强直性肌营养不良临床与分子生物学研究

陈慧敏

强直性肌营养不良（myotonic dystrophy，DM）属进行性肌营养不良的一种特殊类型，为常染色体显性遗传病。1890年Delege报道了第1例病例，1902年Rossolimo将本病命名为DM，1915年Curschmann较详细地描述了DM的临床表现。近年研究表明，肌强直的病理生理基础是骨骼肌细胞膜离子通道的异常，使肌细胞膜去极化异常，影响肌细胞兴奋性，临床出现强直症状。DM为氯离子通道病，编码氯离子通道蛋白的基因发生突变导致通道功能改变。目前已确定两个基因与DM有关，分为DM1和DM2两型。DM1型是最常见的成人发病的肌营养不良，多个种族的发病率达1/8 000，致病基因于1992年发现并被克隆,为DM蛋白激酶（DMPK）。1994年Ricker等首次报道以近端肌受累为特点的DM2型，也称为近端型强直性肌营养不良，致病基因为锌指蛋白-9（ZNF9）。

1 DM临床表现

DM临床表现多样，累及肌肉、心脏、晶状体、内分泌腺、中枢神经系统等多系统。根据发病年龄分为3种类型，（1）先天型：松软儿综合征，可无肌强直表现；（2）儿童型：颜面肌、心肌受累明显，智力低下；（3）成人型和晚发型：最常见，青春后期发病（20～40岁），男性多于女性。典型病例表现为四肢远端为主的肌力低下，肌萎缩，也有病例从近端肌开始受侵，颞肌、咀嚼肌萎缩致“斧样容貌”，胸锁乳突肌萎缩致“鹅颈”，咽喉肌被侵后，出现鼾声、咽下困难。全身症状有心律失常，包括传导阻滞、房扑、房颤等，有急性冠状动脉综合征样个案报道，心电图异常提示为猝死高风险，有报道可伴有二尖瓣脱垂及心肌病；消化道症状主要为平滑肌运动障碍如食管扩张、便秘等；眼部症状以晶状体后囊皮质浑浊为主，出现白内障，可伴有网膜色素变性；可有多种内分泌异常，主要为胰岛素抵抗，垂体功能不全，男性血清瘦素浓度升高、前额秃发；中枢神经系统最常见表现为嗜睡和认知功能减退。查体出现肌紧张现象，包括叩击性肌紧张和把握性肌紧张；血清γ-球蛋白（特别是IgG）降低，CK值轻中度上升。Na+/K+ATP酶活性异常。

DM1型和DM2型临床表现差异：DM1型以远端肌起病为主，肢带肌常不受累，无腓肠肌肥大，心律失常多，常伴雄激素缺乏和认知损害，可有智力发育迟缓。DM2型以近端肌起病为主，颜面肌受累少，可有腓肠肌肥大，无智力发育迟缓，常伴高胆固醇血症。

2 DM1型影像学改变

头颅CT及X线检查可见颅骨内板增厚，以额骨为主。头颅MRI研究发现脑体积减少，脑室扩大，局灶性白质病变，以额叶、颞叶为主，皮层萎缩，前额叶受累为其标志性特征；与正常人相比，胼胝体与垂体体积变小明显。功能MRI研究发现DM1型患者双侧感觉运动区、基底核、丘脑和同侧运动前区、补充运动区活动增强。

3 肌电图改变

肌电图主要表现为肌源性损害如运动单位电位（MUP）时限缩短，波幅降低或正常，多相电位增多，重收缩时出现病理干扰相，肌强直电位发放。

4 肌肉病理学改变

肌纤维大小不一，可见分裂、小角化纤维，DM1型以Ⅰ型肌纤维萎缩为主，DM2型则以Ⅱ型肌纤维萎缩为主。中心核、核聚集、肌浆块为其特征性病理改变，纵向切片上细胞核有的呈链状排列，可出现环状纤维现象和边缘空泡现象。电镜下可见肌膜呈锯齿样改变，肌纤维部分结构破坏形成肌浆块，肌纤维内溶酶体聚集形成自噬泡。

5 分子生物学研究

DM1型责任基因位于19q13.3，编码DMPK，主要分布于骨骼肌、心肌、脑组织及肝脏，其主要功能包括激活、反馈调控丝氨酸-苏氨酸与肌凝蛋白结合的磷酸化过程，调节离子通道亚基、肌纤维蛋白、CUG结合蛋白磷酸化，调节肌细胞大小。DMPK在3′端非翻译区CTG三核苷酸重复序列异常扩增，正常人重复数目为5～37个，而DM1型患者则在50个以上，属于三核苷酸重复序列动态突变疾病。根据异常重复次数不同，DM1型患者又可分为轻型（50～150个）、经典型（150～1 000个）和重症型（＞4 000个）。临床上研究发现DM1型认知功能下降程度、心律失常严重程度与CTG重复扩增量呈正相关，与发病年龄呈负相关，后代CTG重复序列可继续扩增，导致发病更早，且症状更重——遗传早现现象（减数分裂时DMPK等位基因不稳定）。

