神经元核内包涵体病的神经变性相关机制及临床研究进展

陈阿楠综述 钱海蓉审校

神经元核内包涵体病(neuronal intranuclear inclusion disease，NIID)是一种罕见的慢性进展性神经变性疾病，以脑、内脏器官细胞和皮肤组织内广泛存在的嗜酸性核内包涵体为主要特征。2011年Sone发现皮肤组织中含有嗜酸性核内包涵体，使皮肤活检成为除尸检以外的NIID确诊方法，2019年NOTCH2NLC基因5’非翻译区(UTR)GGC重复扩增突变被确定为NIID的致病基因。近年，不断有研究发现NIID与其他神经变性病之间的关联，对其分子遗传学、发病机制、临床表现、影像学表现、病理表现及治疗均有了新的认知。

1 分子遗传学

NOTCH2NL基因位于人类染色1q21.1位点，在脑皮质发育过程中起重要作用。NOTCH2NL基因具有4个结构高度相似的功能基因，分别为NOTCH2NLA、NOTCH2NLB、NOTCH2NLC和NOTCH2NLR[1]。其中，NOTCH2NLC基因在大脑中的表达量最高，其在前额叶皮质的表达量会随年龄的增长而显著升高[2]。

NOTCH2NLC基因在5’UTR区含有三核苷酸重复序列GGC9、GGA2、GGC2, GGC重复序列扩增与NIID发病相关[2-5]。正常成年人 NOTCH2NLC 基因 5' 区域GGC重复扩增次数不超过40次，重复次数大于60 次具有致病性[6]。Tian等[2]研究中，健康对照者的GGC重复次数在5～38次，而家族型NIID患者的重复次数为66～517次。根据NIID的临床表现进行分型后发现，各分型间重复次数不同。以肌无力为主要表型的患者重复次数为118～517次，帕金森型为66～102次，痴呆型为91～268次[5]。但尚未发现GGC重复次数和疾病严重程度之间有明显联系。

NOTCH2NLC基因的GGC重复扩增突变存在于多种神经变性病中，包括阿尔茨海默病、帕金森病、白质脑病、特发性震颤、额颞叶痴呆、肌萎缩侧索硬化症等，在神经肌肉病如眼咽远端型肌病(oculopharyngodistal myopathy，OPDM)3型中也有发现[2, 6-10]。Jiao等[11]对1 004例神经变性病相关痴呆患者进行研究，其中3例临床诊断的阿尔茨海默病和 1例临床诊断的额颞叶痴呆的患者存在 NOTCH2NLC基因的GGC重复扩增突变，表明该机制可能参与神经变性病等多种疾病的发病过程，但存在某种机制差异而导致引发不同疾病。现有研究提示，NOTCH2NLC基因5’UTR区的三核苷酸重复序列中断类型可能与此有关。在NIID和帕金森病患者中，GGC重复扩增序列存在2种重复中断形式：GGA中断和AGC中断。对比两者的GGC重复序列发现，12%的NIID患者存在GGA中断，而帕金森病患者无GGA中断，但AGC中断的频率比NIID高3倍以上[9]。因此，有学者提出将NIID的疾病名称变更为NOTCH2NLC相关重复扩增性疾病(NRRED)，或NOTCH2NLC基因相关的重复障碍(NRED)，包括NIID和其他的GGC重复扩增突变造成的神经变性病[12]。

值得注意的是，NIID中GGC重复扩增突变具有遗传异质性。首先，亚洲人群中GGC重复扩增突变的检出率高于欧洲人群。Chen等[13]通过对比11例NIID欧洲患者和20 536例志愿者的全基因测序结果发现，在欧洲人群中由NOTCH2NLC重复扩增导致的NIID十分罕见，表明欧洲人群的NIID发病可能是通过一个独立的病理生理过程产生。其次，存在GGC重复扩增的无症状携带者。Deng等[14]对来自不同家族的2例散发型NIID患者及其直系亲属进行全基因测序，发现2例患者的父亲携带大量NOTCH2NLC基因GGC重复扩增(分别为317次、709次)而无临床和病理表现，推测NOTCH2NLC基因GGC重复次数大于300次可能产生无症状携带者。最后，存在无GGC重复扩增的患者，2020年Jedlickova等[15]通过尸检确诊1例NIID男性患儿，其NOTCH2NLC测序未发现该基因存在GGC重复扩增，提示NOTCH2NLC基因的GGC重复扩增突变可能并非NIID唯一遗传原因。

