APOE ε2 等位基因与脊髓小脑共济失调3 型发病年龄的相关性研究

APOEε2等位基因与脊髓小脑性共济失调3型

发病年龄的相关性研究

遗传性共济失调（HA）是一大类遗传性神经系统退行性疾病约占神经系统遗传性疾病的10%~15%具有高度临床和遗传异质性致死率和致残率较高研究背景本团队最新研究成果常染色体显性遗传脊髓小脑共济失调(ADCA):713个家系常染色体隐性遗传脊髓小脑共济失调(ARCA):35个家系散发脊髓小脑共济失调(S-SCA):372例散发患者研究背景亚型ADCAS－SCA例数频率例数频率SCA1425.89%82.15%SCA2618.56%123.23%SCA344962.97%4311.56%SCA6131.82%30.81%SCA791.26%10.27%SCA1210.14%00.00SCA1720.28%00.00DRPLA00.0000.00诊断不明13619.07%30581.99%总计713100%372100%研究背景中国汉族人群SCA各亚型频率中国汉族人群SCA各亚型频率研究背景SCA3/MJD为最常见的SCA亚型，约占SCA的20%-50%，在中国人群中该型几乎占常染体色体显性遗传脊髓小脑性共济失调（ADCA）的62.97%隐袭起病，缓慢进展，临床主要表现为小脑性共济失调，伴有构音障碍、意向性震颤、眼肌麻痹、锥体束征和/或锥体外系表现等研究背景ZhongNanDaXueXueBaoYiXueBan,2011,36:482-489.研究背景致病基因ATXN3编码区的3’端含一段CAG三核苷酸重复序列，正常重复次数约12-40次，而患者可达51-86次致病基因ATXN3编码产物ataxin-3蛋白的羧基端含一段polyQ肽链研究背景ATXN3基因3’端CAG扩增次数SCA3/MJD发病年龄、病程差异只能解释50%左右的差异焦点、热点修饰基因环境等非遗传因素载脂蛋白E(ApoE)基因位于19q13.2，基因全长3.7kb，含4个外显子，3个内含子ApoE存在三种异构体，即ApoE2、ApoE3和ApoE4，三者的区别在于112和158位点上的氨基酸的不同ApoE异构体受一个基因位点上三个等位基因控制，分别为ε2、ε3、ε4，其多态性导致了人群中存在6种不同的遗传表型：3种杂合体(ε2/3、ε3/4、ε2/4)3种纯合体(ε2/2、ε3/3、ε4/4)ε3、APOE3/3为最常见的等位基因和遗传表型研究背景ClinChem,1995,41(8Pt1):1068-1086.ApoE结构图ClinChem,1995,41(8Pt1):1068-1086.研究背景VDDSADPDPDDFDHDAPOE神经退行性疾病研究背景研究背景NeurosciLett,1996,205:61-64.研究背景Nature,2013,500:45-50.NeurobiolAging,2011,32:778-790.APOEε2能降低AD发病风险及延缓发病时间APOE与AD的发病年龄APOEε4是迟发型AD和散发性AD的主要危险因子研究背景Note：NA,notavailableAPOE与PD的发病年龄Studynε4-carriersNon-ε4-carriersPEthnicityZareparsietal.,199713752.7±9.856.7±11.60.03CaucasianInzelbergetal.,199812167.1±10.468.7±11.6>0.1NAdelaFuente-Fernandezetal.,199810563.4±8.858.2±9.80.05NA

ε3/ε4,ε4/ε4ε3/ε3

Oliverietal.,199912657.9±11.158.4±11.4NANAMaraganoreetal.,2000139NANANAMixedZareparsietal.,200252156.1±10.959.1±11.0

0.003CaucasianAmJMedGenet,2012,107:156-161.研究背景携带基因型ε2/ε3的男性患者比女性患者发病年龄提早男性患者APOE各基因性之间有统计学学差异女性患者APOE各基因性之间无统计学学差异APOE与HD的发病年龄研究背景ArchNeurol,2011,68(12):1580-1583.研究背景APOE基因多态性与中国汉族人群SCA3/MJD发病年龄的关系如何收集病例组及对照组资料提取DNA

