中國人群線粒體腦肌病伴乳酸中毒和卒中樣發作的臨床 基因分型 肌肉病理及神經影像學特點分析

王 琴 張中寶 宋志彬 何建麗 曾雅清 戚 妹

南方醫科大學附屬小欖醫院，廣東 中山 528415

線粒體腦肌病是由于遺傳性或外源性因素引起線粒體基因突變而導致線粒體呼吸鏈功能障礙，從而引起的一組累及中樞神經系統和肌肉組織疾病，臨床上可出現多系統損害特點，出現不同的臨床綜合征，其中線粒體腦肌病伴乳酸中毒和卒中樣發作(mitochondrial myopathy，encephalopathy，lactic acidosis and stroke like episodes，MELAS)綜合征臨床發病率相對較高[1]。MELAS綜合征臨床表現多樣，常表現為突發的卒中樣發作，如肢體癱瘓、皮質盲、癲癇、精神障礙、智力低下、嘔吐、頭痛等非特異性臨床癥狀。正是因MELAS綜合征其臨床表現的異質性、神經影像學表現多樣而無特異性，給診斷帶來一定困難，臨床首次就診時誤診率比較高，常被誤診為腦梗死、腦炎、癲癇、神經系統脫髓鞘性、重癥肌無力、多發性肌炎等其他神經系統疾病[2]。近40多年來國際上對線粒體腦肌病的研究越來越多，不同國家及不同樣本的研究發現不同人群的MELAS綜合征患者臨床上存在一定差異[1-3]，我國從1994年開始有很多相關個案及小樣本研究，但不同樣本的研究表明，MELAS綜合征患者臨床癥狀的出現率、神經影像學、基因分型等方面都有一定的差異[3]。同時由于MELAS綜合征系線粒體遺傳性疾病，其發病率相對較低，同時誤診率高，一般為個例報道或小樣本研究，除了2016年張哲等[3]的190例MELAS患者的臨床資料外尚缺乏大樣本研究，但其未對患者的基因分型、肌肉病理及神經影像學特點進一步探討。本文通過收集既往相關研究，進一步總結分析中國人群MELAS綜合征的臨床表現、基因分型、肌肉病理及神經影像學的特點，旨在更好地發現中國人群MELAS綜合征發病特點，減少誤診率。

1 資料與方法

1．1研究文獻的納入標準和排除標準納入標準：(1)研究目的為MELAS綜合征的臨床、基因分型、肌肉病理或神經影像學特點；(2)研究對象為中國人群；(3)研究分析例數≥5例；(4)能從文獻中獲得完整的MELAS綜合征患者的臨床表現、基因分型、肌肉病理及神經影像學特點資料。排除標準：(1)文獻中不能完整獲得MELAS綜合征患者的一般資料、臨床現、基因分型、肌肉病理及神經影像學特點；(2)個案報道、文摘、綜述及動物實驗類文獻。

1．2文獻檢索

1．2．1 檢索文獻的數據庫：中文數據庫包括：中國知網、萬方及維普數據庫。英文數據庫包括：PubMed、EMBase及The Cochrane Library；檢索時限為建庫至2019-01。

1．2．2 檢索策略：中文檢索：“MELAS綜合征”或“線粒體腦肌病伴乳酸中毒和卒中樣發作”和“基因”或“線粒體DNA”。英文檢索：“mitochondrial myopathy，encephal-opathy，lactic acidosis and stroke like episodes” or“MELAS syndrome”and“mtDNA”or “mitochondrial DNA”。

1．2．3 文獻資料篩選：由2名具有資質的統計人員對檢索到的所有文獻各自進行處理，排查重復文獻，精讀全文，確定納入研究的最終文獻。如有分歧意見則由第3名統計人員參與討論最終獲得一致意見。

