線粒體tRNA亮氨酸基因第3251位點A到G點突變致線粒體肌病伴高乳酸血癥1家系報告

郭雯琪， 任可欣， 曹 華， 王迎新

線粒體tRNA亮氨酸基因(mitochondrial tRNALeu(UUR) gene (UUR，R=A or G)，MT-TL1，OMIM：590050)突變能夠?qū)е戮€粒體疾病。MT-TL1包含線粒體DNA(mitochondrial DNA，mtDNA)第3230-3304堿基對。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的MT-TL1的致病性點突變有：3242 G>A，3243 A>G，3249 G>A，3250 T>C，3251 A>G，3256 C>T，3260 A>G，3271 T>C，3274 A>C，3290 T>C，3303 C>T等[1～12]。MT-TL1最常見的突變?yōu)?243 A>G點突變[1～12]，特征性地表現(xiàn)為線粒體腦肌病伴高乳酸血癥和卒中樣發(fā)作綜合征(mitochondrial encephalomyopathy with lactic acidosis and stroke-like episodes，MELAS)。而MT-TL1 3251 A>G點突變的患者相當少見。自1993年至今，世界范圍內(nèi)僅公開發(fā)表了3個家系的病例報告[1～3]；2020年復旦大學兒童醫(yī)院報告的對21例中國線粒體肌病患兒進行基因測序，發(fā)現(xiàn)了1例MT-TL1 3251 A>G點突變患兒[4]。因此，由于病例稀少，目前對MT-TL1 3251 A>G點突變所致的線粒體疾病的致病性及臨床異質(zhì)性認識還不充分，需要不斷積累病例?，F(xiàn)報告我們發(fā)現(xiàn)的1個MT-TL1 3251 A>G點突變的中國家系。