鉴定APOE基因型统计分析研究内容SCA3/MJD组：来自中南大学湘雅医院神经内科门诊病例155例，其中男91例，女64例。以患者首发症状并结合ICARS评分确定发病时间正常对照组：191例，均排除其他基础疾病及家族病史，且匹配性别、年龄研究内容研究对象研究方法Sanger测序T-vectorcloning测序研究结果APOEε3/3APOEε2/3APOEε2/4APOEε3/4APOEε2/2APOE基因型SCA3/MJD组APOE基因型分布比例研究结果

Genotypes(n,%)

Alleles(%)

GroupTotalε2/2ε2/3ε2/4ε3/4ε3/3

ε2ε3ε4Patients1553(1.94)14(9.03)1(0.65)34(21.94)103(66.45)

6.7781.9411.29Sex

Male911(1.10)7(7.69)1(1.10)21(23.08)61(67.03)

5.4982.4211.54Female642(3.13)7(10.94)0(0)13(20.31)42(65.62)

8.5981.2510.16Controls1910(0)32(16.75)2(1.05)34(17.80)123(64.40)

8.9081.689.42Sex

Male1040(0)17(16.35)1(0.96)19(18.27)67(64.42)

8.6581.739.62Female870(0)15(17.24)1(1.15)15(17.24)56(64.37)

9.2081.619.20APOE基因型及等位基因在SCA3/MJD组和对照组的分布注：所有研究对象中均未检测到ε4/4基因型。用χ2检验进行等位基因和基因型频率分布的比较，病人组和对照组无统计学差异，等位基因:oddratio=0.836,95%CI:[0.656,1.064],p=0.145；基因型:oddratio=0.802,95%CI:[0.563,1.142],p=0.221.研究结果研究结果CAG重复拷贝数与发病年龄的关系

APOEGenotypes

Characteristicsε2/ε2,ε2/ε3(n=17)ε3/ε3,ε3/ε4(n=137)P-valueAgeatonset(year)

Mean(SD)[range]35.59(7.37)[20-59]39.30(9.81)[16-62]

Adjusted,mean(SE)*35.42(1.74)39.32(0.61)0.036CAGrepeatlengths,No.

Expanded,mean(SD)[range]73.88(4.27)[67-82]74.00(3.85)[64-84]

SCA3/MJD发病年龄与APOE基因型的关系注：

将病例组分成携带ε2与不携带ε2两组，用Manne-Whitney检验两组CAG分布频率，发现无统计学差异（p=0.588）；*用协方差分析，控制病理性CAG重复拷贝数的影响后，对发病年龄进行校正研究结果SCA3/MJD病例组APOE的等位基因及基因型分布频率与正常对照组无统计学差异携带APOEε2等位基因的SCA3/MJD患者的发病年龄较未携带此等位基因的患者约提前4年研究结果APOE基因可影响SCA3/MJD的发病年龄，APOEε2使SCA3/MJD的发病年龄提前APOE基因可能是SCA3/MJD的疾病修饰基因研究结论论文发表发表于Neurobiol

Aging（2014,IF:6.166）

致谢中南大学湘雅医院神经内科医学遗传学国家重点实验室中国汉族人群遗传性共济失调的基因诊断江泓

中南大学湘雅医院神经内科神经退行性疾病湖南省重点实验室医学遗传学国家重点实验室2014.4.26合肥SCA诊断方法PCR+8%变性聚丙烯酰胺凝胶电泳PCR+Sanger测序PCR+毛细管电泳PCR+T载体克隆测序PCR+8%变性聚丙烯酰胺凝胶电泳SCA28%变性聚丙烯酰胺凝胶电泳图SCA38%变性聚丙烯酰胺凝胶电泳图方便易行且结果稳定可靠，不能知道精确的重复次数及内部碱基结构PCR+Sanger测序SCA2Sanger测序峰图SCA3Sanger测序峰图峰图较乱－可能由

