兒童MELAS線粒體基因突變異質(zhì)性水平與臨床特征的關(guān)系

楊莉　邱世彥　徐那　夏冰　李玉芬　徐麗云

[摘要]目的 探討兒童線粒體腦肌病伴乳酸血癥和卒中樣發(fā)作（MELAS）線粒體基因A3243G點(diǎn)突變異質(zhì)性水平與臨床特征的關(guān)系，以期為盡早明確MELAS臨床診斷及臨床遺傳咨詢提供依據(jù)。

方法研究對(duì)象為臨沂市人民醫(yī)院收治的7例MELAS病兒及其家系?；仡櫺苑治霾旱呐R床表現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)室檢查、線粒體位點(diǎn)點(diǎn)突變檢測(cè)結(jié)果，并根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道分析遺傳的異質(zhì)性及閾效應(yīng)。

結(jié)果7例病兒中6例以抽搐為首發(fā)癥狀，1例以頭痛、嘔吐起病;伴體型瘦小者7例，多毛6例，發(fā)熱4例，視力障礙3例，智力運(yùn)動(dòng)發(fā)育落后1例。7例病兒血乳酸水平均升高（5.52～12.00mmol/L）。7例病兒顱腦MRI均示頂、枕、顳葉異常信號(hào)，不符合解剖學(xué)血管支配分布。腦電圖特點(diǎn)以背景活動(dòng)慢化為主，1例部分性發(fā)作起始部位與顱腦影像學(xué)病變部位有高度相關(guān)性。7例線粒體腦肌病致病基因均為MT-TL1基因A3243G突變，其中2例為雙胞胎兄弟，先癥者基因明確診斷后其胞弟基因明確。MELAS病兒A3243G突變率與血乳酸水平呈正相關(guān)（r=0.89，P<0.01），與起病年齡呈負(fù)相關(guān)（r=-0.84，P<0.05）。

結(jié)論早期篩查家系以及基因檢測(cè)有助于MELAS的診斷，病兒A3243G突變率高低可能與起病年齡、血乳酸水平存在相關(guān)性。

[關(guān)鍵詞]兒童;MELAS綜合征;點(diǎn)突變;遺傳異質(zhì)性

[中圖分類號(hào)]R725.8;R746;R394

[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A

[文章編號(hào)]2096-5532（2020）01-0045-05

文獻(xiàn)報(bào)道，線粒體腦肌病伴乳酸血癥和卒中樣發(fā)作（MELAS）是由于線粒體DNA發(fā)生突變，導(dǎo)致線粒體結(jié)構(gòu)和功能異常，引起細(xì)胞能量代謝障礙[1]，常累及多個(gè)器官，以中樞神經(jīng)系統(tǒng)、骨骼肌和心肌等高需能部位最為常見，是線粒體腦肌病中最為常見的一種類型，為母系遺傳病。MELAS臨床表現(xiàn)復(fù)雜且缺乏特異性，常被誤診為癲癇、腦炎、腦梗死及脫髓鞘腦病等而延誤有效治療，導(dǎo)致預(yù)后較差[2]。雖然近年來國(guó)內(nèi)有關(guān)MELAS的研究報(bào)道不斷增多，但MELAS早期的誤診率仍極高，所以探討如何早期診斷及治療就顯得尤為重要。本研究對(duì)7例MELAS病兒的臨床特點(diǎn)、實(shí)驗(yàn)室檢查、神經(jīng)電生理、影像學(xué)表現(xiàn)及基因檢測(cè)結(jié)果等進(jìn)行了回顧性分析，并探討兒童MELAS線粒體基因A3243G點(diǎn)突變異質(zhì)性水平與臨床特征的關(guān)系，以期為MELAS的早期臨床診斷及臨床遺傳咨詢提供依據(jù)。

