新疆地区脊髓小脑性共济失调3型患者临床特征研究

张艳，雷晶，马建华

遗传性共济失调（hereditary ataxia，HA）是一大类具有高度临床变异性和遗传异质性的神经系统退行性疾病，具有较高的病死率及致残率，占神经系统遗传性疾病的10%～ 15%［1-2］。NAKANO等［3］在1972年首次报道了来自葡萄牙Azores的一个美国脊髓小脑性共济失调3型/马查多-约瑟夫病（spinocerebellar ataxia type 3/Machado-Joseph disease，SCA3/MJD）家系。1993年，TAKIYAMA等学者首次发现SCA3/MJD的致病基因位于14q24.3～q32［4］。1994 年，KAWAGUCHI等［5］将该致病基因定位并克隆到14q32.1，即ATXN3基因，后来发现并命名的SCA3与MJD均是由MJD1基因突变引起的，故将两者合称SCA3/MJD。到目前为止已经发现超过40余种SCA亚型，在常染色体显性HA中以SCA3最为常见，占所有SCA患者的20.4%～92.0%［6］。在我国，SCA3占SCA的60%～70%［7-8］。因其较高的病死率及致残率，给患者、家属及社会带来巨大负担，早期诊断并进行遗传咨询十分必要。本研究对2008年5月—2017年4月在新疆医科大学第一附属医院神经内科门诊及住院临床诊断为SCA的23个家系79例患者（已故29例，现存50例），家系中尚未发病成员及74例散发SCA患者的临床特征进行分析，并结合我国该病的发病率，进一步应用聚合酶链反应（PCR）对SCA3基因编码区内胞嘧啶-腺嘌呤-鸟嘌呤（CAG）三核苷酸片段进行扩增，并对PCR扩增结果及患者临床特征进行综合分析，为该类疾病的诊断提供一定思路。

1 对象与方法

1.1 研究对象 连续收集2008年5月—2017年4月在新疆医科大学第一附属医院神经内科门诊及住院临床诊断为SCA的23个家系79例患者（已故29例，现存50例）和74例散发SCA患者的临床资料，其分别来自新疆乌鲁木齐市、哈密市、塔城市、喀什市等地区。SCA患者临床诊断根据Harding标准［9］。79例有阳性家族史的SCA患者中男50例，女29例；发病年龄8～68岁，平均发病年龄（36.5±6.4）岁；病程4～27年，平均病程（15.8±7.9）年；均为汉族。74例散发SCA患者中男44例，女30例；发病年龄15～45岁，平均发病年龄（34.2±5.5）岁；病程3～8年，平均病程（6.1±2.3）年；汉族53例，维吾尔族17例，回族1例，哈萨克族3例。

1.2 研究方法 按照知情同意的原则，向所有参与者说明此试验检测的目的、程序、目前的技术水平、可能出现的结果。尊重受试者隐私，并保守秘密，若受试者为未成年人或理解有困难者，则由其监护人代替。

1.2.1 全血基因组DNA提取 共采集23个SCA家系的50例现存患者、家系中尚未发病成员210例以及74例散发SCA患者外周静脉血5 ml，EDTA抗凝后采用DNA提取试剂盒（北京天根生物工程公司）提取基因组DNA作为PCR模板。

1.2.2 PCR扩增及扩增产物检测 根据文献［10］设计合成引物（上海生工）MJD52：5'-CCAGTGACTACTTTGATTCG-3'，MJD70：5'-CTTACCTACATCACTCCCAA-3'。PCR反 应 体 系：反应总体积 20.0 μl，DNA 模板 2.0 μl，引物各 0.5 μl，MgCl20.5 μl，dNTP 2.0μl，10×Loading buffer 2.0 μl，Taq酶1.0 μl，然后加入ddH2O至总体积20.0 μl。PCR反应条件：94 ℃预变性5 min，94 ℃变性30 s、58 ℃退火30 s、72 ℃延伸30 s（35个循环），最后延伸7 min。扩增反应在ABI9700扩增仪（美国ABI公司）中进行。PCR扩增产物用2%琼脂糖凝胶进行电泳检测。

1.3 国际协作共济失调等级评分量表（ICARS）评定分别从姿势和步态障碍（静态）、运动功能障碍、言语障碍及眼动障碍4个方面对受试者共济运动进行评分。总分100分，0～20分：轻度共济失调；21～50分：中度共济失调；51～70分：重度共济失调；71～100分：生活完全不能自理。