于GC含量高或特殊

结构导致测序困难可以测到70次左右，

70次以上就出现杂峰方便易行，可看清结构变化和具体重复次数，但受CG含量和CAG重复次数影响较大PCR+毛细管电泳SCA2毛细管电泳峰图SCA3毛细管电泳峰图敏感可靠、稳定性好、可以推算具体重复次数但需要荧光引物，和专门的测序仪，不能观察内部碱基构成变化SCA2T克隆测序峰图SCA3T克隆测序峰图不受GC含量或特殊结构影响可观察知道内部碱基变化在克隆过程，可产生重复次数的波动PCR+T载体克隆测序PCR+T载体克隆测序SCA2SCA3样本repeat次数样本repeat次数T141R171T244R272T343R372T443R470T545R571T645R671T744R772T844R868T945R969T1044R1072选取SCA2、SCA3各一份基因组DNA模板分别配成10组相同样本盲法行T载体克隆测序结果如左表所示变性聚丙烯酰胺凝胶电泳或毛细管电泳T载体克隆测序诊断流程初步筛查验证并观察内部碱基构成中国汉族人群SCA各亚型频率常染色体显性遗传脊髓小脑共济失调（ADCA）：

713个家系散发脊髓小脑共济失调（S-SCA）：372例散发患者常染色体隐性遗传脊髓小脑共济失调（AR-SCA）：

35个家系亚型ADCAS－SCA例数频率例数频率SCA1425.89%82.15%SCA2618.56%123.23%SCA344962.97%4311.56%SCA6131.82%30.81%SCA791.26%10.27%SCA1210.14%00.00SCA1720.28%00.00DRPLA00.0000.00诊断不清13619.07%30581.99%总计713100%372100%中国汉族人群SCA各亚型频率中国汉族人群SCA各亚型频率临床诊断的五个共济失调毛细血管扩张症（AT）家系，Exome检测ATM基因确诊常染色体隐性遗传共济失调ATM

基因的c.5293C-T无义突变ATM基因的C.1402-1403delAA移码突变A：先证者的父亲（Ⅰ1）；B：先证者的母亲（Ⅰ2）；C：先证者（Ⅱ1）；D：先证者的弟弟（Ⅱ2）+/--/++/++/+ZhaoChen,Jun-lingWang,Bei-shaTang,HongJiangetalUsingnext-generationsequencingasageneticdiagnostictoolinrareautosomalrecessiveneurologicMendeliandisorders41临床诊断的一个痉挛性共济失调（SACS）家系，Exome检测SACS基因突变确诊-/++/-+/++/++/-SACS

基因的c.5399G–C错义突变SACS

基因的C.788delA移码突变A：先证者的父亲（Ⅰ1）；B：先证者的母亲（Ⅰ2）；C：先证者（Ⅱ1）；D：先证者的妹妹（Ⅱ2）；E：先证者的弟弟（Ⅱ3）常染色体隐性遗传共济失调ZhaoChen,Jun-lingWang,Bei-shaTang,HongJiangetalUsingnext-generationsequencingasageneticdiagnostictoolinrareautosomalrecessiveneurologicMendeliandisordersHeM,TangBS,WangJLetalUsingacombinationofwhole-exomesequencingandhomozygositymappingtoidentifyanovelmutationofSCARB2常染色体隐性遗传共济失调临床诊断的一个肌阵挛共济失调（PME）家系，Exome检测发现SCARB2基因突变临床诊断的JS家系，Exome检测发现CC2D2A基因确诊c.3688C>Tc.2999A>TⅡ：1Ⅰ：1Ⅰ：2ZhaoChen,Jun-lingWang,Bei-shaTang,HongJiang.NeurobiolAging（IF:6.19）临床表现为眼球运动障碍、共济失调、精神发育迟滞，MRI可见小脑蚓部发育不良，“磨牙征”（Molartoothsign，MTS）常染色体隐性遗传共济失调青春晚期发病，14–21岁(平均发病年龄17.2±2.87岁)病情进展相对缓慢除小脑性共济失调外伴有明显的智力损害JX家系JX家系先证者头部MRIJX家系未发现共分离CNV改变利用CNV结果在p13.3发现Lod:1.9的正值区间Chip致病基因的克隆ShiY,WangJ,TangBetalidentificationofCHIPasanovelcausativegeneforautosomalrecessivecerebellarataxia.常染色体隐性遗传共济失调

