中国人群线粒体脑肌病伴乳酸中毒和卒中样发作的临床 基因分型 肌肉病理及神经影像学特点分析

王 琴 张中宝 宋志彬 何建丽 曾雅清 戚 妹

南方医科大学附属小榄医院，广东 中山 528415

线粒体脑肌病是由于遗传性或外源性因素引起线粒体基因突变而导致线粒体呼吸链功能障碍，从而引起的一组累及中枢神经系统和肌肉组织疾病，临床上可出现多系统损害特点，出现不同的临床综合征，其中线粒体脑肌病伴乳酸中毒和卒中样发作(mitochondrial myopathy，encephalopathy，lactic acidosis and stroke like episodes，MELAS)综合征临床发病率相对较高[1]。MELAS综合征临床表现多样，常表现为突发的卒中样发作，如肢体瘫痪、皮质盲、癫痫、精神障碍、智力低下、呕吐、头痛等非特异性临床症状。正是因MELAS综合征其临床表现的异质性、神经影像学表现多样而无特异性，给诊断带来一定困难，临床首次就诊时误诊率比较高，常被误诊为脑梗死、脑炎、癫痫、神经系统脱髓鞘性、重症肌无力、多发性肌炎等其他神经系统疾病[2]。近40多年来国际上对线粒体脑肌病的研究越来越多，不同国家及不同样本的研究发现不同人群的MELAS综合征患者临床上存在一定差异[1-3]，我国从1994年开始有很多相关个案及小样本研究，但不同样本的研究表明，MELAS综合征患者临床症状的出现率、神经影像学、基因分型等方面都有一定的差异[3]。同时由于MELAS综合征系线粒体遗传性疾病，其发病率相对较低，同时误诊率高，一般为个例报道或小样本研究，除了2016年张哲等[3]的190例MELAS患者的临床资料外尚缺乏大样本研究，但其未对患者的基因分型、肌肉病理及神经影像学特点进一步探讨。本文通过收集既往相关研究，进一步总结分析中国人群MELAS综合征的临床表现、基因分型、肌肉病理及神经影像学的特点，旨在更好地发现中国人群MELAS综合征发病特点，减少误诊率。

1 资料与方法

1．1研究文献的纳入标准和排除标准纳入标准：(1)研究目的为MELAS综合征的临床、基因分型、肌肉病理或神经影像学特点；(2)研究对象为中国人群；(3)研究分析例数≥5例；(4)能从文献中获得完整的MELAS综合征患者的临床表现、基因分型、肌肉病理及神经影像学特点资料。排除标准：(1)文献中不能完整获得MELAS综合征患者的一般资料、临床现、基因分型、肌肉病理及神经影像学特点；(2)个案报道、文摘、综述及动物实验类文献。

1．2文献检索

1．2．1 检索文献的数据库：中文数据库包括：中国知网、万方及维普数据库。英文数据库包括：PubMed、EMBase及The Cochrane Library；检索时限为建库至2019-01。

1．2．2 检索策略：中文检索：“MELAS综合征”或“线粒体脑肌病伴乳酸中毒和卒中样发作”和“基因”或“线粒体DNA”。英文检索：“mitochondrial myopathy，encephal-opathy，lactic acidosis and stroke like episodes” or“MELAS syndrome”and“mtDNA”or “mitochondrial DNA”。

1．2．3 文献资料筛选：由2名具有资质的统计人员对检索到的所有文献各自进行处理，排查重复文献，精读全文，确定纳入研究的最终文献。如有分歧意见则由第3名统计人员参与讨论最终获得一致意见。

