儿童线粒体脑肌病临床特点分析

卓木清 李小晶 彭炳蔚 朱海霞 田 杨 郑可鲁 高媛媛 吴文晓 吴汶霖 陈宗宗 陈文雄 曹彬彬

广州市妇女儿童医疗中心神经内科（广东广州 510623）

线粒体脑肌病（mitochondrial encephalomyopathy，ME）是一种因线粒体基因（mitochondrial DNA，mtDNA）或细胞核基因（nuclear DNA，nDNA）变异导致呼吸链氧化磷酸化异常，从而引起能量高需求的神经系统及肌肉受累的遗传代谢性疾病。线粒体疾病可在任何年龄起病，但儿童往往为急性起病[1]。由于ME具有临床异质性，临床表现多样化，缺乏特异性，易被误诊而延误治疗。因此，本研究旨在探讨儿童ME的临床特点，以进一步提高对儿童ME的认识并做出早期诊断。

1 对象与方法

1.1 研究对象

回顾性分析2015 年1 月至2022 年8 月在广州市妇女儿童医疗中心神经内科诊治的儿童ME 患者的临床资料。纳入标准：①年龄28 d～18岁；②符合ME诊断标准，即基因诊断明确或按照Morava线粒体疾病的评分系统（Neurology 2006）[2]≥8分。排除标准：其他病因所致的脑肌病或多器官多系统的疾病。

1.2 方法

1.2.1 临床资料收集 通过医院电子病历系统回顾性收集入组ME 患儿的临床资料、神经系统影像学、肌肉活检及基因检查结果。

1.2.2 实验室检查 采集患儿6～8 mL外周血进行血乳酸（静息时）、血气分析、血酮体乳酸丙酮酸比值、血氨、生化功能、血氨基酸及酰基肉碱分析，存在长节段脊髓病变的患儿需检测血中枢神经脱髓鞘3项抗体，即抗水通道蛋白4（AQP4）抗体IgG、抗髓鞘少突胶质细胞糖蛋白（MOG）抗体IgG、抗髓鞘碱性蛋白（MBP）抗体IgG。征得患儿监护人的知情同意，留取患儿脑脊液3～5 mL进行脑脊液常规、生化、寡克隆、常见病原学（单纯疱疹病毒、EB病毒、肠道病毒、流感病毒、支原体、衣原体）及脑脊液酮体乳酸丙酮酸比值检测。

1.2.3 基因检测 本研究征得患儿监护人的知情同意，并经广州市妇女儿童医疗中心伦理委员会批准（穗妇儿科伦批字[2019]第40101号），采集患儿外周血细胞2 mL 或外周组织黏膜及其父母外周血细胞2 mL，应用二代测序技术进行全外显子及线粒体基因组测序。

1.3 统计学分析

采用SPSS 25.0 统计软件进行数据分析。计量资料符合正态分布的以均数±标准差表示，非正态分布的以中位数（M）（P25～P75）或M（全距）表示，组间比较采用秩和检验。计数资料以例数（百分比）表示。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 一般临床资料

纳入ME患儿37例，1例Morava线粒体疾病系统评分为8分，但其临床表型及基因型考虑Hartnup病而被排除。最终纳入患儿36 例。男22 例、女14例，起病年龄6.8（2.1～10.8）岁。15例（41.7%）患儿起病年龄＜6 岁，男∶女为9∶6，Leigh 综合征（Leigh syndrome，LS）多见（7/15，46.7%）；而起病年龄＞6 岁常见于ME 伴高乳酸血症和卒中样发作（mitochondrial encephalopathy，lactic acidosis and stroke like episodes，MELAS）（12/21，57.1%），男∶女为13∶8。

患儿既往史：生后出现运动发育迟缓、体重增长缓慢各5例，消化道出血行十二指肠切除术1例、生后低血糖1 例、反复腹痛1 例、生长激素缺乏1 例及肠梗阻1例。家族史：2例患儿有同胞夭折史，1例为2个同胞（1个哥哥+1个姐姐）均在新生儿期死亡；另外1例为3个同胞（1个哥哥+2个姐姐）均在1岁左右发热后死亡，死因不明。

