脑瘤资讯|线粒体ND3基因新发突变导致MELAS合并肌张力障碍一

【】 目的　NADH脱氢酶（ND）功能缺失是引起线粒体呼吸链受损最常见的原因。已有多篇报道表明ND功能缺失与多种线粒体脑肌病合并肌张力障碍相关。方法　接下来我们报道1例线粒体DNA ND3（mitochondrial DNA。mtDNA ND3）基因新发突变导致的线粒体脑肌病伴乳酸血症和卒中样发作(MELAS)合并肌张力障碍的临床资料。分析该例患者的临床症状、血与脑脊液乳酸、头颅影像学、骨骼肌活检、脑电图（间歇期及发作期）以及线粒体全基因二代测序（血液及骨骼肌组织）的检查。结果　患者临床表现有肌张力障碍、癫痫发作、智力低下。血液及脑脊液乳酸增高。头颅 MRI T2flair序列可见病灶动态变化（部分新增或消失）。骨骼肌活检及电镜下检查未见典型线粒体脑肌病改变。脑电图可见双侧大脑半球弥漫性癫痫样放电。线粒体基因二代测序发现mtDNA ND3 第10197 位点G到C的点突变及G碱基缺失的移码突变。　mtDNA ND3 基因突变可引起MELAS及肌张力障碍。

线粒体为环状的DNA分子。目前已确定有13个为蛋白质编码的区域。包括细胞色素B、细胞色素氧化酶的3个亚基、ATP酶的2个亚基、NADH脱氢酶的7个亚基；NADH脱氢酶（NADH dehydrogenation, ND）功能缺失是引起线粒体呼吸链受损最常见的原因。其基因突变会导致线粒体蛋白质合成受损。影响线粒体的电子传递链复合体亚单位和线粒体能源生产。根据线粒体DNA（mitochondrial DNA。mtDNA）分子中碱基对位置。ND可分为ND1、ND2、ND3、ND4L、ND4、ND5、ND6七个亚基。近年来。由ND1[1]、ND3[2]、ND4[3]、ND5[4]、ND6[5]的基因突变导致的线粒体脑肌病屡见报道。其中。ND3在mtDNA第 10059至10404碱基对中。能产生由115种氨基酸构成的13kDa蛋白质。其结构呈“L型”。长臂由疏水性跨膜结构组成。短臂为亲水性跨膜结构。其基因突变能引起多种线粒体脑肌病。包括线粒体脑肌病伴高乳酸血症和卒中样发作综合征(mitochondrial encephalomyopathy with latic acidemia and strokelike episodes, MELAS)[6]、Leber遗传性视觉缺失[7]、Leigh综合征[89]、线粒体脑肌病重叠综合征[2,10]。合并[7,9]或不合并[6,8,10]肌张力障碍。

MELAS是线粒体脑肌病最常见的类型。临床表现为突发的卒中样表现。如精神障碍、智力低下、肢体瘫痪、皮质盲、癫痫和呕吐等。可有偏头痛病史和不耐疲劳现象。发病时血及脑脊液乳酸水平升高。头颅影像学可见皮质及皮质下多发异常信号影。数月后可完全消失。但再复发时。这种改变又可出现在另一部位的皮质。目前MELAS相关基因的突变位点多达40个以上。其中位于tRNA Leu(UUR)基因的A3243G位点约占80%[11]。其他位点包括tRNA T3271C[12]、tRNA Val (G1642A)[13]、tRNA Lys (T8316C) [14]等。线粒体病的遗传方式主要是母系遗传。与孟德尔遗传方式不同。子代是否发病。取决于子代个体正常mtDNA和突变mtDNA的比例。仅当突变mtDNA达到某一阈值时。患者才出现症状。如当MELAS患者肌纤维内的A3243G突变mtDNA超过90%时。临床上卒中样发作、痴呆、癫痫和共济失调等。若小于50%。则只出现慢性进行性眼外肌瘫痪、肌肉损伤和耳聋[15]。接下来我们报道1例新发的mtDNA ND3基因突变导致的MELAS合并肌张力障碍的临床资料。