1．2．4 文献资料提取：一般信息包括作者、发表时间、研究类型、例数、患者年龄、性别、临床表现、基因分型、肌肉病理、神经影像学资料。

2 结果

2．1中国人群MELAS综合征的一般临床资料通过文献检索筛选后共纳入13篇研究文献，合计213例MELAS综合征患者，年龄3～55岁，大部分集中在10～40岁发病，其中男110例(51.64%)，女103例(48.36%)。主要临床表现为癫痫142例(66.67%)，卒中样发作137例(64.32%)，头痛115例(53.99%)，视力下降或偏盲或视幻觉85例(39.91%)，认知障碍79例(37.09%)，听力下降73例(34.27%)，精神异常50例(23.47%)，发热22例(10.33%)，意识障碍7例(3.29%)，眼外肌麻痹6例(2.82%)，共济失调14例(6.57%)。其中首发症状以癫痫、卒中样发作、头痛多见。部分研究中发现其他伴随的临床表现如肌无力、身材矮小、运动耐受力下降、心脏病、糖尿病等。见表1。

2．2中国人群MELAS综合征的基因分型特点213例MELAS综合征患者中161例行基因检测，以血液及尿液标本行基因检测，其中常见mtDNA突变分型A3243G突变123例(76.39%)，T3271C突变10例(6.21%)，细胞色素C氧化单位基因突变3例(1.86%)，G13513A突变2例(1.24%)，A3136G突变1例(0.62%)，T3336C突变1例(0.62%)，3314～3589之间的276bp碱基缺失1例(0.62%)，未检测到mtDNA突变20例(12.42%)。见表2。

2．3中国人群MELAS综合征的肌肉病理特点213例MELAS综合征患者中177例行肌肉组织病理检查，其中大部分取肱二头肌、肱三角肌、股四头肌及腓肠肌作为标本，染色方法包括HE染色、改良Gomori三色法(MGT)、细胞色素C氧化酶(COX)染色、琥珀酸脱氢酶(SDH)染色、S/C染色及油红O(ORO)染色。其中研究中最常用的方法为MGT染色、HE染色及SDH染色。175例患者行MGT染色发现RRF165例，阳性率高达94.29%，是临床上最为常用的肌肉病理检测染色方法。见表3及图1。

2．4中国人群MELAS综合征的神经影像学特点213例MELAS综合征患者均行头颅MR或CT检查，大部分行头颅MR检查，影像学的阳性率为98.12%。其中MRI更能清晰地显示脑卒中样病灶，一般表现为T1WI呈等、低信号，T2WI、FLAIR及DWI呈高信号，病灶多不符合血管分布，病灶位于枕叶152例(72.73%)，颞叶142例(67.94%)，顶叶102例(48.80%)，额叶25例(11.96%)，皮层及皮层下、基底节7例(3.35%)，少部分见大脑深部核团、小脑、胼胝体、丘脑受累，同时少部分患者可见脑萎缩及双侧基底节钙化病灶。见表4。

图1 MELAS综合征的肌肉病理表现 A：SDH染色可见纤维深染(蓝纤维)；B：MGT 染色可见破碎红纤维(RRF)Figure 1 Muscular pathological manifestations of MELAS syndrome

表1 中国人群MELAS综合征的一般临床资料Table 1 General clinical data of MELAS syndrome in Chinese patients

表2 中国人群MELAS综合征的mtDNA突变分型 (n)Table 2 mtDNA mutation type of MELAS syndrome in Chinese patients (n)

表3 中国人群MELAS综合征的肌肉病理表现Table 3 Muscle pathological manifestations of MELAS syndrome in Chinese patients

注：MGT：改良Gomori三色；COX：细胞色素C氧化酶；SDH：琥珀酸脱氢酶；S/C染色：COX/SDH；ORO：油红0：RRF：破碎红纤维；SSV：强反应性血管

表4 中国人群MELAS综合征的神经影像学特点Table 4 Neuroimaging features of MELAS syndrome in Chinese patients

图2 MELAS综合征患者的神经影像特点，局部脑组织肿胀，脑沟变浅 A：右侧颞叶DWI呈高信号；B、C：T2WI、T2-Flair序列长T2信号；D：T1WI呈长T1信号Figure 2 Neuroimaging features of MELAS syndrome

