常見的線粒體病及診斷[致遠(yuǎn)書屋]

1、常見的線粒體病及診斷線粒體病是指線粒體DNA的缺陷所造成的疾病，包括線粒體DNA的重復(fù)、缺失及點(diǎn)突變。線粒體DNA缺陷的遺傳方式非常特殊，是母體對子代的垂直遺傳，不受子代性別的影響。這是由于受精卵的全部線粒體DNA來自卵細(xì)胞，精子不提供任何線粒體1。線粒體DNA缺陷的另一個(gè)特點(diǎn)是不同家系之間、不同個(gè)體之間的臨床表現(xiàn)可以有很大差異。造成這種變異的原因很多，例如細(xì)胞內(nèi)發(fā)生DNA突變的線粒體數(shù)量與正常線粒體數(shù)量的比例。只有當(dāng)含有突變DNA的線粒體超過一定數(shù)量時(shí)，細(xì)胞功能的異常才能得以表達(dá)，這就是“閾值效應(yīng)”。在有絲分裂過程中，子代細(xì)胞內(nèi)正常線粒體與DNA突變線粒體的比例不僅可能與親代細(xì)胞不同，而且兩

2、個(gè)子代細(xì)胞之間也不相同。子代細(xì)胞之間線粒體的差異，造成不同組織的細(xì)胞之間有線粒體成分的差異，因此同一家系的不同個(gè)體，由于各種組織受累程度的不同，其臨床表現(xiàn)就可能有不同2。一、常見的線粒體病主要有：線粒體神經(jīng)胃腸腦肌病(MNGIE) 由mtDNA上的胸腺嘧啶磷酸酶基因22q13 突變引起3，通常在20歲之前發(fā)病，發(fā)病時(shí)會出現(xiàn)反復(fù)發(fā)生異常疼痛、嘔吐、腹瀉，并伴有進(jìn)行性外展神經(jīng)麻痹、癡呆伴腦白質(zhì)營養(yǎng)不良、感覺喪失及肌肉無力等神經(jīng)癥狀，放射診斷顯示胃腸蠕動遲緩、胃張力缺乏、十二指腸膨脹。肌陣攣性癲癇伴肌肉蓬毛樣紅纖維綜合征(MERRF) 是以進(jìn)行性肌陣攣伴癲癇、共濟(jì)失調(diào)、肌病、耳聾和輕度癡呆為特征的母

3、系遺傳病?；颊呒±w維紊亂、粗糙，線粒體形態(tài)異常并在骨骼肌細(xì)胞中積累，大多數(shù)有慢性進(jìn)行性癡呆,部分有感覺性聽力喪失、頸肩部脂肪過多。曾懷疑肌陣攣性癲癇伴肌肉蓬毛樣紅纖維綜合征是由于m tDNA 的變異引起，但后來的研究表明M ERRF是由于線粒體tRNA 的8344 或8356 或8363 位堿基的點(diǎn)突變引起的疾病4。慢性進(jìn)行性眼外肌麻痹綜合征(KSS) 由于mtDNA大片段缺失所致的一種粒體病，20 歲以前發(fā)病，主要表現(xiàn)為眼肌麻痹、色素性視網(wǎng)膜炎,視力喪失，小腦共濟(jì)失調(diào)、癡呆, 心肌傳導(dǎo)功能障礙和腦脊液蛋白增多等癥狀。某些病人也有視神經(jīng)萎縮、聽力喪失、心肌病、腎衰、糖尿病、乳酸酸中毒和慢性腹瀉