1.4 统计学方法 采用SPSS 23.0软件进行统计学分析，计量资料以（x ±s）表示；计数资料以百分率表示，两组间比较采用χ2检验或Fisher确切概率法。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 SCA3基因（CAG）重复片段扩增产物琼脂糖凝胶电泳结果 在23个SCA家系中共发现18个家系为SCA3型，其中患者43例，症状前患者8例；74例散发SCA患者中发现SCA3患者18例。PCR扩增产物电泳结果显示两条带，其中一条带在250～300 bp，与正常对照者结果大致相同，另一条带明显长于正常对照者，约在450 bp（见图1、2）。

图1 部分家系患者电泳结果Figure 1 Electrophoretic results of some patients with hereditary SCA3

图2 部分散发患者电泳结果Figure 2 Electrophoretic results of some sporadic patients with SCA3

2.2 SCA3患者一般资料 经PCR验证23个SCA家系患者中有18个家系为SCA3型，且均为汉族人群，其中由母系遗传有7个，家系中共57人，患者14例，症状前患者2例。Ⅰ代发病年龄44～68岁，平均发病年龄（54.9±8.7）岁，病程8～27年，平均病程（25.0±4.5）年；Ⅱ代发病年龄30～64岁，平均发病年龄（38.7±8.8）岁，病程5～19年，平均病程（13.2±8.6）年，ICARS评分36分（姿势和步态障碍17分，运动功能障碍14分，言语障碍3分，眼动障碍2分）；Ⅲ代发病年龄24～42岁，平均发病年龄（34.2±7.6）岁，病程3～15年，平均病程（9.2±5.5）年，ICARS评分25分（姿势和步态障碍11分，运动功能障碍8分，言语障碍2分，眼动障碍4分）。父系遗传家系有11个，家系中共199人，患者29例，症状前患者6例。Ⅰ代发病年龄20～57岁，平均发病年龄（43.2±9.8）岁，病程5～26年，平均病程（16.9±5.3）年；Ⅱ代发病年龄20～45岁，平均发病年龄（31.5±7.1）岁，病程6～22年，平均病程（15.6±2.7）年，ICARS评分33.5分（姿势和步态障碍12.5分，运动功能障碍16.5分，言语障碍2.5分，眼动障碍2.0分）；Ⅲ代发病年龄8～45岁，平均发病年龄（26.2±11.9）岁，病程4～16年，平均病程（9.2±5.5）年，ICARS评分43分（姿势和步态障碍20分，运动功能障碍18分，言语障碍3分，眼动障碍2分）。18个家系中以2个家系为例绘制家系系谱图（见图3、4）。18例散发SCA3患者，汉族14例，维吾尔族3例，回族1例；发病年龄15～41岁，平均发病年龄（32.9±6.8）岁；病程3～7年，平均病程（4.5±2.0）年；ICARS评分17分（其中姿势和步态障碍10分，运动功能障碍3分，言语障碍2分，眼动障碍2分）。

图3 家系1Figure 3 No.1 Chinese SCA3 family

图4 家系2Figure 4 No.2 Chinese SCA3 family

2.3 SCA3患者临床特征分析 归纳分析SCA3患者临床表现，61例患者均出现小脑共济失调和构音障碍的表现，结合ICARS评分，共济失调主要表现为姿势、步态及运动功能障碍。次常见的临床特征为凝视诱发的眼震、病理征阳性、认知障碍、腱反射异常、乏力、睡眠障碍、脑神经受损，其中眼震主要表现为水平方向细小的眼球震颤，有1例患者伴随左眼的垂直方向的眼震，认知障碍主要表现为记忆力及计算力减退。本研究中较少见的症状为复视/眼外肌麻痹，肌张力增高，感觉缺陷（主要为痛温觉、振动觉、位置觉减退），头部或肢体静止性/意向性震颤，部分患者伴有视力下降，下肢痛性痉挛，自主神经功能障碍。罕见症状包括辐辏反射减弱、肌肉萎缩（1例患者出现舌肌萎缩，2例患者出现下肢腓肠肌萎缩）、听力下降及马蹄内翻足，1例患者完善肌电图提示四肢周围神经受损。沈隽逸等［11］对160个SCA3家庭181例患者、6例症状前患者的临床特征进行分析，两项研究中SCA3患者复视/眼外肌麻痹、病理征阳性、腱反射异常、视力下降、下肢痛性痉挛发生率比较，差异均无统计学意义（P＞0.05）；两项研究中SCA3患者构音障碍、凝视诱发的眼震、肌张力增高、震颤、认知障碍、乏力、睡眠障碍、自主神经功能障碍发生率比较，差异均有统计学意义（P＜0.05，见表1）。