3 讨论

MELAS综合征早在1984年由PAVLAKIS等[17]首次报道，后来逐渐被临床医生所认识，国内从1994 年开始报道该病，但多数报道多为个案或少样本的研究，不同国家的研究发现不同种族之间MELAS综合患者的临床特征、基因突变类型、影像学特点等都有所差别。MELAS综合征患者临床特点复杂多样，不同国家、不同个体之间可能存在差异[18-19]，本文综合分析了中国人群MELAS综合征的临床表现、基因分型、肌肉病理及神经影像学的特点。

本文总结发现，MELAS综合征男性发病略多于女性，但发病率差别不明显，未达到张哲等[3]发现的1.44∶1，考虑与纳入的文献标准有一定关系。本文发现MELAS综合征患者的主要临床表现为癫痫(66.67%)，与既往国内报道一致[3，20]。其中卒中样发作是MELAS综合征患者的核心症状，本文卒中样发作患者占64.32%，与癫痫发作概率相近，其次头痛占主要临床表现的53.99%，与既往的研究报道中的三大主要症状相似，但发病率有所下降。2016年张哲等[3]研究中智能障碍及视力下降或偏盲或视幻觉所占比例高达82.87%及67.72%，但本文发现智能及认知障碍占37.09%，视力下降或偏盲或视幻觉占39.91%，与其比较比例相差较大。本文综合分析发现，MELAS综合征患者的主要神经系统症状依次为癫痫、卒中样发作、头痛、视力下降或偏盲或视幻觉、认知障碍、听力下降、精神异常、共济失调、意识障碍、眼外肌麻痹。既往研究发现，MELAS综合征的非神经系统症状异质性也比较明显，不同患者的非神经系统症状表现有各有差异，其中常见的有多毛、运动不耐受、心肌病、糖尿病、腹泻、肾脏病、身材矮小等[3，20-24]。

MELAS 综合征以线粒体结构及功能异常所致，既可有mtDNA 缺陷引起，也可由核DNA 缺陷引起，前者为散发或母系遗传，后者为散发或孟德尔遗传。线粒体病变既可遗传性发病，也可为后天获得性[25-26]。目前已报道的与MELAS相关的mtDNA突变基因达30余个，导致其线粒体DNA突变位点中最常见的是编码tRNA(Leu)的基因中3243位点的腺嘌呤突变为鸟嘌呤(A3243G)，约占已知突变类型的80%，其次是T3271C，约占10%[27-29]。国内进行的包含较大样本的mtDNA突变分析显示，mtDNA突变分型A3243G也是中国人MELAS中的主要突变[20]，本文发现MELAS综合征基因检测中常见mtDNA突变分型A3243G突变123例(76.39%)、T3271C突变10例(6.21%)，与既往国内外报道相近。本文总结发现G13513A突变、A3136G突变、T3336C突变、细胞色素C氧化单位基因突变等突变类型。虽然基因检测是MELAS 综合征确诊的最为关键的手段，但不是所有的MELAS 综合征患者都能检测到mtDNA及核DNA的突变，各个研究未发现基因突变的概率不同，本文总结未检测到mtDNA突变20例，占12.42%，比例相对较高，未检测到基因突变第一考虑患者可能只进行部分常见突变序列的检测，同时考虑仍有相关基因突变类型未被人类所认识。近年来TOYOSHIMA等[30]发现线粒体转移RNA(tRNA)突变(A1616G)基因，其在MELAS综合征中从未发现过，可见MELAS 综合征的基因突变类型需进一步研究认识。

