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【佳學(xué)基因檢測】線粒體?。∕ITOCHONDRIOPATHY）基因解碼、基因檢測

線粒體病基因檢測概述

線粒體?。╩itochondriopathy）基因檢測主要是通過基因序列分析檢測遺傳性氧化磷酸化功能缺陷使ATP合成障礙而導(dǎo)致的一組疾病，也稱為線粒體細(xì)胞病。線粒體基因或核基因突變均可以導(dǎo)致該病的發(fā)生，遺傳方式可以呈常染色體顯性、常染色體隱性、X連鎖、母系遺傳或者散發(fā)性發(fā)病。

對于線粒體病的研究可以追溯到20世紀(jì)中葉，1931年Alpers首先報道一例以大腦灰質(zhì)受累為主的神經(jīng)遺傳性疾病，被稱為Alpers病。1951年Leigh首先描述了以腦干對稱性壞死為特點的一組疾病，被稱為Leigh綜合征。1958年Kearns和Sayre等報道了一例進行性眼外肌癱瘓伴隨視網(wǎng)膜色素變性和心肌病的患者，被稱為Kearns-Sayre綜合征（Kearnss-Sayre syndrome，KSS)。 1962年Luft等新穎報道一例以骨骼肌極度不能耐受疲勞為特點的患者，生化研究證實為線粒體氧化磷酸化脫偶聯(lián)引起，新穎提出線粒體病的概念。1966年Shy等報告一例肌病兒童，其肌肉存在線粒體形態(tài)學(xué)異常，在光鏡下用改良Gomori三色染色發(fā)現(xiàn)線粒體聚集的肌細(xì)胞內(nèi)，在肌纖維周邊形成許多紅染顆粒，稱不整紅邊纖維（ragged red fiber,RRF);電鏡下發(fā)現(xiàn)線粒體明顯腫大或數(shù)目增多等。在20世紀(jì)70年代，因為生化和酶組織化學(xué)技術(shù)的發(fā)展，Leigh綜合征和KSS被證實為線粒體病。

1988年，發(fā)現(xiàn)線粒體DNA（mtDNA）突變可以導(dǎo)致人類疾病，為線粒體病研究史的里程碑。同年，Holt等在線粒體肌病患者中發(fā)現(xiàn)mtDNA缺失。Wallace等則在Leber遺傳性視神經(jīng)病（Leber hereditary opticneuropathy, LHON）患者中發(fā)現(xiàn)存在mtDNA蛋白編碼基因的點突變。到目前為止已發(fā)現(xiàn)幾百種mtDN人致病性突變。除了mtDNA突變外，近年來還相繼發(fā)現(xiàn)一些核基因突變引起的線粒體病，這些發(fā)現(xiàn)極大地豐富了我們對線粒體病的認(rèn)識，也形成了目前的線粒體病類型（表7-1)。

表7-1 線粒體疾病的主要類型

綜合征基因突變 RRF LA

線粒體病 mtDNA 3250 ﹢ –

CPEO和KSS mtDNA 3243或片段缺失 ﹢ –

Leigh綜合征和NARP mtDNA 8993 – ﹢

MERRF mtDNA 8344 ﹢ –

MELAS mtDNA 3243 ﹢ ﹢

LHON mtDNA 3460,4160，11778 – –

MNGIE TP ﹢ –

Alpers病 POLG1 – –

線粒體病流行病學(xué)

近十年間全球進行了幾項線粒體病的流行病學(xué)研究，最早的一項研究是在芬蘭北部，Majamaa等對臨床疑診為線粒體病的患者進行了血液mtDNA A3243G點突變的篩查，發(fā)現(xiàn)在該地區(qū)成人中A3243G點突變的攜帶率為16.3/100 OOO. Chinnery”等對英國北部的成人進行線粒體病的篩查，發(fā)現(xiàn)7.59/100 000的成年人攜帶有明確的mtDNA突變，而攜帶明確致病基因突變且發(fā)病的線粒體病的患病率為6.57/100 000,其中A3243G突變的檢出率為1.41/100 000。在英國北部對新生兒進行十種常見的mtDNA點突變篩查發(fā)現(xiàn)攜帶率達(dá)1/200，其中A3243G點突變的陽性率最高，達(dá)0.14% (4/2810)0最近日本的一項研究表明在AIELAS的患病率達(dá)0.58/100 000。我國尚無線粒體病的流行病學(xué)資料。

線粒體病發(fā)病機制

線粒體是位于細(xì)胞質(zhì)中的一種膜性細(xì)胞器，人體除成熟的紅細(xì)胞外，其他細(xì)胞都含有數(shù)量不等的線粒體，線粒體的膜為脂質(zhì)雙層膜，其內(nèi)有膜性的線粒體嵴含有mtDNA，所以線粒體也是一種半自主復(fù)制的細(xì)胞器。線粒體可以完成多種生物化學(xué)反應(yīng)，包括三羧酸循環(huán)、丙酮酸氧化、脂肪酸代謝、固醇代謝以及氧化磷酸化過程。此外線粒體還參與細(xì)胞分化、細(xì)胞信息傳遞、細(xì)胞內(nèi)鈣離子穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)和細(xì)胞凋亡等。氧化磷酸化系統(tǒng)也稱為線粒體呼吸鏈，是線粒體的主要功能之一，由5個酶復(fù)合體（Ⅰ~Ⅴ）組成，位于線粒體內(nèi)膜上。酶復(fù)合體Ⅰ~Ⅴ分別由46、4、11、13和16個亞單位組成，這些蛋白多肽由核基因和線粒體基因共同編碼，主要功能是將丙酮酸和脂肪酸等底物氧化成水和二氧化碳，在此過程中產(chǎn)生三磷酸腺昔，從而為細(xì)胞的活動提供能量。

