中國邢臺地區(qū)Leber遺傳性視神經(jīng)病變分子流行病學調(diào)查研究

解世朋,王　浩,常永業(yè), 石慧君, 管敏鑫, 張銘連

?

·調(diào)查研究·

中國邢臺地區(qū)Leber遺傳性視神經(jīng)病變分子流行病學調(diào)查研究

解世朋1,王浩1,常永業(yè)1, 石慧君1, 管敏鑫2, 張銘連1

Molecular epidemiology of Leber hereditary optic neuropathy in Xingtai China

Shi-Peng Xie1, Hao Wang1, Yong-Ye Chang1, Hui-Jun Shi1, Min-Xin Guan2, Ming-Lian Zhang1

Foundation items:National Natural Science Foundation of China(No.31471191);Supporting Project for Science and Technology of Hebei Province (No.11276103D-12)

1Department of Combine Traditional Chinese and Western Medicine Ophthalmology, Hebeisheng Eye Hospital, Chinese Traditional Ophthalmology Institute of Hebei Province, Key Laboratory for Ophthalmology in Hebei, Xingtai 054001, Hebei Province, China;2Genetics Institute, Zhejiang University, Hangzhou 310058, Zhejiang Province, China

Correspondence to:Ming-Lian Zhang. Department of Combine Traditional Chinese and Western Medicine Ophthalmology, Hebeisheng Eye Hospital, Chinese Traditional Ophthalmology Institute of Hebei Province, Key Laboratory for Ophthalmology in Hebei, Xingtai 054001, Hebei Province, China. zhmlyk@sohu.com

Received：2015-11-30Accepted：2016-03-10

Abstract

?AIM:To estimate the prevalence and molecular epidemiology of Leber hereditary optic neuropathy(LHON)in the south of North China.

?METHODS:Patients suspected with LHON who went to Hebei Ophthalmic Hospital(formerly Xingtai Eye Hospital) from December 2001 to December 2014, were conducted mtDNA(mitochondrial DNA) screening. The patients whose origin were Xingtai, the sourth of North China, were screened out. The LHON families were given detailed follow-up, pedigree investigation and examinations of visual acuity, fundus, color vision, visual field and other clinical exam to diagnose the sick ones in the pedigrees. We took the resident population which date was from the sixth national census in 2010 in Xingtai area as the base, then conducted statistically analysis for those pedigrees to roughly estimate the incidence and molecular genetics characteristics of LHON in this area.

?RESULTS:From December 2001 to December 2014, the 463 people from four generations in 33 LHON families were investigated, and 72 patients were diagnosed as LHON, 65 males and 7 females. One patient was found with mutation at T3866C，60 at G11778A,8 at T14484C,2 at G11696A+G11778A, and 1 at G3460A. In the sixth national census in 2010, the population aged 0～64 in Xingtai area was 6592466, and the prevalence of LHON was 1.092/100000(95%CI:0.964～1.22/100000), and the incidence of G11778A, which was the most common one, was 0.91/100000(95%CI:0.79～1.03/100000).

?CONCLUSION:The incidence of LHON in Xingtai China is high, the lower limit of prevalence is about 1.092/100000, and the ND4 is the hot spot region. The mutation at G11778A is the most common one. Male patients were significantly more than female patients.

KEYWORDS:?Leber hereditary optic neuropathy;incidence rate;epidemiological investigation;gene mutation;mitochondria

Citation:Xie SP, Wang H, Chang YY,etal. Molecular epidemiology of Leber hereditary optic neuropathy in Xingtai China.GuojiYankeZazhi(IntEyeSci) 2016;16(4):738-741

摘要

關(guān)鍵詞：Leber遺傳性視神經(jīng)病變；發(fā)病率；流行病學調(diào)查；基因突變；線粒體

引用：解世朋,王浩,常永業(yè),等.中國邢臺地區(qū)Leber遺傳性視神經(jīng)病變分子流行病學調(diào)查研究.國際眼科雜志2016;16(4):738-741