3 讨论

SCA3病变主要累及小脑、脑桥、中脑、延髓等部位。其致病基因为编码区内含CAG重复序列的ataxin-3基因，该基因定位于14q32.1，编码蛋白ataxin-3羧基末端含PolyQ肽链，PolyQ扩展突变型ataxin-3蛋白可选择性在中枢神经系统特定区域（小脑、脑干、脊髓等）聚积形成神经元核内包涵体［12］。正常情况下ataxin-3在胞质和胞核内均可见［13］。已知ataxin-3是一种泛素结合蛋白，N末端有泛素化结合位点（UIM），C末端为多聚谷氨酸序列，可以结合并剪辑泛素链，将泛素化的蛋白底物去泛素化以参与调节细胞内蛋白质的合成-降解平衡［14］，异常扩展突变的ataxin-3由于蛋白结构的改变，影响了其功能，对细胞具有毒性作用。除从致病基因、致病蛋白、包涵体形成、ataxin-3毒性片段形成等方面对其发病机制进行研究以外，目前有学者从自吞噬途径、转录异常、线粒体功能异常、RNA异常等方面对其发病机制进行进一步探索。对发病机制的深入研究有望指导治疗。

基于等位基因CAG重复数目，ATXN3可分为正常等位基因（CAG重复12～44次），中间的等位基因（CAG重复45～51次），异常等位基因（CAG重复52～86次）。CAG重复次数与发病年龄、病情严重程度呈负相关，体现该病遗传特点之一即遗传早现现象。本研究结果显示，SCA3在家系逐代遗传中发病年龄明显提前，对比母系遗传与父系遗传家系，可见父系遗传家系中整体发病年龄及平均发病年龄均比母系遗传早，且平均病程短，达到死亡终点事件较早，认为在父系遗传中，突变的等位基因不稳定性更强，更易发生扩增［15-16］，遗传早现现象更突出，同时也反映该类疾病的遗传异质性；最近也有研究表示表观遗传因素可能与SCA的临床变异性有关［17］，需要进一步探索。本研究中可见患者发病年龄为8～68岁，发病年龄跨度广，与SUBRAMONY等［18］报道的患者发病年龄为5～70岁不等相一致，这种差异性与CAG重复次数有关，进一步验证该病的遗传特点。本研究中患者平均病程未见明显延长趋势，考虑因Ⅱ代及Ⅲ代患者目前多为中青年，未达生命终点事件，且该研究样本量较小，代表性欠佳。在本研究确诊为SCA3的散发患者中有3例为维吾尔族，1例为回族，由于新疆是多民族聚居地区，说明SCA3在不同民族中均存在。但因本研究样本量较少，临床特异度欠佳，未能进一步详尽解释SCA3在不同民族中的差异性，后续仍需继续探索。

SCA3具有明显的临床变异性，其主要临床表现为小脑和脑干功能障碍引起的小脑共济失调，还包括眼球运动异常，锥体系及锥体外系、周围神经病变等多系统障碍［19］。运动性症状（小脑共济失调、构音障碍）多是首发及最主要的临床症状，本研究结果与此一致。眼球运动障碍是SCA3常见症状之一，患者可以表现为自发眼震、凝视诱发的眼震、扫视距离过长等。有研究显示SCA3患者眼震发生率达92%，核间性眼肌麻痹及内收麻痹发生率为52.5%、眼睑后退形成突眼发生率为27.4%、视神经萎缩发生率为22.8%、核性眼肌麻痹发生率为10%［20］。RAPOSO等［21］发现在共济失调症状出现之前的基因确诊的SCA3患者中，眼震出现的概率比普通人高，提示眼震可能是SCA3的一个早期非共济失调症状。GHASIA等［22］发现斜视和眼球微阵挛也是SCA3患者较常见的临床症状之一，考虑与小脑深部核团、小脑上脚脑桥被盖、中脑网状结构等病变有关。本研究结果显示，SCA3患者眼震发生率为50.8%，低于上述研究，但仍为本研究中第二大常见症状，患者多以出现水平细小眼震为主，1例患者出现辐辏运动减弱，其余并未观察到上述眼球运动障碍症状，考虑与样本量较少、患者配合程度、评估者主观因素、种族差异及该类疾病临床异质性有关。

表1 不同研究中SCA3患者的临床表现比较〔n（%）〕Table 1 Comparison of clinical manifestations of SCA3 patients involved in different studies