線粒體基因突變所導(dǎo)致的線粒體病患者肌肉活檢可以發(fā)現(xiàn)RRF。嬰兒型還可以發(fā)現(xiàn)COX陰性肌纖維。MRI檢查可以發(fā)現(xiàn)嬰兒型患者基底節(jié)病變。KSS和CPEO可見散在的RRF、COX陰性的肌纖維以及SDH染色可見深染纖維。MELAS肌肉病理檢查在多數(shù)患者肌肉中可發(fā)現(xiàn)RRF, RRF的COX活性可以缺乏，也可以升高，肌肉中常發(fā)現(xiàn)SDH強陽性的血管（SSV), SSV在COY染色中也呈陽性。

KSS患者的大腦白質(zhì)、腦干、小腦及脊髓可見空泡樣變和海綿樣退變，神經(jīng)元變性也較常見，并伴星形膠質(zhì)細(xì)胞增生和毛細(xì)血管增生，大腦皮質(zhì)、基底節(jié)、紅核、前庭核和動眼神經(jīng)核也可受累，小腦普肯耶細(xì)胞常丟失，蒼白球和丘腦可見礦物質(zhì)沉積。

MELAS腦病理檢查可見蛛網(wǎng)膜下腔和皮質(zhì)小血管異常增多，管壁厚薄不均，腦皮質(zhì)、皮質(zhì)下白質(zhì)、基底節(jié)、丘腦、腦干及小腦可見多發(fā)性灶性海綿樣改變，其內(nèi)出現(xiàn)神經(jīng)細(xì)胞丟失，伴隨星形細(xì)胞增生和小血管增多等，嚴(yán)重部位呈囊狀改變。病變范圍不符合動脈血管分布特點。電鏡下發(fā)現(xiàn)顱內(nèi)血管平滑肌和內(nèi)皮細(xì)胞內(nèi)線粒體增多，以軟腦膜小動脈及直徑250um的動脈較明顯。

MERRF腦病理可見齒狀核、紅核及蒼白球發(fā)生退行性變，下橄欖核、小腦皮質(zhì)、藍(lán)斑、薄束核、楔束核及腦橋被蓋部也發(fā)生變性和膠質(zhì)增生萎縮。脊髓可見后索薄束及楔束、脊髓小腦束和皮質(zhì)脊髓束變性，神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞增生，脊髓前角細(xì)胞常保持完好。

Leigh病的腦病理可見丘腦、中腦、腦橋、延髓和脊髓的雙側(cè)對稱的海綿狀壞死灶，伴隨局部神經(jīng)細(xì)胞丟失、血管及膠質(zhì)細(xì)胞增生。急性起病的病例可能會有輕度的局部出血改變。基底節(jié)區(qū)的病變是其特征。周圍神經(jīng)有可能出現(xiàn)脫髓鞘改變。此病的中樞神經(jīng)系統(tǒng)分布及組織學(xué)表現(xiàn)類似Wernicke腦?。虬匪厝狈λ拢?，但Leigh病的病變范圍更為廣泛，有時涉及紋狀體以及大腦皮層。

Alper病的腦組織病理顯示皮層受累為主，尤其以枕葉皮層常受累及，包括神經(jīng)元丟失，海綿樣變性和膠質(zhì)細(xì)胞增生。MNGIE的周圍神經(jīng)病理檢查發(fā)現(xiàn)軸索脫失，有些出現(xiàn)脫髓鞘特點。腸道平滑肌細(xì)胞和神經(jīng)節(jié)細(xì)胞內(nèi)也存在大量的異常線粒體。

線粒體病基因解碼是如何指導(dǎo)基因檢測的？

1.人類mtDNA為含有16 569個堿基的雙鏈環(huán)狀DNA分子。每個線粒體內(nèi)有2-10個拷貝的mtDNA。線粒體DNA共編碼37個基因，包括22個tRNA基因、2個rRNA基因(12S和16S rRNA)和13個蛋白多肽的編碼基因。其中線粒體DNA編碼的13種蛋白質(zhì)產(chǎn)物均參與組成呼吸鏈，包括酶復(fù)合體Ⅰ（NADH脫氫酶）的7個亞單位、酶復(fù)合體Ⅲ（細(xì)胞色素C還原酶）的1個亞單位、酶復(fù)合體Ⅳ（細(xì)胞色素C氧化酶，cytochrome C oxidase，COX）的3個亞單位（COXⅠ-Ⅲ）和酶復(fù)合體V(ATP合成酶）的2個亞單位。

2.原發(fā)性mtDNA突變約20%的線粒體病為mtDNA突變所致，在病因已經(jīng)明確的線粒體病中，大部分都是因為原發(fā)性mtDNA缺陷導(dǎo)致。mtDNA遺傳特性與核DNA不同，具有以下四個特點：

（1）母系遺傳特點：受精卵的線粒體全部來自卵細(xì)胞，所以母親可能將mtDNA傳遞到所有子代，只有女兒才能將mtDNA傳遞給下一代。

（2）突變異胞質(zhì)性：病理性突變多為部分性而非“全和無”現(xiàn)象，同一個線粒體中可能同時含有正常的和突變的mtDNA分子，同一個細(xì)胞中也可能同時含有不含mtDNA分子的正常線粒體和含不同數(shù)量的突變mtDNA分子的異常線粒體。