0引言

Leber遺傳性視神經(jīng)病變(Leber’s hereditary optic neuropathy，LHON)是眼科常見的一種線粒體DNA突變導致視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細胞退行性病變的母系遺傳性疾病。1871年，德國眼科醫(yī)生Leber[1]首先報道了該病的臨床特征，1988年Wallace等[2]首次發(fā)現(xiàn)該病與線粒體DNA(mitochondrial，mtDNA)MT-ND4基因的G11778A突變有關(guān)，90%～95%的患者只攜帶該病3個mtDNA原發(fā)突變(即G3460A、G11778A或T14484C)中的一個。近年來，國外報道攜帶三個原發(fā)位點的LHON患者發(fā)病率在1.36(芬蘭北部)/10萬～3.22/10萬(英格蘭東北部)[3-6]，歐洲的一項Meta分析提示其發(fā)病率為1∶45000[7]，T14484C視功能恢復較好，而G3460A、G11778A一般視功能恢復相對較差，男女性別比(6～12)∶1[3，8]。本病近年來在分子遺傳學方面的研究取得較大進展，到目前為止，已經(jīng)報道的與LHON發(fā)病有關(guān)的mtDNA有60多個(http://www.mitomap.org)，但在治療方法及藥物方面并沒有大的突破。我國由于人口眾多，人員流動性較強，對LHON進行流行病學調(diào)查相對困難，因此，探討分析LHON患者在中國邢臺地區(qū)的發(fā)病率有一定的臨床意義。我們回顧性研究2001-12/2014-12在河北省眼科醫(yī)院(原邢臺市眼科醫(yī)院)就診具有ND4 G11778A、ND6 T14484C、ND1 G3460A線粒體DNA突變陽性的253例Leber遺傳性視神經(jīng)病變患者，篩選出邢臺籍的LHON先證者33例，對這些先證者的4代母系成員進行了詳細的家系調(diào)查和臨床檢查，得出中國邢臺地區(qū)的LHON患者發(fā)病數(shù)據(jù)。

1對象和方法

1.1對象病例資料及入選標準：家系調(diào)查及進行臨床檢查前獲得醫(yī)院倫理委員會許可，征得所有患者及家屬知情同意，對2001-12/2014-12就診于河北省眼科醫(yī)院(原邢臺市眼科醫(yī)院)符合以下入選標準的LHON患者進行研究。病例入選標準：(1)mtDNA檢測ND4 G11778A、ND6 T14484C、ND1 G3460A至少一個位點突變陽性，或發(fā)現(xiàn)其它已報道與LHON相關(guān)的基因突變；(2)進行視野、視覺電生理、FFA等檢查排除合并Best病、stargardt病、青光眼等引起視功能受損的其它眼?。?3)行頭顱CT或MRI排除顱內(nèi)疾患;(4)所有先證者均為邢臺籍患者。

1.2方法對符合病例入選標準的LHON患者進行詳細的家系調(diào)查，繪制出母系家系圖，按圖對所有母系成員進行性別、年齡登記，并進行視力、色覺、眼底、視覺電生理、熒光素眼底血管造影、自動靜態(tài)視野等眼科檢查，必要時行頭顱CT排除顱內(nèi)疾患，得出所有家系的基本資料及臨床數(shù)據(jù)，篩選出LHON外顯患者，并對這些家系成員進行隨訪，如有在研究期間發(fā)病者將實時更新觀察數(shù)據(jù)。人口學資料根據(jù)我國2010-11-01零時為標準時點進行了第六次全國人口普查時邢臺的0～65歲常住人口數(shù)為基數(shù)。

