強直性肌營養(yǎng)不良臨床與分子生物學(xué)研究

陳慧敏

強直性肌營養(yǎng)不良（myotonic dystrophy，DM）屬進行性肌營養(yǎng)不良的一種特殊類型，為常染色體顯性遺傳病。1890年Delege報道了第1例病例，1902年Rossolimo將本病命名為DM，1915年Curschmann較詳細地描述了DM的臨床表現(xiàn)。近年研究表明，肌強直的病理生理基礎(chǔ)是骨骼肌細胞膜離子通道的異常，使肌細胞膜去極化異常，影響肌細胞興奮性，臨床出現(xiàn)強直癥狀。DM為氯離子通道病，編碼氯離子通道蛋白的基因發(fā)生突變導(dǎo)致通道功能改變。目前已確定兩個基因與DM有關(guān)，分為DM1和DM2兩型。DM1型是最常見的成人發(fā)病的肌營養(yǎng)不良，多個種族的發(fā)病率達1/8 000，致病基因于1992年發(fā)現(xiàn)并被克隆,為DM蛋白激酶（DMPK）。1994年Ricker等首次報道以近端肌受累為特點的DM2型，也稱為近端型強直性肌營養(yǎng)不良，致病基因為鋅指蛋白-9（ZNF9）。

1 DM臨床表現(xiàn)

DM臨床表現(xiàn)多樣，累及肌肉、心臟、晶狀體、內(nèi)分泌腺、中樞神經(jīng)系統(tǒng)等多系統(tǒng)。根據(jù)發(fā)病年齡分為3種類型，（1）先天型：松軟兒綜合征，可無肌強直表現(xiàn)；（2）兒童型：顏面肌、心肌受累明顯，智力低下；（3）成人型和晚發(fā)型：最常見，青春后期發(fā)病（20～40歲），男性多于女性。典型病例表現(xiàn)為四肢遠端為主的肌力低下，肌萎縮，也有病例從近端肌開始受侵，顳肌、咀嚼肌萎縮致“斧樣容貌”，胸鎖乳突肌萎縮致“鵝頸”，咽喉肌被侵后，出現(xiàn)鼾聲、咽下困難。全身癥狀有心律失常，包括傳導(dǎo)阻滯、房撲、房顫等，有急性冠狀動脈綜合征樣個案報道，心電圖異常提示為猝死高風(fēng)險，有報道可伴有二尖瓣脫垂及心肌病；消化道癥狀主要為平滑肌運動障礙如食管擴張、便秘等；眼部癥狀以晶狀體后囊皮質(zhì)渾濁為主，出現(xiàn)白內(nèi)障，可伴有網(wǎng)膜色素變性；可有多種內(nèi)分泌異常，主要為胰島素抵抗，垂體功能不全，男性血清瘦素濃度升高、前額禿發(fā)；中樞神經(jīng)系統(tǒng)最常見表現(xiàn)為嗜睡和認知功能減退。查體出現(xiàn)肌緊張現(xiàn)象，包括叩擊性肌緊張和把握性肌緊張；血清γ-球蛋白（特別是IgG）降低，CK值輕中度上升。Na+/K+ATP酶活性異常。

DM1型和DM2型臨床表現(xiàn)差異：DM1型以遠端肌起病為主，肢帶肌常不受累，無腓腸肌肥大，心律失常多，常伴雄激素缺乏和認知損害，可有智力發(fā)育遲緩。DM2型以近端肌起病為主，顏面肌受累少，可有腓腸肌肥大，無智力發(fā)育遲緩，常伴高膽固醇血癥。

2 DM1型影像學(xué)改變

頭顱CT及X線檢查可見顱骨內(nèi)板增厚，以額骨為主。頭顱MRI研究發(fā)現(xiàn)腦體積減少，腦室擴大，局灶性白質(zhì)病變，以額葉、顳葉為主，皮層萎縮，前額葉受累為其標志性特征；與正常人相比，胼胝體與垂體體積變小明顯。功能MRI研究發(fā)現(xiàn)DM1型患者雙側(cè)感覺運動區(qū)、基底核、丘腦和同側(cè)運動前區(qū)、補充運動區(qū)活動增強。

