成人慢性近端型脊肌萎縮癥的遺傳學(xué)研究進(jìn)展

李　斌，王　琳，簡(jiǎn)曉光，吳天晨

江蘇省南京市中醫(yī)院(南京 210001)，E-mail：libinnanjing163.com

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成人慢性近端型脊肌萎縮癥的遺傳學(xué)研究進(jìn)展

李斌，王琳，簡(jiǎn)曉光，吳天晨

江蘇省南京市中醫(yī)院(南京 210001)，E-mail：libinnanjing163.com

摘要：嬰幼兒期發(fā)病的脊髓性肌萎縮癥作為一類(lèi)常見(jiàn)的遺傳性疾病為人們所熟知，其遺傳學(xué)機(jī)制基本明確，為產(chǎn)前診斷提供了理論基礎(chǔ)。而成人型脊髓性肌萎縮癥較為罕見(jiàn)，其遺傳學(xué)機(jī)制尚不明確，無(wú)明確的有效的治療方法。世界范圍內(nèi)的學(xué)者為此做出了許多努力，本研究就該病的遺傳學(xué)研究現(xiàn)狀做一綜述。

關(guān)鍵詞：脊髓性肌萎縮；遺傳學(xué)；X-性連鎖遺傳型；常染色體顯性遺傳；常染色體隱性遺傳；成人

脊髓性肌萎縮癥(spinal muscular atrophy，SMA)系指一類(lèi)由于下運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元變性導(dǎo)致的進(jìn)行性骨骼肌無(wú)力和萎縮的一組疾病。根據(jù)起病年齡和病變程度可將本病分為常見(jiàn)的Ⅰ型～Ⅳ型。Ⅳ型稱(chēng)為成人型SMA，常于20歲～30歲后起病，臨床主要表現(xiàn)為進(jìn)行性四肢遲緩性癱瘓、肌萎縮，近端重于遠(yuǎn)端，下肢重于上肢；體查可見(jiàn)四肢近端肌肉萎縮，無(wú)感覺(jué)障礙；血清肌酸激酶同工酶(CK)正?；蜉p度增高；肌電圖為神經(jīng)源性損害；肌肉活檢為神經(jīng)源性肌萎縮；病情進(jìn)行性加重。SMA-Ⅳ病人電生理檢查神經(jīng)源性和肌源性電位混雜存在，EMG顯示有纖顫電位及正銳波，隨意運(yùn)動(dòng)時(shí)干擾相減少；肌肉病理改變表現(xiàn)為神經(jīng)源性損害，并具有失神經(jīng)和神經(jīng)再支配現(xiàn)象的特征，明顯存在較多的肥大纖維，肌束中有肥大纖維及正常體積的肌纖維排列在一起，并保持兩型肌纖維呈鑲嵌式分布，其多樣化表現(xiàn)也較突出[1]。不同于前三型常染色體隱性遺傳方式，SMA-Ⅳ的遺傳方式和染色體定位均不明確，目前亦無(wú)基因檢測(cè)標(biāo)記。SMA-Ⅳ遺傳表型分為常染色體隱性遺傳、常染色體顯性遺傳、X-性連鎖遺傳和散發(fā)型。

