常染色体显性遗传Emery-Dreifuss肌营养不良一家系研究并文献复习

Emery-Dreifuss肌营养不良(EDMD)是一种儿童期发病的慢性进行性肌营养不良,其临床表现为早期出现关节挛缩、慢性进行性肌无力和肌萎缩、心脏传导异常三联征[l]。传统观点认为,EDMD的遗传方式为X-连锁隐性遗传、常染色体显性遗传及常染色体隐性遗传,致病基因分别为。但目前认为,由捌仞及ⅢNA基因突变而致病的患者仅约占5O%,除此之外,EDMD还有其他致病基因等[2]。基因突变可引起常染色体显性和隐性遗传EDMD。本研究对2011年6月收集的一个临床诊断为常染色体显性遗传EDMD(AD-EDMD)的家系进行分析,对其临床及遗传学特点进行了研究,并综合文献进行分析。

1资料与方法

1.1一般资料先证者,女,现4岁5个月,第1胎第1产,足月剖宫产(脐带绕颈),出生后无窒息。自幼哭声弱,无喂养困难,3个月抬头,7~8个月独坐,1岁会说简单话,15个月会走路,步态异常,腰椎前凸,易摔跤,下蹲后起立困难,不能独自上下楼梯,跑跳差。3岁时就诊于北京大学第一医院。体检:心肺腹未见明显异常。神经系统:神志清楚,轻度脊柱强直,轻度漏斗胸,肋缘外翻,Gower征阳性,四肢肌力低,以双上肢近端及双下肢远端明显,肌张力稍低,肌容积少,双侧膝腱反射减弱,病理征阴性。查血清肌酸激酶绲7IU/L,肌电图示肌源性损害。ECG示窦性心律不齐,心脏彩超未见异常。先证者父亲有相同症状,现37岁,1岁会走路,易摔跤,病情呈缓慢进行性加重,渐出现四肢对称性肌无力、肌萎缩,约4岁开始出现肘关节挛缩,20岁左右开始感运动后胸闷,31岁发现窦性`b动过缓,现步行能力明显下降,一次只能步行约500mc查体:心率36氏/mh;脊柱侧弯,颈部僵硬,低头受限,肘关节挛缩,见图1;全身明显肌萎缩,跟腱紧,双膝腱反射及跟腱反射未引出,病理征阴性。查肌酸激酶293IU/L。ECG示窦性Jb动过缓(心率36次/min)。通过家系分析提示该家系符合常染色体显性遗传。本研究获得患者家属的知情同意,并经医院伦理委员会讨论通过。

1.2方法

1.2.1基因组DNA提取采取患儿及其父母EDTA抗凝外周血5mL,采用盐析法提取基因组DNA。

1.2.2骨骼肌活检组织化学染色取患儿腓肠肌进行开放性活检,所取组织经异戊烷预冷后在液氮中冷冻固定,冷冻切片,片厚6um,常规进行组织学染色及酶组织学化学染色。

1.2.3基因测序从人类基因组数据库GenBank中获得基因序列,应用加拿大公司开发的P1·imer 5.0软件,对编码区外显子及其侧翼区域进行PCR扩增物设计。反应体系20uL:高压三蒸水5uL,2×缓冲液10uL,10um。l/L正、反引物各1uL,2·5m。l/L dNTP1uL,Tap DNA月潘雀叩海2.5U,100ng尥蹇祠艮DNA;PCR反应条件:%℃热变性5m血后呖℃30s,58℃20s,50,循环30次,延长5血n。20g/L琼脂糖凝胶电泳鉴定PCR产物,使用AXYGEN胶回收纯化试剂。盒[AxyPrep DNA Gel Extraction k⒒(Axy-莎n,Im)],对PCR产物进行纯化,PCR产物以正向引物作为测序引物进行测序(北京天一辉远公司提供测序结果)。测序结果与人类基因勰λ序列进行比较(GenBank序列号NMJ70707)。使用C0NSED软件分析结果。对测序结果异常的片段重新进行PCR扩增和反向测序,以验证结果的可靠性。

2结果

2.1肌肉活检病理分析常规组织学染色示部分肌纤维萎缩,可见核内移与再生,提示肌肉病样改变,见图2;电镜下骨骼肌的超微结构检查主要改变为局灶肌丝破坏。

2.2基因测序先证者胭X基因第9外显子的1520位碱基由G置换为C,密码子由CGU(编码精氨酸)变为CCU(编码脯氨酸),为杂合错义突变,其父在此位点发生相同的突变,其母在此位点未发生突变,见图3。

