母系遺傳線粒體糖尿病伴多發(fā)耳聾1個家系報告

張勇，郭振奎，丁文宇，王東，劉長青，張憲黨

(山東省內(nèi)分泌與代謝病研究所，濟(jì)南250062)

線粒體糖尿病是由線粒體基因突變導(dǎo)致胰島β細(xì)胞氧化磷酸化障礙而引起糖尿病，屬于一種罕見特殊類型糖尿病。線粒體tRNALeu(UUR)3243A→G點(diǎn)突變是線粒體糖尿病最常見的病因。線粒體糖尿病的特征包括：糖尿病呈母系遺傳，合并神經(jīng)性耳聾，體型偏瘦，發(fā)病年齡較早(多在40歲之前)，胰島細(xì)胞功能呈進(jìn)行性衰退(早期即需要胰島素治療)，糖尿病抗體陰性，合并其他神經(jīng)肌肉病變。由于此類型糖尿病呈現(xiàn)母系遺傳并多伴發(fā)耳聾癥狀，因此線粒體糖尿病又被稱為母系遺傳糖尿病伴耳聾綜合征。該病早期臨床表現(xiàn)與1型、2型糖尿病不易區(qū)分，臨床上易造成誤診，不利于該病的及時確診及家系遺傳病的發(fā)現(xiàn)。目前，對線粒體糖尿病家系的報道少見。2017年3月，我們發(fā)現(xiàn)了1個線粒體糖尿病家系。現(xiàn)報告如下。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 先證者為女性，36歲，因“視物不清”于2017年3月來我院就診，確診為糖尿病。經(jīng)詢問病史，發(fā)現(xiàn)其家系成員糖尿病發(fā)病呈母系遺傳方式，同時伴有耳聾。因此對患者進(jìn)行線粒體基因突變檢測，發(fā)現(xiàn)其存在線粒體tRNALeu(UUR)3243A→G點(diǎn)突變。根據(jù)文獻(xiàn)[1]中的診斷標(biāo)準(zhǔn)，確診為線粒體糖尿病。進(jìn)一步收集該先證者的家系成員20例，男10例、女10例，其中糖尿病6例、耳聾7例、糖尿病合并耳聾6例。糖尿病患者中，年齡最小21歲、最大58歲，BMI均<24.0 kg/m2；除1例新發(fā)現(xiàn)的患者未接受藥物治療外，其他5例均接受胰島素治療。本研究經(jīng)我院倫理委員會批準(zhǔn)，受試者均簽署知情同意書。

1.2 臨床及家系調(diào)查 研究對象進(jìn)行空腹血糖、糖化血紅蛋白、空腹胰島素、身高、體質(zhì)量等檢測，并調(diào)查家系、并發(fā)癥等情況。

1.3 耳聾的診斷 采用純音電測聽檢測聽力。耳聾的診斷標(biāo)準(zhǔn)：純音聽閾表現(xiàn)為氣導(dǎo)骨導(dǎo)聽力同時下降；氣骨導(dǎo)差<10 dB；聽力曲線呈高頻陡降型、平坦型及切跡型等[2]。

1.4 線粒體基因檢測 采集受試者外周血3 mL，-20 ℃保存?zhèn)溆?。使用TaKaRa基因提取試劑盒提取外周血的基因組DNA，選擇線粒體3069～3842片段設(shè)計引物，上游引物5′-AGTTCAGACCGGAGTAATCCAG-3′，下游引物5′-CATGATGGCAGGAGTAATCAGA-3′。PCR擴(kuò)增，取擴(kuò)增產(chǎn)物行瓊脂糖凝膠電泳鑒定，選取合格樣本送華大基因進(jìn)行直接測序，根據(jù)測序峰圖查找突變位點(diǎn)，繪制突變基因的家系圖譜。

2 結(jié)果

2.1 家系成員臨床資料 見表1。

表1 家系成員的臨床資料

注：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ為世代序號，“+”為發(fā)病，“-”為未發(fā)病。

2.2 家系調(diào)查結(jié)果 家系圖譜見圖1。

注：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ為世代序號； □為正常男性； ○為正常女性； ■為男性糖尿病患者； ●為女性糖尿病患者； 為男性3243A→G點(diǎn)突變攜帶者； 為女性3243A→G點(diǎn)突變攜帶者； 為男性死亡患者； 為女性死亡患者。

2.3 基因測序結(jié)果 該家系先證者攜帶3243A→G點(diǎn)突變；20例家系成員中，10例攜帶3243A→G點(diǎn)突變，分別是Ⅱ5、Ⅱ9、Ⅱ11、Ⅲ3、Ⅲ5、Ⅲ17、Ⅲ19、Ⅲ22、Ⅳ4、Ⅳ11。以同一個小家系中的Ⅱ9、Ⅲ17、Ⅲ19、Ⅳ11為例，其測序結(jié)果見圖2。

2.4 3243A→G點(diǎn)突變者的糖尿病和耳聾發(fā)病情況 Ⅱ5、Ⅱ9、Ⅱ11、Ⅲ5、Ⅲ17、Ⅲ19均為糖尿病伴耳聾，Ⅲ3出現(xiàn)耳聾癥狀但血糖處于正常范圍，Ⅲ22、Ⅳ4、Ⅳ11未發(fā)現(xiàn)血糖升高及耳聾癥狀。