SCA3还可以出现其他运动症状，如肌张力障碍、舞蹈症、帕金森综合征、痉挛状态等其他运动性症状，本研究中少数患者出现头部及肢体静止性/意向性震颤，但发生率较低，不作为主要症状，在临床诊断中需要与SCA12相鉴别。部分患者出现肌张力增高，腱反射活跃，病理征阳性等锥体外系受损表现，与该病累及脑部结构有关，但与沈隽逸等［11］报道的腱反射减退不相符，考虑与该类疾病的临床变异性有关。

根据文献相关统计，约60%的患者病程中可出现周围神经受损的表现，以感觉神经受损为主，可出现神经痛；运动神经受损可出现肌肉萎缩、远端无力、足下垂、肌束颤动等，上述症状可加重运动功能障碍［23］。本研究中，16.4%的患者出现下肢痛性痉挛，6.6%的患者出现肌肉萎缩，与上述周围神经受损以感觉神经受损为主相一致，且与沈隽逸等［11］报道较接近，但总体数据偏低。但与WSCORCIO BEZERRA等［24］报道不相符，其研究显示周围神经病变是SCA3常见症状之一，认为其是由于神经元的细胞体损伤导致的病变，不是由于轴突受损导致的长度依赖性远端神经病变，并认为该症状的出现与CAG重复次数无明显相关，该观点与SCHÖLS等［25］一致，但与患者发病年龄有关。本研究结果与相关报道有差异，考虑与患者主观感受程度及多数患者未进行肌电图等精密检测有关，有待进一步完善。本研究中在同一家系中有2例患者出现马蹄内翻足。马蹄内翻足是一种最常见的先天性畸形足，约占先天性足部畸形的77%。由足下垂、内翻、内收三种因素组成，其发病机制认为与遗传有一定关系，但尚不能确定其基因遗传的规律，外在因素导致的也不能除外，该家系患者出现此症状，是其他遗传因素导致还是与SCA3发病机制相关，仍需进一步深入研究。自主神经受损可出现尿频、尿急、尿失禁和遗尿症，寒冷耐受下降，性功能障碍，泌汗障碍，便秘等症状，考虑与自主神经节及中枢通路受损有关，与CAG重复次数无明显相关性。

除运动症状外，越来越多的非运动性症状严重影响患者的生活质量，并引起研究者的关注，例如：认知障碍、睡眠障碍、精神行为异常、嗅觉障碍、疲劳、疼痛和抽筋等［26-27］。本研究中睡眠障碍患者并不少见，睡眠障碍最常见的症状包括不宁腿综合征（RLS）、快速眼球运动（REM）期睡眠行为障碍、日间睡眠过多、失眠、睡眠呼吸暂停等，并且上述症状可先于小脑症状出现［28］。考虑其机制可能与黑质铁沉积、多巴胺能神经元功能低下有关。进行多导睡眠监测有助于检测。改善睡眠障碍对提高患者生活质量有很大帮助。认知功能障碍在SCA3中较常见，共济失调合并认知障碍被称为“小脑认知情感综合征”，与“脑-小脑-大脑环路”受损有关。临床表现为执行功能和视空间的认知区域障碍［15］，本研究未对患者进行详细的简易精神状态量表（MMSE）、蒙特利尔认知评估量表（MOCA）等相关量表的评估，未能进一步详细评估。听力下降在SCA3中罕见，考虑与颅内神经核受损有关，具体相关机制需进一步扩大样本量进行研究。

综上所述，SCA3是新疆地区SCA中最常见亚型。除最常见的脊髓小脑性共济失调症状外，认知障碍、睡眠障碍、自主神经功能障碍等非运动性症状也较常见，需引起各位研究者关注。本研究中SCA3患者的复视、视力下降、感觉缺陷、肌肉痉挛、震颤的发生率较低；腱反射活跃与相关研究存在差异；听力下降、马蹄内翻足、辐辏反射减弱罕见。新疆是多民族聚居地区，共有47个民族，维吾尔族、汉族、哈萨克族、回族等13个民族居住历史较悠久，本研究主要是汉族人群，但在散发病例中存在维吾尔族及回族患者，说明SCA3在不同民族中均有分布，因本研究样本量少，临床症状特异度小，尚不能详细说明民族差异在本研究中的意义，需收集更多病例验证。

作者贡献：张艳进行文章的构思与设计、数据整理、论文撰写；雷晶进行数据收集、文章的可行性分析、实验指导；马建华进行英文的修订，文章的质量控制及审校，对文章整体负责，监督管理。

本文无利益冲突。

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