（3）突變的閾值效應(yīng)：突變型與正常型mtDNA的相對比例達(dá)到一定水平才能引起線粒體功能障礙，功能障礙的線粒體只有達(dá)到一定數(shù)量后才能導(dǎo)致組織器官的功能異常而表現(xiàn)出臨床癥狀，不同組織和器官因其對能量依賴程度的不同，其突變閾值也不相同。由于mtDNA突變的上述特點導(dǎo)致患者臨床表現(xiàn)的差異，例如一女性攜帶者其細(xì)胞內(nèi)突變型mtDNA未達(dá)到閾值而未發(fā)病，她可將mtDNA突變向后代傳遞，其子女中得到較多突變型mtDNA的個體可能發(fā)病而得到較少突變型mtDNA的個體病情較輕或不發(fā)病。線粒體DNA突變特征、異胞質(zhì)性程度及組織氧化代謝需要等三種因素決定mtDNA突變的嚴(yán)重程度。

mtDNA突變的類型包括點突變、缺失、重復(fù)和丟失等。①點突變：迄今為止共發(fā)現(xiàn)約200種病理性mtDNA點突變。以tRNA基因最易受影響，如A3243G導(dǎo)致MELAS、A8344G導(dǎo)致MERRF、T8993G導(dǎo)致Leigh綜合征等。②片段缺失：喪失量可多達(dá)數(shù)千個核昔酸，使基因組縮短，目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)數(shù)百種缺失，包括單一缺失和多發(fā)性缺失。單一缺失所致疾病多為散發(fā)，如CPEO和KSS綜合征；多發(fā)性缺失是因核基因突變導(dǎo)致的mtDNA繼發(fā)性改變，可呈常染色體顯性或隱性遺傳，如家族性PEO。③片段重復(fù)：多余的mtDNA以數(shù)千計核昔酸插入基因組；④片段丟失mtDNA拷貝數(shù)目減少。

3.核DNA突變近年來陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了一些核基因突變造成的線粒體病，包括：①呼吸鏈亞單位的編碼基因突變，如由核基因編碼的復(fù)合體Ⅰ多個亞單位的基因突變導(dǎo)致的Leigh綜合征；②呼吸鏈亞單位的組裝或翻譯蛋白質(zhì)的編碼基因突變，如參與復(fù)合體Ⅳ亞單位組裝的SURF1基因突變導(dǎo)致的Leigh綜合征；③影響mtDNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的蛋白質(zhì)編碼基因突變，如POLG1基因突變導(dǎo)致的常染色體顯性或隱性遺傳性PEO、TP基因突變導(dǎo)致MNGIE。

4.不同類型線粒體病的基因突變

（1）線粒體肌?。呵嗌倌晷途€粒體肌病患者最常見的致病突變包括mtDNA細(xì)胞色素b的編碼基因突變，以及位于tRNA的3250位點突變。嚴(yán)重致死型的線粒體基因TK2，該基因突變后造成mtDNA繼發(fā)性的多發(fā)片段缺失，而可逆型基因突變?yōu)?4674點突變。

（2） KSS和CPEO：幾乎所有的KSS患者及半數(shù)CPEO患者可檢測到其骨骼肌組織中有mtDNA的單一大片段缺失，不同的患者缺失的區(qū)域及大小不同，目前已報道幾百種mtDNA缺失。其中約1/3的患者有共同缺失，缺失區(qū)域從mtDNA第8482位到13459位堿基，共缺失4977bp。缺失的類型似乎與臨床癥狀嚴(yán)重程度之間無明顯相關(guān)性。導(dǎo)致ad/ar PEO的核基因突變包括ANT1、POLG1和C10orf2等，其功能均與mtDNA的合成有關(guān)。這些核基因突變后，導(dǎo)致繼發(fā)性的mtDNA多發(fā)片段缺失。

（3） MELAS:基因檢查已經(jīng)查出40種mtDNA突變與MELAS相關(guān)。但是最常見的突變是mtDNA上第3243處發(fā)生的A到G點突變（A3243G）。A3243G突變位于tRNA基因，約80%的MELAS患者由A3243G突變所引起，我國患者也具有相同的遺傳特點。

（4）MERRF:約90%的MERRF患者系mtDNA上第8344位置的A被G替換(A8344G) 所引起，A8344G突變位于tRNA基因。有文獻(xiàn)報道突變型mtDNA的數(shù)量與起病年齡和疾病的嚴(yán)重程度有一定的關(guān)系。其他少見的突變形式包括位于tRNA基因的T8356C、G8363C以及位于tRNA(uuR)和tRNAs區(qū)域的點突變。

（5） LHON:在目前已發(fā)現(xiàn)的十余種mtDNA突變中,G3460A, G11778A, T14484C是熱點突變，這三種基因突變導(dǎo)致的LHON患者占所有患者的95%。

（6） Leigh病：約20%的Leigh病患者為母系遺傳mtDNA第8993位T→G (T8993G)點突變所致的Leigh病是其中的一個較經(jīng)典的類型。患者組織T8993突變的比例與疾病的嚴(yán)重程度相關(guān)，低比例突變（<75%）可導(dǎo)致神經(jīng)病伴肢體近端無力、共濟失調(diào)及色素性視網(wǎng)膜炎（neuropathy with proximal weakness，ataxia and retinitis pigmentosa，NARP），高水平突變（>95%）可導(dǎo)致Leigh病。另外80%的Leigh病患者與核基因突變相關(guān)，迄今已報道呼吸鏈酶復(fù)合體Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ的亞單位的編碼基因突變均可導(dǎo)致Leigh綜合征。所以，本病還可表現(xiàn)為常染色體隱性遺傳或X連鎖遺傳。

