李　斌，王　琳，簡曉光，吳天晨

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

?

成人慢性近端型脊肌萎縮癥的遺傳學(xué)研究進展

李斌，王琳，簡曉光，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常見的遺傳性疾病為人們所熟知，其遺傳學(xué)機制基本明確，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，其遺傳學(xué)機制尚不明確，無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)系指一類由于下運動神經(jīng)元變性導(dǎo)致的進行性骨骼肌無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的Ⅰ型～Ⅳ型。Ⅳ型稱為成人型SMA，常于20歲～30歲后起病，臨床主要表現(xiàn)為進行性四肢遲緩性癱瘓、肌萎縮，近端重于遠端，下肢重于上肢；體查可見四肢近端肌肉萎縮，無感覺障礙；血清肌酸激酶同工酶(CK)正常或輕度增高；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，隨意運動時干擾相減少；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，目前亦無基因檢測標(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，近年來眾多分子遺傳學(xué)的研究已表明運動神經(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拷貝，在端粒側(cè)稱SMN1，位于著絲粒側(cè)稱SMN2，SMN1和SMN2的主要功能差別在于7號外顯子。它們7號外顯子的起始處存在一個核苷差異，SMN1是C，SMN2是T，這對于SMN mRNA的剪接是非常重要的。SMN1 mRNA含有7號外顯子，而SMN2 mRNA通常則不含7號外顯子。由于7號外顯子對于制造穩(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號外顯子。因而SMN2基因無法獨自提供足夠的維持人體運動神經(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。對來自于摩洛哥的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，說明其并不影響疾病嚴(yán)重程度[3]。Mazzei等[4]通過對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)量的多少決定了他們病情的嚴(yán)重程度，數(shù)量越多病情就會越輕。每名病人至少會擁有1個SMN2基因，因為人體內(nèi)各種細胞的生存需要有一定量的SMN蛋白來維持。Wirth 等[5]通過對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，3例SMA-Ⅳ病人中2例有4個SMN2副本，1例有6個SMN2副本。而SMA-Ⅰ病人僅僅攜帶1個～2個拷貝數(shù)。資料還顯示SMN2基因的數(shù)量也會決定SMA小鼠的病情。俄亥俄州立大學(xué)Burghes實驗室的數(shù)據(jù)表明，為SMA小鼠增加人類SMN2基因可以減輕它們的癥狀。例如，當(dāng)它們擁有8個SMN2基因時，就不會表現(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。這也從一個側(cè)面說明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，點突變所致的SMN1的純和丟失。

2X-性連鎖遺傳型

該型又稱為脊髓延髓肌肉萎縮癥(Kennedy病)，多見于中年男性，常于40歲前發(fā)病，肌無力可有四肢近端發(fā)展至遠端甚至軀干肌，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，認為發(fā)病系該基因的1號外顯子內(nèi)CAG三核苷酸串聯(lián)重復(fù)序列拷貝數(shù)異常擴展所致[6]。AR是類固醇激素和甲狀腺激素超家族中的成員，1號外顯子編碼受體的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]。實驗表明隨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]對英國病人研究發(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)病年齡和病情進展的速度有著顯著的相關(guān)性。而也有報道CAG三核苷酸串聯(lián)重復(fù)序列拷貝數(shù)與發(fā)病年齡與病情的進展速度無關(guān)，所以其相關(guān)性需要進一步大樣本的研究。而為何雄激素受體N端CAG重復(fù)序列拷貝數(shù)增大影響具有長索的運動神經(jīng)元目前機制不明。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。近年來隨著基因組學(xué)的發(fā)展，越來越多關(guān)于SMA-Ⅳ常染色體顯性遺傳家系及其責(zé)任基因的報道，為進一步揭示SMA-Ⅳ的可能發(fā)病機制做出了一定貢獻。Rudnik-Rudnik Sch?neborn等[10]在研究SMA-Ⅳ病人家系時基因掃描顯示，病人SETX基因發(fā)生突變，位點位于 c.1166TT，Q493X)和一個報道過的突變(c.1130G>T，R377H)，2例病人分別于出現(xiàn)肌無力后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]對來自巴西5個家系42例病人中的10例病人進行基因檢測，2例病人檢測出囊泡相關(guān)膜蛋白相關(guān)蛋白B (vesicle-associated membrane protein-associated protein B，VAPB) 基因a.P56S突變。對一個表現(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)鎖分析并進行外顯子掃描顯示，在bicaudal D homolog 2 (Drosophila) (BICD2)上發(fā)現(xiàn)一個雜合的突變：de novo c.320C>T (p.Ser107Leu)，進一步分析顯示，對199例非5號染色體SMA病人進行基因掃描， 1例病人在BICD2發(fā)現(xiàn)了第二個突變點c.2321A>G (p.Glu774Gly)，兩個家族均表現(xiàn)為較早發(fā)病年齡，緩慢的進展過程，下肢近端受累明顯[13]。

