成人慢性近端型脊肌萎缩症的遗传学研究进展

李　斌，王　琳，简晓光，吴天晨

江苏省南京市中医院(南京 210001)，E-mail：libinnanjing163.com



成人慢性近端型脊肌萎缩症的遗传学研究进展

李斌，王琳，简晓光，吴天晨

江苏省南京市中医院(南京 210001)，E-mail：libinnanjing163.com

摘要：婴幼儿期发病的脊髓性肌萎缩症作为一类常见的遗传性疾病为人们所熟知，其遗传学机制基本明确，为产前诊断提供了理论基础。而成人型脊髓性肌萎缩症较为罕见，其遗传学机制尚不明确，无明确的有效的治疗方法。世界范围内的学者为此做出了许多努力，本研究就该病的遗传学研究现状做一综述。

关键词：脊髓性肌萎缩；遗传学；X-性连锁遗传型；常染色体显性遗传；常染色体隐性遗传；成人

脊髓性肌萎缩症(spinal muscular atrophy，SMA)系指一类由于下运动神经元变性导致的进行性骨骼肌无力和萎缩的一组疾病。根据起病年龄和病变程度可将本病分为常见的Ⅰ型～Ⅳ型。Ⅳ型称为成人型SMA，常于20岁～30岁后起病，临床主要表现为进行性四肢迟缓性瘫痪、肌萎缩，近端重于远端，下肢重于上肢；体查可见四肢近端肌肉萎缩，无感觉障碍；血清肌酸激酶同工酶(CK)正常或轻度增高；肌电图为神经源性损害；肌肉活检为神经源性肌萎缩；病情进行性加重。SMA-Ⅳ病人电生理检查神经源性和肌源性电位混杂存在，EMG显示有纤颤电位及正锐波，随意运动时干扰相减少；肌肉病理改变表现为神经源性损害，并具有失神经和神经再支配现象的特征，明显存在较多的肥大纤维，肌束中有肥大纤维及正常体积的肌纤维排列在一起，并保持两型肌纤维呈镶嵌式分布，其多样化表现也较突出[1]。不同于前三型常染色体隐性遗传方式，SMA-Ⅳ的遗传方式和染色体定位均不明确，目前亦无基因检测标记。SMA-Ⅳ遗传表型分为常染色体隐性遗传、常染色体显性遗传、X-性连锁遗传和散发型。

1常染色体隐性遗传

1990年SMA的致病基因被定位于5q13，近年来众多分子遗传学的研究已表明运动神经元生存基因(survival motor neuron gene，SMN)是Ⅰ型～Ⅲ型SMA的决定基因。SMN基因在一条染色体上具有两个拷贝，在端粒侧称SMN1，位于着丝粒侧称SMN2，SMN1和SMN2的主要功能差别在于7号外显子。它们7号外显子的起始处存在一个核苷差异，SMN1是C，SMN2是T，这对于SMN mRNA的剪接是非常重要的。SMN1 mRNA含有7号外显子，而SMN2 mRNA通常则不含7号外显子。由于7号外显子对于制造稳定的具有完全功能的SMN蛋白是必不可少的，而SMN2基因转录的mRNA不含因7号外显子。因而SMN2基因无法独自提供足够的维持人体运动神经元生存所必需的全功能SMN蛋白，从而导致疾病的发生。同样定位于5q13神经元凋亡抑制蛋白(neuronal apoptosis inhibitory protein，NAIP)在SMA病人中可检测到丢失，但其在SMA发病的作用尚不清楚。NAIP具有抗凋亡的功能，SMN的功能尚不清楚，有研究表明，SMN与Bcl-2相互作用，SMN与Bcl-2在 Bax诱导或Fas介导的凋亡过程中起到协同抗凋亡作用。然而当SMN基因缺少了第七位外显子或者基因内部发生了突变就丧失了与Bcl-2的协同抗凋亡作用，从而导致脊髓前角细胞的凋亡而发病[2]。

