遗传性溶酶体鞘脂贮积症的研究进展

遗传性溶酶体鞘脂贮积症的研究进展 遗传性溶酶体鞘脂贮积症的研究进展 国际检验医学杂志2007年n月第28卷第1I期IntJIbMed,November2007,Vo1.28,No.11 遗传性溶酶体鞘脂贮积症的研究进展 邱平卢振综述黄君富审校 【摘要】遗传性溶酶体鞘脂贮积症为溶酶体贮积症的主要亚型,以鞘脂代谢紊乱为特点,是一组 由一种或多种溶酶体酶缺陷引起的遗传性疾病,呈慢性进展性.现对常见的遗传性溶酶体鞘脂贮积 症,特别是Gaucher病,神经节苷脂贮积症和Niemann-Pick病的研究进展作一综述. 【关键词】鞘磷脂;鞘糖脂;Gaucher病;神经节苷脂贮积病;Niemann-Pick病 中图分类号:R457.4文献标识码:A文章编号:1673—4130(2007)11-1026—03 遗传性溶酶体鞘脂贮积症(1ysosomalsphingolip— idstoragedisorder)为溶酶体贮积症的主要亚型,以 鞘脂代谢紊乱为特点],是一组由一种或多种溶酶体 酶缺陷弓l起的遗传性疾病,呈慢性进行性.由于酶活 性降低或缺失导致鞘脂类底物不能分解,而堆积在溶 酶体内,细胞器肿胀,继发细胞功能障碍_2J.迄今已 报道的这类疾病有4O余种,除Hunter病和Fabry病 为X连锁遗传外,其余均为常染色体隐性遗传,每 8000例存活新生儿中就有l例发病,而且多数患者有 严重的神经退行性病变_5].我国人口基数大,绝对发 病人数多,而且目前尚无法根治,多采用酶替代疗法, 因此,患儿的出生给其本人,家庭乃至社会带来了沉 重的负担_3j. 常见的溶酶体鞘脂贮积症及症状 1.Gaucher病:Gaucher病是较常见的溶酶体鞘 脂贮积症,是由溶酶体中酸性8一葡萄糖苷酶(acid— glucosidase),又称葡萄糖脑苷脂酶(glucocerebrosi— dase)活性缺陷,葡萄糖脑苷脂在溶酶体内不能被水 解而堆积最终导致的.尤其是堆积在巨噬细胞内,被 称为Gaucher细胞[6].根据起病年龄或有无神经系 统症状,Gaucher病分为3型.I型:慢性无神经病变 型.最为常见(90以上的患者),发病率为1/600, 1/1000.神经系统症状的严重程度差异极大,轻型为 无症状脾大,可于任何年龄发病.重型通常在儿童期 发病,症状有肝脾肿大,贫血,血小板减少,骨骼症状 (有时生长滞后),偶尔累及肺部和.肾脏.骨髓及其他 单核一巨噬细胞系统可见Gaucher细胞,其胞体很大, 呈卵圆形,胞核偏位,胞浆呈网状的条纹结构;骨骼x 线显示普遍性骨质疏松,且可见局限性骨质破坏,股 骨远端膨大呈烧瓶样,常并发股骨颈及脊柱压缩性骨 折,有时出现疼痛性骨危象,无中枢神经系统症状. 作者单位:433200湖北省洪湖市人民医院(邱平,卢振);400038重 庆,第三军医大学附属西南医院检验科(黄君富) ? 综述? 部分患儿可存活至成人.?型:急性神经病变型.通 常在婴儿期发病,发病率为1/50000.IlI型:慢性神 经病变型.通常在青少年期发病,发病率为1/600, l/2500. 目前报道与Gaucher病相关的葡萄糖脑苷脂酶 基因突变近200种_7],最常见的5种突变为N370S, L444P,R463C,84insG和IVS2+lA_7].在北欧犹 太后裔患者中,N370S,84insG,L444P和IVS2+14 种缺陷为9O,96;非犹太后裔患者中最为常见的 是N370S和IA44P突变,分别占38和33_9].西 班牙裔患者中突变率从高到低的突变位点依次为 E326K占26.0,R463C占24.5,N370S占l7. 