3 肌電圖改變

肌電圖主要表現(xiàn)為肌源性損害如運動單位電位（MUP）時限縮短，波幅降低或正常，多相電位增多，重收縮時出現(xiàn)病理干擾相，肌強直電位發(fā)放。

4 肌肉病理學(xué)改變

肌纖維大小不一，可見分裂、小角化纖維，DM1型以Ⅰ型肌纖維萎縮為主，DM2型則以Ⅱ型肌纖維萎縮為主。中心核、核聚集、肌漿塊為其特征性病理改變，縱向切片上細胞核有的呈鏈狀排列，可出現(xiàn)環(huán)狀纖維現(xiàn)象和邊緣空泡現(xiàn)象。電鏡下可見肌膜呈鋸齒樣改變，肌纖維部分結(jié)構(gòu)破壞形成肌漿塊，肌纖維內(nèi)溶酶體聚集形成自噬泡。

5 分子生物學(xué)研究

DM1型責(zé)任基因位于19q13.3，編碼DMPK，主要分布于骨骼肌、心肌、腦組織及肝臟，其主要功能包括激活、反饋調(diào)控絲氨酸-蘇氨酸與肌凝蛋白結(jié)合的磷酸化過程，調(diào)節(jié)離子通道亞基、肌纖維蛋白、CUG結(jié)合蛋白磷酸化，調(diào)節(jié)肌細胞大小。DMPK在3′端非翻譯區(qū)CTG三核苷酸重復(fù)序列異常擴增，正常人重復(fù)數(shù)目為5～37個，而DM1型患者則在50個以上，屬于三核苷酸重復(fù)序列動態(tài)突變疾病。根據(jù)異常重復(fù)次數(shù)不同，DM1型患者又可分為輕型（50～150個）、經(jīng)典型（150～1 000個）和重癥型（＞4 000個）。臨床上研究發(fā)現(xiàn)DM1型認知功能下降程度、心律失常嚴重程度與CTG重復(fù)擴增量呈正相關(guān)，與發(fā)病年齡呈負相關(guān)，后代CTG重復(fù)序列可繼續(xù)擴增，導(dǎo)致發(fā)病更早，且癥狀更重——遺傳早現(xiàn)現(xiàn)象（減數(shù)分裂時DMPK等位基因不穩(wěn)定）。

DM2型責(zé)任基因位于3q21.3，編碼ZNF9，其主要功能是通過對DNA靶序列識別，與RNA相互作用，調(diào)控基因表達；在細胞分化、胚胎發(fā)育、增強抗逆性等方面發(fā)揮作用。ZNF9基因1號內(nèi)含子上CCTG重復(fù)序列變異，正常約為30個，患者重復(fù)數(shù)目可超過75個，甚至高于11 000個。正常漢族人群ZNF9基因有高度多態(tài)性，如常有TCTG的插入，使重復(fù)序列被隔開，降低了突變能力，因此中國人DM2型發(fā)病極少。DM2型無明顯遺傳早現(xiàn)現(xiàn)象，異常的CCTG重復(fù)數(shù)目也與疾病嚴重程度無相關(guān)性，無先天性DM2型報道。

隨著研究的深入，非DMPK和ZNF9基因突變的DM病例被不斷發(fā)現(xiàn)。2004年，趙曉萍等報道了一個非CTG及CCTG重復(fù)序列的DM病患家系；同年Le Ber等也在DM家系中發(fā)現(xiàn)新的DM基因，定位于15q21.24，稱為DM3型，編碼類C2H2型鋅指蛋白291（ZNF291），其分布在大腦額葉皮層及骨骼肌，調(diào)節(jié)細胞生長、增殖、分化及凋亡。DM3型在2號內(nèi)含子CCTG四核苷酸重復(fù)序列發(fā)生異常擴增，臨床表現(xiàn)為累及多系統(tǒng)的肌強直，伴有額顳葉癡呆。

另有報道大量的重復(fù)序列對鄰近基因產(chǎn)生影響出現(xiàn)新的差異基因，是否與出現(xiàn)多系統(tǒng)異常表現(xiàn)有關(guān)？目前對這些基因的定位和作用尚不清楚。

6 分子生物學(xué)發(fā)病機制研究

DM的CTG及CCTG均位于非翻譯區(qū)，可以轉(zhuǎn)錄RNA，而不能翻譯成蛋白質(zhì)，即不改變基因的蛋白質(zhì)編碼部分，分子生物學(xué)發(fā)病機制不在DNA水平，而在RNA。