那么表现为常染色体隐性遗传的SMA-Ⅳ的治病基因是否与SMN有关呢。对来自于摩洛哥的54例SMA病人研究发现，SMN1基因外显子7在100%的Ⅰ型、90%的Ⅱ型、74%的Ⅲ型和80%Ⅳ型SMA病人纯和丢失。SMN1外显子8在100%的Ⅰ型、53%的Ⅱ型、53%的Ⅲ型和80%Ⅳ型病人中纯和丢失。神经细胞凋亡抑制蛋白(neuronal apoptosis inhibitort protein，NAIP)基因外显子5在67%的Ⅰ型、32%的Ⅱ型、5%的Ⅲ型和20%的Ⅳ型SMA病人中纯和丢失。结果显示SMN1基因缺失是常染色体隐性表型成人型SMA病人的发病原因。在两个成年SMA病人轻微的临床表现中发现NAIP外显子5的丢失，说明其并不影响疾病严重程度[3]。Mazzei等[4]通过对3例SMA-Ⅳ病人研究发现，不同于直接SMN1外显子7的直接删除，基因转换事件有可能是其发病原因。不同的人拥有SMN2基因的数量也各不相同。SMA病人拥有SMN2基因数量的多少决定了他们病情的严重程度，数量越多病情就会越轻。每名病人至少会拥有1个SMN2基因，因为人体内各种细胞的生存需要有一定量的SMN蛋白来维持。Wirth 等[5]通过对SMA-Ⅳ病人的研究发现，随着发病年龄的递增，病人基因组所携带SMN2基因的拷贝数也增长，3例SMA-Ⅳ病人中2例有4个SMN2副本，1例有6个SMN2副本。而SMA-Ⅰ病人仅仅携带1个～2个拷贝数。资料还显示SMN2基因的数量也会决定SMA小鼠的病情。俄亥俄州立大学Burghes实验室的数据表明，为SMA小鼠增加人类SMN2基因可以减轻它们的症状。例如，当它们拥有8个SMN2基因时，就不会表现出SMA的症状。因此拥有更多数量的SMN2基因通常就意味着SMA症状更轻。这也从一个侧面说明SMN2有概率转录成为带有外显子7的正常mRNA[5]。虽然目前各家看法不一，但是考虑到相似的临床表型，表现为常染色体隐性遗传的SMA-Ⅳ，仍需要考虑到是否为SMN基因的转换，点突变所致的SMN1的纯和丢失。

2X-性连锁遗传型

该型又称为脊髓延髓肌肉萎缩症(Kennedy病)，多见于中年男性，常于40岁前发病，肌无力可有四肢近端发展至远端甚至躯干肌，甚至出现延髓麻痹；并发一些内分泌功能障碍，包括阳痿、男性乳房发育和睾丸病变；另外早期还可以出现一些症状和体征，如震颤、乏力、痉挛、易疲劳、肌肉痉挛、遇冷僵硬，由于咽肌逐渐松弛所造成的睡眠障碍等。X-性连锁遗传型SMA的决定基因已定位于Xq11-12的雄激素受体(Androgen Receptor AR)基因，认为发病系该基因的1号外显子内CAG三核苷酸串联重复序列拷贝数异常扩展所致[6]。AR是类固醇激素和甲状腺激素超家族中的成员，1号外显子编码受体的N端，N端的多聚谷氨酰胺结构与转录激活有关[7]。实验表明随CAG重复数的增加，雄激素受体基因的转录活性逐渐受到抑制。该序列在正常人的重复数为 9～37，而Kennedy病病人则为38以上，并且失去了遗传的稳定性[8]。Fratta等[9]对英国病人研究发现，病人CAG三核苷酸串联重复序列拷贝数的多少与发病年龄和病情进展的速度有着显著的相关性。而也有报道CAG三核苷酸串联重复序列拷贝数与发病年龄与病情的进展速度无关，所以其相关性需要进一步大样本的研究。而为何雄激素受体N端CAG重复序列拷贝数增大影响具有长索的运动神经元目前机制不明。但是基因的准确定位为临床的诊断和治疗奠定了基石。

3常染色体显性遗传

许多远端型成人发病的脊髓性肌萎缩及SMA-V病人表现为常染色体显性遗传的较多。近年来随着基因组学的发展，越来越多关于SMA-Ⅳ常染色体显性遗传家系及其责任基因的报道，为进一步揭示SMA-Ⅳ的可能发病机制做出了一定贡献。Rudnik-Rudnik Schöneborn等[10]在研究SMA-Ⅳ病人家系时基因扫描显示，病人SETX基因发生突变，位点位于 c.1166TT，Q493X)和一个报道过的突变(c.1130G>T，R377H)，2例病人分别于出现肌无力后14年和22年出现心肌受累。病人的亲属有着更高的心脏疾病和心源性猝死。如果神经性肌萎缩又合并心脏病的家族，要考虑到LMNA基因突变的可能[11]。Kosac等[12]对来自巴西5个家系42例病人中的10例病人进行基因检测，2例病人检测出囊泡相关膜蛋白相关蛋白B (vesicle-associated membrane protein-associated protein B，VAPB) 基因a.P56S突变。对一个表现为近端型SMA常染色体显性遗传保加利亚家族的全基因组联锁分析并进行外显子扫描显示，在bicaudal D homolog 2 (Drosophila) (BICD2)上发现一个杂合的突变：de novo c.320C>T (p.Ser107Leu)，进一步分析显示，对199例非5号染色体SMA病人进行基因扫描， 1例病人在BICD2发现了第二个突变点c.2321A>G (p.Glu774Gly)，两个家族均表现为较早发病年龄，缓慢的进展过程，下肢近端受累明显[13]。