1．2．4 文獻資料提取：一般信息包括作者、發表時間、研究類型、例數、患者年齡、性別、臨床表現、基因分型、肌肉病理、神經影像學資料。

2 結果

2．1中國人群MELAS綜合征的一般臨床資料通過文獻檢索篩選后共納入13篇研究文獻，合計213例MELAS綜合征患者，年齡3～55歲，大部分集中在10～40歲發病，其中男110例(51.64%)，女103例(48.36%)。主要臨床表現為癲癇142例(66.67%)，卒中樣發作137例(64.32%)，頭痛115例(53.99%)，視力下降或偏盲或視幻覺85例(39.91%)，認知障礙79例(37.09%)，聽力下降73例(34.27%)，精神異常50例(23.47%)，發熱22例(10.33%)，意識障礙7例(3.29%)，眼外肌麻痹6例(2.82%)，共濟失調14例(6.57%)。其中首發癥狀以癲癇、卒中樣發作、頭痛多見。部分研究中發現其他伴隨的臨床表現如肌無力、身材矮小、運動耐受力下降、心臟病、糖尿病等。見表1。

2．2中國人群MELAS綜合征的基因分型特點213例MELAS綜合征患者中161例行基因檢測，以血液及尿液標本行基因檢測，其中常見mtDNA突變分型A3243G突變123例(76.39%)，T3271C突變10例(6.21%)，細胞色素C氧化單位基因突變3例(1.86%)，G13513A突變2例(1.24%)，A3136G突變1例(0.62%)，T3336C突變1例(0.62%)，3314～3589之間的276bp堿基缺失1例(0.62%)，未檢測到mtDNA突變20例(12.42%)。見表2。

2．3中國人群MELAS綜合征的肌肉病理特點213例MELAS綜合征患者中177例行肌肉組織病理檢查，其中大部分取肱二頭肌、肱三角肌、股四頭肌及腓腸肌作為標本，染色方法包括HE染色、改良Gomori三色法(MGT)、細胞色素C氧化酶(COX)染色、琥珀酸脫氫酶(SDH)染色、S/C染色及油紅O(ORO)染色。其中研究中最常用的方法為MGT染色、HE染色及SDH染色。175例患者行MGT染色發現RRF165例，陽性率高達94.29%，是臨床上最為常用的肌肉病理檢測染色方法。見表3及圖1。

2．4中國人群MELAS綜合征的神經影像學特點213例MELAS綜合征患者均行頭顱MR或CT檢查，大部分行頭顱MR檢查，影像學的陽性率為98.12%。其中MRI更能清晰地顯示腦卒中樣病灶，一般表現為T1WI呈等、低信號，T2WI、FLAIR及DWI呈高信號，病灶多不符合血管分布，病灶位于枕葉152例(72.73%)，顳葉142例(67.94%)，頂葉102例(48.80%)，額葉25例(11.96%)，皮層及皮層下、基底節7例(3.35%)，少部分見大腦深部核團、小腦、胼胝體、丘腦受累，同時少部分患者可見腦萎縮及雙側基底節鈣化病灶。見表4。

圖1 MELAS綜合征的肌肉病理表現 A：SDH染色可見纖維深染(藍纖維)；B：MGT 染色可見破碎紅纖維(RRF)Figure 1 Muscular pathological manifestations of MELAS syndrome

表1 中國人群MELAS綜合征的一般臨床資料Table 1 General clinical data of MELAS syndrome in Chinese patients

表2 中國人群MELAS綜合征的mtDNA突變分型 (n)Table 2 mtDNA mutation type of MELAS syndrome in Chinese patients (n)

表3 中國人群MELAS綜合征的肌肉病理表現Table 3 Muscle pathological manifestations of MELAS syndrome in Chinese patients

注：MGT：改良Gomori三色；COX：細胞色素C氧化酶；SDH：琥珀酸脫氫酶；S/C染色：COX/SDH；ORO：油紅0：RRF：破碎紅纖維；SSV：強反應性血管

表4 中國人群MELAS綜合征的神經影像學特點Table 4 Neuroimaging features of MELAS syndrome in Chinese patients

圖2 MELAS綜合征患者的神經影像特點，局部腦組織腫脹，腦溝變淺 A：右側顳葉DWI呈高信號；B、C：T2WI、T2-Flair序列長T2信號；D：T1WI呈長T1信號Figure 2 Neuroimaging features of MELAS syndrome