2.2 临床症状和表型

首发症状依次为卒中样发作24例（66.7%）、运动耐力下降7例（19.4%）、上眼睑下垂3例（8.3%）及智力发育迟缓2 例（5.6%）。病程中出现的神经肌肉系统症状包括：癫痫发作17例、头痛11例、瘫痪11例、共济失调10例、上眼睑下垂7例、精神/运动发育迟滞7 例、视物模糊6 例、意识障碍3 例、精神行为异常2 例。其他非神经肌肉系统症状包括发热（7 例）、呕吐（6 例）、体重增长缓慢（5 例）、腹痛（2例）、尿潴留（1例）、肠梗阻（1例）及镇静后呼吸衰竭（1例）。临床表型包括：MELAS 16例，LS 11例，肌阵挛癫痫伴破碎红纤维（myoclonus epilepsy with ragged-red fibers，MERRF）3例，卡恩斯-塞尔综合征（Kearns-Sayre syndrome，KSS）2例，不可归类4例。见表1。

表1 ME患儿36例临床资料

3 例以上眼睑下垂为首发症状的患儿曾在外院行新斯的明试验，结果为阳性，被诊断为眼肌型重症肌无力，1例予类固醇激素口服治疗1年后好转停药，进展期以双下肢瘫痪为主要症状，本院查重症肌无力抗体显示阴性；1例予口服溴吡斯的明1年后好转停药，其后出现频繁癫痫发作至本院就诊；1例予溴吡斯的明联合类固醇激素治疗2年有好转但反复，本院查重症肌无力抗体显示阴性。

2.3 实验室检查

71.4 %（25/35）患儿静息时血乳酸有不同程度升高，95.2%（20/21）脑脊液乳酸升高，且静息时血乳酸与脑脊液乳酸之间差异有统计学意义（Z=3.29，P=0.001）。66.7%（14/21）脑脊液丙酮酸升高，100%（21/21）脑脊液乳酸丙酮酸比值均大于20，15.1%（5/33）血肌酸激酶升高，33.3%（11/33）血乳酸脱氢酶升高。见表2。

表2 ME患儿实验室检查

2.4 磁共振成像检查

35 例患儿完善头颅磁共振成像（MRI）检查，4例头颅MRI 检查未见颅内病变。31 例患儿的头颅MRI显示病变部位为：额叶7例（22.6%）、顶叶15例（48.4%）、颞叶7例（22.6%）、枕叶14例（45.2%）、基底节13例（41.9%）、丘脑8例（25.8%）、小脑7例（22.6%）、脑干10例（32.3%）、胼胝体3例（9.7%），其中伴有大脑或小脑半球轻度萎缩分别为2 例和6例。

9例行头颅磁共振波谱（MRS）检查均提示病变区N-乙酰天门冬氨酸（NAA）峰下降，NAA/肌酸（Cr）降低，乳酸（Lac）峰明显升高。4例患儿同时完善全脊髓MRI检查，其中2例结果未见异常；1例颈、胸、腰段脊髓全段见斑片状异常信号，1 例病变部位为颈、胸、腰段多发脊髓异常信号，均为T1 加权像呈低信号，T2加权像呈高信号。见图1。

图1 ME 患儿头颅及脊髓MRI 结果

2.5 肌肉活检

4 例患儿行肌肉活检，苏木精-伊红（HE）染色可见肌纤维大小轻度不均，少许散在分布的小角状萎缩肌纤维，可见少许坏死、吞噬、再生肌纤维及散在嗜碱性肌纤维（图2 A）。2 例改良Gomori 三色法（MGT）染色可见散在破碎红纤维，未见镶边空泡（图2B）；2例琥珀酸脱氢酶（SDH）染色见破碎蓝纤维及强反应血管（SSV）（图2 C），2 例细胞色素C氧化酶（COX）双染可见深染纤维及散在阴性肌纤维（图2D）。

图2 ME 患儿光镜下横纹肌组织观察

2.6 基因测序结果

34 例患儿行全外显子及线粒体基因组测序，1 例阴性，33 例阳性患儿中mtDNA 变异27 例（81.8%），以MT-TL1∶m.3243A＞G变异居多（12例，36.4%），其中1 例患儿外周血细胞基因测序结果为阴性，但其口腔黏膜成纤维细胞基因测序结果为mtDNA片段缺失；6例（18.2%）为nDNA变异，分别为SURF12例及NDUFAF6、FOXRED1、POLG、MSTO1各1例。见表1。