8[103.亚洲患者中的3种常见突变为V15L,G46E 和N188S.Wan等对37例台海Gaucher病患者葡 萄糖脑苷脂酶基因进行了突变分析,发现I型和?型 C, 中L444P突变为53.5,重组等位基因(1448T— 1483T—G,1497G—c](RecNciI)为25,其次是 475C--~T(R120W);1I型患者均携带有L444P突变. L444P纯合子和Rl2Ow/RecNciI基因型与Gaucher 病非神经病变有关,RecNciI与神经病变有关.Grace 等[93研究发现R48W,W179X,V352L,$271N等基因 型表型严重,而Futerman等[113则认为不能以突变类 型预测疾病的严重性,因为有些患者即使携有相同的 突变,有的症状很严重,有的却无症状. 2.神经节苷脂贮积症:(1)GM2神经节苷脂贮积 症:GM2神经节苷脂贮积症是由于8一氨基己糖苷酶 活性缺陷而导致GM2神经节苷脂蓄积在神经元内的 的遗传性溶酶体疾病,年发病率为1/(7,10)万.按 发病早晚及酶缺陷不同,本病可分为婴儿型,少年型, 成人型及Sandhof病.前3型为氨基己糖苷酶A缺 乏,后者则为氨基己糖苷酶A,B均缺乏.?婴儿型 (Tay—Sachs病):典型的Tay—Sachs病为婴儿期发病, 起初精神发育迟缓,继而出现麻痹,痴呆,失明等症 状,由于神经细胞内充满脂质,眼底镜检查可见眼底 有樱桃红斑,并有神经症状.?少年型:2,6岁发病, 国际检验医学杂志2007年11月第28卷第l1期 IntJIbMed,November2007,Vo1.28,No.11 早期症状为共济失调,失语,手足徐动,最后呈去大脑 强直,失明发生晚,眼底樱桃红斑不典型.5,l5岁死 亡.?成人型:l临床变异很大,以脊髓小脑症状及下 运动神经原功能不全表现最明显.1/3患者有精神 病,常为精神分裂症青春型及慢性个性衰变.智力, 视力正常.?Sandhof病:氨基己糖苷酶A,B均缺 乏,临床表现与婴儿型完全相同.不同点可有脏器增 大及类似GM神经节苷脂贮积症的骨骼改变.氨基 己糖苷酶A的编码基因HEXA位于15q23,q24. 早在1997年Myerowitz[I就描述了78种HEXA基 因突变,包括65种单碱基替换,1个大的和1O个小的 缺失和2种小片段插入.2004年,Wicklow等副在l 例严重的亚急性GM2神经节苷脂贮积症的儿童患者 发现了3种HEXA基因突变:10T—C(S4P),972T—A (V324V)和1A—T(M1I),972T—A突变产生一个新的 外显子8的受体结合位点,导致17bp缺失和异常转 录的不稳定,HEXAmRNA剪切异常和表达下调. HEXB基因位于5q13.目前报道的突变有23种,如 第76位T碱基缺失,IVS2—1G—A,C.1598G—A (R533H)等.其中IVS2—1G—A突变位于第2内含 子的3剪切受体位点,越过第3外显子,导致mRNA 编码较短的J3链,不能形成有活性的酶;C.1598G-+A 突变使合成的酶缺乏正常的活性.(2)GM1神经 节苷脂贮积症:因酸性J3一半乳糖苷酶缺乏所致.不同 表型的发病年龄不同,有婴儿时发病,有童年时发病, 往往20岁前死亡.显微镜下可见特殊的泡沫细胞, 电镜观察细胞内有空泡,溶酶体内有膜状或层状脂质 贮积.I3一半乳糖苷酶的编码基因GIB1定位于3p21. 33,GM1婴儿型等位基因变异有ARG49CYS, ARG457TER,晚发婴儿型/青少年型变异的 ARG201CYS有Ile51一Thr,Arg201一Cys,Trp273一 His,Arg482--,-His,Trp509--,-Cys等基因突变. 