随着我国基础生命科学的迅猛发展，对SMA-Ⅳ病人进行基因扫描成为可能。目前针对我国SMA-Ⅳ病人基因定位诊断尚处于空白阶段。那么应该如何识别出致病基因呢。结合前人的研究，首先，仍然需要筛查运动神经元生存基因，特别是家系表现为遗传的规律。其次，对表现为X-性连锁遗传型，需要筛查雄激素受体基因，检测雄激素受体N端CAG重复序列拷贝数进一步明确病因。针对已有的报道我国SMA-Ⅳ病人表现为常染色体显性遗传及散发病例较为多见。目前在发病的家族中已鉴定出Senataxin基因、LMNA基因、VAPB基因，BICD2基因为可能的致病基因。Senataxin基因的功能可能参与清除细胞RNA剪辑加工过程中产生的错误信息，该基因突变使得运动神经元细胞难以清除DNA转录过程中产生的错误，最终造成神经元细胞功能退化。LMNA基因编码中间纤丝蛋白，它们构成了核膜下的基质。编码人类A型lamin的基因的突变会导致核纤层蛋白综合征(laminopathies)。VAPB基因参与内质网未折叠蛋白反应，调节胞内的钙稳态。BICD2基因通过与动力蛋白与动力激活蛋白复合物的结合影响膜性细胞器表面动力蛋白与动力激活蛋白相互作用，从而调节高尔基体与内质网的物质运输。这些基因似乎没有内在联系，但是它们的突变都导致了相同后果，脊髓前角运动神经元的凋亡。前人的研究结果也显示，影响运动神经元的细胞核、细胞器的结构或功能以及胞内物质运输均能导致细胞的凋亡。

参考文献：

[1]李晓光，郭玉璞，刘天慈，等.脊髓性肌萎缩症临床与肌肉病理学研究[J].中华神经科杂志，2000，33(1)：32-35.

[2]Iwahashi H，Eguchi Y，Yasuhara N，et al.Synergistic anti-apoptotic activity between Bcl-2 and SMN implicated in spinal muscular atrophy[J].Nature，1997，390(6658)：413-417.

[3]Bouhouche A，Benomar A，Birouk N，et al.High incidence of SMN1 gene deletion in Moroccan adult-onset spinal muscular atrophy patients[J].Journal of Neurology，2003，250(10)：1209-1213.

[4]Mazzei R，Gambardella A，Conforti FL，et al.Gene conversion events in adult-onset spinal muscular atrophy[J].Acta Neurologica Scandinacica，2004，109(2)：151-154.

[5]Wirth B，Brichta L，Schrank B，et al.Mildly affected patients with spinal muscular atrophy are partially protected by an increased SMN2 copy number[J].Human Genetics，2006，119(4)：422-428.

[6]La Spada AR，Wilson EM，Lubahn DB，et al．Androgen receptor gene mutations in X-linked spinal and bulbar muscular atrophy[J]．Nature，1991，352：77．

[7]Monks DA，Rao P，Mo K，et al.Androgen receptor and Kennedy disease spinal bulbar muscular atrophy[J].Horm Behav，2008，53(5)：729-740.

[8]Lieberman AP，Robins DM.The androgen receptor’s CAG/glutamine tract in mouse models of neurological disease and cancer [J].J Alzheimers Dis，2008，14(2)：247-255.

[9]Fratta P，Nirmalananthan N，Masset L，et al.Correlation of clinical and molecular features in spinal bulbar muscular atrophy[J].Neurology，2014， 82(23)：2077-2084.

[10]Rudnik-Schöneborn S，Arning L，Epplen JT，et al.SETX gene mutation in a family diagnosed autosomal dominant proximal spinal muscular atrophy[J].Neuromuscul Disord，2012，22(3)：258-262.

[11]Rudnik-Schöneborn S，Botzenhart E，Eggermann T，et al.Mutations of the LMNA gene can mimic autosomal dominant proximal spinal muscular atrophy[J].Neurogenetics，2007，8(2)：137-142.

[12]Kosac V，Freitas MR，Prado FM，et al.Familial adult spinal muscular atrophy associated with the VAPB gene：report of 42 cases in Brazil[J].Arq Neuropsiquiatr，2013，71(10)：788-790.

[13]Peeters K，Litvinenko I，Asselbergh B，et al.Molecular defects in the motor adaptor BICD2 cause proximal spinal muscular atrophy with autosomal-dominant inheritance[J].Am J Hum Genet，2013，92(6)：955-964.

(本文编辑郭怀印)

(收稿日期：2015-10-26)

中图分类号：R746.4R259

文献标识码：A

doi：10.3969/j.issn.1672-1349.2016.09.019

文章编号：1672-1349(2016)09-0983-03