特發(fā)性震顫的遺傳病因?qū)W研究進(jìn)展

劉雪瑩 班 昕 王 勛 代大偉 張黎明

哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院，黑龍江 哈爾濱 150001

運(yùn)動(dòng)障礙學(xué)會(huì)關(guān)于震顫的共識（1998年）將特發(fā)性震顫定義為“一種雙側(cè)的、大體對稱的姿勢性或運(yùn)動(dòng)性震顫，涉及手和前臂，可見且持續(xù)存在”，可能會(huì)出現(xiàn)額外的或孤立的頭部震顫，但無異常姿勢，必須排除其他原因的震顫（如肌張力障礙、藥物性、精神性震顫，任務(wù)特異性、位置特異性震顫，原發(fā)性直立性震顫、孤立性聲音震顫、孤立性舌頭或下巴震顫等）［1］。19 世紀(jì)末和20 世紀(jì)初，ET 的概念在醫(yī)學(xué)文獻(xiàn)中出現(xiàn)，但其作為單癥狀疾病的觀點(diǎn)現(xiàn)在被具有多種運(yùn)動(dòng)和非運(yùn)動(dòng)特征的異質(zhì)性疾病這一概念所取代，其中額外的運(yùn)動(dòng)特征包括步態(tài)共濟(jì)失調(diào)、姿勢不穩(wěn)定和眼球運(yùn)動(dòng)異常；非運(yùn)動(dòng)特征包括認(rèn)知、精神和感覺異常（嗅覺缺陷、聽力損失），影響ET 患者的生活質(zhì)量［2］。目前，根據(jù)不同特發(fā)性震顫患者的具體因素，選擇個(gè)體化治療方案，能取得相對滿意療效［3］。

ET 具有高度的家族性，其一級親屬發(fā)病的可能性約為對照者一級親屬的5 倍［4］。通過流行病學(xué)研究評估單卵和雙卵雙胞胎的遺傳率，顯示ET遺傳率很高［5-6］。關(guān)于遺傳模式，一些研究報(bào)道受影響的一級親屬比例遠(yuǎn)低于具有完全外顯率的常染色體顯性遺傳的50%預(yù)期值，也略低于常染色體隱性遺傳的25%預(yù)期值，表明可能是由外顯率低的常染色體顯性基因引起。一些家族中ET 親屬發(fā)病的概率高于典型常染色體顯性遺傳的預(yù)期，說明可能存在非孟德爾遺傳。另外，非家族性或復(fù)雜遺傳性ET的遺傳原因可以用復(fù)雜的遺傳模式解釋，如散發(fā)性ET 中，遺傳模式可能包括低外顯率的常染色體顯性基因突變、非孟德爾、多因子遺傳［7-9］，也不能排除常染色體隱性和X 連鎖遺傳模式的可能性，同時(shí)還應(yīng)考慮多因素遺傳模式，如基因和環(huán)境因素相互作用。

1 連鎖研究

遺傳研究可分為檢查受影響的家族（連鎖研究和全外顯子測序研究）及評估散在病例（單核苷酸多態(tài)性的全基因組基因分型和候選基因研究）。

1.1 3 個(gè)經(jīng)典基因座 連鎖分析確定了3 個(gè)參與家族性ET的基因座，第一個(gè)即冰島家系中染色體3q13（ETM1）。研究還發(fā)現(xiàn)，DRD3基因的多態(tài)性312G＞A（rs6280）導(dǎo)致非同步Ser9Gly 氨基酸變化，被定位在染色體3q13的ETM1位點(diǎn)，DRD3基因編碼多巴胺D3受體，其可能參與運(yùn)動(dòng)調(diào)節(jié)，因DRD3 蛋白在大鼠小腦浦肯野細(xì)胞中表達(dá)，與ET 的發(fā)病機(jī)制有關(guān)［10］；另外，確定了美國家系中染色體2p22-25（ETM2），并在該區(qū)域明確了HS1BP3基因［11］，以及北美家系中染色體6p 23（ETM3）基因區(qū)域的易感位點(diǎn)。

