原發(fā)性震顫的遺傳學(xué)研究進(jìn)展

江吉鴻 范海倫 余鑫 徐從英 王琰萍 嚴(yán)雅萍

原發(fā)性震顫（essential tremor,ET），被定義為持續(xù)3年以上的雙側(cè)上肢動(dòng)作性震顫，伴或不伴其他部位震顫，沒有其他神經(jīng)系統(tǒng)體征（如肌張力障礙、共濟(jì)失調(diào)或帕金森?。┑恼痤澗C合征[1]。ET 是一種常見的運(yùn)動(dòng)障礙性疾病，主要表現(xiàn)為動(dòng)作性震顫，頻率多為4～12 Hz，多累及雙上肢，也可擴(kuò)散到其他部位（如頜部等）[2]。ET在人群中的患病率為0.4%～0.9%，隨著年齡增長，65 歲以上人群的患病率為4.6%～6.3%，≥95 歲人群的患病率超過20%[2]。ET 的發(fā)病機(jī)制至今尚未完全明確，目前研究認(rèn)為皮質(zhì)-腦橋-小腦-丘腦-皮質(zhì)環(huán)路的節(jié)律性震蕩是ET 的主要病理生理學(xué)機(jī)制。多模態(tài)神經(jīng)影像技術(shù)研究表明，ET 患者不僅存在小腦功能和代謝異常，也存在灰質(zhì)和白質(zhì)結(jié)構(gòu)異常[3]，而伽馬氨基丁酸（gamma amino butyric acid, GABA）藥物治療有效也側(cè)面證實(shí)了原發(fā)性浦肯野細(xì)胞功能障礙導(dǎo)致小腦皮質(zhì)抑制減少，表明ET 很可能是一種小腦去抑制的結(jié)構(gòu)性、退行性腦疾病[4]。

ET 的病因包括遺傳因素、老化因素和環(huán)境因素。30%～70%的ET 患者具有家族史[1]，多呈常染色體顯性遺傳，近年來遺傳因素是ET 病因中的研究熱點(diǎn)。多年以來的連鎖分析、外顯子組和全基因組測序、全基因組關(guān)聯(lián)分析等多種基因測序已發(fā)現(xiàn)近10 余種與ET 發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)的基因。本文對原發(fā)性震顫遺傳學(xué)研究進(jìn)展作一綜述。

1 連鎖分析

2020 年，一項(xiàng)Meta 分析顯示，高加索人群中ETM1基因座的DRD3 基因Ser9GIy（也被稱為312G＞A 和rs6280）多態(tài)性與ET 具有相關(guān)性，且GG+GA 基因型的存在會(huì)使發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)增加[5]。ETM2 基因座定位于2p24.1，其中HS1-BP3 基因表達(dá)的產(chǎn)物參與兒茶酚胺和5-羥色胺等神經(jīng)遞質(zhì)的調(diào)節(jié)，這兩種神經(jīng)遞質(zhì)與震顫發(fā)病有關(guān)[6]。ETM3 基因座定位于6p23，但目前尚未有研究發(fā)現(xiàn)與ET 相關(guān)的致病基因。

2 外顯子組和全基因組測序

在散發(fā)性ET 患者或家族中發(fā)現(xiàn)包括FUS、TENM4、SCN4A、SCN11A、HTRA2、KCNS2、HAPLN4、NOS3 等基因變異。

2.1 FUS 基因 FUS 基因通常被認(rèn)為是肌萎縮側(cè)索硬化（amyotrophic lateral sclerosis，ALS）的致病基因[7]。2012 年，Merner 等[8]發(fā)現(xiàn)FUS 基因與ET 的相關(guān)性，并確定了FUS c.868C＞T 變異是導(dǎo)致ET 的病因。2020 年，Yan 等[9]在FUS 位點(diǎn)發(fā)現(xiàn)2 個(gè)單核苷酸多態(tài)性（rs74 1810 和rs1052352）與ET 致病相關(guān)。然而，Hopfner 等[10]在國外隊(duì)列中未發(fā)現(xiàn)FUS 基因變異與ET 相關(guān)。目前FUS 基因致病的病理生理機(jī)制尚不明確，Tio 等[11]在果蠅模型的研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)US c.868C＞T 在多巴胺能和5-羥色胺能神經(jīng)元中靶向表達(dá)會(huì)致使果蠅出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)功能障礙，并伴有GABA 能通路的損傷。

