原发性肌张力障碍的基因诊断研究进展

邹健龙 综述，罗曙光 审校

(广西医科大学第一附属医院神经内科，广西南宁 530021)

原发性肌张力障碍的基因诊断研究进展

邹健龙 综述，罗曙光△审校

(广西医科大学第一附属医院神经内科，广西南宁 530021)

原发性肌张力障碍；遗传；基因；诊断

原发性肌张力障碍(primary torsion dystonia，PTD)是一种主动肌与拮抗肌收缩不协调或过度收缩引起的以异常姿势和动作为特征的锥体外系疾病。多数常散发，少数有家族史，其病因可能与遗传、环境等因素有关。随着分子遗传学的发展，遗传因素在PTD发病机制中的作用愈来愈受到重视。已确定的遗传特征有常染色体显性遗传(DYT1/TOR1A；DYT6/THAP1；DYT4/TUBB4a；DYT7；DYT13；DYT21；DYT23/CIZ1；DYT24/ANO3；DYT25/GNAL)和隐性遗传(DYT2；DYT17)，其他一些迟发、散发的PTD基因分型仍未明确。在肌张力障碍患者中，约75%为PTD[1]。原发性全身性肌张力障碍往往在儿童期起病，通常发生在5～10岁。发作从小腿开始，然后扩散到肢体的其他部位；而原发性局限性肌张力障碍常累及面部，喉部及颈部，往往持续保持局灶性或节段性。以成人起病的原发性局限性肌张力障碍中，有15%～30%可发展至肢体的其他部位[2-3]。有证据表明，不光是家族性肌张力障碍具有一定遗传基础，极可能很多明显散发性的病例也有遗传基础[4]，现就PTD的基因诊断研究进展综述如下。

1 PTD的分类

1.1常染色体显性PTD (1)DYT1型肌张力障碍：是最常见的早发性PTD，在德系犹太人中的预估发病率为1/9 000，而在全球范围内为1/160 000[5]。而国内暂无此类似报道。多数DYT1型肌张力障碍在儿童期肢体上开始呈现，从发病起几年内发生泛化，但通常局限在颅颈区，保持节段或纯粹局灶的肌张力障碍更少[2]。几乎所有的突变情况中，染色体9q34.11都存在TOR1A (TorsinA)基因3bp的周期性缺失(delGAG)。有研究表明，THAP1与TOR1A发生物理作用，并通过结合到TOR1A启动子上来抑制TorsinA的表达[6]，可以导致TorsinA蛋白的C末端保守区域的谷氨酸残基的损失；突变体TorsinA异常的细胞定位，影响蛋白质的相互作用，导致神经末梢与内质网细胞间的应激异常，突触囊泡循环缺陷，在脑的发育过程中影响轴突的神经通道的改变，最终引起变化[7]。delGAG作为常染色体显性的特征，是可以遗传的，且只有20%～30%的突变携带者发病(不完全外显率)；但是，携带p.D216H多态性(rs1801968)的患者外显率似乎明显降低(约3%)，表明这种变体可以作为遗传修饰因子，从而影响delGAG突变[8]。在不同种族中发现的这种突变，既可能是遗传或者是新的突变[2]。与上述机制描述不同，另外在孤立的非典型病例中，发现了两个额外的未知致病性的突变如p.R288Q 和 p.F205I[9]。认为其结果造成肌张力障碍是通过影响蛋白表达TOR1A的功能而起作用。TOR1A突变极为罕见，临床不推荐全基因测序[10]。(2)DYT6型肌张力障碍：也是一种纯粹的常染色体显性PTD，伴有不完全的外显率(约60%)和表观度不一致型。DYT6型肌张力障碍的特点是青少年期发病和频发泛化，颅颈、喉部区域往往为起病部位。成年人可以涉及肢体，常常缺乏全身泛化，其染色体8p21-p22上的凋亡相关蛋白1(THAP1)基因突变最初发现于Amish-Mennonite家族[11]。THAP1是核转录因子，可以调节内皮细胞增殖[6]。THAP1基因包括3个外显子，表现出很多错义突变，移码突变，非编码和纯合子突变，这些均与肌张力障碍相关。因为几乎每名患者都有独特的突变情况，故分子诊断需要对整个THAP1编码区域进行直接测序。

通过外显子组测序确定TUBB4a基因存在p.R2G突变(DYT4，编码b微管蛋白的同工型)；在具有成人和青少年发病的颈或颅颈肌张力障碍的家庭和一些具有相似表型散发病例中已鉴定出CIZ1(DYT23，CDKN1A相互作用的锌指蛋白1)、ANO3(DYT24，编码纹状体中高表达的钙控氯通道)和GNAL(DYT25，鸟嘌呤核苷酸结合蛋白、α激活活性多肽，嗅觉型)中发生的突变[12]。CIZl基因突变可能导致痉挛性斜颈的发生[13],TUBB4a与神经细胞骨架缺陷有关[14],而ANO3和GNAL突变可能影响到纹状体神经元[15]，这4个新基因也是常染色体显性局灶性(节段性)肌张力障碍的主要原因。在孤立性家族病例中，描述了其他常染色体显性 PTD基因位点。认为该DYT7基因位点位于PTD家族的染色体18 p上。该致病基因定位于染色体18p的4.4cM(centimorgan，cM)亚区。DYT13位点位于有少年型肌张力障碍的意大利家庭的染色体1p36上，该类肌张力障碍主要为颅颈部和手臂障碍，染色体定位该基因lp36.13-36.32，22cM[16]。在另一个成人系统性/多灶性肌张力障碍的家庭，通常从眼睑痉挛开始，DYT21位点位于2q14.3-q21.3[17]。目前对于这些位点，仍不清楚致病基因。