ChipExome克隆JX家系致病基因ChipChip纯和突变在家系内和疾病共分离JX-NX和JX-JL家系内分别发现Chip的另外两个复合杂合突变Chip致病基因的克隆常染色体隐性遗传共济失调患者，男，22岁，走路不稳、口齿不清四年。遗传性共济失调诊断与治疗的专家共识中华医学会神经病学分会神经遗传学组执笔人：江泓、顾卫红、李洵桦、梁秀龄、唐北沙2014.4.26合肥遗传性共济失调（HA）是一大类具有高度临床和遗传异质性、病死率和病残率较高的遗传性神经系统退行性疾病，约占神经系统遗传性疾病的10%~15%在欧洲，常染色体显性遗传性小脑性共济失调（ADCA）的患病率约为1~3/10万，常染色体隐性遗传小脑性共济失调（ARCA）中最常见的弗里德赖希共济失调（FRDA）患病率约为3~4/10万HA多于20-40岁发病，但也有婴幼儿及老年发病者，临床上以共济运动障碍、辨距不良为主要特征，可伴有复杂的神经系统损害，亦可伴有非神经系统表现概述HA的遗传方式以常染色体显性遗传（AD）为主，部分可呈常染色体隐性遗传（AR），极少数为X-连锁遗传（X-linked）和线粒体遗传（mitochondrial）；散发病例亦不少见近二十多年来，分子遗传学的发展使HA的基因诊断成为可能，在我国ADCA中，脊髓小脑性共济失调3型/马查多约瑟夫病（SCA3/MJD）最常见，约占SCA的60%，这与欧美国家类似；而SCA1、SCA2、SCA6和SCA7少见，其他SCA亚型较罕见在我国ARCA中，共济失调毛细血管扩张症（AT）有所报道，其他亚型如伴维生素E缺乏共济失调（AVED）、伴眼球运动不能共济失调（AOA）等罕见报道，FRDA仅有临床报道而缺乏基因诊断概述目前国内临床医生普遍对HA的整体认识还不够充分，临床易漏诊或误诊，遗传咨询和预防措施水平较低为进一步提高临床医生对HA的认识水平，本文综合国内专家的意见并提出了HA诊断和治疗的专家共识概述ADCA致病基因位点已发现约34个，其中22个已被克隆由致病基因编码区三核苷酸异常重复扩增突变导致的亚型致病基因非编码区三核苷酸或多核苷酸异常重复扩增突变导致的亚型致病基因编码区非核苷酸异常重复扩增突变（点突变、插入/缺失突变等）导致的亚型等ARCA致病基因位点已发现约40个，至少20个已被克隆致病基因内含子三核苷酸重复突变致病基因编码区点突变、插入/缺失突变、拷贝数变异等所致发病机制毒性蛋白片段假说蛋白错误折叠是发病的中心环节，但关于蛋白错误折叠、聚集以及神经元核内包涵体形成三者的关系还不清楚基因的转录和表达失调假说突变型蛋白可能通过与转录调节因子发生异常的蛋白-蛋白、RNA-蛋白相互作用而抑制基因的转录和表达发病机制细胞内蛋白稳态破坏假说分子伴侣通路、泛素-蛋白酶体降解通路、自噬/溶酶体通路、苏素化修饰通路、磷酸化修饰通路、组蛋白乙酰化修饰通路等破坏造成蛋白错误折叠和聚集引起蛋白稳态的持久破坏钙超载、轴突运输障碍和线粒体功能障碍假说等发病机制代谢异常假说AVED由于血液及组织中维生素E浓度下降而致病植烷酸沉积症（RD）由于植烷酸聚集于血液及组织中而致病发病机制按遗传方式分类ADCA：包括SCA和发作性共济失调（EA），根据Harding分型可分为ADCAⅠ、ADCAⅡ和ADCAⅢARCA：包括FRDA、AT、AVED等X-连锁小脑性共济失调：包括肾上腺脑白质营养不良（ALD）、脆性X相关震颤/共济失调综合征（FXTAS）等线粒体遗传小脑性共济失调：包括肌阵挛性癫痫伴破碎红纤维