Dvic假說：即RNA介導(dǎo)的核內(nèi)包涵體毒性反應(yīng)。達到致病數(shù)量的重復(fù)序列折疊成RNA發(fā)卡二級結(jié)構(gòu)沉積于核內(nèi)形成核聚體。已證實核聚體結(jié)構(gòu)為肌盲蛋白1（MBNL1）與RNA發(fā)卡二級結(jié)構(gòu)相結(jié)合，使游離MBNL1下降，異常擴增的核苷酸重復(fù)序列過度激活蛋白激酶C（PKC）通路磷酸化過程，使DM1型肌細胞中CUG結(jié)合蛋白1（CUGBP1）水平異常升高。MBNL1和CUGBP1作為Pre-mRNA的調(diào)節(jié)蛋白選擇性剪切調(diào)節(jié)物，使mRNA選擇性剪切過程異常——mRNA剪接缺陷。

雖然DM2型基因定位與DM1型不同，但目前認為其發(fā)病機制也為RNA毒性反應(yīng)使mRNA剪接缺陷所致。DM2型患者不同組織中異常擴增的CCUGRNA堆積在細胞核內(nèi)，對核酸的外切降解過程產(chǎn)生耐受，導(dǎo)致異常轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的二級結(jié)構(gòu)與RNA結(jié)合蛋白相互或共同作用而致病。

7 DM治療進展

目前無特殊有效方法，重點是改善肌無力和肌強直癥狀，監(jiān)測和防治并發(fā)癥。肌無力的治療：早期研究認為脫氫異雄酮（DHEA）可以改善肌強直和肌無力，但2005年在法國進行的多中心隨機雙盲研究中，75例DM1型成人患者口服DHEA 100mg/d，主要終點為徒手肌力試驗評分從基線至12周的相對改變，但沒有證據(jù)證明有效。早期研究表明胰島素樣生長因子可以改善胰島素不敏感性和DM肌原細胞功能，但實驗不能重復(fù)。肌酸的應(yīng)用：磷酸肌酸對肌纖維三磷酸腺苷儲備有潛在緩沖作用。運動訓(xùn)練：阻力訓(xùn)練和有氧訓(xùn)練可能會增加肌肉的力量、改善心肺功能、預(yù)防肌萎縮，研究表明適當(dāng)強度訓(xùn)練對DM患者無害。肌強直的治療：鈉離子通道阻滯劑如慢心律、苯妥英鈉等；三環(huán)類抗抑郁藥；苯二氮卓類；鈣離子拮抗劑；激素、丙咪嗪、牛磺酸等。心律失常治療：30%的DM患者死于快速性心律失常和傳導(dǎo)阻滯，需用電生理檢查評估心律失常的危險性，必要時植入埋藏式除顫器或起搏器。呼吸道疾病：白天睡眠過多及呼吸睡眠暫停需進行肺活量測定以預(yù)測患者是否發(fā)展為神經(jīng)肌肉呼吸衰竭，必要時適量使用興奮劑。

8 基因治療策略

理論上基因治療可通過以下途經(jīng)：DNA水平：防止（C/CTG）n重復(fù)序列擴增，減少異常基因轉(zhuǎn)錄；RNA水平：切斷（C/CTG）n折疊成RNA發(fā)卡二級結(jié)構(gòu)，有效抑制RNA聚集灶與 MBNL1蛋白異常結(jié)合；蛋白水平：增加游離MBNL1蛋白表達水平，抑制PKC通路過度磷酸化激活，降低CUGBP1表達水平。

9 小結(jié)

DM具有豐富的臨床和遺傳異質(zhì)性，給臨床分型診斷帶來一定難度，肌強直伴肌營養(yǎng)不良是DM特征性的臨床表現(xiàn)，電生理檢查可見肌強直與肌源性損害并存，基因分析成為診斷、分型診斷DM的金標準，基因治療是治療DM的最大希望，目前針對中國人DM流行病學(xué)、臨床表型、基因變異特點的臨床總結(jié)較少，并缺乏產(chǎn)前診斷平臺，建立DM分子生物學(xué)研究、診斷平臺是今后的任務(wù)。