3 讨论

线粒体是ATP合成的主要场所，超过90.0%的细胞能量通过氧化磷酸化产生，目前已知mtDNA或nDNA 变异可导致呼吸链氧化磷酸化异常[3]，从而导致能量高需求系统受累而出现多样化临床症状，这一类疾病被称为线粒体疾病，同时累及神经系统及肌肉的线粒体疾病称为ME。ME 可在任何年龄起病，本研究的起病年龄为6.8（2.1～10.8）岁，呈偏态分布，MELAS 起病年龄比LS 年长，男性多见（75.0%），这与相关临床分析的结果一致[4]。儿童ME临床表现为癫痫、卒中样发作、头痛、共济失调、精神运动发育倒退、智能倒退、精神行为异常以及同时出现累及多系统的症状，如耳聋、视力下降、肝功能异常等[1]，其起病往往为急性，常见的代谢应激因素为炎症、饥饿、手术或镇静药物等。本研究中7例患儿急性起病时有发热感染病史，1例2月龄婴儿因需完善听觉脑干诱发电位检查而进行镇静，随后出现急性呼吸衰竭，急查血乳酸高达14.6 mmol/L，线粒体基因结果显示MT-ATP6m.8993T＞G，因此对于镇静后出现急性呼吸衰竭、血乳酸升高且无相关呼吸道系统疾病的小婴儿，需高度警惕ME可能性。MELAS是ME最常见的临床表型，本研究中44.4%诊断为MELAS，这与相关研究报道的儿童线粒体疾病MELAS 比例约为46.7%[4]一致。卒中样发作是MELAS 的核心症状，本研究卒中样发作临床表现主要为癫痫发作、头痛及瘫痪。癫痫发作是ME常见的临床表现，本研究中约有半数患者出现癫痫发作（47.2%），与既往文献报道相符[5]。反复的卒中样发作还可导致智力进行性下降。本研究4 例患儿在小学3 年级以后学习成绩明显下降，且自诉记忆力明显下降，可能与反复卒中样发作导致皮层萎缩及多发软化灶改变有关。ME 具有临床及基因异质性，本研究POLG基因c.2558G＞A（p.R853Q）、c.2890 C＞T（p.R 964 C）复合杂合变异同卵双胎兄弟的临床表现存在差异，先证者主要临床表现为癫痫发作、肢体乏力，但其同胞哥哥至今暂无癫痫发作[6]。他们自幼均有反复腹痛、易疲劳、体型瘦小、生长发育落后于正常同龄儿的非特异性临床表现，且有3 个同胞均在1 岁发热后夭折，提示有同胞异常夭折史的患儿出现体型瘦小、运动耐力下降或生长发育落后，需注意排查儿童ME可能。此外，本研究3例以眼睑下垂为首发症状，曾在外院诊断为眼肌型重症肌无力，2例口服溴吡斯的明或类固醇激素后临床症状好转，疾病进展期时分别以双下肢瘫痪及频繁癫痫发作为主要症状，外周血乳酸呈不同程度升高，波动在2.2～7.1 mmol/L，基因结果为MT-ND5m.13513G＞A和m.13514A＞G，临床表型均为LS。另外1例治疗后虽有好转但反复，基因结果为mtDNA大片段缺失。众所周知，ME与重症肌无力具有不少相似的临床表现，比如上睑下垂、眼肌麻痹、易疲劳等。有研究提出针对非典型和常规治疗欠佳的重症肌无力需注意ME 可能，并结合国内外文献报道提出线粒体ND5基因很可能是伴眼睑下垂的LS 患儿的高发变异基因的猜想[7]。本研究约30.5%的患儿出现头痛，而头痛伴呕吐作为非特异性症状可见于众多疾病，但其也是卒中样发作的重要临床症状之一。由于ME临床表现多样化，缺乏特异性，易被误诊为脑炎、脑梗死、重症肌无力等，因此相关的辅助检查对进一步明确诊断非常重要。

