MT-ATP6基因9176T>C变异致晚发型Leigh综合征一家系报道并文献复习
时间：2023-04-20 22:25:02 来源：千叶帆 本文已影响人
周亚光， 瞿千千， 刘海燕， 陈 萍， 崔文豪， 吕海东
Leigh综合征(leigh syndrome，LS)又称亚急性坏死性脑脊髓病(SNE)，是由于线粒体氧化磷酸化缺陷所导致的神经退行性疾病，1951年Denis Leigh首次报道[1]。LS的主要临床表现为上睑下垂、共济失调和肌张力障碍，以及癫痫、精神行为异常和智能发育迟滞等症状[2]。LS常于婴幼儿期发病，且大多数患儿症状出现在出生后3～12个月[3]。2岁以后发病的称为晚发型LS，临床上较为少见[2]。我们报道一个家系中两例患儿分别在9岁和7岁发病，以上眼睑下垂，步态不稳和精神行为异常为主要临床症状。先证者虽然发病较其哥哥晚两年，但是其病情进展迅速，短时间内发生全脑萎缩，在临床上较为少见。我们结合相关文献对两例患儿的临床特点、头部MRI和MT-ATP6基因变异特点进行分析讨论。
1.1 临床特点 先证者，男，9岁，以“双侧眼睑下垂、步态不稳半年，精神行为异常4个月”为主诉，于2020年4月10日就诊于河南省焦作市人民医院。患儿出生正常，自幼体质较差，跑步不如同龄人。8岁上小学一年级，学习成绩差。半年前出现双侧眼睑下垂，视物不清有重影，并逐渐出现步态不稳，跑步易跌倒，曾就诊于当地医院，行头部MRI检查提示双侧基底节区和脑干异常信号，诊断欠明确。4个月前无诱因出现间断性恶心呕吐，精神行为异常，自言自语，哭闹烦躁不安。当地医院以“脑炎”治疗无改善，症状时轻时重。2个月前感冒发热后突发昏迷抽搐，曾有短暂呼吸心跳骤停现象。经当地医院抢救治疗后生命体征逐渐稳定，但持续意识不清，呈睁眼昏迷状。复查头部MRI报告双侧大脑半球、小脑和脑干萎缩，基底节区异常信号。考虑为“线粒体脑病”，为进一步治疗转入河南省焦作市人民医院。查体：身材矮小，体形消瘦，睁眼昏迷状，双侧眼睑下垂遮盖瞳孔大于1/2(见图1)，双眼球居中固定，吞咽障碍，鼻饲管饮食。四肢肌张力高，腱反射活跃，肢体呈屈曲状，双侧病理征阳性。家族史：患儿父母非近亲结婚，父亲身体健康，母亲身材矮小，有精神行为异常病史，现在可做一般家务劳动。先证者的哥哥，14岁，体格和智力发育均较同龄人差，7岁出现上眼睑下垂，双侧眼球活动差伴复视，双下肢肌张力高，步态不稳，呈剪刀步态，跑步易跌倒。患儿现已辍学，生活基本可自理，无昏迷抽搐病史。家系图(见图2)。
图1 先证者双侧眼睑下垂，遮盖瞳孔大于1/2
图2 先证者的家系图谱
1.2 方 法 (1)脑影像检查：采用GE 3.0T核磁共振对患者脑部做轴位扫描，扫描序列包括T1WI、T2WI及FLAIR序列；
(2)肌肉病理活检：对先证者在局麻下行开放性活检取材，选取右侧肱二头肌为活检部位。肌肉标本经液氮固定，恒冷冰冻切片，分别进行HE、MGT、ORO、PAS、ATPase、COX、NADH染色，光镜下观察。(3)基因检测：经患者及家属知情同意，采取静脉血4 ml，提取基因组DNA，进行线粒体基因和核基因筛查，由基因检验中心进行检测。
2.1 实验室检查 血清肌酶CK：169 U/L(25～198 U/L)，LDH：257 U/L(110～260 U/L)，静态血乳酸：3.2 mmol/L(0.5～1.7 mmol/L)；
血常规、电解质、血糖、血氨、甲状腺及肝肾功能检查，均未见异常。
2.2 头部MRI检查 先证者发病15 d时，头部MRI提示中脑导水管周围和双侧基底节区异常信号(见图3A、B、C)；
先证者发病5个月后复查头部MRI提示双侧大脑半球、脑干和基底节均有萎缩，伴脑室明显扩张(见图3D、E、F)。先证者的哥哥头部MRI可见中脑导水管周围和双侧基底节区异常信号(见图3G、H、I)；
A、B、C为先证者发病15 d时头部MRI图像：中脑导水管周围和双侧基底节区异常信号(T2WI)；
D、E、F为先证者发病5 m时头部MRI图像(T2WI)：双侧大脑半球、脑干和基底节均有萎缩，伴脑室扩张。G、H、I为先证者哥哥头部MRI(FLAIR)：中脑导水管周围和双侧基底节区异常信号
2.3 肌肉病理结果 被检肌组织中可见肌纤维大小基本正常，未见明显变性坏死肌纤维，亦无炎性细胞浸润。改良Gomori三色未见典型或不典型破碎红边纤维(RRF)。COX染色未见细胞色素氧化酶缺失肌纤维。ATP酶染色可见Ⅰ、Ⅱ型肌纤维呈镶嵌式分布，未见明显群组化现象(见图4)。
A可见肌纤维大小基本正常，未见变性坏死纤维，亦无炎症细胞浸润(HE，×200)；
B未见典型或不典型RRF纤维(GT，×200)；
C未见明显细胞色素氧化酶缺失肌纤维(COX，×200)；
D Ⅰ、Ⅱ型肌纤维呈镶嵌式分布，未见群组化现象(ATPase4.3，×100)