综上，NOTCH2NLC基因GGC重复扩增能否单独作为NIID的确诊依据，在NIID及一些神经系统变性病的发病过程中，该突变相关的分子机制之间有何差异？这些问题仍需进一步研究。

2 发病机制

三核苷酸重复障碍是一组异质性疾病，在一些神经退行性疾病中，蛋白质编码序列中三核苷酸重复序列的扩增突变被认为是产生病理性核内包涵体的原因。NOTCH2NLC基因的GGC重复扩增突变表明，NIID和其他三核苷酸重复障碍相关疾病之间可能存在类似的机制。

2.1 毒性RNA功能性增益 GGC三核苷酸重复扩增可产生重复片段，该片段直接或间接与特定的RNA结合蛋白结合，降低表达从而导致生理功能障碍[14]。NIID和脆性X相关震颤/共济失调综合征(fragile X-associated tremor/ataxia syndrome，FXTAS)在临床及病理学上具有相似的特征[16]，二者有类似的GGC/CGG三核苷酸重复扩增，FXTAS的重复RNA序列会异常积累RNA团簇(RNA foci)[17]。在NIID中，NOTCH2NLC基因的GGC重复扩增RNA形成RNA团簇，隔离RNA结合蛋白，进而形成p62阳性核内包涵体导致发病[14]。被隔离的RNA结合蛋白包括Sam68、hnRNP A/B和MBNL1，而正常人或无症状携带者中未发现RNA结合蛋白。由此说明，毒性RNA功能性增益机制与NIID核内包涵体产生相关。

2.2 聚甘氨酸蛋白质毒性 NOTCH2NLC基因的起始密码子为AUG密码子，位于GGC三核苷酸重复扩增序列上游的非AUG启动翻译可能产生一些新的蛋白质，它们将诱导包涵体聚集并产生细胞毒性。正常状态下，翻译后uN2C蛋白与DNA结合蛋白Ku70、Ku80相互作用，激活DNA修复。非AUG启动翻译将导致含聚甘氨酸(polyG)或聚丙氨酸(polyA)的致病性蛋白表达。GGC三核苷酸重复扩增被嵌入到上游开放阅读框架中，而后被翻译成polyG蛋白，该蛋白会破坏其与Ku70和Ku80蛋白的相互作用，导致DNA修复受阻从而引发疾病[18]。Boivin等[19]在NIID患者皮肤和脑组织样本中均发现聚合氨酸蛋白(uN2CpolyG)被转录产生，其积累在核内包涵体中导致细胞死亡，同时发现uN2CpolyG会导致小鼠模型的神经细胞丢失、运动障碍和早亡。Zhong等[20]在体内及体外实验中发现NOTCH2NLC基因的GGC三核苷酸重复扩增被翻译成多聚甘氨酸蛋白(N2NLCpolyG)，导致核内包涵体异常聚集，破坏了核膜和核质RNA的运输，证实该机制为NIID患者核内包涵体形成的主要机制。

基于此机制提出多聚甘氨酸病(PolyG diseases)的概念，提示以GGC/CGG重复序列扩增、PolyG相关蛋白异常积聚、包涵体形成和白质脑病为特征的相关谱系疾病的存在。进一步探索PolyG是否也存在于其他GGC/CGG重复序列扩增相关疾病，将拓展对NIID的认识。

2.3 重复序列异常的甲基化 重复序列的高甲基化水平可降低NOTCH2NLC基因的RNA转录水平，导致转录沉默和NOTCH2NLC蛋白缺乏[2]。CpG的胞嘧啶(C)甲基化是DNA中至关重要的表观遗传变化，基因沉默已被证明是由CpG岛(CpG island)高甲基化诱导产生。虽然NIID患者的纳米孔测序中并未发现NOTCH2NLC基因的重复GGC序列引发过度甲基化[2, 4-5]，但近期在无症状携带者中发现了NOTCH2NLC基因的CpG岛高甲基化[14]。