2.2 TENM4 基因 2015 年Hor 等[12]對3 個(gè)ET 家族進(jìn)行全外顯子組測序，發(fā)現(xiàn)TENM4 基因c.4324G＞A 錯(cuò)義突變，推測其可能通過中樞神經(jīng)系統(tǒng)脫髓鞘及軸突導(dǎo)向共同參與ET 發(fā)病。Hor 等[12]發(fā)現(xiàn)TENM4 基因3 個(gè)不同的致病突變均與表型分離。然而，Yan 等[9]在ET和對照組的研究中未發(fā)現(xiàn)組間等位基因頻率存在差異。但也有研究者在TENM4 基因敲除的小鼠中發(fā)現(xiàn)有ET 表型的存在[13]。因此，TENM4 和ET 的相關(guān)性仍需在其他隊(duì)列中進(jìn)一步驗(yàn)證。

2.3 SCN 系列基因 SCN4A 常見表達(dá)于神經(jīng)、肌肉中，常引起周期性癱瘓、肌張力障礙、肌強(qiáng)直等疾病。Bergareche 等[14]對1 個(gè)ET 家族進(jìn)行全外顯子組測序發(fā)現(xiàn)SCN4A 基因表達(dá)的蛋白上第1 537 位點(diǎn)甘氨酸到絲氨酸變異，該變異促進(jìn)了鉀離子和銨離子的電導(dǎo)，可能是震顫的原因。無獨(dú)有偶，2019 年，Hosoi 等[15]在小鼠模型中發(fā)現(xiàn)SCN8A 與ET 相關(guān)，但是目前尚未有研究證實(shí)ET 患者存在該基因突變。2017 年，針對伴有發(fā)作性疼痛的家族性ET 患者，有研究團(tuán)隊(duì)采用全外顯子組測序或Sanger 測序，發(fā)現(xiàn)該家族成員中存在SCN11A 的p.Arg225Cys 突變，該突變可引起家族性偶發(fā)性疼痛，并出現(xiàn)震顫，也進(jìn)一步證實(shí)了ET 可能是神經(jīng)通道疾病之一[16]。

2.4 HTRA2 基因 研究者在1 個(gè)表型為ET 和帕金森病的土耳其家族中發(fā)現(xiàn)了HTRA2 p.G399S 變異，ET 表型可見于該基因的純合子或雜合子，純合子ET 患者發(fā)病年齡早、震顫更為嚴(yán)重[17]。但是有研究發(fā)現(xiàn)HTRA2 可能不是ET 的常見基因突變[9]，所以該基因與ET 的關(guān)聯(lián)還需進(jìn)一步驗(yàn)證。

2.5 HAPLN4 基因 HAPLN4 基因也叫透明質(zhì)酸和蛋白多糖鏈接蛋白4 基因，其在基底神經(jīng)節(jié)和小腦的神經(jīng)周圍網(wǎng)絡(luò)中表達(dá)，也高度表達(dá)于小腦浦肯野纖維。HAPLN4 作為周圍神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)組分，可以選擇性地協(xié)助小腦浦肯野纖維-小腦深部核團(tuán)之間GABA 能突觸的形成和傳遞[18]，研究者發(fā)現(xiàn)HAPLN4 缺乏會(huì)令小腦深核中浦肯野纖維GABA 能突觸的數(shù)量減少[18]。

2.6 NOS3 基因 NOS3 基因在中樞神經(jīng)系統(tǒng)（包括小腦）、神經(jīng)元和內(nèi)皮細(xì)胞中高度表達(dá)，可將L-精氨酸轉(zhuǎn)化為神經(jīng)遞質(zhì)一氧化氮。有研究者對ET 家族進(jìn)行基因測定，在2 個(gè)ET 家族中分別發(fā)現(xiàn)了NOS3 基因的雜合變體c.46G＞A 和c.164C＞T[19]，而在另1 個(gè)家族中發(fā)現(xiàn)KCNS2 c.1137T＞A 突變。該突變位于電壓門控鉀離子（K+）通道α-亞基Kv9.2 中，可調(diào)節(jié)內(nèi)源性K+通道的活性。有研究者制作了表達(dá)人類野生型Kv9.2 和ET突變型Kv9.2 亞基的轉(zhuǎn)基因果蠅模型，在突變型中發(fā)現(xiàn)了通道的高失活性和更高頻率的放電性，這些數(shù)據(jù)支持了KCNS2 突變的致病性[20]。