1資料與方法

1.1研究對(duì)象

研究對(duì)象為我院小兒神經(jīng)內(nèi)科2011年1月—2018年12月收治的7例MELAS病兒，男5例，女2例，年齡3～10歲。

1.2研究方法

回顧性分析MELAS病兒的首發(fā)癥狀、起病年齡、治療過程、生長(zhǎng)發(fā)育史、既往疾病史、家族史、體型、皮膚毛發(fā)改變、智力倒退程度、血乳酸水平、顱腦影像學(xué)特征（部位、信號(hào)強(qiáng)度特點(diǎn)等）、腦電圖表現(xiàn)（背景活動(dòng)、癇樣放電與影像學(xué)的對(duì)應(yīng)關(guān)系）等資料。取所有研究對(duì)象外周靜脈血2mL，對(duì)線粒體基因進(jìn)行二代測(cè)序及多重連接探針擴(kuò)增技術(shù)（MLPA）檢測(cè)，觀察線粒體基因A3243G點(diǎn)突變情況，并分析該基因位點(diǎn)突變率與起病年齡、血乳酸水平的相關(guān)性。采用SPSS16.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，所得計(jì)量數(shù)據(jù)以[AKx-D]±s表示，相關(guān)性分析采用Pearson積矩相關(guān)系數(shù)法，以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2結(jié)果

2.1臨床特點(diǎn)

本文7例病兒起病年齡為3～10歲，平均（7.42±2.57）歲。7例中6例以抽搐為首發(fā)癥狀，1例以頭痛、嘔吐起病;伴體型瘦小者7例，多毛6例，發(fā)熱4例，視力障礙3例，肌病表現(xiàn)2例，智力運(yùn)動(dòng)發(fā)育落后1例，房間隔缺損1例。誤診為癲癇3例，病毒性腦炎2例。1例在隨訪過程中死亡。

2.2實(shí)驗(yàn)室檢查

[JP3]本文7例病兒血乳酸水平均升高，平均為（7.87±2.48）mmol/L（正常參考值為0.5～2.0mmol/L）。7例病兒顱腦MRI示頂、枕、顳葉異常信號(hào)，不符合解剖學(xué)血管支配分布，見圖1。腦電圖特點(diǎn)：7例病兒均有背景活動(dòng)慢化，1例局灶性發(fā)作起始部位與顱腦影像學(xué)病變部位一致。

2.3基因檢測(cè)

本文7例病兒的致病基因均為MT-TL1基因A3243G突變，其突變率為（43±14）%;7例病兒母親及1例病兒姐姐無臨床表現(xiàn)，其突變率為10%～20%;病兒父親均未發(fā)現(xiàn)突變。其中2例病兒為雙胞胎兄弟，先證者發(fā)病后即刻對(duì)其胞弟進(jìn)行基因檢測(cè)，結(jié)果顯示A3243G突變率>30%，其弟1年后發(fā)病;1例病兒及其母親、姐姐線粒體MLPA還同時(shí)檢測(cè)到MTND2雜合缺失變異。見圖2。

2.4基因突變率與起病年齡、血乳酸水平相關(guān)性

MELAS病兒線粒體基因A3243G突變率與血乳酸水平呈正相關(guān)（r=0.89，P<0.01），與起病年齡呈負(fù)相關(guān)（r=-0.84，P<0.05）。

3討論

人類線粒體DNA是由16569個(gè)堿基對(duì)組成的雙鏈環(huán)狀分子，含37個(gè)基因，主要編碼呼吸鏈和與能量代謝有關(guān)的蛋白，其結(jié)構(gòu)和功能異常往往導(dǎo)致整個(gè)能量代謝過程紊亂，從而產(chǎn)生一系列的疾病。線粒體腦肌病是一組少見的線粒體結(jié)構(gòu)和（或）功能異常所導(dǎo)致的以腦和肌肉受累為主的多系統(tǒng)疾病。MELAS是線粒體腦肌病最常見的一種類型，具有高度臨床變異性和遺傳異質(zhì)性，是一種以卒中樣發(fā)作和乳酸酸中毒為特征的母系遺傳病。MELAS發(fā)病年齡為3～40歲，以5～15歲起病最為常見。本組病兒起病年齡3～10歲，平均7.7歲。MELAS臨床可表現(xiàn)為卒中樣發(fā)作[3]、疲乏無力、身材矮小、多毛、頭痛和嘔吐、視覺障礙、偏癱、失語、癲癇、心律失常、胃腸功能紊亂、腎臟損害、精神行為異常、內(nèi)分泌障礙、認(rèn)知障礙等[4-12]，重癥可致死亡[13-15]，臨床表現(xiàn)復(fù)雜多樣，所以誤診率極高。本組7例病兒中6例以抽搐為首發(fā)癥狀，1例以頭痛、嘔吐起病;伴體型瘦小7例，多毛6例，發(fā)熱4例，視力障礙3例，肌病表現(xiàn)2例，智力運(yùn)動(dòng)發(fā)育落后1例，房間隔缺損1例。由于臨床表現(xiàn)復(fù)雜，本組誤診5例，其中誤診為癲癇3例，誤診為病毒性腦炎2例。本組57%的病兒出現(xiàn)發(fā)熱，發(fā)熱是誤診為病毒性腦炎的原因之一。