Deng等[14]在NIID的2组家系中发现NOTCH2NLC启动子区域存在CpG岛高度甲基化，并导致其宿主基因的mRNA水平下调。类似机制在其他基因遗传病中已被证实。例如，脆性X智力障碍1基因(fragile mental retardation gene，FMR1)5’UTR的CGG重复扩增突变下调了其表达并导致FXTAS、DMPK基因的3’UTR的CTG重复扩增突变导致其下游基因的启动子超甲基化而产生基因转录的下调[21]。当GGC重复次数超过300时，CpG岛趋向于高甲基化和抑制表达从而产生无症状携带者，提示NOTCH2NLC基因启动子区的异常甲基化可解释NIID无症状携带者的产生。

3 临床、影像学和病理表现

3.1 临床表现 NIID根据主要临床症状分为中枢神经系统型、周围神经系统型、自主神经系统型。按起病年龄分为婴儿型、青少年型和成人型,其中成人型NIID根据其遗传特征可以分为家族型和散发型，而家族成人型NIID按临床表现又分为肌无力型、帕金森型和痴呆型，各型的平均发病年龄分别在36岁、60岁和58岁[22]，中老年起病者与神经变性病较难鉴别。

笔者以“NIID”“神经元核内包涵体病”“neuronal intranuclear inclusion disease”为关键字，检索Pubmed数据库、万方数据库、中国知网数据库于1998年1月—2021年10月发表的相关文章，纳入71篇文献中经病理确诊的NIID患者325例。总结NIID临床表现及发生率如下。(1)中枢神经系统：痴呆(67.69%)、精神行为异常(32.00%)、震颤(28.00%)、脑炎(24.62%)、共济失调(23.08%)、意识障碍(19.38%)、肢体僵硬/肌强直(17.23%)、呕吐(16.00%)、构音障碍(6.77%)、癫痫发作(4.62%)、卒中样发作(4.31%)、运动迟缓(4.00%)、吞咽困难(3.08%)；(2)周围神经：感觉障碍(26.15%)、肌力减退(36.92%)；(3)自主神经：排尿障碍/尿失禁(44.31%)、瞳孔缩小(31.69%)、便秘(3.69%)、体位性眩晕(1.85%)、晕厥(1.54%)。其他症状如头痛(9.54%)、偏头痛(1.54%)、视力减退(8.00%)、肠梗阻(0.92%)也偶有出现，眼肌麻痹(0.31%)、不自主咀嚼(0.31%)、腹痛(0.31%)各有1例个案报道[23-25]。

NIID临床表现具有高度异质性，各症状发生率虽有不同，但症状多成组出现且累及多个系统，识别NIID早期和突出症状可提高该病确诊率。痴呆是NIID最为突出的症状，发生率为67.69%。既往报道中，94.7%的NIID患者以痴呆为初始症状，多呈慢性进展，但散发型NIID病例中，亦有快速认知功能下降或发作性脑炎后认知功能明显恶化的报道[26]。且以痴呆为表现的患者中可能存在NIID。Yu等[27]通过检索NIID的影像学特征对12万份影像学报告进行回顾性分析，结合病理活检确诊了12例NIID患者，其中8例曾被诊断为认知障碍疾病。Fang 等[12]在189例多系统萎缩患者中确诊5例NIID患者，这些患者发病年龄偏小、脑内白质异常病灶较多。

在Sone的研究中，21%的散发型NIID患者表现脑炎样的发作性脑病，而家族型的发病率为5.3%[22，28]。笔者总结脑炎发作占比24.62%，合并意识障碍(19.38%)、癫痫发作(4.62%)，也可有头痛、呕吐、腹痛等症状[23]。脑脊液检查可出现蛋白增高(>450 mg/L)、细胞数增多(>5×106/L)等类脑炎表现[22]。发作性脑病在对症治疗后可于几天内迅速恢复，但部分患者的恢复时间会随着病情发展而逐渐延长[13]。另外，个别病例存在可逆性发作，数年间多次复发而症状可完全缓解[29]。