4、。mtDNA 片段的缺失起源于胚胎發(fā)生早期，多發(fā)生于重鏈與輕鏈兩個(gè)起始點(diǎn)之間，有明顯家族史, 并且這些病變的嚴(yán)重程度差異很大5。線粒體腦肌病伴高乳酸血癥和卒中樣發(fā)作綜合征(MELAS) 多是由mtDNA第3243或3271或3252 或3291號堿基6發(fā)生點(diǎn)突變造成的一種線粒體疾病,其中由第3243號堿基突變引起的病例最常見，由第3252 與3291號堿基突變引起的病例很少見。該病在2-10歲兒童中多發(fā)，患病兒童多表現(xiàn)為表現(xiàn)為發(fā)育遲緩,反復(fù)性頭痛、反復(fù)癲癇發(fā)作、智力遲鈍、聽力減弱、嘔吐、抽搐、易疲勞等。代謝檢查顯示多數(shù)病例乳酸酸中毒,肌活檢查顯示破碎紅纖維,血管染色顯示琥珀酸脫氫酶強(qiáng)陽性，CT

5、檢查可見枕葉腦軟化,病灶范圍與主要腦血管分布不一致,常見腦萎縮、腦室擴(kuò)大和基底節(jié)鈣化。原發(fā)性線粒體腦病Leigh 綜合征 是由于nDNA或mtDNA突變所引起的一組以基底節(jié)、小腦、丘腦血管增生和多部位對稱性海綿狀變性為特征的遺傳病。nDNA 突變導(dǎo)致的COX缺陷, mtDNA上ATP酶基因6 T8993G和T8993C的突變,亮氨酸t(yī)RNA的A3243G和賴氨酸t(yī)RNA的G8344A的突變都可以引起Leigh 綜合征7?；疾≌咄ǔＴ诔錾?-2 年內(nèi)出現(xiàn)進(jìn)食困難、生長發(fā)育遲滯和張力低下,隨后出現(xiàn)生長退化、眼外肌麻痹、視神經(jīng)萎縮、癲癇發(fā)作和窒息，一般發(fā)作數(shù)年后死亡，期間會出現(xiàn)反復(fù)性恢復(fù)和復(fù)發(fā)。M

6、RI發(fā)現(xiàn)下丘腦核團(tuán)、腦干、基底節(jié)、小腦干和腦室周圍有損傷性病灶,之后腦會出現(xiàn)慢慢萎縮，當(dāng)基底節(jié)到受影響時(shí),MRI和光鏡分析發(fā)現(xiàn)乳酸增加。Leber遺傳性視神經(jīng)病(LHON) 是一種主要累及黃斑束纖維,導(dǎo)致視神經(jīng)退性變的線粒體性遺傳病。該病母系遺傳病且傾向于男性發(fā)病，發(fā)病原因主要是由于mtDNA第11778堿基對發(fā)生突變引起8，一般在20-30歲發(fā)病，最初的癥狀表現(xiàn)是視神經(jīng)中心部機(jī)能消失, 隨后色覺喪失、失明，且視力很少能恢復(fù),另外還伴有神經(jīng)、心血管及骨骼肌等系統(tǒng)異常。Pearson綜合征 是一種由mtDNA缺失或加倍所致一種線粒體疾病。多發(fā)生于嬰兒時(shí)期，主要影響骨髓,表現(xiàn)為各類血細(xì)胞（白細(xì)胞、

7、血小板、巨噬細(xì)胞）減少性貧血, 張力減低、生長停滯、身材矮小等癥狀，患兒多死于骨髓衰竭和反復(fù)輸血并發(fā)癥，而且患兒很少能活過嬰兒期，就算存活也多發(fā)展成KSS 綜合征,有乳酸酸中毒、生長落后、胰腺功能障礙、線粒體肌病、進(jìn)行性神經(jīng)系統(tǒng)功能障礙等。二、線粒體病的臨床診斷DNA檢測：線粒體病mtDNA突變主要為點(diǎn)突變和大片段缺失。檢測mtDNA點(diǎn)突變最常用的方法是聚合酶鏈反應(yīng)-限制性片段長度多態(tài)性( PCR-RFLP)分析,檢測時(shí)應(yīng)對所有可能出現(xiàn)的突變進(jìn)行檢測, 常見的突變主要有A3243G、T3271C、A8344G、G8363A、T8993C /G、T9176C、A1555G、G13513A。對mt