（7） MNGIE：致病基因TP位于22q 13.32-qter,該基因編碼胸腺嘧啶磷酸化酶。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)多種點突變，多數(shù)在第4或7外顯子。基因異常導(dǎo)致胸腺嘧啶磷酸化酶功能喪失，引起胸腺嘧啶在血漿中大幅度升高，干擾了線粒體內(nèi)胸腺嘧啶的代謝，從而引起mtDNA的多發(fā)性片段缺失，并導(dǎo)致線粒體呼吸鏈酶復(fù)合體Ⅰ和Ⅳ的活性缺乏。

（8） Alper?。褐虏』驗镻OLG1，編碼線粒體DNA多聚酶γ，已報道的突變包括純合突變或復(fù)合雜合突變。POLG突變后影響了mtDNA的復(fù)制與修復(fù)，從而導(dǎo)致mtDNA的多發(fā)性片段缺失或mtDNA拷貝數(shù)量的下降。Uusimaa等報道m(xù)tDNA編碼COXⅡ的基因突變也可導(dǎo)致Alpers綜合征。

線粒體基因病的臨床表現(xiàn)

臨床表現(xiàn)復(fù)雜多樣是線粒體病的癥狀特點，其共同的臨床表現(xiàn)可歸為下列幾方面：①中樞神經(jīng)系統(tǒng)損害：精神發(fā)育遲滯、心理障礙、精神障礙、焦慮、癇性發(fā)作、認(rèn)知障礙、共濟失調(diào)、偏頭痛、脊髓病、急性偏盲、失語等卒中樣表現(xiàn)，以及運動異常如肌陣攣、肌張力障礙等；②骨骼肌損害：運動不耐受、肌無力和骨骼肌溶解等；③眼外肌：眼球活動受限或眼瞼下垂；④眼球損害：皮層盲、色素性視網(wǎng)膜病、視神經(jīng)病、白內(nèi)障；⑤聽神經(jīng)損害：聽力喪失；⑥周圍神經(jīng)損害：感覺神經(jīng)病和交感神經(jīng)??；⑦其他系統(tǒng)損害：身材矮小、糖尿病、心肌病、胃腸道癥狀、肝臟衰竭等。

雖然線粒體病的臨床表現(xiàn)如此繁雜多樣，但最常見的線粒體病亞型因為都有其特定器官受累的癥狀組合而成為其核心癥狀以及臨床命名的依據(jù)。如：LHON的視神經(jīng)病、MERRF的肌陣攣性癲癇、MELAS、CPEO、NARP、KSS的進行性眼外肌癱瘓加視網(wǎng)膜色素變性和心臟傳導(dǎo)阻滯等。有時兩種綜合征可能在一個患者身上疊加出現(xiàn)，如KSS疊加MELAS或MERRF綜合征、PEO疊加MERRF以及MELAS疊加MERRF綜合征等。除上述不同疾病的核心癥狀外，這些疾病還常伴有其他系統(tǒng)性損害的特點，如身材矮小、內(nèi)分泌疾病（特別是糖尿?。┖腿樗崴嶂卸镜?。

1.線粒體肌病主要侵犯骨骼肌，因多不累及其他系統(tǒng)，也稱為單純型線粒體肌病，或孤立的線粒體肌病。本病有兩種發(fā)病形式，即青少年型和嬰兒型。

（1）青少年型：一般隱襲發(fā)病，若仔細(xì)追問病史，通?？梢园l(fā)現(xiàn)幼年期可能有乏力、耐力差、勞力性呼吸困難、心動過速等癥狀，這些癥狀比較輕微且進展緩慢，一般在青少年期逐漸出現(xiàn)四肢近端肌無力，常以雙上肢為著。超過半數(shù)患者以骨骼肌極度不能耐受疲勞為主要特征，往往輕度活動后即感極度疲乏，休息后好轉(zhuǎn)。多數(shù)患者的肢體無力呈現(xiàn)肢帶性分布，個別患者的肌無力呈面-肩-肱或肢帶型分布。常伴肌肉酸痛和壓痛，偶有劇烈運動后出現(xiàn)骨骼肌溶解的現(xiàn)象。

（2）嬰兒型：包括嚴(yán)重致死型和良性可逆型。兩型均在生后很快發(fā)病，表現(xiàn)為嚴(yán)重的全身肌無力、呼吸和喂養(yǎng)困難、乳酸中毒。可逆型在5個月后隨著血乳酸水平逐漸下降，病情也隨之改善。重型的線粒體肌病患兒肌無力持續(xù)進展，病情進行性惡化，導(dǎo)致患兒早期夭折。

2. CPEO和KSS CPEO多于兒童或青少年期發(fā)病，其中mtDNA突變多為散發(fā)性，家族型患者需要考慮為核基因突變導(dǎo)致，表現(xiàn)為緩慢發(fā)展的眼瞼下垂伴眼球運動障礙，通常不伴復(fù)視、斜視，或只有短暫復(fù)視。眼肌癱瘓一般持續(xù)性進行性發(fā)展，最終可致眼球固定。大部分CPEO患者癥狀一直局限在眼外肌，少部分患者在發(fā)病數(shù)年后可出現(xiàn)四肢近端力弱，個別患者可以合并出現(xiàn)視網(wǎng)膜色素變性及吞咽困難，多數(shù)患者在疾病后期出現(xiàn)嚴(yán)重呼吸朋癱瘓表現(xiàn)。