3 討論

線粒體是細(xì)胞核外唯一有遺傳物質(zhì)的細(xì)胞器，人類線粒體DNA結(jié)構(gòu)為長16 569 bp的雙鏈閉環(huán)超螺旋DNA，包含2個rRNA基因、13個多肽編碼基因以及22個tRNA基因。線粒體DNA幾乎完全由編碼區(qū)構(gòu)成，因缺少組蛋白保護(hù)而容易受損，并且缺乏有效的自我修復(fù)機(jī)制，其突變頻率明顯高于核基因。1992年，Van den Ouweland等[3]首次報道了線粒體基因tRNALeu(UUR)3243A→G點(diǎn)突變引起的線粒體糖尿病。在全球范圍內(nèi)的線粒體糖尿病人群中，已發(fā)現(xiàn)幾十個線粒體基因突變位點(diǎn)，其中tRNALeu(UUR)3243A→G點(diǎn)突變最為常見[4]。1995年，項(xiàng)坤三等[5]首次在我國發(fā)現(xiàn)攜帶tRNALeu(UUR)3243A→G點(diǎn)突變位點(diǎn)的線粒體糖尿病。本研究報道的線粒體糖尿病家系3代成員中，發(fā)現(xiàn)7例攜帶該突變位點(diǎn)，其中6例已發(fā)生糖尿病，這6例中5例同時合并耳聾。

注：A為Ⅲ17先證者3243A→G點(diǎn)突變；B為Ⅱ9 3243A→G點(diǎn)突變；C為Ⅲ19 3243A→G點(diǎn)突變；D為Ⅳ11 3243A→G點(diǎn)突變。

Olmos等[6]發(fā)現(xiàn)，tRNALeu(UUR)3243A→G突變不僅是胰腺細(xì)胞分泌胰島素障礙的基礎(chǔ)，還導(dǎo)致了內(nèi)耳血管邊緣細(xì)胞腺苷三磷酸的減少，這樣就減少了柯蒂氏器外毛細(xì)胞放大聲波所需要的能量，最終引發(fā)聽力損傷。本研究發(fā)現(xiàn)，該家系先證者體內(nèi)存在tRNALeu(UUR)3243A→G點(diǎn)突變。該患者有糖尿病病史13年，伴耳聾癥狀。對其家系調(diào)查發(fā)現(xiàn)，家系中10例成員具有該變異位點(diǎn)。這種在1個家系中發(fā)現(xiàn)10個成員攜帶線粒體突變位點(diǎn)、連續(xù)3代均有多人攜帶變異位點(diǎn)的病例，國內(nèi)少有報道。進(jìn)一步說明tRNALeu(UUR)3243A→G點(diǎn)突變?nèi)匀皇蔷€粒體糖尿病的高頻易感位點(diǎn)。本研究中，發(fā)生糖尿病伴耳聾的6例家系成員均攜帶該突變位點(diǎn)，突變位點(diǎn)與糖尿病伴耳聾出現(xiàn)明顯的共分離現(xiàn)象。在這10例家系成員中，4例未發(fā)生糖尿病，其中1例年長者(Ⅲ3)已出現(xiàn)耳聾癥狀但血糖處于正常范圍，其余3例均未出現(xiàn)糖尿病或耳聾癥狀。這4例成員平素生活規(guī)律，他們尚未發(fā)生糖尿病及耳聾可能與生活方式及年齡有關(guān)。另外，Ⅲ20及Ⅳ12線粒體基因測序未發(fā)現(xiàn)該突變位點(diǎn)(理論上應(yīng)該出現(xiàn))，這可能與細(xì)胞雜胞質(zhì)性有關(guān)。細(xì)胞雜胞質(zhì)性是指線粒體內(nèi)野生型及突變型基因位點(diǎn)混合存在的一種現(xiàn)象。本病特點(diǎn)是所有患者均呈雜胞質(zhì)性。攜帶tRNALeu(UUR)3243A→G點(diǎn)突變基因的比例在人體不同組織中會有很大差異，比如白細(xì)胞內(nèi)雜胞質(zhì)性比例為1%～40%，明顯低于骨骼肌中的70%～90%[7～9]。由于本研究所提取的DNA來自外周血白細(xì)胞，對于雜胞質(zhì)性比較低的家庭成員很可能無法發(fā)現(xiàn)突變位點(diǎn)，必要時可以行肌肉活檢以確診。

隨著測序技術(shù)普及，線粒體基因突變糖尿病精準(zhǔn)診斷逐步成熟。對于明確診斷的此類患者，其治療措施與其他類型糖尿病有所不同。由于該病胰島功能衰減較快，所以確診后應(yīng)盡快使用胰島素治療。應(yīng)避免使用二甲雙胍，因?yàn)槎纂p胍可以抑制線粒體呼吸鏈復(fù)合體1的功能。Suzuki等[10]報道，輔酶Q10治療3年后患者胰島功能明顯提高，聽力得到改善?；蛑委煆睦碚撋现v是一種對因治療，國外學(xué)者做了不少探索性的研究。Tachibana等[11]從線粒體基因缺陷患者未受精的卵母細(xì)胞中把染色體(核遺傳物質(zhì))分離并移植到另一個去核健康卵母細(xì)胞質(zhì)中，這樣新細(xì)胞含有健康的線粒體DNA以及其他細(xì)胞器、RNA和蛋白質(zhì)。這一技術(shù)在猴子模型中獲得了成功。Tonin等[12]通過特別設(shè)計的RNA分子，能夠選擇性地與突變的線粒體基因組退火。在導(dǎo)入培養(yǎng)人體細(xì)胞的線粒體后，這些RNA能使線粒體基因中攜帶致病點(diǎn)突變的DNA比例降低。研究發(fā)現(xiàn)，將攜帶健康目的線粒體基因的質(zhì)粒包封在納米顆粒中，然后導(dǎo)入細(xì)胞內(nèi)，使本來存在缺陷的線粒體基因得以正確表達(dá)。這些治療策略將來有可能用來治療線粒體糖尿病。但由于目前科學(xué)技術(shù)水平的限制，基因治療真正走向臨床還需要大量研究工作。