1 臨床資料

先證者，女，20歲，漢族。因“反復發(fā)作性胸悶、全身無力8 y，再發(fā)5 d，加重伴尿潴留1 d”于2013年11月21日入住大連醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院急診科，經(jīng)會診后轉(zhuǎn)入神經(jīng)內(nèi)科?；颊咦?y前12歲時開始出現(xiàn)反復發(fā)作性胸悶、全身無力，嚴重時不能行走，自訴發(fā)作時在外院診治時發(fā)現(xiàn)多種酶學指標增高(具體不詳)，給予對癥治療后好轉(zhuǎn)，未確診。類似嚴重發(fā)作有3次。12歲時，她因此病輟學了。近2 m來患者做家務較勞累，入院前5 d再次出現(xiàn)胸悶、全身無力、心率增快，雙下肢近端肌肉疼痛，可以平地行走幾步，抬手及上臺階無力，惡心，入院前3～4 d能正常飲水，未進食物。入院前1 d上述癥狀加重，伴尿潴留，在當?shù)蒯t(yī)院急診留置導尿后轉(zhuǎn)來我院急診。既往史：否認其他疾病。個人史：足月順產(chǎn)，自幼較同齡人運動能力差，智能發(fā)育正常，身高較矮153cm(父母身高均為160cm)。為父母的獨生女兒。家族史：親屬中無肌無力患者。母親自30多歲起患有糖尿病，50歲時出現(xiàn)腎功衰竭、雙目失明。父親體健。入院時查體：體溫36.0 ℃，脈搏142次/min，呼吸24次/min，血壓125/57 mmHg。神清，語明。精神、智能正常。雙眼上瞼輕度下垂，雙側(cè)面肌無力，頸肌和軀干肌無力，不能抬頭，不能在床上翻身。四肢肌肉容積減少，雙下肢肌張力減低，四肢肌力2級，四肢腱反射對稱性減低。頭部MRI正常。心電圖：HR 142 bpm，竇性心動過速。血液化驗顯示她患有乳酸酸中毒：動脈血氣分析：pH 7.004，PCO222.6 mmHg，PO287.0 mmHg，HCO3-act 5.5 mmol/L，HCO3-std 8.0 mmol/L，剩余堿-24.4 mmol/L↓；血漿乳酸濃度14.2 mmol/L↑(參考值：0.7～2.1 mmol/L)；血清CK 5820 IU/L↑(參考值：90～135 IU/L)，CK-MB 767.2 μg/L↑(參考值：0～5 μg /L)。血常規(guī)：WBC 18.50×109/L↑，N 79.01%↑，RBC 3.77×1012/L，Hb 116.0 g/L，PLT 168×109/L。ALT 138 IU/L↑(參考值：13～69 IU/L)，AST 435 IU/L↑(參考值：15～46 IU/L)。甲狀腺功能、腎功能、血糖、電解質(zhì)均正常。心臟彩超正常。腹部彩超正常。肌電圖示肌源性損害：運動單位動作單位(motor unit action potential，MUAP)呈現(xiàn)波幅降低，時限縮短。神經(jīng)傳導速度正常。右側(cè)股外側(cè)肌活檢顯示肌束間和肌束膜內(nèi)纖維脂肪組織增生。HE染色顯示大量稍藍染嗜鹽基破碎肌纖維，少部分肌纖維內(nèi)含有大小不等的數(shù)個小泡，可見部分萎縮肌纖維和再生肌纖維，部分肌纖維核內(nèi)移。改良GOMORI-TR染色(modified Gomori trichrome，MGT)可見部分破碎紅纖維(ragged-red fibers，RRF)。細胞色素C氧化酶(cytochrome C oxidase，COX)染色顯示散在分布的COX(-)肌纖維；COX/琥珀酸脫氫酶(succinate dehydrogenase，SDH)染色可見COX(-)肌纖維SDH(+)。抗線粒體內(nèi)膜(mitochondrial inner membrane(3H2248)，MIM，(SANTA CRUZ：sc-71589))抗體免疫組織化學染色(immunohistochemistry，IHC)顯示受累肌纖維肌膜下MIM染色強(+)的線粒體積聚?？辜∏虻鞍字劓溞律蚚myosin heavy chain(neonatal)，MHC-n，(Leica，NCL-MHCn)]抗體IHC顯示幾個MHC-n(+)肌纖維(見圖1)。油紅O染色顯示部分肌纖維含有過多脂質(zhì)。PAS染色沒有檢測到糖原沉積。外周血mtDNA測序顯示MT-TL1 3251 A>G點突變，外周血中G突變峰約28%(見圖2)。進一步對她的父母和親屬進行mtDNA測序，顯示她的母親同樣有MT-TL1 3251 A>G點突變，其外周血中該突變負荷為23.3%(見圖2，家系圖見圖3)。她的母親自30多歲時即患有糖尿病，血漿乳酸水平輕度升高3.6 mmol/L(參考值：0.7～2.1 mmol/L)。綜上，該青年女患者被診斷為母系遺傳的MT-TL1 3251 A>G點突變所致的線粒體肌病伴高乳酸血癥。給予高糖低脂飲食、吸氧、靜脈滴注甲潑尼龍注射液40 mg/d×6 d，靜點復合輔酶注射液、肌肉注射維生素B1與維生素B12注射液2w；長期口服三磷酸腺苷(adenosine triphosphate，ATP)片、丁苯酞軟膠囊、維生素B1片、維生素B2片、維生素B6片、輔酶Q10和腺苷鈷胺片。入院1w后她的病情明顯減輕，雙下肢肌肉疼痛緩解，能夠獨立行走、自行上樓梯了。住院12 d后，她的癥狀緩解了，出院前復查心電圖：HR 81 bpm，竇性心律不齊。再次進行血液化驗結(jié)果為CK 162 IU/L↑(參考值：90～135 U/L)，CK-MB 28.45 μg/L↑(參考值：0～5 μg/L)。血漿乳酸濃度 5.97 mmol/L↑(參考值：0.7～2.1 mmol/L)。經(jīng)隨訪8 y，她可以獨立行走和做家務，再無上述急性發(fā)作。她的母親在53歲時因尿毒癥去世。

A：HE染色×100。左下角箭頭顯示脂肪組織增生；其余箭頭指向肌內(nèi)膜下稍藍染嗜鹽基肌纖維；B：COX染色×100。箭頭指向散在分布的COX(-)肌纖維；C：MGT染色×200。箭頭指向RRF；D：MHC-n染色×100。箭頭指向MHC-n (+)肌纖維；E：SDH染色×100。箭頭指向SDH深染藍纖維；F：COX/SDH染色×100。箭頭指向COX(-) SDH (+)肌纖維；G：抗線粒體內(nèi)膜抗體染色×100。箭頭指向散在分布的染色強(+)肌纖維圖1 先證者右股外側(cè)肌活檢染色圖片