KSS綜合征包括PEO、視網(wǎng)膜色素變性和20歲前起病的三聯(lián)癥，且具有以下三項中至少一項：小腦性共濟失調(diào)、心臟傳導(dǎo)阻滯、CSF蛋白含量高于100mg/dl。部分患者可以合并出現(xiàn)智能障礙、神經(jīng)性耳聾、身材矮小、癲癇、錐體束征、錐體外系癥狀，內(nèi)分泌異常（甲狀旁腺功能減退、性腺功能減退、性成熟延遲）也常見于KSS患者。

常染色體顯性／隱性遺傳性CPEO，一般為成人發(fā)病，除眼外肌癱瘓癥狀外，肌無力和運動不耐受也是常見癥狀。部分患者可出現(xiàn)周圍神經(jīng)病、共濟失調(diào)、震顫、視網(wǎng)膜色素變性、吞咽困難等。其中感覺共濟失調(diào)性神經(jīng)病、構(gòu)音不良和眼外肌癱瘓稱為SANDO綜合征（sensory ataxic neuropathy,dysarthria,andophthalmoparesis)。

3. MELAS MELAS綜合征是最常見的線粒體病之一。具有母系遺傳特點，多散發(fā)出現(xiàn)，多于兒童期起病，以頭痛、嘔吐和反復(fù)卒中樣發(fā)作為其突出特點。卒中樣發(fā)作的表現(xiàn)形式包括視野缺損、失語、精神癥狀、輕偏癱、偏身感覺障礙等。腦卒中樣發(fā)作導(dǎo)致的功能損害一般可逐漸恢復(fù)，但隨病程延長及發(fā)作次數(shù)增多，常導(dǎo)致認(rèn)知功能減退。卒中樣發(fā)作前部分有感染或發(fā)熱誘因，而誤診為病毒性腦炎。部分患者合并神經(jīng)性耳聾、糖尿病、眼外肌麻痹、多毛、身材矮小、乏力或運動不耐受等。

在同一家系中有的成員表現(xiàn)為MELAS有的成員僅出現(xiàn)耳聾或糖尿病，還有的成員為無癥狀的基因突變攜帶者。

4. MERRF流行病學(xué)調(diào)查結(jié)果顯示MERRF綜合征發(fā)病率低于MELAS綜合征。大多數(shù)有陽性家族史，表現(xiàn)為母系遺傳。一般在兒童期或青少年期發(fā)病，也有晚至60歲發(fā)病者。主要臨床表現(xiàn)為肌陣攣、癲癇發(fā)作、共濟失調(diào)和肌無力。驚嚇等刺激因素易誘發(fā)肌陣攣。癲癇發(fā)作包括跌倒發(fā)作、局灶性癲癇、強直陣攣等形式，經(jīng)常是光敏感型。一些患者共濟失調(diào)進行性惡化，以至于成為其主要癥狀。肌病通常表現(xiàn)隱匿或輕度乏力。其他表現(xiàn)還包括耳聾、智力減退、視神經(jīng)萎縮、眼肌癱瘓、頸部脂肪瘤、身材矮小或周圍神經(jīng)病。

在10歲前起病的往往病情更為嚴(yán)重，常在30歲之前死亡。起病年齡晚的患者臨床表現(xiàn)都較輕。

5. LHON該病為母系遺傳，85%的Leber遺傳性視神經(jīng)病患者為男性，發(fā)病年齡多在15-35歲之間，多數(shù)病例雙眼視力同時喪失，少數(shù)先單眼發(fā)病，數(shù)周或數(shù)月后累及另眼，中央視力喪失，周邊視力保存，全盲者少見，瞳孔對光反射保存，可伴色覺障礙。以后病情相對穩(wěn)定并出現(xiàn)逐漸的好轉(zhuǎn)。眼底檢查在急性期可見視網(wǎng)膜毛細(xì)血管擴張、充血和視乳頭水腫，晚期可見視神經(jīng)和節(jié)細(xì)胞萎縮，不伴炎性反應(yīng)。

少數(shù)患者除視覺癥狀外，尚有其他神經(jīng)系統(tǒng)受累表現(xiàn)，包括震顫、周圍神經(jīng)病、共濟失調(diào)、肌張力障礙等。

6. Leigh綜合征也稱為亞急性壞死性腦脊髓病，部分患者起病急驟，所以也被稱為“急性壞死性腦脊髓病”。臨床表現(xiàn)復(fù)雜多樣，根據(jù)起病年齡不同，可分為新生兒型、嬰兒型、少年型及成人型，其中新生兒型和嬰兒型最常見，成人型罕見。

（1）新生兒型：生后表現(xiàn)為吸吮無力、吞咽障礙、驚厥、肌張力低下、眼球活動異常、呼吸困難及嚴(yán)重運動發(fā)育落后等，常早期死亡。

（2）嬰兒型：多于出生后3-4個月發(fā)病，呈急性或亞急性起病，有時由發(fā)熱或手術(shù)誘發(fā)，表現(xiàn)為無法控制頭部及其他運動能力喪失、肌張力低下、吮吸無力、厭食、嘔吐、煩躁、持續(xù)哭鬧、驚厥發(fā)作和肌陣攣，并出現(xiàn)本病特征性的呼吸功能紊亂，如過度換氣發(fā)作、呼吸暫停、氣短以及安靜地抽泣。起病后進展迅速，多于2歲內(nèi)死亡。