（MERRF）综合征、线粒体脑肌病伴乳酸血症和卒中样发作

（MELAS）综合征等临床分型按病理损害部位及临床表现分类脊髓型为主的遗传性共济失调：包括FRDA、遗传性痉挛性共济失调（HSA）等小脑型为主的遗传性共济失调：包括SCA、EA等其他遗传性共济失调：包括AT、肌阵挛性小脑协调障碍（RHS）等临床分型按病因、临床表现及分子遗传学类型分类先天性共济失调：包括Joubert综合征、Dandy-Walker综合征等代谢障碍性共济失调：包括β脂蛋白缺乏症（ABL）、AVED等DNA修复缺陷性共济失调：包括AT、AOA1、AOA2等退行性共济失调：包括SCA、FRDA等临床分型神经系统的临床表现运动障碍表现共济运动障碍：步态不稳是最常见的首发症状，表现为醉酒样或剪刀步伐构音障碍可表现为爆发性言语或吟诗样言语吞咽困难和饮水呛咳也较明显书写障碍可表现为“书写过大症”眼球震颤可表现为水平性、垂直性、旋转性或混合性眼球震颤等眼球运动障碍可表现为核上性眼肌麻痹、注视麻痹、慢眼动等震颤可表现为运动性震颤、姿势性震颤或意向性震颤；若伴有锥体外系损害，可出现静止性震颤临床表现神经系统的临床表现运动障碍表现锥体束受损表现表现为躯干及肢体肌张力增高、腱反射活跃或亢进、髌阵挛和踝阵挛、巴宾斯基征阳性等行走时呈痉挛性步态锥体外系受损表现可伴发帕金森病样表现或出现面、舌肌搐颤，肌阵挛、手足徐动症、扭转痉挛、舞蹈样动作等临床表现神经系统的临床表现大脑皮质受损表现可伴发癫痫认知障碍（注意力、记忆力受损，任务执行功能下降等）精神行为异常（抑郁、睡眠障碍、偏执倾向等）其它神经系统受损表现视神经病变：原发性视神经萎缩、视网膜色素变性等周围神经病变和肌肉萎缩临床表现神经系统以外的临床表现心脏病变：表现为心肌肥厚、房室传导阻滞等内分泌代谢异常：表现为脂肪酸代谢异常、磷脂代谢异常、脂蛋白代谢异常、维生素代谢异常等骨骼畸形：表现为脊柱侧弯或后侧凸等皮肤病变：表现为球结膜和面颈部皮肤毛细血管扩张、皮肤鱼鳞症等临床表现血清学检测：某些患者可出现血糖、血脂、血维生素E或植烷酸水平等异常神经电生理学检查：部分患者可出现体感诱发电位、听觉诱发电位、视觉诱发电位、眼震电图、肌电图等异常常规影像学检查：CT或MRI检查可显示小脑或脑干不同程度萎缩，部分患者可见颈髓萎缩功能影像学检查某些患者脑MRS可显示小脑NAA/Cr和NAA/Cho比值显著降低某些患者脑SPECT或PET检查可显示小脑、脑干、基底节等部位的局部脑血流量、氧代谢率和葡萄糖代谢率显著降低辅助检查临床诊断缓慢发生、进展性、对称性共济失调遗传家族史辅助检查（血清学检测、神经电生理学检查、影像学检查等）的支持证据鉴别诊断多系统萎缩中毒性共济失调（酒精、药物、重金属等所致）免疫介导性共济失调（多发性硬化、副肿瘤综合征等）感染/感染后疾病（小脑脓肿、小脑炎等）颅脑创伤新生性疾病（小脑肿瘤、转移性肿瘤等）内分