3讨论

根据先证者起病隐匿,幼儿期出现肢体无力,走路不稳,上下楼梯困难,跑跳差,Gower征阳性,膝腱反射减弱,智力正常,肌酸激酶水平升高且肌电图和肌活检均提示肌源性损害,考虑遗传性肌病或肌营养不良诊断成立,虽然目前患儿无明显心脏受累,但结合患儿父亲存在典型三联症:(1)肘屈肌、跟腱、颈伸肌早期挛缩,导致伸肘、屈颈受限;(2)缓慢进展的肌无力和萎缩;(3)心律失常,家系资料分析符合常染色体显性遗传,诊断考虑AD-EDMD的可能性大。进一步证实在Elf/Vd基因的第9外显子的15SO位发生错义突变,其父经基因检测证实与先证者有同样的突变类型,而其母无此位点的突变。首先此突变与该家系内疾病表现共同分离,符合常染色体显性遗传,另外此突变为已报道过的致病突变。故从基因水平确诊该家系为皿NA基因突变导致的AD-EDMD。鉴别诊断上需要与Ⅵ型胶原蛋白病、面肩肱型肌营养不良、进行性脊髓性肌萎缩症、强直性脊柱炎等进行鉴别。Ⅵ型胶原蛋白病可出现关节挛缩,伸肘、屈颈受限,跟腱紧,肌无力和萎缩,但该病患者多伴远端关节过度伸展,皮肤改变,不会出现心律失常。面肩肱型肌营养不良可出现肌无力症状,但该病患者首先主要累及面、肩和上臂的肌肉,而面肌不受累。进行性脊髓性肌萎缩症可有肌无力、肌萎缩、关节挛缩等症状,但该病患者常有肌肉束颤、心脏不受累,肌电图提示失神经支配。强直性脊柱炎可表现为脊柱强直、颈部发僵,但该病患者起病较AD-EDMD晚,常为骶髂关节先受累,并伴疼痛,随着病情进展,再向腰椎、胸颈椎发展,HLA-B”阳性,骶髂关节CT显示骨质硬化、囊变、关节骨破坏等[3]。X基因位于1q21.1~21.3上,有12个外显子,编码A型核纤层蛋白,包括核纤层蛋白A、核纤层蛋白C、核纤层蛋白C2、核纤层蛋白A△10等,其中最主要的是核纤层蛋白A/C,主要分布在内核膜,发挥重要的生理功能,主要参与细胞核及细胞质骨架结构的形成,维持细胞核的形态与大小,影响细胞核的运动与定位、锚定核孔复合体和核膜蛋白,参与DNA的复制、转录和损伤修复,维持染色体结构与基因组的稳定性以及参与细胞信号传导等。迄今,已报道的胭X基因突变有303种,胭X基因突变导致的疾病统称核纤层蛋白病(13种),分别为常染色体遗传的EDMD、肢带型肌营养不良1B、扩张性心肌病1A、渊λ-相关的先天性肌营养不良、“心-手”综合征、家族部分性脂肪营养不良、脂肪营养不良伴胰岛素抵抗的糖尿病及其他症状、下颌末端发育不良、腓骨肌萎缩症2型、早老症、Werner综合征、限制性皮肤病、早衰样变异等[4]。核纤层蛋白A/C在躯体细胞广泛表达,但其引起组织特异性疾病的发病机制尚不清楚。皿NA基因突变导致EDMD的发病机制主要有2种假说:机械应激假说、基因调控学说等。

另外,还有调控神经肌肉接头及最新提出的调控氧化应激学说等[7]。皿NA基因突变导致EDMD的遗传方式主要是常染色体显性遗传,极少数为常染色体隐性遗传。基因型-表型变异很大,关于肌活检组织病理改变亦有不同,可出现肌营养不良改变(三角肌重于股四头肌);非特异性肌病表现(主要为股四头肌);肌纤维显著萎缩,可呈现炎症性肌病样表现。对其进行分析和总结有助于更好地认识瓣X基因的功能。本例患儿进行腓肠肌活检,结果显示肌肉病理改变轻微且不具有疾病特异性。分析原因考虑与疾病的性质、病程有关,亦不排除活检部位对病理改变的影响。囚为AD-EDMD患儿的肌肉病理无明显特异性,且多能表达正常数量的核纤层蛋白A/C,所以确诊主要依靠基因检测。为进一步确诊,对本例患儿及其父母进行了渊X基因的检测。结果显示先证者及其父亲均为胭A基因。15gOG>c杂合错义突变,其编码的氨基酸位于核纤层蛋白A/C的免疫蛋白样结构域。此突变已报道的病例有10例[4],本例为国内该突变的为首次报道。综合分析已报道的10例皿NX基因c1520GC杂合错义突变患者的临床表现,其中3例符合典型AD~EDMD临床三联征,3例表现为肌无力及心脏传导异常;2例除了有肌肉、关节和心脏表现,还表现为脂肪营养不良,但脂肪营养不良出现较晚,分别为16岁、20~30岁;1例表现为行走困难、关节挛缩及心脏受累;还有1例诊断为EDMD,具体累及不详。该突变导致的肌肉和关节表现基本相同,但心脏传导异常有多种表现形式,如窦性心动过缓、窦房阻滞、心房颤动、房室传导阻滞、束支传导阻滞等,体现了EllfFV+基因突变相同而引起表型存在差异的特点。本病的心脏传导异常可缓慢进展,其致死性的潜在威胁为突发心脏停搏,还可以导致心源性卒中叫。已报道的LJflVA基。1580GC的患者中最长寿命为73岁,该患者于55岁时植入起搏器,分别于57岁及70岁时发生过心源性卒中[14]。