1.2常染色体隐性PTD 到目前为止描述了一些患有常染色体隐性PTD的家庭。这些包括DYT2(早发性，伴有肢体和快速泛化)和DYT17(青少年期节段/全身性肌张力障碍，伴有严重发声困难)位于染色体20p11.2-q13.12[18]。这些PTD的致病基因同样仍需要确定，其检测方法意味着需要创新的技术的进一步检测。

1.3迟发性散发PTD 迟发性PTD约为早发性PTD发作频率的10倍，估计全世界的患病率为30/100 000。该疾病通常开始于成年阶段，其泛化蔓延趋势有限。多数晚发性PTD为散发病例，但一级亲属中阳性家族史高达25%，这一点支持基因因素可能影响PTD易感性[19]。有关迟发性散发PTD特定基因变异特点与局灶性肌张力障碍关系研究中，多巴胺D5受体基因的(CT/GT/GA)n多态性与欧洲血统的成年局灶性肌张力障碍相关，但与其他人群无关；脑源性神经营养因子(brain-derived neurotrophic factor，BDNF)基因中的功能多态性(p.V66M,rs6265)和THAP1基因的变异与PTD风险有关，但结果不尽一致。已对TOR1A变体进行了研究工作，提示p.D216H多态性为家族性局灶性/节段性肌张力障碍患者的一个危险因素，但是这些结果并没有在其他研究中重现。

2 最新的高通量方法识别PTD相关基因

虽然自第一个PTD基因发现以来已有很长时间，但识别新PTD基因的进展却非常缓慢。最近，创新技术的出现，如全外显子测序(whole exome sequencing，WES)和全基因组关联研究(genome-wide association studies，GWAS)，为阐述PTD方面提供新的希望。WES是指利用序列捕获技术将全基因组外显子区域DNA捕捉并富集后进行高通量测序的基因组分析方法。相对于全基因组测序，WES更加经济、高效。GWAS在全基因组范围内对常见的单核苷酸多态(single nucleotide polymorphism，SNP)和拷贝数变异(Copy number variation，CNV)等遗传变异进行全面筛查扫描，建立共享的基因变异数据库，确定与疾病发生相关的易感区间和易感基因，对疾病早期诊断、开展个体化治疗以及开发新药物等具有重要的指导意义和参考价值。到目前为止，已经证明鉴定PTD基因和遗传风险因子是一项艰巨的任务，而引入最新的高通量技术(WES和GWAS)已经推动了这些领域进展[20]。

在肌张力障碍领域，GWAS第一次发现阵发性运动障碍(paroxysmal kinesigenic dyskinesia，PKD)DYT10位点，这是一种罕见的偶发性肌张力障碍综合征，以突然随意运动引发反复和短暂的不自主发作为特点。其重叠的表型，包括小儿发作性舞蹈手足徐动症(infantile convulsions and paroxysmal choreoathetosis，ICCA)和良性家族性小儿癫痫综合征(benign familial infantile seizures syndrome，BFIS)。PKD、ICCA和其他表型相关基因定位在16号染色体上，最近的研究运用WES方法证实Proline-rich transmembrane protein 2(PRRT2)基因的突变为PKD和ICCA的主要原因[21]，WES也应用于类似纯良性家族性小儿癫痫综合征家族BFIS的突变，偏瘫性偏头痛的病例[22-23]。随后，同样的WES方法已成功用于识别4个迟发性PTD的新诱发基因(TUBB4a、CIZ1、ANO3、GNAL)[12]。这证实相同基因的突变会导致异构表型[24]。

全基因组关联研究旨在通过大规模、复杂疾病人群的研究识别多态变量作为复杂疾病的风险因素。在大群患者和对照组中，不计其数的常见变异(次要等位基因频率大于5%)可同时被基因分型，需要严谨的统计分析，从假阳性结果中分辨真实的结果。这种方法已基本适用于PTD，尽管显著阳性结果的数量出人意料的低，但也发现了几个藏匿于疾病中关联变体的基因，例如SNCA、MAPT和LRRK2。到目前为止，没有关于PTD的GWAS的报道，但是该技术在此领域的潜在贡献确实显而易见。

3 展 望

大多数PTD主要依靠临床表现进行诊断，且可能有遗传和环境因素参与，散发的迟发性PTD患者的基因诊断变得更加复杂。最新的高通量技术能帮助发现散发性PTD的致病基因，有助于以后从病因学上进行诊断和治疗。

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邹健龙(1988-)，在读硕士研究生，主要从事睡眠、运动障碍疾病、癫痫及脑血管疾病临床方面的研究。

△通讯作者,Tel:13977182980;E-mail：robert58243@sohu.com。

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10.3969/j.issn.1671-8348.2015.11.045

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1671-8348(2015)11-1561-02

2014-10-28

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