（3）少年型：在青少年期發(fā)病，相對少見，逐漸出現(xiàn)眼外肌癱瘓、眼球震顫、凝視障礙、吞咽困難及四肢肌張力障礙。有些少年型患者在癥狀發(fā)作后有一段間歇期，在幾年后又出現(xiàn)癥狀的急性或亞急性惡化。周圍神經(jīng)也可受累，如腱反射消失、四肢無力、肌萎縮。部分輕型患者主要表現(xiàn)為發(fā)育遲緩，常被誤診為腦癱。

（4）成年型：在成年期發(fā)病，罕見，逐漸出現(xiàn)眼外肌癱瘓、眼球震顫、凝視障礙、吞咽困難及四肢肌張力障礙?？梢园殡S周圍神經(jīng)病。

7. MNGIE本病為常染色體隱性遺傳，發(fā)病年齡在5個月~43歲，多小于20歲，平均在38歲左右死亡。臨床表現(xiàn)包括眼瞼下垂、眼外肌癱瘓、胃腸道功能異常、惡病質(zhì)、周圍神經(jīng)病和腦白質(zhì)營養(yǎng)不良。

8. Alpers病又稱進行性腦灰質(zhì)營養(yǎng)不良或嬰兒彌漫性大腦變性，是一種常染色體隱性遺傳病，好發(fā)于嬰幼兒，多在5歲前發(fā)病。臨床特征為難治性癲癇、皮層盲、精神運動倒退、進行性肝功能衰竭或應(yīng)用丙戊酸后發(fā)生急性肝功能衰竭。共濟失調(diào)也很常見，因中樞或外周感覺神經(jīng)受累所致?；純翰∏檫M行性加重，大部分于3歲前死亡，死亡的主要原因是癲癇持續(xù)狀態(tài)和肝功能衰竭，尤其是應(yīng)用丙戊酸后誘發(fā)的急性肝功能衰竭。

線粒體病的臨床診斷

線粒體病的診斷需要對患者臨床表現(xiàn)、家族病史、確鑿的線粒體疾病病理和基因突變依據(jù)進行綜合分析而獲得。輔助檢查中某一項的陰性結(jié)果，都不能有效排除線粒體疾病。

1.臨床癥狀線粒體病的臨床表現(xiàn)呈明顯的異質(zhì)性和復(fù)雜多樣性，癥狀的不同組合為診斷提供重要的線索，如出現(xiàn)共濟失調(diào)、癲癇發(fā)作和肌陣攣提示MERRF綜合征，出現(xiàn)偏頭痛樣發(fā)作、反復(fù)的癲癇和卒中樣發(fā)作提示MELAS綜合征，漸進性眼外肌癱瘓多出現(xiàn)在CPEO，而同時合并視網(wǎng)膜色素變性、心臟傳導(dǎo)陰滯提示KSS，單純視神經(jīng)萎縮多出現(xiàn)在LHON。同時也應(yīng)當(dāng)注意有些常見癥狀可以出現(xiàn)在不同線粒體病，如癡呆、周圍神經(jīng)病、身材矮小、糖尿病、多發(fā)對稱的脂肪瘤、乳酸酸中毒等。其他器官或系統(tǒng)的功能障礙也不少見，包括鐵粒幼細(xì)胞貧血、腎小管缺陷、甲狀腺功能減退、肝病、心肌病、假性腸梗阻等。對于一些無明顯病因的孤立臨床表現(xiàn)，如癡呆、肌無力、癲癇、神經(jīng)性耳聾、偏頭痛伴卒中、身材矮小、肌陣攣性癲癇及心肌病，也應(yīng)及時考慮到線粒體疾病的可能，其中糖尿病已成為早期起病的NIELAS和MERRF疾病的重要標(biāo)志之一。

在懷疑線粒體疾病時，家族史的調(diào)查非常重要。應(yīng)詢問家族中有無新生兒死亡、原因不明的癲癇以及上述漸進的神經(jīng)系統(tǒng)障礙，家族中發(fā)現(xiàn)不明原因的耳聾或糖尿病患者也應(yīng)懷疑線粒體疾病的可能。當(dāng)出現(xiàn)癥狀的患者表明為母系遺傳時，應(yīng)懷疑到線粒體疾病的診斷。當(dāng)然，部分線粒體病因核基因缺陷所致，所以也有家庭是孟德爾遺傳模式。

2.生化檢測

（1）肌酶譜檢查：30%的線粒體病患者出現(xiàn)CK,LDH,SGOT增高。部分Alper病患者可有肝功能異常。

（2）血清及腦脊液乳酸測定：某些嬰兒線粒體病的先進表現(xiàn)就是乳酸酸中毒或酮癥昏迷。 KSS和CPEO患者的血乳酸水平也存在升高。MNGIE和KSS腦脊液和血乳酸水平常升高。Leigh綜合征和MELAS患者的乳酸升高尤其明顯。靜態(tài)血清乳酸正常值為0.56-2.2mmol/L (5-20mg/L）；血清乳酸／丙酮酸比值正常時<20。血液和腦脊液中乳酸濃度或乳酸比丙酮酸的比值升高，提示呼吸鏈功能異常。血乳酸／丙酮酸最小運動量實驗可分析運動前后乳酸、丙酮酸含量，運動前乳酸、丙酮酸水平高于正常值，或運動后5分鐘尚不能恢復(fù)到正常水平均為異常，其中乳酸／丙酮酸比值在運動前<7或>17，運動后<7或>22，則有診斷意義。幼兒或癱瘓也可采用葡萄糖刺激實驗，但是這種有氧能力測試有其局限性，靜息和運動誘發(fā)后乳酸與丙酮酸濃度正常，并不能除外線粒體疾病。