隨著我國基礎(chǔ)生命科學(xué)的迅猛發(fā)展，對SMA-Ⅳ病人進行基因掃描成為可能。目前針對我國SMA-Ⅳ病人基因定位診斷尚處于空白階段。那么應(yīng)該如何識別出致病基因呢。結(jié)合前人的研究，首先，仍然需要篩查運動神經(jīng)元生存基因，特別是家系表現(xiàn)為遺傳的規(guī)律。其次，對表現(xiàn)為X-性連鎖遺傳型，需要篩查雄激素受體基因，檢測雄激素受體N端CAG重復(fù)序列拷貝數(shù)進一步明確病因。針對已有的報道我國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。目前在發(fā)病的家族中已鑒定出Senataxin基因、LMNA基因、VAPB基因，BICD2基因為可能的致病基因。Senataxin基因的功能可能參與清除細胞RNA剪輯加工過程中產(chǎn)生的錯誤信息，該基因突變使得運動神經(jīng)元細胞難以清除DNA轉(zhuǎn)錄過程中產(chǎn)生的錯誤，最終造成神經(jīng)元細胞功能退化。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A型lamin的基因的突變會導(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基因通過與動力蛋白與動力激活蛋白復(fù)合物的結(jié)合影響膜性細胞器表面動力蛋白與動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)運輸。這些基因似乎沒有內(nèi)在聯(lián)系，但是它們的突變都導(dǎo)致了相同后果，脊髓前角運動神經(jīng)元的凋亡。前人的研究結(jié)果也顯示，影響運動神經(jīng)元的細胞核、細胞器的結(jié)構(gòu)或功能以及胞內(nèi)物質(zhì)運輸均能導(dǎo)致細胞的凋亡。

參考文獻：

[1]李曉光，郭玉璞，劉天慈，等.脊髓性肌萎縮癥臨床與肌肉病理學(xué)研究[J].中華神經(jīng)科雜志，2000，33(1)：32-35.

[2]Iwahashi H，Eguchi Y，Yasuhara N，et al.Synergistic anti-apoptotic activity between Bcl-2 and SMN implicated in spinal muscular atrophy[J].Nature，1997，390(6658)：413-417.

[3]Bouhouche A，Benomar A，Birouk N，et al.High incidence of SMN1 gene deletion in Moroccan adult-onset spinal muscular atrophy patients[J].Journal of Neurology，2003，250(10)：1209-1213.

[4]Mazzei R，Gambardella A，Conforti FL，et al.Gene conversion events in adult-onset spinal muscular atrophy[J].Acta Neurologica Scandinacica，2004，109(2)：151-154.

[5]Wirth B，Brichta L，Schrank B，et al.Mildly affected patients with spinal muscular atrophy are partially protected by an increased SMN2 copy number[J].Human Genetics，2006，119(4)：422-428.

[6]La Spada AR，Wilson EM，Lubahn DB，et al．Androgen receptor gene mutations in X-linked spinal and bulbar muscular atrophy[J]．Nature，1991，352：77．

[7]Monks DA，Rao P，Mo K，et al.Androgen receptor and Kennedy disease spinal bulbar muscular atrophy[J].Horm Behav，2008，53(5)：729-740.

[8]Lieberman AP，Robins DM.The androgen receptor’s CAG/glutamine tract in mouse models of neurological disease and cancer [J].J Alzheimers Dis，2008，14(2)：247-255.

[9]Fratta P，Nirmalananthan N，Masset L，et al.Correlation of clinical and molecular features in spinal bulbar muscular atrophy[J].Neurology，2014， 82(23)：2077-2084.

[10]Rudnik-Sch?neborn S，Arning L，Epplen JT，et al.SETX gene mutation in a family diagnosed autosomal dominant proximal spinal muscular atrophy[J].Neuromuscul Disord，2012，22(3)：258-262.

[11]Rudnik-Sch?neborn S，Botzenhart E，Eggermann T，et al.Mutations of the LMNA gene can mimic autosomal dominant proximal spinal muscular atrophy[J].Neurogenetics，2007，8(2)：137-142.

[12]Kosac V，F(xiàn)reitas MR，Prado FM，et al.Familial adult spinal muscular atrophy associated with the VAPB gene：report of 42 cases in Brazil[J].Arq Neuropsiquiatr，2013，71(10)：788-790.

[13]Peeters K，Litvinenko I，Asselbergh B，et al.Molecular defects in the motor adaptor BICD2 cause proximal spinal muscular atrophy with autosomal-dominant inheritance[J].Am J Hum Genet，2013，92(6)：955-964.

(本文編輯郭懷印)

(收稿日期：2015-10-26)

中圖分類號：R746.4R259

文獻標(biāo)識碼：A

doi：10.3969/j.issn.1672-1349.2016.09.019

文章編號：1672-1349(2016)09-0983-03