2.7 CCDC183 MMP10 GPR151 基因 近來一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)CCDC183 基因c.1025G＞A 導(dǎo)致的無義突變可能是ET 致病原因[21]。該基因純合子僅在ET 患者中發(fā)現(xiàn)，但雜合子可同時(shí)見于ET 患者和健康對照人群。此外，MMP10 中的rs535864157 和GPR151 中rs114285050均發(fā)現(xiàn)與ET 有關(guān)，研究者預(yù)測其對于發(fā)現(xiàn)ET 致病機(jī)制有重要作用[21]。

2.8 CACNA1G 基因 Odgerel 等[22]通過全基因組測序，在ET 家族中發(fā)現(xiàn)CACNA1G 基因存在c.1367G＞A變異，該基因編碼T 型鈣離子（Ca2+）通道亞基CaV3.1參與各種運(yùn)動(dòng)通路，被認(rèn)為與神經(jīng)元自噬和ET 有關(guān)。

2.9 NOTCH2NLC 基因 NOTCH2NLC 基因是神經(jīng)元核內(nèi)包涵體病的致病基因。研究證實(shí)NOTCH2NLC基因陽性先證者的皮膚活檢中可檢測到嗜酸性核內(nèi)包涵體[23]。Sun 等[23]在11 個(gè)ET 家族中發(fā)現(xiàn)了NOTCH2NLC 基因的異常GGC 重復(fù)擴(kuò)增與ET 有關(guān)。隨后，Yan 等[24]驗(yàn)證了在中國東部ET 患者中也存在NOTCH2NLC 基因的異常GGC 重復(fù)擴(kuò)增，但有研究對歐洲人群進(jìn)行基因測序并未發(fā)現(xiàn)該異常擴(kuò)增與ET 相關(guān)[25]。

3 全基因組關(guān)聯(lián)分析

3.1 LINGO1 基因 全基因組測序首先應(yīng)用于冰島人群，統(tǒng)計(jì)分析顯示LINGO1 基因（15q24.3 號染色體）中rs9652490 和rs11856808 與ET 存在強(qiáng)相關(guān)。此后在眾多研究中，部分研究發(fā)現(xiàn)rs9652490 與ET 相關(guān)，認(rèn)為rs9652490 可能是ET 的易感基因[26]，然而在其他研究中，并沒有發(fā)現(xiàn)rs9652490、rs11856808 與ET 相關(guān)[27]。因此，LINGO1 基因與ET 的相關(guān)性仍需要進(jìn)一步驗(yàn)證。

3.2 SLClA2 基因 SLClA2 基因也叫溶質(zhì)載體家族1-膠質(zhì)親和性谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白成員2，位于11 號染色體，編碼溶質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，該蛋白作為興奮性谷氨酸神經(jīng)遞質(zhì)在ET 的發(fā)病機(jī)制中起著重要作用[28]。SLClA2 基因變異在一項(xiàng)中國人群的研究中得到印證[29]，而在歐洲人群并未發(fā)現(xiàn)SLC1A2 rs3794087 基因變異[30]。

3.3 STK32B、PPARGC1A、CTNNA3 基因

3.3.1 STK32B 基因 2016 年有學(xué)者在對歐洲人群的一項(xiàng)研究中發(fā)現(xiàn)3 個(gè)新的ET 相關(guān)位點(diǎn)，其中STK32B在ET 患者小腦皮質(zhì)中表達(dá)增加，通過分析顯示STK32B 中rs10937625 與小腦皮質(zhì)表達(dá)減少有關(guān)[30]。后續(xù)一項(xiàng)研究顯示人類小腦人髓母細(xì)胞瘤細(xì)胞中STK32B 基因過度表達(dá)，會(huì)導(dǎo)致Ca2+跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)和嗅覺轉(zhuǎn)導(dǎo)等通路異常，且過表達(dá)的STK32B 會(huì)影響其他ET 致病基因（如FUS 基因）的轉(zhuǎn)錄水平[31]。

3.3.2 PPARGC1A 基因 PPARGC1A 基因編碼過氧化物酶體增殖物激活受體γ 輔激活因子1A（PGC-1α），其中rs17590046 被發(fā)現(xiàn)可能與ET 有關(guān)，但是亞洲兩項(xiàng)研究卻得出相互矛盾的結(jié)論[32-33]。PPARGC1A 基因位于染色體4p15.1 上，PPARGC1A 參與線粒體功能和能量代謝，其功能喪失可能導(dǎo)致紋狀體的神經(jīng)元退化[34]。