發(fā)熱時(shí)代謝增高，ATP消耗增多，加重了線粒體的負(fù)擔(dān)，加之氧化應(yīng)激產(chǎn)生過多的氧自由基，可導(dǎo)致線粒體衰竭而死亡，從而出現(xiàn)一系列的臨床癥狀。因此，感染發(fā)熱是MELAS的一個(gè)重要誘因。尤其需要注意的是，本組以抽搐為首發(fā)癥狀者比例明顯高于以往文獻(xiàn)報(bào)道[7]。反復(fù)出現(xiàn)的抽搐發(fā)作且發(fā)作間期未見腦電圖的異常，則使MELAS易被誤診為特發(fā)性癲癇。

MELAS的腦內(nèi)病灶可單發(fā)或散在多發(fā)，多呈不對(duì)稱分布，雙側(cè)腦葉發(fā)病概率基本相同，本組病例發(fā)病區(qū)域主要位于頂、枕葉，其次為顳葉。MELAS可反復(fù)發(fā)作，本組同一病兒的多次MRI檢查可見病灶具有游走性、多變性，這是其有別于其他疾病的另一重要影像學(xué)特點(diǎn)[16-18]。綜合該病兒多次MRI檢查來看，MELAS腦MRI表現(xiàn)具有一定的特點(diǎn)：①病灶腦回狀分布，以累及皮質(zhì)及皮質(zhì)下白質(zhì)為主，當(dāng)然也有只累及深部灰質(zhì)核團(tuán)的報(bào)道，但本組病例未見;②病灶不按腦血管支配區(qū)分布，以累及顳、頂、枕葉為主，額葉少見;③病灶具有游走性，此起彼伏，反復(fù)發(fā)作，最終趨向于文獻(xiàn)所報(bào)道的對(duì)稱性分布（這種對(duì)稱不是一次形成的）;④血管源性水腫為主，DWI表現(xiàn)為高信號(hào)，ADC圖呈高信號(hào)，可與腦梗死鑒別。功能MRI對(duì)MELAS鑒別至關(guān)重要。本組7例腦電圖檢查示發(fā)作間期均以背景活動(dòng)慢化為主，未見癇樣放電，1例部分性發(fā)作起始部位與顱腦影像學(xué)病變部位有高度相關(guān)性，基因檢查示mtDNA3243位點(diǎn)突變，符合文獻(xiàn)報(bào)道的MELAS表現(xiàn)。