DM2型责任基因位于3q21.3，编码ZNF9，其主要功能是通过对DNA靶序列识别，与RNA相互作用，调控基因表达；在细胞分化、胚胎发育、增强抗逆性等方面发挥作用。ZNF9基因1号内含子上CCTG重复序列变异，正常约为30个，患者重复数目可超过75个，甚至高于11 000个。正常汉族人群ZNF9基因有高度多态性，如常有TCTG的插入，使重复序列被隔开，降低了突变能力，因此中国人DM2型发病极少。DM2型无明显遗传早现现象，异常的CCTG重复数目也与疾病严重程度无相关性，无先天性DM2型报道。

随着研究的深入，非DMPK和ZNF9基因突变的DM病例被不断发现。2004年，赵晓萍等报道了一个非CTG及CCTG重复序列的DM病患家系；同年Le Ber等也在DM家系中发现新的DM基因，定位于15q21.24，称为DM3型，编码类C2H2型锌指蛋白291（ZNF291），其分布在大脑额叶皮层及骨骼肌，调节细胞生长、增殖、分化及凋亡。DM3型在2号内含子CCTG四核苷酸重复序列发生异常扩增，临床表现为累及多系统的肌强直，伴有额颞叶痴呆。

另有报道大量的重复序列对邻近基因产生影响出现新的差异基因，是否与出现多系统异常表现有关？目前对这些基因的定位和作用尚不清楚。

6 分子生物学发病机制研究

DM的CTG及CCTG均位于非翻译区，可以转录RNA，而不能翻译成蛋白质，即不改变基因的蛋白质编码部分，分子生物学发病机制不在DNA水平，而在RNA。

Dvic假说：即RNA介导的核内包涵体毒性反应。达到致病数量的重复序列折叠成RNA发卡二级结构沉积于核内形成核聚体。已证实核聚体结构为肌盲蛋白1（MBNL1）与RNA发卡二级结构相结合，使游离MBNL1下降，异常扩增的核苷酸重复序列过度激活蛋白激酶C（PKC）通路磷酸化过程，使DM1型肌细胞中CUG结合蛋白1（CUGBP1）水平异常升高。MBNL1和CUGBP1作为Pre-mRNA的调节蛋白选择性剪切调节物，使mRNA选择性剪切过程异常——mRNA剪接缺陷。

虽然DM2型基因定位与DM1型不同，但目前认为其发病机制也为RNA毒性反应使mRNA剪接缺陷所致。DM2型患者不同组织中异常扩增的CCUGRNA堆积在细胞核内，对核酸的外切降解过程产生耐受，导致异常转录产物的二级结构与RNA结合蛋白相互或共同作用而致病。

7 DM治疗进展

目前无特殊有效方法，重点是改善肌无力和肌强直症状，监测和防治并发症。肌无力的治疗：早期研究认为脱氢异雄酮（DHEA）可以改善肌强直和肌无力，但2005年在法国进行的多中心随机双盲研究中，75例DM1型成人患者口服DHEA 100mg/d，主要终点为徒手肌力试验评分从基线至12周的相对改变，但没有证据证明有效。早期研究表明胰岛素样生长因子可以改善胰岛素不敏感性和DM肌原细胞功能，但实验不能重复。肌酸的应用：磷酸肌酸对肌纤维三磷酸腺苷储备有潜在缓冲作用。运动训练：阻力训练和有氧训练可能会增加肌肉的力量、改善心肺功能、预防肌萎缩，研究表明适当强度训练对DM患者无害。肌强直的治疗：钠离子通道阻滞剂如慢心律、苯妥英钠等；三环类抗抑郁药；苯二氮卓类；钙离子拮抗剂；激素、丙咪嗪、牛磺酸等。心律失常治疗：30%的DM患者死于快速性心律失常和传导阻滞，需用电生理检查评估心律失常的危险性，必要时植入埋藏式除颤器或起搏器。呼吸道疾病：白天睡眠过多及呼吸睡眠暂停需进行肺活量测定以预测患者是否发展为神经肌肉呼吸衰竭，必要时适量使用兴奋剂。

8 基因治疗策略

理论上基因治疗可通过以下途经：DNA水平：防止（C/CTG）n重复序列扩增，减少异常基因转录；RNA水平：切断（C/CTG）n折叠成RNA发卡二级结构，有效抑制RNA聚集灶与 MBNL1蛋白异常结合；蛋白水平：增加游离MBNL1蛋白表达水平，抑制PKC通路过度磷酸化激活，降低CUGBP1表达水平。

9 小结

DM具有丰富的临床和遗传异质性，给临床分型诊断带来一定难度，肌强直伴肌营养不良是DM特征性的临床表现，电生理检查可见肌强直与肌源性损害并存，基因分析成为诊断、分型诊断DM的金标准，基因治疗是治疗DM的最大希望，目前针对中国人DM流行病学、临床表型、基因变异特点的临床总结较少，并缺乏产前诊断平台，建立DM分子生物学研究、诊断平台是今后的任务。