3 討論

MELAS綜合征早在1984年由PAVLAKIS等[17]首次報道，后來逐漸被臨床醫生所認識，國內從1994 年開始報道該病，但多數報道多為個案或少樣本的研究，不同國家的研究發現不同種族之間MELAS綜合患者的臨床特征、基因突變類型、影像學特點等都有所差別。MELAS綜合征患者臨床特點復雜多樣，不同國家、不同個體之間可能存在差異[18-19]，本文綜合分析了中國人群MELAS綜合征的臨床表現、基因分型、肌肉病理及神經影像學的特點。

本文總結發現，MELAS綜合征男性發病略多于女性，但發病率差別不明顯，未達到張哲等[3]發現的1.44∶1，考慮與納入的文獻標準有一定關系。本文發現MELAS綜合征患者的主要臨床表現為癲癇(66.67%)，與既往國內報道一致[3，20]。其中卒中樣發作是MELAS綜合征患者的核心癥狀，本文卒中樣發作患者占64.32%，與癲癇發作概率相近，其次頭痛占主要臨床表現的53.99%，與既往的研究報道中的三大主要癥狀相似，但發病率有所下降。2016年張哲等[3]研究中智能障礙及視力下降或偏盲或視幻覺所占比例高達82.87%及67.72%，但本文發現智能及認知障礙占37.09%，視力下降或偏盲或視幻覺占39.91%，與其比較比例相差較大。本文綜合分析發現，MELAS綜合征患者的主要神經系統癥狀依次為癲癇、卒中樣發作、頭痛、視力下降或偏盲或視幻覺、認知障礙、聽力下降、精神異常、共濟失調、意識障礙、眼外肌麻痹。既往研究發現，MELAS綜合征的非神經系統癥狀異質性也比較明顯，不同患者的非神經系統癥狀表現有各有差異，其中常見的有多毛、運動不耐受、心肌病、糖尿病、腹瀉、腎臟病、身材矮小等[3，20-24]。

MELAS 綜合征以線粒體結構及功能異常所致，既可有mtDNA 缺陷引起，也可由核DNA 缺陷引起，前者為散發或母系遺傳，后者為散發或孟德爾遺傳。線粒體病變既可遺傳性發病，也可為后天獲得性[25-26]。目前已報道的與MELAS相關的mtDNA突變基因達30余個，導致其線粒體DNA突變位點中最常見的是編碼tRNA(Leu)的基因中3243位點的腺嘌呤突變為鳥嘌呤(A3243G)，約占已知突變類型的80%，其次是T3271C，約占10%[27-29]。國內進行的包含較大樣本的mtDNA突變分析顯示，mtDNA突變分型A3243G也是中國人MELAS中的主要突變[20]，本文發現MELAS綜合征基因檢測中常見mtDNA突變分型A3243G突變123例(76.39%)、T3271C突變10例(6.21%)，與既往國內外報道相近。本文總結發現G13513A突變、A3136G突變、T3336C突變、細胞色素C氧化單位基因突變等突變類型。雖然基因檢測是MELAS 綜合征確診的最為關鍵的手段，但不是所有的MELAS 綜合征患者都能檢測到mtDNA及核DNA的突變，各個研究未發現基因突變的概率不同，本文總結未檢測到mtDNA突變20例，占12.42%，比例相對較高，未檢測到基因突變第一考慮患者可能只進行部分常見突變序列的檢測，同時考慮仍有相關基因突變類型未被人類所認識。近年來TOYOSHIMA等[30]發現線粒體轉移RNA(tRNA)突變(A1616G)基因，其在MELAS綜合征中從未發現過，可見MELAS 綜合征的基因突變類型需進一步研究認識。