临床资料

患儿男。12岁。因“发作性肢体僵硬7年余。发作性肢体抽搐5年”入院。患儿4岁出现肌张力障碍。表现为左侧肢体僵硬、活动不灵活、上楼梯困难。缓慢进行性加重。7岁时（2011年6月）无诱因睡眠中出现发作。表现为喉中发声、头眼右偏、右上肢抬高、全身强直阵挛。持续3分钟缓解。多为睡眠中发作。平均1周发作1晚。1晚可发作13次。最长4月未见发作。予丙戊酸钠治疗。1月后停用。间断中药治疗。多次发作后说话逐渐不清晰、腕关节屈曲僵硬。无法下蹲。可站立小便。无法独立大便。11岁10月以来发作增加。平均1周发作23天。发作日中间隔1小时反复发作。来我院后予“开浦兰、安坦、辅酶Q”治疗后症状好转。11岁11月至12岁10月无发作。自行停用辅酶Q此后再次发作。每日均有23次发作。现服“开浦兰 250mg bid、安坦1mg bid”。今为进一步诊治。拟“癫痫”收入院进一步诊治。既往无脑炎、脑膜炎、脑外伤病史。无热性惊厥及癫痫疾病家族史。个人史：母G2P2。孕期正常。足月顺产第二胎。1岁会走路。上到学前班。无法上学。现能帮忙做少许家务。专科检查:神志清楚。构音不清。伸舌不出。双上肢肌张力障碍。说话时面部肌张力障碍。独立行走。步基宽。横行。下蹲后无法维持姿势。四肢伸肌肌张力高。双侧肱三头肌腱反射亢进。双侧膝、跟腱反射亢进。双侧Babinski征阳性。

入院后辅助检查：头颅MRI (见图1): 患儿2016年5月与2017年5月头颅MRI T2 flair对比: 2017年5月左侧小脑半球新发病灶、双侧脑干异常信号消失、双侧基底节区异常信号不变、双侧颞顶枕叶皮层区多发异常信号增多或消失。视频脑电图(见图2)：间歇期：双侧大脑半球广泛性癫痫样放电。发作期临床表现：先兆→眼睑阵挛→双侧非对称性强直（右颈肌著）→强直阵挛（头面部著）→GTCS；发作期脑电图无侧向性。脑脊液常规未见异常。脑脊液乳酸：3.02mmol/L(正常值331.78mmol/L)；血清静息乳酸22 mmol/L (331.78 mmol/L)。乳酸运动15分钟后：45 mmol/L。乳酸休息15分钟后：2.03 mmol/L；血清铜蓝蛋白、甲功三项、尿铜、血及脑脊液自身免疫性抗体检查均阴性。左侧腓肠肌骨骼肌肌肉活检 (见图3)：骨骼肌肉组织可见肌间质轻度增生、散在分布的多角形萎缩肌纤维。未见线粒体脑肌病典型病理改变。骨骼肌电镜检查 (见图4)：未见明显异常的线粒体。线粒体脑肌病基因检测结果提示 (见图5)：血液中ND3 m.10197G>C, 54%, m.10197delG, 5.5%。骨骼肌肉样本中ND3 m.10197G>C与m.10197delG,突变负荷分别为81%和8.7%。

讨论

本例患者以左侧肌张力障碍起病。缓慢进展至对肢并进行性加重。临床表现还有癫痫发作、智能低下、血乳酸增高。MRI显示颞、顶、枕叶皮质多灶性损害。1年内部分病灶消失。部分病灶新增。均支持MELAS诊断；基因方面。患者线粒体ND3基因第10197位点在血液及肌肉组织中分别检测到变异负荷为54%和81% 的G到C的点突变。同一位点在血液及肌肉组织中还分别检测出变异负荷分别为5.5%和8.7%的G缺失的移码突变。但是。对其母亲的线粒体基因组进行一代测序定点突变检测。没有发现这个突变存在的实验依据。这可能因为母亲的线粒体基因同一位点只是低比例嵌合。一代测序精度不足。未来可通过完善此位点高精度定点检测来验证。

另外。已有2篇报道证实线粒体 ND3基因第10197位点的点突变引起肌张力障碍合并多种线粒体脑肌病。Emmanuelle等人[9]报道了3个不同的家系中有相似的肌张力障碍合并Leigh综合征的疾病表型。母亲与子代均能找到mtDNA ND3基因中10197位点G到A的点突变。但由于其突变比例较低。三个家系的母亲发病较轻或不发病。证明了mtDNA突变的表型由多个基因修饰。另外一篇报道了[7]一个家系中的18位肌张力障碍合并Leber遗传性视觉缺失的发病者。都提示白细胞mtND3 第10197位点G到A的点突变。结合本病例。我们发现。mtDNA ND3基因中10197位点的点突变均引起肌张力障碍。但其合并的线粒体脑肌病的疾病表型并不相同。

此外。本例患者在血液及骨骼肌细胞mtDNA第10197位点发现2种突变类型。即点突变（G＞C）及移码突变（delG）。国内外均未见报道。基于目前的基因检测手段。我们无法证实本病的致病基因为点突变、移码突变或上述2种突变共同作用所引起的。但是。由于两种突变类型变异负荷差异较大。血液中点突变（G＞C）及移码突变（delG）分别为54%和5.5%。骨骼肌点突变（G＞C）及移码突变（delG）分别为81%和8.7%。根据线粒体病发病率与突变mtDNA数目有关。且越多临床症状越重。我们认为本病的致病基因可能与点突变更为相关。

综上所述。依据美国ABMGG变异分类指南。我们认为m.10197G到C点突变及移码突变（delG）新型变异为“Ⅱ类可能有致病性变异”。可能引起肌张力障碍及MELAS。