3.3.3 CTNNA3 基因 CTNNA3 基因編碼連環(huán)蛋白α是一種與阿爾茨海默病基因相關(guān)的細(xì)胞-細(xì)胞黏附分子，在歐洲ET 隊(duì)列中，CTNNA3 基因中rs7903491、rs12764057、rs10822974 3 個(gè)位點(diǎn)變異被證實(shí)與ET 易感性相關(guān)[30]。隨后，有研究證實(shí)CTNNA3 rs7903491 的G 等位基因?yàn)镋T 的危險(xiǎn)因素，然而在中國人群中而尚未發(fā)現(xiàn)rs12764057 和rs10822974 與ET 相關(guān)[35]。

3.4 BACE2 基因 在一項(xiàng)針對大樣本歐洲ET 患者的分析中發(fā)現(xiàn)，BACE2 基因與小腦下腳細(xì)胞內(nèi)體積分?jǐn)?shù)（神經(jīng)元密度的標(biāo)志物）增加有關(guān)[36]。小腦下腳將本體感受信息從脊髓和腦干核團(tuán)傳導(dǎo)至小腦皮質(zhì)。結(jié)構(gòu)像MRI 發(fā)現(xiàn)，與健康對照組比較，ET 患者的小腦中腳和下腳體積明顯萎縮[37]。

4 其他相關(guān)基因

4.1 ADP-核糖基化因子（ADP-ribosylation factors,ARFs）基因 ARFs 基因?qū)儆谛误wGTPases 家族，包括6 個(gè)成員，分為3 類：Ⅰ類（ARF1、2 和3）、Ⅱ類（ARF4 和5）和Ⅲ類（ARF6）。一項(xiàng)日本研究在Ⅱ類ARF 缺陷大鼠模型中發(fā)現(xiàn)ARF4+/-/ARF5-/-小鼠表現(xiàn)出ET 樣行為[15]。Ⅱ類ARF 缺陷損害Nav1.6 的定位，從而降低了腦電的膜興奮性，導(dǎo)致類似ET 樣的運(yùn)動(dòng)障礙。

4.2 血紅素加氧酶（heme oxygenase, HMOX） HMOX是血紅素分解代謝中的必需酶。一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，在西班牙人群中ET 患者攜帶HMOX1 rs2021746T 和HMOX2 rs1051308G 的等位基因頻率明顯低于對照組[38]，上述等位基因變異與西班牙人群ET 的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)微弱相關(guān)。然而該研究尚未在其他人群中被復(fù)制，值得進(jìn)一步研究探討。

4.3 CACNA1A 基因 CACNA1A 基因編碼神經(jīng)元通道P/Qα1A 亞基，屬于電壓門控鈣通道超家族，P/Q 通道在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中普遍存在，尤其是在小腦顆粒細(xì)胞和浦肯野細(xì)胞中。一項(xiàng)多組學(xué)分析研究發(fā)現(xiàn)CACNA1A 基因可能是ET 相關(guān)基因[39]。

盡管目前有上述多種基因檢測結(jié)果提示遺傳與ET 有關(guān)，但是其確切的病因并不明確。隨著病程的發(fā)展，越來越多的ET 患者會(huì)出現(xiàn)疊加的神經(jīng)癥狀和體征，如串聯(lián)步態(tài)受損、可疑的肌張力障礙性姿勢、記憶障礙等，部分ET 有時(shí)可以和帕金森病或者肌張力障礙在一個(gè)家族中共存。Benito-León 等[40]對年齡≥65 歲的ET 患者隨訪3.3 年，發(fā)現(xiàn)其進(jìn)展為帕金森病的概率增加4 倍，因此必要對有類似癥狀的疾病的基因進(jìn)行鑒別。

5 與ET 可相鑒別的疾病基因

5.1 帕金森病震顫 震顫在帕金森病中經(jīng)常發(fā)生，癥狀可表現(xiàn)為靜止性震顫、姿勢性震顫、運(yùn)動(dòng)性震顫等形式。震顫發(fā)作時(shí)可與ET 相似，帕金森發(fā)病機(jī)制中部分與遺傳因素有關(guān)，其中又以LRRK2 和SNCA 基因較為常見。

