常见的线粒体病及诊断

1、常见的线粒体病及诊断线粒体病是指线粒体DNA勺缺陷所造成的疾病，包括线粒体DNA勺重复、缺 失及点突变。线粒体DNA缺陷的遗传方式非常特殊，是母体对子代的垂直遗传， 不受子代性别的影响。这是由于受精卵的全部线粒体 DNA来自卵细胞，精子不提 供任何线粒体。线粒体DNA缺陷的另一个特点是不同家系之间、不同个体之间 的临床表现可以有很大差异。造成这种变异的原因很多，例如细胞内发生DNA突变的线粒体数量与正常线粒体数量的比例。只有当含有突变DNA勺线粒体超过 一定数量时，细胞功能的异常才能得以表达，这就是“阈值效应” 。在有丝分裂 过程中，子代细胞内正常线粒体与DNA突变线粒体的比例不仅可能与亲代细

2、胞不 同，而且两个子代细胞之间也不相同。 子代细胞之间线粒体的差异， 造成不同组 织的细胞之间有线粒体成分的差异， 因此同一家系的不同个体， 由于各种组织受 累程度的不同，其临床表现就可能有不同 2。一、常见的线粒体病主要有：线粒体神经胃肠脑肌病（MNGIE）由mtDNA上的胸腺嘧啶磷酸酶基因 22q13 突变引起 3 ，通常在 20 岁之前发病，发病时会出现反复发生异常疼痛、呕吐、 腹泻，并伴有进行性外展神经麻痹、 痴呆伴脑白质营养不良、 感觉丧失及肌肉无 力等神经症状，放射诊断显示胃肠蠕动迟缓、胃张力缺乏、十二指肠膨胀。肌阵挛性癫痫伴肌肉蓬毛样红纤维综合征 （MERRF）是以进行性肌阵挛伴

3、癫 痫、共济失调、肌病、耳聋和轻度痴呆为特征的母系遗传病。患者肌纤维紊乱、 粗糙，线粒体形态异常并在骨骼肌细胞中积累，大多数有慢性进行性痴呆 , 部分 有感觉性听力丧失、 颈肩部脂肪过多。 曾怀疑肌阵挛性癫痫伴肌肉蓬毛样红纤维 综合征是由于mtDNA的变异引起，但后来的研究表明MERRF是由于线粒体tRNA 的 8344 或 8356 或 8363 位碱基的点突变引起的疾病 4。慢性进行性眼外肌麻痹综合征（KSS）由于mtDNA大片段缺失所致的一种粒 体病， 20 岁以前发病，主要表现为眼肌麻痹、色素性视网膜炎 , 视力丧失，小脑 共济失调、 痴呆, 心肌传导功能障碍和脑脊液蛋白增多等症状。

4、某些病人也有视 神经萎缩、听力丧失、心肌病、肾衰、糖尿病、乳酸酸中毒和慢性腹泻。mtDNA片 段的缺失起源于胚胎发生早期， 多发生于重链与轻链两个起始点之间， 有明显家 族史, 并且这些病变的严重程度差异很大 5 。线粒体脑肌病伴高乳酸血症和卒中样发作综合征（MELAS）多是由mtDNA第3243或 3271或 3252 或 3291号碱基6发生点突变造成的一种线粒体疾病 ,其中 由第 3243 号碱基突变引起的病例最常见， 由第 3252 与 3291 号碱基突变引起的 病例很少见。该病在 2-10 岁儿童中多发，患病儿童多表现为表现为发育迟缓 , 反复性头痛、反复癫痫发作、智力迟钝、听力减

5、弱、呕吐、抽搐、易疲劳等。代 谢检查显示多数病例乳酸酸中毒 , 肌活检查显示破碎红纤维 ,血管染色显示琥珀 酸脱氢酶强阳性， CT 检查可见枕叶脑软化 ,病灶范围与主要脑血管分布不一致 , 常见脑萎缩、脑室扩大和基底节钙化。原发性线粒体脑病Leigh综合征 是由于nDNA或 mtDNA突变所引起的一组 以基底节、小脑、丘脑血管增生和多部位对称性海绵状变性为特征的遗传病。 nDNA 突变导致的COX缺陷,mtDNA上ATP酶基因6 T8993G和T8993C的突变,亮氨酸 tRNA的A3243G和赖氨酸tRNA的G8344A的突变都可以引起Leigh综合征。患 病者通常在出生后 1-2 年内出现