1常染色體隱性遺傳

1990年SMA的致病基因被定位于5q13，近年來(lái)眾多分子遺傳學(xué)的研究已表明運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元生存基因(survival motor neuron gene，SMN)是Ⅰ型～Ⅲ型SMA的決定基因。SMN基因在一條染色體上具有兩個(gè)拷貝，在端粒側(cè)稱(chēng)SMN1，位于著絲粒側(cè)稱(chēng)SMN2，SMN1和SMN2的主要功能差別在于7號(hào)外顯子。它們7號(hào)外顯子的起始處存在一個(gè)核苷差異，SMN1是C，SMN2是T，這對(duì)于SMN mRNA的剪接是非常重要的。SMN1 mRNA含有7號(hào)外顯子，而SMN2 mRNA通常則不含7號(hào)外顯子。由于7號(hào)外顯子對(duì)于制造穩(wěn)定的具有完全功能的SMN蛋白是必不可少的，而SMN2基因轉(zhuǎn)錄的mRNA不含因7號(hào)外顯子。因而SMN2基因無(wú)法獨(dú)自提供足夠的維持人體運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元生存所必需的全功能SMN蛋白，從而導(dǎo)致疾病的發(fā)生。同樣定位于5q13神經(jīng)元凋亡抑制蛋白(neuronal apoptosis inhibitory protein，NAIP)在SMA病人中可檢測(cè)到丟失，但其在SMA發(fā)病的作用尚不清楚。NAIP具有抗凋亡的功能，SMN的功能尚不清楚，有研究表明，SMN與Bcl-2相互作用，SMN與Bcl-2在 Bax誘導(dǎo)或Fas介導(dǎo)的凋亡過(guò)程中起到協(xié)同抗凋亡作用。然而當(dāng)SMN基因缺少了第七位外顯子或者基因內(nèi)部發(fā)生了突變就喪失了與Bcl-2的協(xié)同抗凋亡作用，從而導(dǎo)致脊髓前角細(xì)胞的凋亡而發(fā)病[2]。

那么表現(xiàn)為常染色體隱性遺傳的SMA-Ⅳ的治病基因是否與SMN有關(guān)呢。對(duì)來(lái)自于摩洛哥的54例SMA病人研究發(fā)現(xiàn)，SMN1基因外顯子7在100%的Ⅰ型、90%的Ⅱ型、74%的Ⅲ型和80%Ⅳ型SMA病人純和丟失。SMN1外顯子8在100%的Ⅰ型、53%的Ⅱ型、53%的Ⅲ型和80%Ⅳ型病人中純和丟失。神經(jīng)細(xì)胞凋亡抑制蛋白(neuronal apoptosis inhibitort protein，NAIP)基因外顯子5在67%的Ⅰ型、32%的Ⅱ型、5%的Ⅲ型和20%的Ⅳ型SMA病人中純和丟失。結(jié)果顯示SMN1基因缺失是常染色體隱性表型成人型SMA病人的發(fā)病原因。在兩個(gè)成年SMA病人輕微的臨床表現(xiàn)中發(fā)現(xiàn)NAIP外顯子5的丟失，說(shuō)明其并不影響疾病嚴(yán)重程度[3]。Mazzei等[4]通過(guò)對(duì)3例SMA-Ⅳ病人研究發(fā)現(xiàn)，不同于直接SMN1外顯子7的直接刪除，基因轉(zhuǎn)換事件有可能是其發(fā)病原因。不同的人擁有SMN2基因的數(shù)量也各不相同。SMA病人擁有SMN2基因數(shù)量的多少?zèng)Q定了他們病情的嚴(yán)重程度，數(shù)量越多病情就會(huì)越輕。每名病人至少會(huì)擁有1個(gè)SMN2基因，因?yàn)槿梭w內(nèi)各種細(xì)胞的生存需要有一定量的SMN蛋白來(lái)維持。Wirth 等[5]通過(guò)對(duì)SMA-Ⅳ病人的研究發(fā)現(xiàn)，隨著發(fā)病年齡的遞增，病人基因組所攜帶SMN2基因的拷貝數(shù)也增長(zhǎng)，3例SMA-Ⅳ病人中2例有4個(gè)SMN2副本，1例有6個(gè)SMN2副本。而SMA-Ⅰ病人僅僅攜帶1個(gè)～2個(gè)拷貝數(shù)。資料還顯示SMN2基因的數(shù)量也會(huì)決定SMA小鼠的病情。俄亥俄州立大學(xué)Burghes實(shí)驗(yàn)室的數(shù)據(jù)表明，為SMA小鼠增加人類(lèi)SMN2基因可以減輕它們的癥狀。例如，當(dāng)它們擁有8個(gè)SMN2基因時(shí)，就不會(huì)表現(xiàn)出SMA的癥狀。因此擁有更多數(shù)量的SMN2基因通常就意味著SMA癥狀更輕。這也從一個(gè)側(cè)面說(shuō)明SMN2有概率轉(zhuǎn)錄成為帶有外顯子7的正常mRNA[5]。雖然目前各家看法不一，但是考慮到相似的臨床表型，表現(xiàn)為常染色體隱性遺傳的SMA-Ⅳ，仍需要考慮到是否為SMN基因的轉(zhuǎn)換，點(diǎn)突變所致的SMN1的純和丟失。

