GNAL突變可能影響到紋狀體神經(jīng)元[15]，這4個(gè)新基因也是常染色體顯性局灶性(節(jié)段性)肌張力障礙的主要原因。在孤立性家族病例中，描述了其他常染色體顯性 PTD基因位點(diǎn)。認(rèn)為該DYT7基因位點(diǎn)位于PTD家族的染色體18 p上。該致病基因定位于染色體18p的4.4cM(centimorgan，cM)亞區(qū)。DYT13位點(diǎn)位于有少年型肌張力障礙的意大利家庭的染色體1p36上，該類肌張力障礙主要為顱頸部和手臂障礙，染色體定位該基因lp36.13-36.32，22cM[16]。在另一個(gè)成人系統(tǒng)性/多灶性肌張力障礙的家庭，通常從眼瞼痙攣開始，DYT21位點(diǎn)位于2q14.3-q21.3[17]。目前對(duì)于這些位點(diǎn)，仍不清楚致病基因。

1.2常染色體隱性PTD 到目前為止描述了一些患有常染色體隱性PTD的家庭。這些包括DYT2(早發(fā)性，伴有肢體和快速泛化)和DYT17(青少年期節(jié)段/全身性肌張力障礙，伴有嚴(yán)重發(fā)聲困難)位于染色體20p11.2-q13.12[18]。這些PTD的致病基因同樣仍需要確定，其檢測方法意味著需要?jiǎng)?chuàng)新的技術(shù)的進(jìn)一步檢測。

1.3遲發(fā)性散發(fā)PTD 遲發(fā)性PTD約為早發(fā)性PTD發(fā)作頻率的10倍，估計(jì)全世界的患病率為30/100 000。該疾病通常開始于成年階段，其泛化蔓延趨勢(shì)有限。多數(shù)晚發(fā)性PTD為散發(fā)病例，但一級(jí)親屬中陽性家族史高達(dá)25%，這一點(diǎn)支持基因因素可能影響PTD易感性[19]。有關(guān)遲發(fā)性散發(fā)PTD特定基因變異特點(diǎn)與局灶性肌張力障礙關(guān)系研究中，多巴胺D5受體基因的(CT/GT/GA)n多態(tài)性與歐洲血統(tǒng)的成年局灶性肌張力障礙相關(guān)，但與其他人群無關(guān)；腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(brain-derived neurotrophic factor，BDNF)基因中的功能多態(tài)性(p.V66M,rs6265)和THAP1基因的變異與PTD風(fēng)險(xiǎn)有關(guān)，但結(jié)果不盡一致。已對(duì)TOR1A變體進(jìn)行了研究工作，提示p.D216H多態(tài)性為家族性局灶性/節(jié)段性肌張力障礙患者的一個(gè)危險(xiǎn)因素，但是這些結(jié)果并沒有在其他研究中重現(xiàn)。

2 最新的高通量方法識(shí)別PTD相關(guān)基因

雖然自第一個(gè)PTD基因發(fā)現(xiàn)以來已有很長時(shí)間，但識(shí)別新PTD基因的進(jìn)展卻非常緩慢。最近，創(chuàng)新技術(shù)的出現(xiàn)，如全外顯子測序(whole exome sequencing，WES)和全基因組關(guān)聯(lián)研究(genome-wide association studies，GWAS)，為闡述PTD方面提供新的希望。WES是指利用序列捕獲技術(shù)將全基因組外顯子區(qū)域DNA捕捉并富集后進(jìn)行高通量測序的基因組分析方法。相對(duì)于全基因組測序，WES更加經(jīng)濟(jì)、高效。GWAS在全基因組范圍內(nèi)對(duì)常見的單核苷酸多態(tài)(single nucleotide polymorphism，SNP)和拷貝數(shù)變異(Copy number variation，CNV)等遺傳變異進(jìn)行全面篩查掃描，建立共享的基因變異數(shù)據(jù)庫，確定與疾病發(fā)生相關(guān)的易感區(qū)間和易感基因，對(duì)疾病早期診斷、開展個(gè)體化治療以及開發(fā)新藥物等具有重要的指導(dǎo)意義和參考價(jià)值。到目前為止，已經(jīng)證明鑒定PTD基因和遺傳風(fēng)險(xiǎn)因子是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)，而引入最新的高通量技術(shù)(WES和GWAS)已經(jīng)推動(dòng)了這些領(lǐng)域進(jìn)展[20]。

在肌張力障礙領(lǐng)域，GWAS第一次發(fā)現(xiàn)陣發(fā)性運(yùn)動(dòng)障礙(paroxysmal kinesigenic dyskinesia，PKD)DYT10位點(diǎn)，這是一種罕見的偶發(fā)性肌張力障礙綜合征，以突然隨意運(yùn)動(dòng)引發(fā)反復(fù)和短暫的不自主發(fā)作為特點(diǎn)。其重疊的表型，包括小兒發(fā)作性舞蹈手足徐動(dòng)癥(infantile convulsions and paroxysmal choreoathetosis，ICCA)和良性家族性小兒癲癇綜合征(benign familial infantile seizures syndrome，BFIS)。PKD、ICCA和其他表型相關(guān)基因定位在16號(hào)染色體上，最近的研究運(yùn)用WES方法證實(shí)Proline-rich transmembrane protein 2(PRRT2)基因的突變?yōu)镻KD和ICCA的主要原因[21]，WES也應(yīng)用于類似純良性家族性小兒癲癇綜合征家族BFIS的突變，偏癱性偏頭痛的病例[22-23]。隨后，同樣的WES方法已成功用于識(shí)別4個(gè)遲發(fā)性PTD的新誘發(fā)基因(TUBB4a、CIZ1、ANO3、GNAL)[12]。這證實(shí)相同基因的突變會(huì)導(dǎo)致異構(gòu)表型[24]。

全基因組關(guān)聯(lián)研究旨在通過大規(guī)模、復(fù)雜疾病人群的研究識(shí)別多態(tài)變量作為復(fù)雜疾病的風(fēng)險(xiǎn)因素。在大群患者和對(duì)照組中，不計(jì)其數(shù)的常見變異(次要等位基因頻率大于5%)可同時(shí)被基因分型，需要嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕y(tǒng)計(jì)分析，從假陽性結(jié)果中分辨真實(shí)的結(jié)果。這種方法已基本適用于PTD，盡管顯著陽性結(jié)果的數(shù)量出人意料的低，但也發(fā)現(xiàn)了幾個(gè)藏匿于疾病中關(guān)聯(lián)變體的基因，例如SNCA、MAPT和LRRK2。到目前為止，沒有關(guān)于PTD的GWAS的報(bào)道，但是該技術(shù)在此領(lǐng)域的潛在貢獻(xiàn)確實(shí)顯而易見。

3 展 望

大多數(shù)PTD主要依靠臨床表現(xiàn)進(jìn)行診斷，且可能有遺傳和環(huán)境因素參與，散發(fā)的遲發(fā)性PTD患者的基因診斷變得更加復(fù)雜。最新的高通量技術(shù)能幫助發(fā)現(xiàn)散發(fā)性PTD的致病基因，有助于以后從病因?qū)W上進(jìn)行診斷和治療。

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鄒健龍(1988-)，在讀碩士研究生，主要從事睡眠、運(yùn)動(dòng)障礙疾病、癲癇及腦血管疾病臨床方面的研究。

△通訊作者,Tel:13977182980;E-mail：robert58243@sohu.com。

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10.3969/j.issn.1671-8348.2015.11.045

R746.9

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1671-8348(2015)11-1561-02

2014-10-28

2015-01-20)