6、进食困难、 生长发育迟滞和张力低下 , 随后出现 生长退化、眼外肌麻痹、视神经萎缩、癫痫发作和窒息，一般发作数年后死亡， 期间会出现反复性恢复和复发。MRI发现下丘脑核团、脑干、基底节、小脑干和 脑室周围有损伤性病灶 , 之后脑会出现慢慢萎缩， 当基底节到受影响时 ,MRI 和光 镜分析发现乳酸增加。Leber 遗传性视神经病 （LHON） 是一种主要累及黄斑束纤维 , 导致视神经退 性变的线粒体性遗传病。 该病母系遗传病且倾向于男性发病， 发病原因主要是由 于mtDNA第11778碱基对发生突变引起，一般在20-30岁发病，最初的症状表 现是视神经中心部机能消失 , 随后色觉丧失、失明，且视

7、力很少能恢复 , 另外还 伴有神经、心血管及骨骼肌等系统异常。Pears on综合征是一种由mtDNA缺失或加倍所致一种线粒体疾病。多发生 于婴儿时期，主要影响骨髓 , 表现为各类血细胞（白细胞、血小板、巨噬细胞）减少性贫血 , 张力减低、 生长停滞、 身材矮小等症状， 患儿多死于骨髓衰竭和反 复输血并发症，而且患儿很少能活过婴儿期，就算存活也多发展成KSS 综合征 ,有乳酸酸中毒、生长落后、胰腺功能障碍、线粒体肌病、进行性神经系统功能障 碍等。二、线粒体病的临床诊断DNA佥测：线粒体病mtDN/突变主要为点突变和大片段缺失。检测 mtDNA点 突变最常用的方法是聚合酶链反应-限制性片段长度多

8、态性(PCR-RFLP)分析,检 测时应对所有可能出现的突变进行检测 , 常见的突变主要有 A3243G、T3271C、 A8344G G8363A T8993C/G、T9176C A1555G G13513A 对 mtDNA片段缺失的 检测通常可采用长片段PCR方法和Southern转膜法。长片段PCR方法是选择两 对引物分别扩增mtDNA27和39两个片段,根据扩增产物的琼脂电泳条带来判断 有无缺失。对有片段缺失的样本 , 可通过限制性内切酶消化 , 琼脂电泳 , 对缺失的 部位进行粗略定位。再据此设计出引物,对含有缺失的部位进行PCFT增,然后对 扩增的产物进行直接测序以明确缺失的确切部

9、位。生化检测：线粒体呼吸链功能缺陷的生化检查对线粒体病基因诊断的选择具 有一定的指导意义。对于有n DNA突变引起的隐性遗传病通常会引起严重的酶复 合物活性下降，而对于有 mtDNA缺陷引起的隐性遗传病酶复合物活性可以从正 常到一个或多个联合缺陷等多种情况。 聚丙烯酰胺凝胶电泳 ( PAGE) 可以用来检 测复合物的完整性，尤其用于复合物V活性的检测。CN-PAGE能更干净有效地将 复合物从线粒体内膜上分离出来。乳酸和丙酮酸的水平在一定程度上反映了线粒体的功能， 因此对乳酸和丙酮 酸进行检测对线粒体病的诊断是很有意义的。 对线粒体疾病的诊断一般测定有氧 和无氧情况下运动前后的乳酸和丙酮酸水平。

10、 在患有MERR综合征、KSS Leigh 和处于MELAS综合征急性发作期的患者的血清和脑脊液中均有乳酸和丙酮酸增 高的现象 9。乳酸和丙酮酸同时增高或其比值异常，均不能确诊为是线粒体病， 不排除是其他疾病的可能性， 如要确诊还需行肌活检组织中的线粒体呼吸链酶复 合体的测定、肌后活检组织病理学检查和分子生物学分析。肌肉活检：对某些疑似线粒体病进行肌肉活检是很有必要的 , 有助于排除其 他神经肌肉疾病。多数线粒体病的患者肉膜下会出现破碎样红纤维（RRF）, 肌纤维细胞色素C氧化酶（COX缺失,血管琥珀酸脱氢酶（SDH）反应增强的现象。 因此，对疑似线粒体病的肌肉活检主要是对这三种物质的检测、

11、但也有一部分线 粒体病 , 如 Leber 遗传性视神经病、 Leigh 脑病和神经源性肌无力、共济失调和 视网膜色素变性（NARP综合征,其肌肉活检完全正常或仅表现为肌纤维轻度大小 不等。并且,RRF和COX缺失纤维也不是线粒体病特有的病理变化，因此，肌活 检正常并不能排除线粒体病的诊断，还需要借助于其他的诊断方法。参考文献1 LarssonN G, Clayton D. Molecular genetic aspects of human mitochondrial disorders. Annu Rev Genetics, 1995, 29:1512 Sherratt E J, Thom

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