肌肉活檢病理學檢查在診斷MELAS綜合征時非常重要的檢查手段。肌肉病理MGT染色見RRF、COX染色示缺失纖維和SSV現象均是線粒體功能異常的特異性指標。MELAS患者肌肉組織主要病理學改變為異常線粒體聚集的RRF，MGT染色RRF陽性反映肌纖維內有大量異常線粒體的堆積。本文納入的213例MELAS綜合征患者中177例行肌肉組織病理檢查，染色方法包含了HE染色、改良Gomori三色法(MGT)、細胞色素C氧化酶(CCO)染色、琥珀酸脫氫酶(SDH)染色、S/C染色及油紅O(ORO)染色等。其中最常用的方法為MGT染色、HE染色及SDH染色。175例患者行MGT染色發現RRF165例，陽性率高達94.29%，是臨床上最為常用的肌肉病理檢測染色方法，可見MGT染色發現RRF的陽性率非常高，臨床應考慮MELAS綜合征患者肌肉病理學檢查首選MGT染色。但不是所有線粒體疾病均可以出現MGT染色RRF陽性，在nDNA缺陷者RRF可能是陰性的，故在肌肉病理MGT染色未見RRF時，SDH染色發現SSV現象的概率也相對較高。有研究[31]提出，琥珀酸脫氫酶/細胞色素氧化酶C(S/C)雙染法可以提高肌肉病理活檢陽性率。

MELAS綜合征患者常以癲癇、卒中樣發作、頭痛等方式起病，影像學檢查也是臨床鑒別診斷的重要輔助檢查方法，其中以頭顱MR檢查更為有意義。MELAS綜合征患者的頭顱MR表現有其的特點，MRI常表現為雙側或單側大腦皮質和皮質下的長T1、長T2信號影，不符合血管分區，伴有腦萎縮、基底節鈣化、腦室擴大等，邊緣不清，水腫不明顯，無占位效應，一般強化無反應。其中枕顳葉最常累及，其次為額頂葉，其他部位也可受累，以小腦多見。枕葉受累最常見大部分學者傾向于能量代謝異常學說[32]，該學說認為MELAS綜合征的線粒體結構或功能出現異常，導致ATP生成減少，從而出現神經細胞穩態失調和慢性乳酸酸中毒，引起腦卒中樣發作。枕葉皮質的神經細胞和突觸密集性高，所以臨床上枕葉最常受累。影像學檢查發現，卒中樣病灶的陽性率為98.12%，可見神經影像學檢查在MELAS綜合征的重要性，其中枕葉異常率達72.73%，顳葉異常率達67.94%，且以皮層受累為常見，與國內外研究一致。MELAS綜合征患者引起能量代謝異常，神經細胞代謝水平異常往往早于形態學的改變。研究發現，MRS檢查能更早發現腦組織的代謝水平異常的高大乳酸峰，較普通頭顱MRI的DWI能更早顯示線粒體功能代謝異常。JOSé等[33]認為，MRS能在患者腦組織檢測到乳酸峰，乳酸峰的高低與神經精神癥狀的嚴重程度呈正相關，而同時乳酸峰不會出現腦梗死、脫髓鞘病變及腦膿腫等疾病的MRS上，為盡早發現MELAS綜合征提供一定的手段。

目前，MELAS綜合征大部分是對癥治療或姑息治療，近年來發現補充一氧化氮前體可能存在一定作用[34]。MELAS綜合征是一種母體遺傳的線粒體疾病，除了能量產生受損外，還存在一氧化氮(NO)缺乏癥，導致微血管血流灌注受損，從而導致腦卒中、肌病和乳酸酸中毒等多種并發癥。補充NO前體(L-精氨酸和L-瓜氨酸)可增加NO的產生，因此可能對MELAS綜合征有治療作用。與L-精氨酸相比，L-瓜氨酸可更大程度提高了NO的產生，因此認為L-瓜氨酸可能具有更好的治療效果[34]。當然仍然需要更多大樣本的隨機對照研究來評估L-精氨酸和L-瓜氨酸對MELAS綜合征不同方面的臨床效果。

如臨床以癲癇、卒中樣發作、頭痛、認識障礙等方式起病，頭顱MR提示枕顳葉皮層及皮層下的不符合血管分布的長T1、長T2信號影，此時應考慮MELAS綜合征的可能性，應關注患者的血乳酸水平及嘗試MRS檢查，進一步完善基因檢測及肌肉活檢等進一步確診。可見，雖然MELAS綜合征臨床表現的異質性、神經影像學表現多樣而無特異性，但在綜合性分析下MELAS綜合征在中國人群發病率、臨床特點、基因突變、肌肉病理特點及神經影像學有其一定特點，實際工作中仍可以綜合分析患者的臨床表現、影像學資料，結合基因檢測及肌肉活檢病理對本病做出確診。