1.2 5 號染色體的GABRP 對49 個(gè)家族中的5 個(gè)進(jìn)行了連鎖和全基因組同源片段的篩選，其中一個(gè)家族信息豐富，可以提供全基因組范圍內(nèi)與5 號和18號染色體區(qū)域連鎖的重要證據(jù)。通過全基因組高分辨率及共享分析，排除了18號染色體上的區(qū)域，并于5號染色體發(fā)現(xiàn)了一個(gè)共有區(qū)域，這是家庭中所有成對受影響的個(gè)體共享的唯一區(qū)域，這一區(qū)間包含41個(gè)基因，包括GABRP，它編碼一個(gè)單位的GABA-A受體，是一個(gè)有希望的ET候選基因［12］。

2 全基因組關(guān)聯(lián)研究

單核苷酸多態(tài)性的全基因組基因分型用于測試常見的脫氧核糖核酸變體與散發(fā)性常見疾病的相關(guān)性。

2.1 LINGO1基因 它是中樞神經(jīng)系統(tǒng)特異性蛋白成分，在神經(jīng)細(xì)胞和少突膠質(zhì)細(xì)胞中表達(dá)，抑制少突膠質(zhì)細(xì)胞前體向成熟少突膠質(zhì)細(xì)胞的分化，干擾髓鞘本身形成和髓鞘再形成神經(jīng)元過程。在冰島和北美人群確定了LINGO1基因的SNPs與ET之間存在很強(qiáng)的統(tǒng)計(jì)學(xué)關(guān)聯(lián)［13］，rs9652490 在大多數(shù)復(fù)制研究中得到證實(shí)，包括全基因組和候選基因研究。在歐洲、北美和新加坡人群中發(fā)現(xiàn)標(biāo)記rs9652490 的次要G等位基因與ET相關(guān)，而在中國和法裔加拿大人群未發(fā)現(xiàn)。

2.2 LINGO2 及其變異體 LINGO2 富含亮氨酸的重復(fù)序列和含兩個(gè)基因的Ig 結(jié)構(gòu)域，可能只在神經(jīng)元組織中表達(dá)。通過基因測序研究和在單核苷酸多態(tài)性的關(guān)聯(lián)研究確定了LINGO1和LINGO2中可能致病的6 種新編碼變體，以及與ET 相關(guān)的多態(tài)性［14］。在兩個(gè)獨(dú)立的亞洲國家調(diào)查了LINGO2變異體與ET和PD的關(guān)系，首次證明亞洲人中rs7033345與PD和ET相關(guān)，rs10812774與ET相關(guān)，表明LINGO2可能是這兩種疾病易感基因［15］。

2.3 SLC1A2 基因 SLC1A2 位于染色體11p12-13上，編碼膜結(jié)合興奮性氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白2（excitatory amino acids 2，EAAT2），從突觸間隙清除谷氨酸，谷氨酸是中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的興奮性神經(jīng)遞質(zhì)，突觸間隙谷氨酸濃度長期升高具有神經(jīng)毒性，已知EAAT2的功能障礙和過量的谷氨酸積累與神經(jīng)退行性疾病相關(guān)［16］。之前研究發(fā)現(xiàn)，SLC1A2基因中的rs3794087與德國ET 病例相關(guān)。中國臺灣的一項(xiàng)病例對照研究調(diào)查ET隊(duì)列中的SLC1A2變體，表明rs3794087與中國臺灣人ET 相關(guān)，證實(shí)了SLC1A2 可能是ET 候選基因［17］。

3 全外顯子組測序

全外顯子組測序被認(rèn)為是鑒定單基因疾病罕見致病編碼變異體的一種方法，它允許研究人員對不同群體的基因組編碼區(qū)進(jìn)行大規(guī)模測序，其優(yōu)勢在于使用少數(shù)幾個(gè)選定的受影響個(gè)體和對照鑒定疾病相關(guān)基因，應(yīng)用于受影響個(gè)體較少、可用于基因檢測的世代較少的家族［18］。

3.1 FUS/TLS 中的無義突變 全外顯子組測序發(fā)現(xiàn)了ET 患者FUS 基因突變，即FUS/TLS 中的無義突變與疾病相關(guān)（染色體16p11.2，ETM4），這種突變導(dǎo)致FUS 基因第9 外顯子的終止密碼子，在對照隊(duì)列中未檢測到。對ET 病例進(jìn)行的FUS 編碼變異體的進(jìn)一步篩選顯示，在外顯子6 和外顯子12 中發(fā)現(xiàn)了額外兩個(gè)罕見的錯(cuò)義變異體，并導(dǎo)致氨基酸的取代。