2X-性連鎖遺傳型

該型又稱(chēng)為脊髓延髓肌肉萎縮癥(Kennedy病)，多見(jiàn)于中年男性，常于40歲前發(fā)病，肌無(wú)力可有四肢近端發(fā)展至遠(yuǎn)端甚至軀干肌，甚至出現(xiàn)延髓麻痹；并發(fā)一些內(nèi)分泌功能障礙，包括陽(yáng)痿、男性乳房發(fā)育和睪丸病變；另外早期還可以出現(xiàn)一些癥狀和體征，如震顫、乏力、痙攣、易疲勞、肌肉痙攣、遇冷僵硬，由于咽肌逐漸松弛所造成的睡眠障礙等。X-性連鎖遺傳型SMA的決定基因已定位于Xq11-12的雄激素受體(Androgen Receptor AR)基因，認(rèn)為發(fā)病系該基因的1號(hào)外顯子內(nèi)CAG三核苷酸串聯(lián)重復(fù)序列拷貝數(shù)異常擴(kuò)展所致[6]。AR是類(lèi)固醇激素和甲狀腺激素超家族中的成員，1號(hào)外顯子編碼受體的N端，N端的多聚谷氨酰胺結(jié)構(gòu)與轉(zhuǎn)錄激活有關(guān)[7]。實(shí)驗(yàn)表明隨CAG重復(fù)數(shù)的增加，雄激素受體基因的轉(zhuǎn)錄活性逐漸受到抑制。該序列在正常人的重復(fù)數(shù)為 9～37，而Kennedy病病人則為38以上，并且失去了遺傳的穩(wěn)定性[8]。Fratta等[9]對(duì)英國(guó)病人研究發(fā)現(xiàn)，病人CAG三核苷酸串聯(lián)重復(fù)序列拷貝數(shù)的多少與發(fā)病年齡和病情進(jìn)展的速度有著顯著的相關(guān)性。而也有報(bào)道CAG三核苷酸串聯(lián)重復(fù)序列拷貝數(shù)與發(fā)病年齡與病情的進(jìn)展速度無(wú)關(guān)，所以其相關(guān)性需要進(jìn)一步大樣本的研究。而為何雄激素受體N端CAG重復(fù)序列拷貝數(shù)增大影響具有長(zhǎng)索的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元目前機(jī)制不明。但是基因的準(zhǔn)確定位為臨床的診斷和治療奠定了基石。