NIID的早期表现可为单纯自主神经损害。排尿障碍/尿失禁是发生率最高(44.31%)、最显著的NIID自主神经症状。尿失禁可在认知症状出现前6～8年发病，50%以上患者需留置导尿管，但同时期的认知功能损害并不明显[2-3,22]。推测此症状的可能原因包括广泛的周围神经系统自主神经节和内脏器官平滑肌细胞中的核内包涵体沉积[30]。瞳孔缩小是另一主要自主神经症状，发生率为31.69%，且易识别，因此对NIID具有诊断价值[31]。

以帕金森样症状为主要表现的NIID患者，多合并出现震颤(28%)、肢体僵直(17.23%)、行动迟缓(4.0%)等。Chen等[32]通过对15个特发性震颤家系的基因检测发现1个家系15例存在NOTCH2NLC基因的GGC重复扩增突变，其中1人确诊NIID。因此，建议将震颤作为NIID或NRRED/NRED的早期鉴别症状。

偏头痛和/或头痛可作为NIID的首发症状，也出现在病程慢性进展过程中。Wang等[33]报道1例NIID病例具有长期偏头痛病史，发病后呈偏瘫型偏头痛表现。

3.2 影像学表现 成人型NIID具有的影像学表现及发生率如下：皮髓质交界区弥散加权成像(DWI)高信号(68.0%)、白质脑病(44.0%)、脑室扩张(19.08%)、皮质MR增强(2.46%)、小脑萎缩(1.85%)、皮质病变(1.23%)、小脑(1.23%)及胼胝体压部(1.67%)MR高信号。

头颅MR出现皮髓质交界区DWI高信号是最为典型的影像学特征。DWI高信号多位于额顶颞叶皮髓质交界区，随着病情进展向大脑后部延伸。因其选择性累及弓形纤维而不累及深部白质区域，该特征被命名为皮质下“绸带征”(subcortical lace sign)。在三项涵盖家族型NIID的研究中，分别有37.5%、45.7%和81.8%的患者具有该特征，而散发型NIID的患者中个别病例无这种异常改变[2，4-5，22]。绸带征的总体发生率为68.0%，对NIID诊断具有提示作用。既往认为，DWI的异常信号不会消失，但Kawarabayashi等[34]发现皮髓质交界DWI高信号会逐渐消退。因此，单纯依靠“绸带征”进行诊断并不准确，应该结合皮肤活检及基因检测来排除其他可能的情况。

脑白质病变，尤其是累及放射冠和半卵圆中心的弥漫性白质病灶，是另一主要影像学特征[31]。液体衰减反转恢复序列(FLAIR)序列和T2序列上可见双侧弥漫对称白质高信号，范围涉及整个白质，从脑室周围深部持续延伸至皮质下区域，尤其是额叶[27]。个别以痴呆为主要表现的NIID患者头颅MR可单纯出现一定程度的白质病变，而无皮髓质交界区DWI高信号。NIID与常染色体显性遗传病合并皮质下梗死和白质脑病(CADASIL)的患病率相似，提示NIID为不明原因的成年脑白质病变的常见遗传疾病[10]。

胼胝体压部病变MR表现为DWI异常高信号，早期呈明显肿胀，晚期轻度萎缩[35]。部分患者甚至先于皮髓质交界区出现单独累及胼胝体的病灶，提示胼胝体联络纤维和皮质下弓形纤维具有类似的易感性[23]。但胼胝体病变发生较少，主要与可逆性胼胝体压部脑病、Marchiafava Bignami综合征进行鉴别[36]。

除上述改变外，还可观察到广泛的脑萎缩、皮质MR增强及小脑异常信号。不同程度的脑萎缩可随病程进展逐渐出现[37]，包括显著的脑室扩张和皮质萎缩。皮质MR增强发生率为2.46%。病灶多发于脑后部皮质，在DWI、ADC和T2图像上同时显示高信号，强化的同时可伴发皮质水肿，常出现在临床急性发作期，并与发作性脑病相关。因而需与线粒体脑肌病伴高乳酸血症相鉴别。Sugiyama等[38]在NIID患者的小脑旁区和小脑脚中部发现了异常高的FLAIR信号，包括小脑蚓部旁及小脑半球中部(蚓旁区)。因此认为小脑的特征病变可能为NIID诊断的早期特征性指标。