所以,本病的早期发现与诊断至关重要。对于确诊该病的患者应早期进行心脏方面的动态监测,如ECG、心脏彩超及心肌酶等。还有研究表明,血谷胱甘肽下降也可作为心脏受累的早期标志物[16]。目前已发现的因沁X基因位点突变而致病的突变方式除了。1580G>C杂合错义突变,还有15gOG)A纯合错义突变及1580G>T纯合错义突变.15gOG>C杂合错义突变导致AD-EDMD不同,后2种突变均导致下颌末端发育不良及早衰样症状。这反映基因同一位点不同突变导致同一位置氨基酸替换类型不同时,可引起表型差异。另外,酬X基因虽非同一位点的突变,但导致相同位点氨基酸改变而替换类型不同,也可引起不同表型,如胭人基因⒍γ6G>A杂合错义突变导致打g249Gln,引起AD-EDMD;但是皿N八基因。杂合错义突变导致Arg249p,却引起L-CMD。再有,LJlrNt基因突变导致其编码的核纤层蛋白A/C的氨基酸改变即使是相邻氨基酸,也会出现不同表型,如瓣X基因。1583C>G杂合错义突变导致Th628Arg,引起AD-EDMD;引叨吼Ξ鐾因c。1586CT纯合错义突变导致Ala520Ⅴal,引起下颌末端发育不良;而细g5”不同改变则可出现不同表型。到目前为止,基因型-表型关系尚未清楚,具体机制有待于进一步研究。核纤层蛋白A/C的球状羧基区域高度保守,其包含一段免疫蛋白样结构域,此结构可能是核纤层蛋白A/C与其他蛋白及细胞结构发生作用的区域,对自身及其他蛋白质的定位及功能有重要作用,累及该区域的突变也导致核纤层蛋白A/C的羧基端稳定性下降,从而影响细胞核的组装与正常功能[19]。洲λ基因。1520G>C杂合突变,引起该基因编码的氨基酸发生改变。此突变致病的可能机制如下:(1)AIg5岁位于核纤层蛋白A/C的免疫蛋白样结构内,影响了核纤层蛋白A/C与其他类型的蛋白及细胞结构之间的相互作用。(2)在核纤层蛋白A/C的空间结构中,A1g5岁位于蛋白质空间构象的表面,且位于其中一个β折叠的中心,参与主干氢键的形成,故灿g5刀与核纤层蛋白A/C的稳定性密切相关。不仅使该位置氨基酸极性发生改变,还影响β折叠的氢键结构,从而引起核纤层蛋白A/C羧基端稳定性下降。(3)在空间结构中Arg5岁与Glu537之间形成盐桥,A1g527发生改变后干扰盐桥的形成,hg527Pro可能通过这种途径参与发病。总之,基因,1580G>C杂合突变导致,继而导致核纤层蛋白A/C的羧基端稳定性下降,最终导致疾病发生。至于该病的基因治疗,目前仍在研究之中[20]。虽然目前淞基因型-表型的相关性尚不清楚,但随着对胭人基因的不断研究,其突变导致临床表型的差异性机制将逐渐被认识。对摁X基因突变导致的EDMD的分析,不仅有助于进一步认识渊X基因编码的核纤层蛋白的重要作用,还有助于了解EDMD疾病可能的发病机制、基本临床特征与个体临床差异、疾病的发展与预后,这对EDMD患者的病情认识及临床干预工作具有重要指导意义。总之,对表现为早期关节挛缩、慢性进行性肌无力和肌萎缩、心脏传导异常的患者,应分析其ⅢNA基因,有助于EDMD的早期诊断及临床干预

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