基因檢測方法：所有入選病例均委托浙江大學進行mtDNA檢測。抽取患者外周靜脈血2mL，采用濾紙片法郵寄至浙江大學生命科學院。取1cm2的濾紙片放到1.5mL的離心管中，加入滅菌的DNA提取緩沖液500μL至離心管中，然后再加入30μL新鮮配制的蛋白酶K溶液，混勻，置于37℃水浴箱過夜。放入乙二胺四乙酸抗凝管中，采用酚一氯仿抽提法提取外周血白細胞DNA。應用Primer 3軟件設(shè)計mtDNA目的片段引物，聚合酶鏈式反應(PCR)擴增片段。引物序列為17F(5’-TCACTCTCACTGCCCAAGAA-3’)、17R(5’-GGAGAATGGGGGATAGGTGT-3’)、21F(5’-GCATAATTAAACTTTACTTC-3’)。PCR反應體系為50μL∶25μL Taq Mix，上下游物各1μL、基因組DNA 80ng，加去離子水至50μL。PCR反應條件：95℃預變性30s，56℃退火30s，72℃延伸30s，重復循環(huán)36次，最后72℃延伸10min。采用15g/L瓊脂糖凝膠電泳觀察PCR擴增產(chǎn)物是否為單一目的條帶，切膠回收，過柱純化后由上?？旎锟萍加邢薰具M行測序反應并進行測序結(jié)果分析。

2結(jié)果

2.1人口學資料邢臺地區(qū)常住人口為7104114人，0～14歲的人口為1264133人，占總?cè)丝诘?7.80%；15～64歲的人口為5328333人，占75.00%；65歲及以上的人口為511648人，占7.20%?？紤]LHON的發(fā)病特點、人口學特征及本次研究時間跨度較大的特點，我們截取2010年第六次人口調(diào)查數(shù)據(jù)中0～64歲的人口數(shù)6592466作為基數(shù)進行研究。

2.2家系情況與基因分布共有33例先證者，33個家系，共調(diào)查了這些家族的4代母系成員463例，出現(xiàn)視功能障礙的LHON患者72例,見表1。在這些家族中ND4 G11778A突變家系27個，外顯男性55例，女性7例，年齡6～38(平均15.32±6.25)歲；ND6 T14484C突變家系3個，外顯男性6例，年齡11～24(平均12.32±5.25)歲，ND1 G3460A突變家系1個，男性患者1例，年齡21歲。G11778A+G11696A突變家系1個，外顯男性2例，發(fā)病年齡分別為13歲和21歲；3866家系1個，男性患者，發(fā)病年齡28歲。

2.3發(fā)病率在33個家系中共有72例外顯的LHON患者視功能出現(xiàn)病理性損害，以2010年國家第六次人口普查時邢臺地區(qū)0～64歲常住人口數(shù)6592466作為基數(shù)，計算出中國邢臺地區(qū)Leber遺傳性視神經(jīng)病變患病率為1.092/10萬(95%CI:0.964/10萬～1.22/10萬)，其中以G11778A位點突變最為常見，G11778A位點的發(fā)病率為0.91/10萬(95%CI:0.79/10萬～1.03/10萬)；在這些患者中男女性別比為9.29∶1(65/7)，女性患者均表現(xiàn)為G11778A基因突變。

表1選取33個LHON家系情況

家系編號突變位點男性總數(shù)(例)發(fā)病男性(例)女性總數(shù)(例)發(fā)病女性(例)先證者發(fā)病年齡(歲)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