基因突變分析是確診MELAS的重要手段之一。MELAS以mtDNA突變?yōu)橹?，其突變位點(diǎn)很多，可位于tRNA、COXⅢ、ND3和ND5[19-21]。其中發(fā)現(xiàn)最早、最常見突變是編碼tRNA的mtDNAA3243G突變[13]，占80%左右。本組7例病兒經(jīng)基因突變分析證實(shí)均為mtDNAA3243G突變，此突變是我國(guó)兒童MELAS最常見的突變。而1例病兒及其母親、姐姐在檢測(cè)到mtDNAA3243G突變的同時(shí)還于MLPA檢測(cè)到MTND2雜合缺失突變，此變異尚未見到文獻(xiàn)報(bào)道與MELAS相關(guān)。ND2基因是線粒體DNA中的一個(gè)蛋白編碼基因，其編碼蛋白是構(gòu)成線粒體呼吸鏈復(fù)合物中的重要亞單位之一，并且參與線粒體呼吸鏈和氧化磷酸化功能。此例病兒臨床癥狀重、起病年齡早不能確定是否與合并ND2雜合缺失突變有關(guān)。線粒體腦肌病是母系遺傳病，子代遺傳的突變mtDNA占總mtDNA的比例較其上一代有所增加，異質(zhì)性和閾效應(yīng)導(dǎo)致同一母親的不同子女臨床表型亦有很多的不同。只有當(dāng)突變的DNA占一定比例時(shí)才會(huì)引起臨床癥狀，這個(gè)比例被稱為閾值，而這種現(xiàn)象則被稱為閾效應(yīng)。突變的異質(zhì)性及器官對(duì)突變敏感性程度的不同，可導(dǎo)致不同缺陷的臨床癥狀[22]。同時(shí)，A3243G突變存在很大的臨床異質(zhì)性，使得攜帶同一個(gè)突變的個(gè)體呈現(xiàn)不同類型、不同程度的臨床表型，有些表型甚至終身不發(fā)病。血清與腦脊液乳酸水平升高是診斷MELAS重要的生化指標(biāo)[23]，乳酸水平與神經(jīng)損傷的嚴(yán)重程度相關(guān)。本組7例病兒血乳酸水平均大于5mmol/L，其中病情較重的1例病兒血乳酸水平最高。

本文結(jié)果顯示，MELAS病兒A3243G突變率與血乳酸水平呈正相關(guān)，與起病年齡呈負(fù)相關(guān)，表明MELAS病兒A3243G突變率高低可提示臨床癥狀輕重程度。目前確診MELAS的金標(biāo)準(zhǔn)是在病理、基因和生化檢查中發(fā)現(xiàn)線粒體有結(jié)構(gòu)和功能異常，單純測(cè)定乳酸缺乏特異性。影像學(xué)檢查雖然有特征性表現(xiàn)，但其出現(xiàn)較晚。骨骼肌活檢因其有創(chuàng)性、局限性，癥狀較輕的病人多不能配合。隨著二代基因測(cè)序技術(shù)的蓬勃發(fā)展，基因測(cè)序速度極大提升、成本大幅下降，為MELAS早期診斷開辟了新的途徑。

本病目前尚無特殊治療方法，除傳統(tǒng)的“雞尾酒”療法外，有研究表明，天然奎寧化合物β-拉帕醌可減輕線粒體功能障礙[24];另有報(bào)道可通過誘導(dǎo)多能干細(xì)胞進(jìn)行自體細(xì)胞替代治療[25];還有報(bào)道生酮飲食可通過改善線粒體功能而控制抽搐及卒中樣發(fā)作[26];也有學(xué)者認(rèn)為，通過對(duì)瓜氨酸及精氨酸的補(bǔ)充從而增加一氧化氮的生成，減輕腦血流灌注受損，對(duì)MELAS可能起到治療作用[27]。但最終療效目前尚無大樣本臨床報(bào)道。由此看來，遺傳性篩查尤為重要，對(duì)病人及其家庭成員進(jìn)行婚姻及生育方面指導(dǎo)，能防患于未然。同時(shí)本病需做好家系調(diào)查，篩查基因攜帶者，并進(jìn)行必要的遺傳學(xué)指導(dǎo)。

綜上所述，兒童MELAS臨床表現(xiàn)復(fù)雜多樣，首發(fā)癥狀不一，早期診斷困難，需注意與病毒性腦炎、腦血管病等相鑒別。身材矮小、多毛為其常見體征，對(duì)于合并多種不相關(guān)的器官受累者要高度警惕該病，當(dāng)臨床遇有表型典型和（或）具有特征性影像學(xué)改變者應(yīng)想到MELAS，可行血乳酸、腦電圖檢查進(jìn)行初篩，可疑者進(jìn)一步行基因突變檢測(cè)。充分認(rèn)識(shí)MELAS的臨床、生化、顱腦影像、病理、基因突變及預(yù)后特點(diǎn)，將有助于其早期診斷與治療，并有助于遺傳咨詢。早期篩查家系以及進(jìn)行基因檢測(cè)有助于MELAS的診斷，病兒線粒體基因A3243G突變率的高低可能為該病臨床嚴(yán)重程度及預(yù)后評(píng)估提供依據(jù)，但這仍需大樣本研究進(jìn)一步證實(shí)。

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（本文編輯 馬偉平）