8、DNA片段缺失的檢測通?？刹捎瞄L片段PCR方法和Southern轉(zhuǎn)膜法。長片段PCR方法是選擇兩對引物分別擴(kuò)增mtDNA5200216427 和1575625739 兩個(gè)片段,根據(jù)擴(kuò)增產(chǎn)物的瓊脂電泳條帶來判斷有無缺失。對有片段缺失的樣本,可通過限制性內(nèi)切酶消化,瓊脂電泳,對缺失的部位進(jìn)行粗略定位。再據(jù)此設(shè)計(jì)出引物,對含有缺失的部位進(jìn)行PCR擴(kuò)增,然后對擴(kuò)增的產(chǎn)物進(jìn)行直接測序以明確缺失的確切部位。生化檢測：線粒體呼吸鏈功能缺陷的生化檢查對線粒體病基因診斷的選擇具有一定的指導(dǎo)意義。對于有nDNA突變引起的隱性遺傳病通常會引起嚴(yán)重的酶復(fù)合物活性下降，而對于有mtDNA 缺陷引起的隱性遺傳病酶復(fù)合物活

9、性可以從正常到一個(gè)或多個(gè)聯(lián)合缺陷等多種情況。聚丙烯酰胺凝膠電泳( PAGE) 可以用來檢測復(fù)合物的完整性，尤其用于復(fù)合物活性的檢測。CN-PAGE 能更干凈有效地將復(fù)合物從線粒體內(nèi)膜上分離出來。乳酸和丙酮酸的水平在一定程度上反映了線粒體的功能，因此對乳酸和丙酮酸進(jìn)行檢測對線粒體病的診斷是很有意義的。對線粒體疾病的診斷一般測定有氧和無氧情況下運(yùn)動前后的乳酸和丙酮酸水平。在患有MERRF綜合征、KSS、Leigh和處于MELAS綜合征急性發(fā)作期的患者的血清和腦脊液中均有乳酸和丙酮酸增高的現(xiàn)象9。乳酸和丙酮酸同時(shí)增高或其比值異常，均不能確診為是線粒體病，不排除是其他疾病的可能性，如要確診還需行肌活檢

10、組織中的線粒體呼吸鏈酶復(fù)合體的測定、肌后活檢組織病理學(xué)檢查和分子生物學(xué)分析。肌肉活檢：對某些疑似線粒體病進(jìn)行肌肉活檢是很有必要的,有助于排除其他神經(jīng)肌肉疾病。多數(shù)線粒體病的患者肉膜下會出現(xiàn)破碎樣紅纖維（RRF）, 肌纖維細(xì)胞色素C氧化酶（COX）缺失, 血管琥珀酸脫氫酶(SDH)反應(yīng)增強(qiáng)的現(xiàn)象。因此，對疑似線粒體病的肌肉活檢主要是對這三種物質(zhì)的檢測、但也有一部分線粒體病,如Leber遺傳性視神經(jīng)病、Leigh腦病和神經(jīng)源性肌無力、共濟(jì)失調(diào)和視網(wǎng)膜色素變性(NARP)綜合征,其肌肉活檢完全正?；騼H表現(xiàn)為肌纖維輕度大小不等。并且,RRF和COX缺失纖維也不是線粒體病特有的病理變化，因此，肌活檢正常

11、并不能排除線粒體病的診斷，還需要借助于其他的診斷方法。參考文獻(xiàn)1 LarssonN G, Clayton D. Molecular genetic aspects of human mitochondrial disorders. Annu Rev Genetics, 1995, 29:1512 Sherratt E J, Thomas A W, Alcolado J C. Mitochondrial DNA defects: a widening clinical spectrum of disorders. Clin Sci, 1997, 92:225.3 Nishino I, Sp in

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