5.1.1 LRRK2 基因 LRRK2 基因突變是到目前為止已知的最常見的帕金森病的遺傳原因，特別是最常見的Gly2019Ser 突變[41]。LRRK2 是1 個(gè)復(fù)雜的基因，LRRK2 的突變被認(rèn)為與帕金森病相關(guān)，最近有研究發(fā)現(xiàn)LRRK2 抑制劑有可能糾正帕金森病患者的溶酶體功能障礙[42]。

5.1.2 SNCA 基因 帕金森病主要有兩大病理特征，其中一個(gè)是殘留神經(jīng)元包漿中出現(xiàn)路易小體。由SNCA 基因編碼的140 個(gè)氨基酸的小多肽稱為α-突觸核蛋白（alpha-synuclein, α-Syn），α-Syn 是路易小體的重要成分，α-Syn 的突變會(huì)影響其折疊能力，使得α-Syn不溶并促進(jìn)聚集，形成路易小體[43]。

5.1.3 PRKN 基因 PRKN 基因突變是早發(fā)性帕金森病的常見原因，Lesage 等[44]最近一項(xiàng)研究表明，PRKN基因突變占常染色體隱性遺傳家族的27.6%，且發(fā)病年齡越小，PRKN 突變的先證者比例越高。PD-PRKN的表型特征有下肢肌張力障礙、無認(rèn)知障礙、對左旋多巴反應(yīng)良好以及頻繁的運(yùn)動(dòng)波動(dòng)和運(yùn)動(dòng)障礙[45]。

5.1.4 PINK1 基因 PINK1 基因是常染色體隱性遺傳帕金森病的第二常見病因，具有典型的帕金森特征，如震顫、運(yùn)動(dòng)遲緩和強(qiáng)直，最常見的特異性突變是錯(cuò)義突變c.1040T＞C[45]。

5.1.5 VPS35 基因 VPS35 基因的錯(cuò)義變異p.D620N是迄今為止唯一確認(rèn)的突變[45]，表型類似于特發(fā)性帕金森，發(fā)病時(shí)中位年齡為49 歲，左旋多巴反應(yīng)性強(qiáng)，以震顫為主[46]。

5.2 肌張力障礙性震顫 姿勢性震顫，偶爾緩解，頻率一般為3～5 Hz。目前有9 個(gè)基因類型在原發(fā)性單基因肌張力障礙震顫中被發(fā)現(xiàn)，包括DYT-HPCA、DYT-ANO3、DYT-KCTD17、DYT-THAP1、DYT-PRKRA、DYT-GNAL、DYT-TOR1A、DYT-KMT2B 和DYTSGCE。

5.2.1 DYT-HPCA 基因 2015 年初，有學(xué)者在先前報(bào)道的診斷為肌張力障礙的西班牙系猶太人的家族中發(fā)現(xiàn)了HPCA 基因突變，該突變會(huì)導(dǎo)致鈣穩(wěn)態(tài)紊亂，從而引發(fā)肌張力障礙[47]。

5.2.2 DYT-ANO3 基因 ANO3 基因是編碼鈣門控氯離子通道的基因，在紋狀體中高度表達(dá)，致病原因可能是在信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中發(fā)揮作用而導(dǎo)致肌張力障礙[48]。研究顯示66%攜帶DYT-ANO3 基因的肌張力障礙患者出現(xiàn)震顫，易誤診為ET[49]。

6 小結(jié)

綜上所述，ET 目前依賴于臨床診斷，尚未有其他明確的輔助手段加以支撐，且ET 臨床表現(xiàn)與其他疾?。ㄈ缗两鹕『图埩φ系K）有重疊，極易導(dǎo)致誤診與漏診。開展基因檢測對ET 診斷有一定幫助。就目前ET 遺傳基因檢測結(jié)果來看，基因型與種族人群相關(guān)，很少有基因能在所有人群中被復(fù)制，只有少數(shù)遺傳變異在單個(gè)家系中報(bào)道。目前已知測序方法包括連鎖分析、外顯子組和全基因組測序、全基因組關(guān)聯(lián)分析等測序方式，而不同的測序方法在一定程度上會(huì)影響基因檢測的成功率。針對NOTCH2NLC 基因，其與人類基因組的4 個(gè)旁系同源物高度同源，因此使用二代測序技術(shù)很難獲得其正確序列[50]。基因型的外顯率和表型的變化都會(huì)影響ET 診斷，因此還需有進(jìn)一步特異性的遺傳診斷方法。