3討論

通過本次調(diào)查我們發(fā)現(xiàn)LHON患者中最小的發(fā)病年齡僅為6歲，6～12歲兒童發(fā)病的LHON患者共有4例，20歲以后發(fā)病的成人5例，其余63例均為12～20歲發(fā)病，提示LHON可以在不同年齡段發(fā)病，青春期仍然是LHON發(fā)病較為集中的時期；家系調(diào)查中發(fā)現(xiàn)LHON患者大部分為農(nóng)村患者(縣級以下行政區(qū)域)，城市(縣及縣級以上行政區(qū)域)患者僅有3例，提示本病農(nóng)村發(fā)病較高；在所調(diào)查的LHON發(fā)病患者中G11778A突變患者家系中男:女達到7.86∶1(55∶7)，而T14484C、G3460A、T3866C及G11778A+G11696A中共有10例患者，均為男性，提示LHON患者男性發(fā)病率明顯高于女性，說明在邢臺地區(qū)LHON患者發(fā)病男性明顯多于女性，以農(nóng)村患者居多，兒童和成人均可患病。2002年Chinnery 在英格蘭東北部對2173800人群進行了第一次LHON的流行病學調(diào)查，結(jié)果顯示LHON發(fā)病率為3.22/10萬，基因攜帶者為11.82/10萬[6]，而后來塞爾維亞及芬蘭研究的LHON發(fā)病率在1.36(芬蘭北部)/10萬～2/10萬之間[3-4]，另外歐洲進行的一項Meta分析顯示LHON發(fā)病率為1/45000[7]。由于這些國家人口相對較少，醫(yī)療資源較為豐富，故進行流行病學調(diào)查容易控制。我國由于人口眾多，近年流動人口增多，而且患者對遺傳性疾病的認識不足，懼怕家族隱私泄露，配合較差，因此進行流行病學調(diào)查時困難較多。因為受人力、物力等條件的限制，我們暫時做不到對邢臺地區(qū)的近700萬人口進行徹底的流行病學調(diào)查。在近14a的臨床工作中考慮到邢臺地區(qū)屬于經(jīng)濟欠發(fā)達地區(qū)，人口流動相對較少，而且河北省眼科醫(yī)院(原邢臺市眼科醫(yī)院)有建院100余年的歷史，在邢臺地區(qū)有著較高的聲譽，眼病患者外診較少，大多會來該院就診，LHON由于其遺傳性特點，故通過對邢臺籍的LHON先證者進行追溯，采用回顧性分析、家系調(diào)查、隨訪的形式，在這14a的時間中保持開放狀態(tài)，隨時更新家系情況，將出現(xiàn)的外顯患者納入研究數(shù)據(jù)庫，對邢臺地區(qū)的LHON發(fā)病率進行一個初步估測，從而得出該地區(qū)LHON發(fā)病率的大致情況。這種方法顯然不是一種嚴謹?shù)牧餍胁W調(diào)查，研究過程中肯定會有遺漏，實際LHON的發(fā)病率要高于1.092/10萬，所以我們得出的數(shù)據(jù)與英格蘭的發(fā)病率有一定差距，但是應用這種方法至少可以得出LHON的發(fā)病率下限，對我國的LHON發(fā)病率情況有個大致了解。管敏鑫等對1281個中國LHON先證者進行線粒體基因檢測后發(fā)現(xiàn)ND4片段G11778A突變占35.36%，ND6段T14484C突變占4.4%[9-10]；張銘連等[11]對66例LHON患者進行研究后發(fā)現(xiàn)T11778C位點突變占83.33%；T14484C位點突變占13．64%；而郭向明等[12]曾對140例LHON先證者進行mtDNA研究后發(fā)現(xiàn)G11778A位點突變占92.9%，T14484C位點突變占5.7%；我們分析以上研究結(jié)果數(shù)據(jù)差異較大的原因主要為管敏鑫研究領(lǐng)域主要為分子生物學，其研究對象為廣義LHON患者，其目的是為了發(fā)現(xiàn)新的基因突變位點及發(fā)現(xiàn)LHON的致病機制，故病例入選標準較為寬松，而張銘連及郭向明所研究人群多有家族史為臨床確診病例，故篩選出的三個原發(fā)位點陽性率較高。我們曾對來院就診的無家族史疑似LHON患者及30歲以后發(fā)病的LHON患者進行mtDNA分析，發(fā)現(xiàn)疑似患者中mtDNA突變陽性占47.3%,其中G11778A突變占36.6%,T14484C突變占4.5%,G3460A占1.8%與管敏鑫研究結(jié)果相近，而30歲以后發(fā)病的LHON患者中G11778A占77.8%[13-14]。在本次調(diào)查中，我們發(fā)現(xiàn)ND4為中國華北南部邢臺地區(qū)LHON突變的熱點區(qū)域，在三個原發(fā)位點突變中G11778A突變占有絕對優(yōu)勢，占所有LHON患者的86.11%(包括2例11696+11778患者)，人群中的發(fā)病率達到了0.91/10萬(95%CI:0.79/10萬～1.03/10萬)，T14484C位點其次，占LHON患者的11.11%，而G3460A位點最少，僅有1例發(fā)病，占1.39%，在這些LHON患者中還發(fā)現(xiàn)了1例散發(fā)的3866位點突變患者。在治療方面現(xiàn)代醫(yī)學目前對LHON的治療策略仍然有限，大多認為短鏈醌類化合物(如艾地苯醌)，在疾病的早期階段對LHON患者的視力有保護作用，另外基因治療雖然是一種很好的方法，但是仍然處于試驗階段[15-16]，我們下一步將進一步研究中西醫(yī)結(jié)合治療對LHON患者視功能干預的影響。