3常染色體顯性遺傳

許多遠(yuǎn)端型成人發(fā)病的脊髓性肌萎縮及SMA-V病人表現(xiàn)為常染色體顯性遺傳的較多。近年來(lái)隨著基因組學(xué)的發(fā)展，越來(lái)越多關(guān)于SMA-Ⅳ常染色體顯性遺傳家系及其責(zé)任基因的報(bào)道，為進(jìn)一步揭示SMA-Ⅳ的可能發(fā)病機(jī)制做出了一定貢獻(xiàn)。Rudnik-Rudnik Sch?neborn等[10]在研究SMA-Ⅳ病人家系時(shí)基因掃描顯示，病人SETX基因發(fā)生突變，位點(diǎn)位于 c.1166TT，Q493X)和一個(gè)報(bào)道過(guò)的突變(c.1130G>T，R377H)，2例病人分別于出現(xiàn)肌無(wú)力后14年和22年出現(xiàn)心肌受累。病人的親屬有著更高的心臟疾病和心源性猝死。如果神經(jīng)性肌萎縮又合并心臟病的家族，要考慮到LMNA基因突變的可能[11]。Kosac等[12]對(duì)來(lái)自巴西5個(gè)家系42例病人中的10例病人進(jìn)行基因檢測(cè)，2例病人檢測(cè)出囊泡相關(guān)膜蛋白相關(guān)蛋白B (vesicle-associated membrane protein-associated protein B，VAPB) 基因a.P56S突變。對(duì)一個(gè)表現(xiàn)為近端型SMA常染色體顯性遺傳保加利亞家族的全基因組聯(lián)鎖分析并進(jìn)行外顯子掃描顯示，在bicaudal D homolog 2 (Drosophila) (BICD2)上發(fā)現(xiàn)一個(gè)雜合的突變：de novo c.320C>T (p.Ser107Leu)，進(jìn)一步分析顯示，對(duì)199例非5號(hào)染色體SMA病人進(jìn)行基因掃描， 1例病人在BICD2發(fā)現(xiàn)了第二個(gè)突變點(diǎn)c.2321A>G (p.Glu774Gly)，兩個(gè)家族均表現(xiàn)為較早發(fā)病年齡，緩慢的進(jìn)展過(guò)程，下肢近端受累明顯[13]。

隨著我國(guó)基礎(chǔ)生命科學(xué)的迅猛發(fā)展，對(duì)SMA-Ⅳ病人進(jìn)行基因掃描成為可能。目前針對(duì)我國(guó)SMA-Ⅳ病人基因定位診斷尚處于空白階段。那么應(yīng)該如何識(shí)別出致病基因呢。結(jié)合前人的研究，首先，仍然需要篩查運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元生存基因，特別是家系表現(xiàn)為遺傳的規(guī)律。其次，對(duì)表現(xiàn)為X-性連鎖遺傳型，需要篩查雄激素受體基因，檢測(cè)雄激素受體N端CAG重復(fù)序列拷貝數(shù)進(jìn)一步明確病因。針對(duì)已有的報(bào)道我國(guó)SMA-Ⅳ病人表現(xiàn)為常染色體顯性遺傳及散發(fā)病例較為多見(jiàn)。目前在發(fā)病的家族中已鑒定出Senataxin基因、LMNA基因、VAPB基因，BICD2基因?yàn)榭赡艿闹虏』颉enataxin基因的功能可能參與清除細(xì)胞RNA剪輯加工過(guò)程中產(chǎn)生的錯(cuò)誤信息，該基因突變使得運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元細(xì)胞難以清除DNA轉(zhuǎn)錄過(guò)程中產(chǎn)生的錯(cuò)誤，最終造成神經(jīng)元細(xì)胞功能退化。LMNA基因編碼中間纖絲蛋白，它們構(gòu)成了核膜下的基質(zhì)。編碼人類(lèi)A型lamin的基因的突變會(huì)導(dǎo)致核纖層蛋白綜合征(laminopathies)。VAPB基因參與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)未折疊蛋白反應(yīng)，調(diào)節(jié)胞內(nèi)的鈣穩(wěn)態(tài)。BICD2基因通過(guò)與動(dòng)力蛋白與動(dòng)力激活蛋白復(fù)合物的結(jié)合影響膜性細(xì)胞器表面動(dòng)力蛋白與動(dòng)力激活蛋白相互作用，從而調(diào)節(jié)高爾基體與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的物質(zhì)運(yùn)輸。這些基因似乎沒(méi)有內(nèi)在聯(lián)系，但是它們的突變都導(dǎo)致了相同后果，脊髓前角運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元的凋亡。前人的研究結(jié)果也顯示，影響運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元的細(xì)胞核、細(xì)胞器的結(jié)構(gòu)或功能以及胞內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸均能導(dǎo)致細(xì)胞的凋亡。

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(本文編輯郭懷印)

(收稿日期：2015-10-26)

中圖分類(lèi)號(hào)：R746.4R259

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

doi：10.3969/j.issn.1672-1349.2016.09.019

文章編號(hào)：1672-1349(2016)09-0983-03