3.2 HTRA2 蛋白 HTRA2 是一種線粒體蛋白，在線粒體穩(wěn)態(tài)和細(xì)胞凋亡調(diào)控中發(fā)揮作用，其缺乏會(huì)導(dǎo)致線粒體DNA 的損傷和突變［19］，即線粒體功能障礙、線粒體形態(tài)改變和蛋白酶活性降低。研究發(fā)現(xiàn)HTRA2p.G399S 負(fù)責(zé)遺傳性ET，通過檢查一個(gè)ET 和PD共存的六代家系，家族中所有受影響的個(gè)體都是HTRA2 變異體的雜合子或純合子，且純合子與震顫發(fā)病年齡早、更嚴(yán)重的姿勢性和運(yùn)動(dòng)性震顫相關(guān)［20］。

3.3 TENM4 錯(cuò)義突變 Teneurin 基因家族編碼主要在神經(jīng)元中表達(dá)的跨膜蛋白，TENM4 是唯一也在成年小鼠小腦白質(zhì)中表達(dá)的［21］，是中樞神經(jīng)系統(tǒng)少突膠質(zhì)細(xì)胞成熟和小直徑軸突髓鞘形成的調(diào)節(jié)因子。之前一個(gè)關(guān)于小鼠TENM4敲除的模型，顯示中樞神經(jīng)系統(tǒng)中小直徑軸突的髓鞘形成不足和嚴(yán)重的動(dòng)作性震顫［22］。有研究通過外顯子組合和靶向重測序的組合以及體外、體內(nèi)測定的功能測試鑒定ET的新基因［23］，在西班牙家族性ET患者中，來自3個(gè)多代ET 家系的個(gè)體提供了TENM4 突變的證據(jù)，在一個(gè)ET 家族中以常染色體顯性方式分離的TENM4 中有一個(gè)錯(cuò)義突變，隨后對TENM4的靶向重測序發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)新的錯(cuò)義突變。

4 特發(fā)性震顫（essential tremor，ET）和帕金森?。≒arkinson’s disease，PD）相關(guān)性

兩種最常見的震顫疾病，在流行病學(xué)、臨床特征、影像學(xué)、遺傳學(xué)和病理學(xué)方面有明顯重疊，如PD患者親屬中ET患病率的增加［24］，以及流行病學(xué)的研究表明ET 患者患PD 的風(fēng)險(xiǎn)增加了4 倍［25］。需要進(jìn)一步的研究ET 基因和PD 或PD 基因和ET 之間的聯(lián)系，明確PD相關(guān)基因是否與ET相關(guān)。

4.1 MAPT H1 基因 MAPT 基因的變異與額顳葉癡呆、進(jìn)行性核上性麻痹、阿爾茨海默病有關(guān)，還與PD以及ET有關(guān)［26］。既往研究表明，rs8030859T等位基因與德國人群ET 風(fēng)險(xiǎn)之間的關(guān)聯(lián)，還發(fā)現(xiàn)了rs177008、rs12213467 和rs8028808 與早發(fā)性ET（發(fā)病年齡＜40歲）之間存在微弱的關(guān)聯(lián)。西班牙一項(xiàng)研究未發(fā)現(xiàn)家族性ET與MAPT H1單倍型相關(guān)的證據(jù)［27］，但有研究表明MAPT H1 單倍型與北美人群中ET 風(fēng)險(xiǎn)增加相關(guān)［28］。

4.2 LRRK2 及相關(guān)變體 富含亮氨酸重復(fù)激酶-2（leucine-rich repeat kinase 2，LRRK2）突變的PD患者最初可能表現(xiàn)為ET，表明可能存在病因聯(lián)系［29］。LRRK2 R1628P變異體是亞洲人群中公認(rèn)的PD風(fēng)險(xiǎn)因素［30］。病例對照研究證明已知的帕金森病風(fēng)險(xiǎn)變體LRRK2 與ET 之間的關(guān)聯(lián)，攜帶R1628P 變異體的受試者患ET的風(fēng)險(xiǎn)是正常人的2倍［31］。