3.3 病理改变 核内包涵体可以出现在多种神经退行性疾病、神经遗传性疾病、病毒感染性疾病和肌病中，但不同疾病核内包涵体有不同的特征，在大小、形状、嗜酸性/嗜碱性、纤丝的直径和空间排列等方面各有不同。

NIID病理学以中枢神经系统、外周神经系统及内脏器官内形成嗜酸性透明包涵体为特征。包涵体的本质是异常蛋白质的聚集，光镜下可见核内圆形嗜酸性包涵体，电镜下为无膜结构的致密丝状材料组成，直径为1.5～10.0 μm[22]。免疫组织化学染色核内包涵体易检出p62和泛素呈阳性[39]。NIID核内包涵体广泛分布在中枢神经系统(基底节、脑干、小脑和脊髓的神经元及胶质细胞)、周围神经系统(交感神经节、背根神经节、肌间神经丛和雪旺细胞)及除骨骼肌和肝细胞外的体细胞(如皮肤细胞、肾上腺髓质、肾小管、心肌细胞和平滑肌细胞)中[31]。随着 polyG蛋白毒性机制的研究深入，也有望使用相关蛋白特异性抗体来识别NIID核内包涵体。

自Sone等[40]发现NIID患者皮肤细胞内存在核内包涵体后，现已广泛认可皮肤活检作为NIID病理诊断方法。在对核内包涵体的病理诊断中，需要注意对阳性p62聚集物的鉴别。因为正常皮肤标本的免疫组织化学也可出现个别核内p62团块样物质，且p62没有明确的定量标准。因此洪道俊等[36]建议观察p62阳性包涵体的数量及其带晕状的形态，或结合p62的免疫荧光检测进行诊断。另外，病理诊断中也需考虑包涵体出现的位置和数量。

4 治疗及预后

目前，还没有治愈或减缓NIID进展的方法，且缺乏对治疗药物的有效评估。在各类病例报道中，主要针对NIID病程中的不同临床表现进行对症治疗。

治疗帕金森型NIID可选用左旋多巴制剂、DR激动剂和抗胆碱能药物。Vermilion等[41]报道了1例10年病程的青少年帕金森型NIID患者，左旋多巴对其运动症状在初期有效，但需注意产生多巴诱导的异动症状。联用金刚烷胺、普拉克索、罗替戈汀等药物虽可减少运动波动现象，但不能减缓帕金森型NIID运动症状的恶化。老年型NIID使用左旋多巴可改善多数患者的震颤症状，苯海索对部分患者有效，阿替洛尔则无明确效果[42]。

止痛药通常可有效缓解NIID头痛/偏头痛发作[33]。类固醇激素被用于NIID发作性脑病的治疗中，但尚无明确证据证明该药可改善预后[13]。个别病例中静脉予以甲泼尼龙冲击治疗，可改善急性起病患者的痴呆症状[26]。在呈脑炎样表现的NIID治疗中, 对症予以甘露醇、甘油果糖等脱水药物,可减轻脑水肿，改善症状。排尿障碍/尿失禁发病早且症状显著，患者往往依赖留置导尿管或进行膀胱造瘘手术，对其日常生活影响较大。控制自主神经损伤、肌无力、异常行为、意识障碍、感觉障碍等症状的药物可以改善患者的生活质量。

因此，普遍认为NIID缺乏有效的治疗方法且预后较差。对NIID的研究热点集中在基因调控方面，调节自噬的药物化合物可能对预防这些蛋白质的毒性积聚具有治疗意义[19]。

5 总 结

综上所述，NIID的诊断关键在于认识该病复杂的临床表现，基因检查虽提高了该病的检出率，但诊断仍需结合临床表现、影像学检查和皮肤病理活检。鉴于NOTCH2NLC基因GGC重复扩增突变的重要性，应对毒性RNA功能性增益、多氨基酸蛋白质毒性、甲基化等发病机制进一步研究，拓展对NRRED/NRED、PolyG疾病的认识，以期为NIID治疗提供新的靶点。