2.4 基因检测 先证者检测到线粒体DNA上存在致病性基因变异，为MT-ATP6基因9176T>C变异，变异比例为99.3%。先证者的哥哥亦检测到MT-ATP6基因9176T>C变异，变异比例为99.9%(见图5)。线粒体核基因测序结果均未发现明确致病性变异。
先证者MT-ATP6基因在9176位点发生T>C变异，突变负荷为99.3%；
B先证者哥哥MT-ATP6基因，同样在9176位点发生T>C变异，突变负荷为99.9%
Leigh综合征是由于核基因(nDNA)或线粒体基因(mtDNA)变异，导致线粒体内氧化磷酸化体系缺陷，从而引起患者多系统受累的临床综合征[4]。其中由核基因变异导致的LS约占90%，线粒体DNA变异占10%[5]。LS是儿童时期最常见的线粒体脑病，常在患儿出生后3～12个月发病，约67%的患儿在出现临床症状后8个月左右死亡[6]，最常见的死亡原因为心力衰竭或呼吸衰竭[7]。一般将2岁之后发病的LS称为晚发型Leigh综合征，临床上较为少见[2]。Hong等[8]报道一组110例Leigh综合征患者，对早发型和晚发型的临床特点进行对比分析，发现89例(80.9%)为早发型Leigh综合征，患儿以发育延迟为主要临床特征。其余21例(19.1%)为晚发型Leigh综合征，患者肢体无力和共济失调的比例明显高于早发型LS。我们报道这2例患儿分别在7岁和9岁起病，均以共济失调和步态不稳为主要临床症状，发育迟滞相对较轻，应属于晚发型Leigh综合征。
Leigh综合征的临床诊断标准包括[5]：(1)进行性中枢神经系统损害，伴或不伴精神运动发育延迟；
(2)临床上有与基底节区或脑干受累相对应的症状体征；
(3)脑影像可见双侧基底节区、丘脑和脑干对称性病变；
(4)基因检测证实有线粒体基因或核基因突变。我们报道这两例患儿以眼睑下垂和共济失调起病，并伴有认知障碍和精神行为异常表现。头部MRI显示双侧基底节区和脑干均有对称性病变，虽然肌肉病理未发现RRF和COX阴性肌纤维，但线粒体基因测序均检测到MT-ATP6基因9176T>C变异，所以，本家系中两例患儿诊断为晚发型Leigh综合征应无疑。
目前研究发现至少有75种核DNA和线粒体DNA变异与LS有关，其中线粒体DNA变异临床发生率明显少于核DNA变异[5]。本组两例患者均检测到线粒体DNA变异，即较为少见的MT-ATP6 基因变异。目前认为MT-ATP6 基因至少有7种错义突变可导致 Leigh 综合征[9～13]，包括8597T>C、8993T>C、8993T>G、9176T>C、9185T>C、9035T>C、8936T>A。其中m. 8993T>C和m. 8993T>G变异的病例报道最多，其次是m. 9176T>C变异。而m. 9176T>C变异导致晚发型LS很少有病例报道[14]。该2例患儿均为 MT-ATP6基因的9176T>C位点发生错义突变，使异亮氨酸变为脯氨酸，导致蛋白质功能异常，已有文献报道证实9176T>C变异为致病性变异[15]。尽管本家系两个同胞兄弟的突变位点相同，而且他们的突变负荷均接近100%，但是两例患儿的起病年龄、临床表现和头部MRI表现都不尽相同，说明线粒体DNA突变所致的LS临床表型有较大的异质性，具有明显的“同病异象”特点。
虽然LS患者的临床表型和基因型之间有很大的异质性，但LS地头部MRI影像具有高度的统一性，其共同特征为双侧基底节和脑干对称性异常信号，其次病变可累及丘脑、小脑和脊髓[16，17]。本家系中2例患儿头部MRI都显示对称性基底节区和脑干病变，这与LS典型的神经病理改变相符合。与以往文献报道不同的是，本例先证者在发生强直阵挛性抽搐后出现持续性意识障碍，2个月后复查头部MRI，发现为弥漫性全脑萎缩。我们分析先证者在短时间内快速发生全脑萎缩的原因，除LS本身引起脑部病变进展的因素以外，不能完全排除与患儿呼吸心跳骤停所致缺氧性脑病的损害因素有关。未能对患儿的母亲进行脑影像和基因检测为本研究的不足之处。
Leigh综合征目前尚无有效的治疗方法，主要治疗策略是延缓疾病恶化的速度和改善临床症状[18]。常用的治疗药物包括辅酶Q10、肉碱、维生素C、K和B族等。有研究显示部分LS患者会出现体内乳酸积聚导致乳酸酸中毒[4，19]，因此，适量应用碳酸氢钠可作为改善临床症状的一种选择。
综上，晚发型Leigh综合征是一种较为少见线粒体脑病，患者的临床表型具有较大的异质性，除共济失调、肌无力和眼睑下垂等运动症状外，精神行为异常和认知障碍也是LS的重要临床特征。双侧基底节和脑干对称性异常信号是LS头部MRI的特点，基因检测是确诊LS的重要依据。
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