4.3 MC1R 基因 MC1R 基因位于染色體16q24.3，編碼一種G蛋白偶聯(lián)受體，主要在黑素細(xì)胞中表達(dá)，也能包括神經(jīng)元在內(nèi)的非黑素細(xì)胞中檢測到，有神經(jīng)保護(hù)作用，它誘導(dǎo)核受體亞家族NR4A2 的下游表達(dá)，這是一種主要在中樞神經(jīng)系統(tǒng)表達(dá)的轉(zhuǎn)錄因子，對晚期多巴胺能前體神經(jīng)元存活至關(guān)重要［32］。通過病例對照方法觀察到ET 患者和對照組之間基因型分布的顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，表明MC1R rs34090186 變異體可能與中國漢族人群中ET相關(guān)［33］。

4.4 FGF20 基因 FGF20 基因定位于8p21.3-p22，具有保守的FGF核心結(jié)構(gòu)域，在正常生長發(fā)育、代謝和神經(jīng)活動(dòng)中具有不同功能［34］。FGF20基因可以破壞microRNA-433的結(jié)合位點(diǎn)并增加α-突觸核蛋白的表達(dá)，導(dǎo)致發(fā)展為PD風(fēng)險(xiǎn)增高。通過病例對照評估FGF20 基因與ET 易感性之間的關(guān)系，結(jié)果表明，F(xiàn)GF20 在中國漢族人群ET 遺傳中可能不占主導(dǎo)地位［35］。

4.5 PITX3變異體 研究未檢測到兩個(gè)PITX3變異體（rs3758549和rs4919621）和ET之間有任何顯著關(guān)聯(lián)，單倍型分析顯示任何單倍型與ET之間都無潛在聯(lián)系，結(jié)果為陰性的原因可能是ET 和PD 之間的臨床特征和遺傳因素的重疊，可能發(fā)生在小部分患者，重點(diǎn)篩查出現(xiàn)PD或震顫主導(dǎo)型PD的長期ET患者，進(jìn)一步研究調(diào)節(jié)PITX3 表達(dá)的其他基因，有可能為ET的致病機(jī)制提供新的線索［36］。

5 其他相關(guān)遺傳病因?qū)W研究

5.1 血紅素加氧酶同工酶 血紅素加氧酶是血紅素分解代謝中的一種必需酶，它以兩種主要同工酶的形式存在，一種誘導(dǎo)型血紅素加氧酶-1（heme oxygenase-1，HMOX1），一種組成型血紅素加氧酶-2（heme oxygenase-2，HMOX2），分 別 由 指 定 為HMOX1、HO-1、HSP32（染色體22q13.1）和HMOX2 或HO-2（染色體16p13.3）的基因編碼。在大腦中HMOX途徑在氧化應(yīng)激的神經(jīng)元的防御機(jī)制中非常重要，特別是在PD和AD患者大腦中發(fā)現(xiàn)HMOX1表達(dá)的上調(diào)。對HMOX1 rs2071746、HMOX1 rs2071747、HMOX2 rs2270363和HMOX2 rs1051308單核苷酸多態(tài)性的等位基因和基因型頻率的分布進(jìn)行分析，表明HMOX1 rs2071746和HMOX2 rs1051308多態(tài)性與西班牙人群中發(fā)生ET的風(fēng)險(xiǎn)之間存在微弱關(guān)聯(lián)［37］。

5.2 歐洲人群全基因組病例對照研究 STK32B 編碼一種絲氨酸/蘇氨酸激酶，基因座數(shù)據(jù)庫顯示rs10937625 的保護(hù)性次要等位基因與小腦皮質(zhì)表達(dá)減少之間存在關(guān)聯(lián)。第二個(gè)是rs17590046，位于PPARGC1A 的內(nèi)含子區(qū)域，編碼參與能量代謝和線粒體功能的基因轉(zhuǎn)錄輔激活子。第三個(gè)基因CTNNA3 變 異 體，含 有rs7903491、rs12764057 和rs10822974，是一種與AD 遺傳相關(guān)的細(xì)胞間黏附分子。在全基因組關(guān)聯(lián)研究中，在復(fù)制階段對59 個(gè)最顯著的相關(guān)標(biāo)記進(jìn)行了基因分型，經(jīng)過校正后，一個(gè)（rs10937625）位于STK32B，一個(gè)（rs17590046）位于PPARGC1A，與ET 相 關(guān)；CTNNA3 中 的3 個(gè) 標(biāo) 記（rs12764057、rs10822974、rs7903491）在兩個(gè)階段聯(lián)合分析中都是顯著的［38］。