A：先證者外周血m. 3251 A>G，G峰約占28%；B：先證者母親外周血m. 3251 A>G，G峰約占23.3%圖2 mtDNA基因測序結(jié)果

圖3 家系圖

2 討 論

青年女患，自幼表現(xiàn)為運動不耐受，病情因疲勞、饑餓加重時會表現(xiàn)為心動過速、肌無力加重，血清CK明顯升高。否認肌肉病家族史。此次由勞累與饑餓誘發(fā)出現(xiàn)嚴重肌肉無力、心動過速、惡心、乳酸酸中毒。血清CK和乳酸水平顯著升高。經(jīng)過休息、吸氧、補充ATP、復合輔酶和甲潑尼龍注射液治療，癥狀明顯改善，運動能力穩(wěn)步提高。肌肉活檢發(fā)現(xiàn)散在分布的COX(-)肌纖維[COX代表呼吸鏈復合體IV，由mtDNA和細胞核DNA(nucleus DNA，nDNA)基因共同編碼[9，11，12]]；COX/SDH染色發(fā)現(xiàn)呈馬賽克分布的COX(-)SDH(+)肌纖維(SDH代表呼吸鏈復合體Ⅱ，完全由nDNA編碼[9，11，12])；COX(-)纖維的馬賽克分布提示mtDNA突變(肌細胞間的異質(zhì)性變化)。MIM IHC顯示受累肌纖維肌膜下線粒體積聚。以上結(jié)果支持該線粒體肌病源于mtDNA突變?；谝陨?，mtDNA基因測序顯示MT-TL1 3251位點A>G點突變，外周血中G突變峰約28%。她母親也有該點突變，外周血中該突變負荷為23.3%。綜上，該青年女患者被診斷為母系遺傳的MT-TL1 3251 A>G點突變所致線粒體肌病、心動過速、惡心和乳酸酸中毒；她的母親表現(xiàn)為線粒體糖尿病。這個中國家系為繼續(xù)豐富MT-TL1 3251 A>G點突變的致病性及臨床異質(zhì)性提供了進一步的臨床、生化學、肌肉活檢以及遺傳學證據(jù)。

在哺乳類和鳥類，腺嘌呤(adenine，A)正常地保守地位于3251位點堿基上，在MT-TL1基因的二氫尿嘧啶核苷環(huán)上，它位于與3243堿基相對的位點上[10]。迄今為止，只有4篇文獻報告了MT-TL1 3251 A>G點突變。1993年，Sweeney 等[1]首先報告了一個線粒體肌病伴有青年猝死的與MT-TL1 3251 A>G點突變相關的英國家系。1996年，Houshmand等[2]報告了瑞典的一個MT-TL1 3251 A>G點突變的散發(fā)病例，這個女孩的父母和2個兄弟體健，患有間斷發(fā)作的胃腸道征象：輕度用力時腹瀉、惡心、疲勞、心動過速。13歲時，她全身肌無力和消瘦，尤其是肩胛帶和骨盆帶肌。14歲時，患者出現(xiàn)心肺衰竭、高碳酸血癥，心肺復蘇后死亡。2013年，Mancuso等[3]報告了1例意大利的成年男患，有進行性眼外肌麻痹和雙上肢肌無力，突發(fā)呼吸衰竭，肌肉活檢發(fā)現(xiàn)RRF和COX(-)肌纖維，伴散在炎細胞浸潤和壞死肌纖維，mtDNA分析揭示了MT-TL1 3251 A>G點突變，除呼吸機輔助呼吸外，試驗性給予免疫球蛋白注射液和卡尼汀治療，臨床效果極好。2020年，復旦大學兒童醫(yī)院的Hu等[4]發(fā)表了1組有24個病例的中國兒童線粒體肌病患者的臨床研究，有21例患兒完成了基因檢測，有1例兒童mtDNA分析發(fā)現(xiàn)MT-TL1 3251 A>G點突變，列表顯示患兒在10歲時起病，表現(xiàn)為肌無力、運動不耐受、胃腸道受累、心肌受累、呼吸衰竭，16歲時死亡，沒有其他的家系資料。

MT-TL1不同位點突變可以導致不同的臨床表現(xiàn)，確切機制目前尚不清楚。即使是同一點突變，如最常見的MT-TL1 3243 A>G點突變，也表現(xiàn)為一系列表型，推測可能與不同的突變的mtDNA比例和年齡相關。

相信隨著相關病例的逐漸積累和對該基因功能的深入研究，在不遠的將來，科學家們將會進一步闡明MT-TL1 基因不同位點突變導致不同的臨床表型的確切機制。