（3）缺血性運動后測量前臂靜脈血中的氧分壓，對于區(qū)分線粒體疾病患者與正常人為一種有用的方法?；颊叩难醴謮浩骄?7-38mmHg，而正常人的氧分壓則有下降。

（4）幼線粒體酶復(fù)合體檢測：從新鮮的肌標(biāo)本、培養(yǎng)的成纖維細(xì)胞、外周血白細(xì)胞分離線粒體，測定氧化磷酸化酶過程中各種酶復(fù)合體活性，也是協(xié)助診斷本病的重要依據(jù)。明確是何種酶復(fù)合體缺陷還可以為進一步致病基因的篩查提供線索。

（5）白細(xì)胞胸腺嘧啶磷酸化酶活性在MNGIE患者中小于正常人的5%。

3.電生理檢查

（1）肌電圖檢查可以發(fā)現(xiàn)肌肉有無肌源性損害或神經(jīng)源性損害。神經(jīng)傳導(dǎo)速度檢查有助于發(fā)現(xiàn)亞臨床的周圍神經(jīng)損害，在兒童患者應(yīng)當(dāng)成為常規(guī)檢查。在MNGIE中可以發(fā)現(xiàn)混合性損害。

（2）誘發(fā)電位檢查對各種腦病綜合征的病變部位有輔助診斷價值，聽力圖檢查可顯示神經(jīng)性耳聾。

（3）腦電圖對線粒體腦病伴癲癇樣發(fā)作有意義，以皮質(zhì)損害為主的MELAS, MERRF, Alpers病不僅有彌散性全腦異常腦電圖，也可有局灶性改變。Leigh病,KSS和Menkes病的腦電圖變化相對較輕。

（4）心電圖在KSS綜合征和母系遺傳性成年期發(fā)病的肌病及心肌病患者中常有陽性發(fā)現(xiàn)。在MNGIE中也可以發(fā)現(xiàn)心電圖異常。

4.影像學(xué)檢查 CT, MRI的某些特征性發(fā)現(xiàn)對線粒體病的臨床診斷有輔助作用，如MELAS、Leigh和KSS綜合征可見相應(yīng)的特征性影像學(xué)改變。頭顱影像學(xué)檢查對MELAS的診斷有非常重要的價值。腦CT常可見雙側(cè)基底節(jié)區(qū)對稱鈣化。在MELAS的卒中樣發(fā)作期，頭顱MRI可顯示腦內(nèi)的病灶多位于頂、枕、穎葉等腦后部區(qū)域。隨著病程的演變，病灶常表現(xiàn)為進展性、可逆性和游走性。在發(fā)作急性期時，病灶可以向周圍擴大，或者從一個腦葉轉(zhuǎn)移發(fā)展到其他腦葉；在亞急性期，皮層腫脹逐漸消退；在慢性期，病灶可以有效消失，遺留不同程度的皮層萎縮。頭MRA顯示腦血管無狹窄或閉塞。

KSS頭顱MRI可發(fā)現(xiàn)雙側(cè)大腦半球皮層下白質(zhì)、蒼白球、丘腦和小腦齒狀核對稱性的長T2信號改變。Alper病頭MRI顯示枕葉、顳葉、額葉皮層及自質(zhì)萎縮。MRS顯示高乳酸峰。MERRF的神經(jīng)影像學(xué)檢查僅見非特異性大腦和小腦萎縮、小片的白質(zhì)信號異常。Leigh病的MRI典型表現(xiàn)為雙側(cè)對稱性的基底節(jié)和腦干的長T1、長T2信號，尤以殼核為著。腦白質(zhì)也可受累。MNGIE的頭顱MRI檢查證實腦白質(zhì)營養(yǎng)不良改變。

磁共振波譜（MRS)分析如果檢測到病灶區(qū)或腦脊液的乳酸峰增高，對本病的診斷也有重要提示價值。

5.肌肉活體檢查

（1）光鏡檢查：主要改變是出現(xiàn)RRF、琥珀酸脫氫酶深染的不整邊藍(lán)染肌纖維、COX染色可見細(xì)胞色素c氧化酶缺乏肌纖維。一般與mtDNA缺失、丟失及tRNA基因點突變相關(guān)的疾?。ㄈ鏚SS、MELAS、MERRF）常伴RRF,而與mtDNA蛋白編碼基因點突變相關(guān)的疾?。ㄈ鏛eigh綜合征和LHON）常不伴RRF。此外，隨著年齡增加可以出現(xiàn)骨骼肌內(nèi)線粒增生。所以，年齡大于50歲時RRF>2%,COX陰性肌纖維>5%才有診斷意義。線粒體代謝障礙可能是其他疾病的繼發(fā)改變，如肌營養(yǎng)不良、包涵體肌炎和運動神經(jīng)元病也可見少量RRF和COX陰性肌纖維。

（2）電鏡檢查：可見肌膜下和肌原纖維間大量異常線粒體堆積，形態(tài)大小不一，線粒體嵴變平或延長，旋繞成同心圓狀，線粒體內(nèi)出現(xiàn)嗜鋨小體及類結(jié)晶樣包涵體。發(fā)現(xiàn)大量脂滴或糖原顆粒堆積對診斷有重要價值，用免疫（膠體金標(biāo)記抗體）技術(shù)可檢出酶復(fù)合體缺陷部位。

6.線粒體基因病的基因解碼基因檢測分析發(fā)現(xiàn)基因突變是診斷本組疾病的高效依據(jù)，并提供疾病分類的證據(jù)。包括mtDNA突變檢測和核基因突變檢測。