肌肉活检病理学检查在诊断MELAS综合征时非常重要的检查手段。肌肉病理MGT染色见RRF、COX染色示缺失纤维和SSV现象均是线粒体功能异常的特异性指标。MELAS患者肌肉组织主要病理学改变为异常线粒体聚集的RRF，MGT染色RRF阳性反映肌纤维内有大量异常线粒体的堆积。本文纳入的213例MELAS综合征患者中177例行肌肉组织病理检查，染色方法包含了HE染色、改良Gomori三色法(MGT)、细胞色素C氧化酶(CCO)染色、琥珀酸脱氢酶(SDH)染色、S/C染色及油红O(ORO)染色等。其中最常用的方法为MGT染色、HE染色及SDH染色。175例患者行MGT染色发现RRF165例，阳性率高达94.29%，是临床上最为常用的肌肉病理检测染色方法，可见MGT染色发现RRF的阳性率非常高，临床应考虑MELAS综合征患者肌肉病理学检查首选MGT染色。但不是所有线粒体疾病均可以出现MGT染色RRF阳性，在nDNA缺陷者RRF可能是阴性的，故在肌肉病理MGT染色未见RRF时，SDH染色发现SSV现象的概率也相对较高。有研究[31]提出，琥珀酸脱氢酶/细胞色素氧化酶C(S/C)双染法可以提高肌肉病理活检阳性率。

MELAS综合征患者常以癫痫、卒中样发作、头痛等方式起病，影像学检查也是临床鉴别诊断的重要辅助检查方法，其中以头颅MR检查更为有意义。MELAS综合征患者的头颅MR表现有其的特点，MRI常表现为双侧或单侧大脑皮质和皮质下的长T1、长T2信号影，不符合血管分区，伴有脑萎缩、基底节钙化、脑室扩大等，边缘不清，水肿不明显，无占位效应，一般强化无反应。其中枕颞叶最常累及，其次为额顶叶，其他部位也可受累，以小脑多见。枕叶受累最常见大部分学者倾向于能量代谢异常学说[32]，该学说认为MELAS综合征的线粒体结构或功能出现异常，导致ATP生成减少，从而出现神经细胞稳态失调和慢性乳酸酸中毒，引起脑卒中样发作。枕叶皮质的神经细胞和突触密集性高，所以临床上枕叶最常受累。影像学检查发现，卒中样病灶的阳性率为98.12%，可见神经影像学检查在MELAS综合征的重要性，其中枕叶异常率达72.73%，颞叶异常率达67.94%，且以皮层受累为常见，与国内外研究一致。MELAS综合征患者引起能量代谢异常，神经细胞代谢水平异常往往早于形态学的改变。研究发现，MRS检查能更早发现脑组织的代谢水平异常的高大乳酸峰，较普通头颅MRI的DWI能更早显示线粒体功能代谢异常。JOSÉ等[33]认为，MRS能在患者脑组织检测到乳酸峰，乳酸峰的高低与神经精神症状的严重程度呈正相关，而同时乳酸峰不会出现脑梗死、脱髓鞘病变及脑脓肿等疾病的MRS上，为尽早发现MELAS综合征提供一定的手段。

目前，MELAS综合征大部分是对症治疗或姑息治疗，近年来发现补充一氧化氮前体可能存在一定作用[34]。MELAS综合征是一种母体遗传的线粒体疾病，除了能量产生受损外，还存在一氧化氮(NO)缺乏症，导致微血管血流灌注受损，从而导致脑卒中、肌病和乳酸酸中毒等多种并发症。补充NO前体(L-精氨酸和L-瓜氨酸)可增加NO的产生，因此可能对MELAS综合征有治疗作用。与L-精氨酸相比，L-瓜氨酸可更大程度提高了NO的产生，因此认为L-瓜氨酸可能具有更好的治疗效果[34]。当然仍然需要更多大样本的随机对照研究来评估L-精氨酸和L-瓜氨酸对MELAS综合征不同方面的临床效果。

如临床以癫痫、卒中样发作、头痛、认识障碍等方式起病，头颅MR提示枕颞叶皮层及皮层下的不符合血管分布的长T1、长T2信号影，此时应考虑MELAS综合征的可能性，应关注患者的血乳酸水平及尝试MRS检查，进一步完善基因检测及肌肉活检等进一步确诊。可见，虽然MELAS综合征临床表现的异质性、神经影像学表现多样而无特异性，但在综合性分析下MELAS综合征在中国人群发病率、临床特点、基因突变、肌肉病理特点及神经影像学有其一定特点，实际工作中仍可以综合分析患者的临床表现、影像学资料，结合基因检测及肌肉活检病理对本病做出确诊。