5.3 家族中的4個(gè)候選基因 對常染色體顯性遺傳的早發(fā)性ET 家族進(jìn)行研究，在5 個(gè)家族中鑒定了4個(gè)有希望的候選基因［39］。NOS3在中樞神經(jīng)系統(tǒng)、神經(jīng)元中高度表達(dá)，NOS 通路與AD、PD 的發(fā)病機(jī)制有關(guān)［40-41］。家族A 中，位于NOS3 的雜合子變異體出現(xiàn)在所有受影響ET 病例中；家族B 中，在3 例ET 病例中發(fā)現(xiàn)一種雜合子變異體；家族C中，在基因KCNS2中鑒定出一個(gè)雜合子變異體，導(dǎo)致一個(gè)錯(cuò)義氨基酸替代，這種變異存在于所有ET患者中；家族D中，透明質(zhì)酸和蛋白多糖連接蛋白4（HAPLN4）在3 例ET病例中發(fā)現(xiàn)；家族E中，鑒定了泛素特異性蛋白酶46（USP46）中的一個(gè)雜合變異體，USP46屬于去泛素酶家族，通過從特定蛋白質(zhì)底物切割泛素調(diào)節(jié)多種細(xì)胞功能，與神經(jīng)退行性疾病相關(guān)［42］，該變異體出現(xiàn)在5例ET病例中。

5.4 西班牙多代家族全外顯子組測序 通過病例對照關(guān)聯(lián)對8個(gè)ET家系的40人進(jìn)行了研究［43］，其中一個(gè)家族在CCDC183基因中鑒定的變異導(dǎo)致無意義氨基酸替代被預(yù)測為致病基因，通過未受影響的親屬證實(shí)該變異體僅存在于家族中受影響個(gè)體中；基質(zhì)金屬蛋白酶10在人類中由MMP10基因編碼，在各種病理?xiàng)l件下的細(xì)胞外基質(zhì)降解中起重要作用，它可能參與AD 的病理生理，且腦脊液水平與PD 進(jìn)展呈正相關(guān)［44］。MMP10 中可能存在致病性移碼變體，在所有受影響ET個(gè)體中都存在。SNV 家族在GPR151中被發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致的無意義氨基酸替代也被預(yù)測為致病。

5.5 GABA 能神經(jīng)元相關(guān)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白及受體 GABA是大腦抑制性神經(jīng)遞質(zhì)，有人認(rèn)為茶堿和乙醇對ET的有益作用與GABA能機(jī)制有關(guān)。此外，GABAa1亞單位敲除小鼠表現(xiàn)出姿勢性和酒精反應(yīng)性震顫，GAT-1敲除小鼠表現(xiàn)出運(yùn)動(dòng)障礙，包括25～32 Hz的震顫。但在一項(xiàng)病例對照研究中進(jìn)行兩階段分析，在第二階段（假設(shè)驗(yàn)證）對驗(yàn)證概率最高的5個(gè)SNPs進(jìn)行了基因分型，并未達(dá)到統(tǒng)計(jì)學(xué)差異［45］。

不能成功進(jìn)行基因分析是由于缺乏嚴(yán)格的診斷標(biāo)準(zhǔn)和生物標(biāo)志物，使得不同病因的不同群體被納入研究，阻礙了ET基因的研究。盡管已有許多關(guān)于ET的遺傳病因?qū)W的研究，但因臨床表型和遺傳基因的異質(zhì)性、表達(dá)可變性，基因的不完全外顯率，以及被誤診為其他類似的運(yùn)動(dòng)障礙，給候選基因研究帶來了障礙。

ET遺傳學(xué)領(lǐng)域研究仍然極具挑戰(zhàn)性，然而，缺乏進(jìn)展并不是代表遺傳貢獻(xiàn)的缺乏。不斷使用表觀遺傳學(xué)等新方法繼續(xù)研究，將有助于解開遺傳學(xué)之謎。