由于受條件限制的影響，本次研究尚有很多不足之處，我們將繼續(xù)對這些家系進行隨訪，將新發(fā)現(xiàn)的邢臺籍LHON患者納入我們的研究數(shù)據(jù)庫，繼續(xù)本項研究，待條件成熟后，采用嚴謹?shù)牧餍胁W調(diào)查方法，對邢臺地區(qū)進行一次科學的LHON流行病學調(diào)查，得出我國LHON較為客觀的發(fā)病率。

參考文獻

1 Leber T. Ueber hereditaere und congenital angelegte sehnervenleiden.GraefesArchOphthal1871;17:249-291

2 Wallace DCSG, Lott MT, Hodge JA,etal. Mitochondrial DNA mutation associated with Leber’s hereditary optic neuropathy.Science1988;242(4884):1427-1430

3 Korkiam?ki P, Kervinen M, Karjalainen K,etal.Prevalence of the primary LHON mutations in Northern Finland associated with bilateral optic atrophy and tobacco-alcohol amblyopia.ActaOphthalmol2013;91(7):630-634

4 Jancic J, Dejanovic I, Samardzic J,etal.Leber hereditary optic neuropathy in the population of Serbia.EurJPaediatrNeurol2014;18(3):354-359

5 Puomila A,H?m?l?inen P, Kivioja S,etal.Epidemiology and penetrance of Leber hereditary optic neuropathy in Finland.EurJHumGenet2007;15(10):1079-1089

6 Man PY, Griffiths PG, Brown DT,etal.The epidemiology of Leber hereditary optic neuropathy in the North East of England.AmJHumGenet2003;72(2):333-339

7 Mascialino B, Leinonen M, Meier T.Meta-analysis of the prevalence of Leber hereditary optic neuropathy mtDNA mutations in Europe.EurJOphthalmol2012;22(3):461-465

8 Maciel-Guerra AT, Zanchetta LM, Amaral Fernandes MS,etal.Leber’s hereditary optic neuropathy:clinical and molecular profile of a Brazilian sample.OphthalmicGenet2010;31(3):126-128

9 Jiang P, Liang M, Zhang J,etal. Prevalence of mitochondrial ND4 mutations in 1281 Han Chinese subjects with Leber’s hereditary optic neuropathy.InvestOphthalmolVisSci2015;56(8):4778-4788

10 Liang M, Jiang P, Li F,etal.Frequency and spectrum of mitochondrial ND6 mutations in 1218 Han Chinese subjects with Leber’s hereditary optic neuropathy.InvestOphthalmolVisSci2014;55(3):1321-1331