中枢神经系统影像学检查对儿童ME 诊断及评估起到重要作用[8]。ME在MRI上有7种基本中枢神经系统异常，包括弥漫性小脑萎缩、脑萎缩、皮质下结构（基底节、脑干、小脑）对称性改变、大脑皮质和皮质下白质不对称信号改变、白质脑病以及视神经和脊髓的对称信号改变[9]。ME 的MRI 病灶常见于皮质及皮质下灰质，且病变范围多与脑动脉灌注供血区分布不一致，多位于顶枕颞叶、深部灰质核团，比如基底节、丘脑、脑干等[10]。本研究中31 例头颅MRI显示病变部位多位于顶叶（48.4%）、枕叶（45.2%）、基底节（41.9%）及脑干（32.3%），与既往文献报道[10]相似。研究表明，MELAS的头颅MRI病变区具有高灌注及低代谢特点[11]，高灌注是由于乳酸堆积导致血管舒张所致，而低代谢是由于细胞毒性水肿后造成皮层萎缩及多发性软化灶所致。因此，作为可无创检测脑细胞代谢产物的MRS对疑似ME的患者具有诊断作用[9]，尤其在急性期。本研究中头颅MRS均可见病变区NAA峰下降，NAA/Cr降低，Lac峰明显升高，同时监测患儿外周血及脑脊液乳酸可有不同程度升高，提示患儿组织能量代谢异常，糖酵解增多。本研究中约71.4%患儿静息时外周血乳酸有升高，而脑脊液乳酸升高可高达95.2%，两者间差异具有统计学意义（P＜0.05）。并且，本研究中有8 例患儿外周血静息时乳酸为正常，而脑脊液乳酸却有不同程度升高（2.5～8.9 mmol/L），更进一步说明脑脊液乳酸比外周血乳酸具有更高敏感性。此外，本研究有2 例LS 同时可见长节段脊髓节段信号改变。有研究回顾性分析119 例原发性线粒体疾病儿童脊髓MR 特点，最终入组只有33 例，58.0%脊髓MR可见脊髓异常信号，白质和/或灰质同时受累的脊髓MR 改变与视神经脊髓炎谱系疾病（NMOSD）、多发性硬化（MS）、抗MOG抗体疾病相似[12]。因此，患儿脊髓 MRI出现长节段异常信号时，也需鉴别ME可能。

儿童ME 常见的骨骼肌受累表现为运动耐力下降、肢体乏力，部分患儿外周血肌酶可出现不同程度升高。肌酸激酶是肌肉损伤最敏感的指标，而丙酮酸转化为乳酸是乳酸脱氢酶催化糖酵解的最后一步，因此肌酸激酶和乳酸脱氢酶可作为辅助诊断儿童ME 的生化指标。本研究中伴有血肌酸激酶或乳酸脱氢酶升高的比例为15.1% 和33.3%。但肌酶升高也可见于炎性肌病、感染性肌病、横纹肌溶解、肌营养不良等疾病，对儿童ME的特异性低，因此肌活检是诊断ME 的重要手段，破碎红纤维（RRF）是最典型的病理表现。但肌活检作为一种有创的诊断方法，患儿家属对此接受度偏低，因此本研究仅有4例患儿完善肌活检，2例可见典型的RRF改变。相对而言，患儿家属更愿意接受基因检查，且基因检查是目前诊断ME的金标准。文献报道约15.0%～30.0%的儿童线粒体疾病由mtDNA变异所致[1]。相关研究对我国儿童ME 进行临床分析，发现儿童ME mtDNA变异可高达62.5%及65.0%，其热点致病变异位点均为m.3243 A＞G[13]。而本研究中mtDNA 变异却高达81.8%，推测可能与本研究纳入的病例数不多有关。值得一提的是，mtDNA变异在不同组织存在巨大差异，根据ME 的临床分型选择不同组织标本进行基因检测，可进一步提高确诊率[14]。本研究有1 例患儿考虑KSS，其外周血细胞基因测序结果为阴性，但其口腔黏膜成纤维细胞基因测序结果为mtDNA片段缺失。此外，本研究中MSTO1基因移码变异c.13delG（p.Ala5ProfsTer68）已被前期研究报道，丰富了ME基因变异数据库[15]。

综上所述，本研究中儿童ME 多见于学龄期儿童，以MELAS 常见，首发症状多为卒中样发作，部分LS首发症状可仅表现眼睑下垂，随着病程进展可出现运动耐力下降、癫痫发作，提示对于眼睑下垂患儿伴有静息时外周血乳酸升高，需注意LS 可能性。而且，本研究发现2 例LS 出现长节段脊髓病变，这与典型的LS神经影像学改变截然不同，提示针对长节段脊髓病变需鉴别ME可能性。