（1）mtDNA檢測：mtDNA突變包括大片段缺失和點突變，大片段缺失的檢測是用Southen雜交或長程PCR的方法對肌肉組織的mtDNA進行分析。點突變的檢測通常是對白細(xì)胞、尿液或肌肉組織的mtDNA進行分析。當(dāng)常見突變位點是陰性而臨床上高度疑診線粒體病時，可以進行mtDNA的全長測序。

（2）核基因突變檢測：當(dāng)mtDNA檢測發(fā)現(xiàn)存在多發(fā)性片段缺失或mtDNA拷貝數(shù)量下降時，應(yīng)進一步查ANT1、POLG1、GI0of2

、TP等核基因有無突變。呼吸鏈酶復(fù)合體活性下降時，可以進行相應(yīng)的復(fù)合體亞單位編碼基因的突變篩查。

線粒體病治療

本病的治療有一些有效的方法，目前對線粒體病的治療主要包括兩方面：對癥治療、藥物治療。

1.對癥治療對癥治療是線粒體病的主要干預(yù)方法，經(jīng)常是有效的措施。對線粒體病不同器官系統(tǒng)的表現(xiàn)，可給予相應(yīng)的對癥處理。

（1）癲癇是線粒體病的常見癥狀，目前使用的大部分抗癲癇藥可用來控制線粒體病的癲癇。但治療過程中應(yīng)慎重使用丙戊酸類藥物，因為丙戊酸和酰胺咪嗪可以加重病情，在Alpers綜合征中尤其要避免丙戊酸的使用。

（2）骨骼肌運動不耐受：有氧訓(xùn)練可以提高線粒體病患者的肌肉工作能力、增加肌肉對氧的攝取和利用。

（3）眼瞼下垂：可行整形手術(shù)改善癥狀，傳統(tǒng)的方法是額肌懸吊術(shù)。

（4）心臟病：KSS綜合征患者嚴(yán)重的心臟傳導(dǎo)阻滯應(yīng)及時安裝起搏器。當(dāng)心肌病變嚴(yán)重時，可施行心臟移植術(shù)。

（5）聽力喪失：佩戴助聽器或施行人工耳蝸植人術(shù)。

（6）其他癥狀：血糖的控制、腸內(nèi)或腸外營養(yǎng)的支持、酸中毒的處理、腎衰竭的防治等均可能是挽救患者生命的治療。

2.藥物治療針對線粒體代謝紊亂的不同環(huán)節(jié)，藥物從以下幾方面發(fā)揮作用：

（1）補充代謝輔酶或增加旁路電子傳遞，改善線粒體氧化磷酸化功能，包括輔酶Q10、艾地苯醌、琥珀酸鹽、維生素K、肌酸、肉堿、煙酰胺、硫胺素（維生素B1）、核黃素（維生素B2）、丙酮酸鈉等。最近有一種針對線粒體呼吸鏈的藥物EPⅠ-743，初步研究有一定效果。

（2）減少體內(nèi)毒性代謝產(chǎn)物，主要給予精氨酸口服治療。

（3）清除氧自由基，包括輔酶Q10,艾地苯醌、維生素C、,維生素E和硫辛酸等。一般聯(lián)合運用多種抗氧化劑和代謝相關(guān)輔助因子形成“雞尾酒療法”，可以使部分患者臨床癥狀改善，淋巴細(xì)胞ATP生成增加。

（4）保護血管：使用精氨酸、依達(dá)拉奉和糖皮質(zhì)激素可以保護MELAS患者的血管。精氨酸可以通過增加一氧化氮而改善MELAS患者的血管內(nèi)皮功能，從而減少卒中樣發(fā)作的次數(shù)以及減輕病情的嚴(yán)重程度，在急性期時劑量為0.5g/ (kg ·d)靜脈點滴，具有一級循證醫(yī)學(xué)證據(jù)。依達(dá)拉奉是氧自由基清除劑，可以抑制急性期病灶的擴大。糖皮質(zhì)激素可以減輕中風(fēng)樣發(fā)作急性期的腦水腫，但對其長期使用存在爭議。

3.飲食措施生酮飲食（高脂肪、低碳水化合物）用以治療丙酮酸脫氫酶復(fù)合物缺陷患者。個別MELAS或非綜合征線粒體病患者，在服用維生素B1、B2、C、硫辛酸和輔酶Q10的同時，給予高脂肪飲食，患者癥狀改善。考慮到脂肪代謝障礙在線粒體病中并不少見，長期的高脂飲食對心腦血管病也是危險因素，因而生酮飲食在線粒體病的治療中應(yīng)當(dāng)慎重。

4.預(yù)防發(fā)作對線粒體病患者，感染、過度勞累、或精神刺激均可以導(dǎo)致肌體能量消耗的增加而誘發(fā)疾病，所以應(yīng)當(dāng)避免上述誘發(fā)因素。有一些藥物可以導(dǎo)致線粒體功能受損應(yīng)當(dāng)防止應(yīng)用，如布比卡因和β-阻滯劑可影響呼吸鏈功能、他汀類藥物引起內(nèi)源性輔酶Q10降低、巴比妥及氯霉素影響線粒體蛋白合成、雙胍類藥物誘發(fā)乳酸升高。對于手術(shù)應(yīng)盡量選擇局部麻醉，需進行全身麻醉的線粒體病患者謹(jǐn)慎選用麻醉藥品，避免過度鎮(zhèn)靜抑制呼吸、加劇心臟傳導(dǎo)阻滯和神經(jīng)肌肉阻滯的藥物，盡量減少機體能耗，維持內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定。