11張銘連,石慧君,常永業(yè),等.Leber遺傳性視神經(jīng)病變患者線粒體DNA檢測分析.中華眼底病雜志2006；22(2)：132-134

12郭向明,賈小云,肖學珊,等.中國人Leber遺傳性視神經(jīng)病變線粒體DNA突變頻譜.中華眼底病雜志2003；19(5):288-291

13解世朋，石慧君，常永業(yè)，等. 疑似LHON患者mtDNA突變規(guī)律及臨床研究. 國際眼科雜志 2013；13(1)：59-61

14常永業(yè),解世朋,王浩,等.30歲以后發(fā)病的Leber遺傳性視神經(jīng)病變患者的臨床特征.中華眼底病雜志2014； 30(3)：270-273

15 Gueven N, Faldu D.Therapeutic strategies for Leber’s hereditary optic neuropathy:A current update.IntractableRareDisRes2013；2(4):130-135

16 La Morgia C,Carbonelli M,Barboni P,etal. Medical management of hereditary optic neuropathies.FrontNeurol2014；31(5):141-148

DOI:10.3980/j.issn.1672-5123.2016.4.39

收稿日期：2015-11-30 修回日期： 2016-03-10

通訊作者：張銘連，主任醫(yī)師，教授，研究方向：眼底病.zhmlyk@sohu.com

作者簡介：解世朋，碩士，副主任醫(yī)師，研究方向：神經(jīng)眼科。

基金項目：國家自然科學基金資助項目(No.31471191);河北省科技支撐計劃(No.11276103D-12)
作者單位：
1(054001)中國河北省邢臺市，河北省眼科醫(yī)院中西醫(yī)結(jié)合眼科 河北省中醫(yī)眼科研究所 河北省眼科學重點實驗室；
2(310058)中國浙江省杭州市，浙江大學遺傳學研究所

目的：初步估測Leber遺傳性視神經(jīng)病變(Leber’s hereditary optic neuropathy，LHON)在中國邢臺地區(qū)的發(fā)病率及分子流行病學特點。

方法：對2001-12/2014-12就診于河北省眼科醫(yī)院(原邢臺市眼科醫(yī)院)的可疑LHON患者進行mtDNA(mitochondrial DNA)檢測，篩選出中國華北南部邢臺籍的LHON患者，對這些LHON家系進行詳細的隨訪、家系調(diào)查、視力、眼底、色覺、視野等相關(guān)臨床檢查，確診出這些家系的患病人群，以2010年國家第六次人口普查時邢臺地區(qū)常住人口為基數(shù)，對入組的LHON家系進行統(tǒng)計學分析，粗略地估算出邢臺地區(qū)Leber遺傳性視神經(jīng)病變的發(fā)病率與分子遺傳學特點。

結(jié)果：2001-12/2014-12期間調(diào)查了33個LHON家系的4代母系成員463例，確診中國華北南部邢臺籍Leber遺傳性視神經(jīng)病變患者72例，男65例，女7例。其中T3866C位點突變1例，G11778A位點突變60例，T14484C位點突變8例，G11696A+G11778A位點同時突變2例，G3460A突變1例。以2010年國家第六次人口普查時邢臺地區(qū)0～64歲常住人口數(shù)6 592 466作為基數(shù)，計算出中國邢臺地區(qū)Leber遺傳性視神經(jīng)病變患病率為1.092/10萬(95%CI:0.964/10萬～1.22/10萬)，其中以G11778A位點突變最為常見，G11778A位點的發(fā)病率為0.91/10萬(95%CI:0.79/10萬～1.03/10萬)。

結(jié)論：Leber遺傳性視神經(jīng)病變在中國邢臺地區(qū)的發(fā)病率較高，其患病率的下限約為1.092/10萬，其中ND4為突變熱點區(qū)域，以G11778A位點突變最為常見，男性患者較女性患者明顯多。