3.NiemannPick病:目前报道的Niemann—Pick 病共有6型:典型的婴幼儿型(A型),影响内脏型(B 型),亚急性型或青少年型(C型),NovaScotian变异 型(D型),E型和F型,其中A型和B型是由于酸性 磷脂酶活性缺陷所致,C型和D型是由于NPC1蛋白 或NPC2蛋白缺陷所致,而E型和F型均与酸性磷脂 酶基因的突变不相关.酸性磷脂酶的缺陷致使神经 鞘磷脂不能水解为神经酰胺和磷酸胆碱,而蓄积在细 胞和组织内.病变累及大脑的患者的共同特点是以 神经节苷脂(GM2,GM3)贮积为主[6j,加速了神经节 细胞的凋亡,进而引发神经系统症状【.A型和B 型是根据其表型不同(两种等位基因型)来划分的.A 型发病率为1/40000,发病年龄早,幼年就呈进行性 的神经功能障碍,多于3岁前死亡;B型发病率为1/ 80000,很少或者没有神经系统症状,通常可存活到成 人期,临床上呈现明显的异质性,但多数患者有肝脾 肿大,生长发育迟缓,频繁的呼吸系统感染,易疲劳 等,血液成分也会出现异常.C型是由于细胞内胆固 醇传输缺陷所致,与NPC1和NPC2基因突变有关. 神经系统症状有小脑共济失调,延髓功能障碍和不同 程度的反应迟缓,患者多为青少年和成年人. 光学显微镜下可见骨髓像中出现特殊泡沫细胞, 称为N—P细胞,属于较大的泡沫状贮脂细胞,细胞质 内有双折射颗粒,整个细胞呈桑椹粒状,有一个或几 个偏位细胞核.电镜显示溶酶体肿大,内含许多同心 层状磷脂质体. 酸性磷脂酶的编码基因SMPD1定位于1lp15.1 ,p15.4,含有6个外显子.SMPD1基因突变位点和 突变频率存在地区和种族差异,其中某些突变位点 的结构和功能分析如表1所示. 实验诊断 遗传性溶酶体鞘脂贮积症的实验诊断有以下几 方面: 1.进行全面体格检查. 2.骨髓和外周血细胞学检查:主要观察骨髓细胞 的特大泡沫细胞的出现,如Niemann-Pick细胞,Gau— cher细胞等,该类细胞比一般红细胞大5,10倍,有 1,3个偏于一边的细胞核,胞浆呈桑椹子状,具有诊 断价值.采用电镜观察外周血巨噬细胞溶酶体形态 的超微结构异常改变.细胞学形态特征仅能确认为 溶酶体有关疾病,但属于何种缺陷病无法诊断,更无 法精确到何种酶缺陷症. 3.测定常规生化指标,特别是血脂水平,肝功能, 表1酸性磷脂酶基因突变的结构和功能分析 突变位点结构和功能意义 G2lX C92W Cl57R R376H和R376 H42lY H4ZZY 第一个读码框内的ATG有功能 可能影响二硫化物的结合形式;在神经鞘磷脂的结合区域内含有AA和神经鞘磷 脂的A—D区 可能影响二硫化物的结合形式;在神经鞘磷脂的结合区域内含有AA和神经鞘磷 脂的A—D区 被认为是神经鞘磷脂的结合区域 在锌的结合区域,认为是活性位点区 可能影响二硫化物的结合形式 ? 1028?国际检验医学杂志2007年11月第z8卷第11期 lntJLabMed,November2007,v01.28,N..11 肾功能等检查. 4.测定溶酶体的特种酶活性:(1)壳三糖苷酶(ch— itotriosidase,CT):可采用化学法,高效液相色谱法等 定量检测血清壳三糖苷酶活性,用于鉴别诊断溶酶体 鞘脂贮积症.Gaucher病[(27700?17600)nmol/h/ m13升高幅度高于Niemann—Pick病[(1220?700) nmol/h/~mD[16."].(2)鞘磷脂酶(sphingomyelinase): 可采用酶法,核磁共振,高效液相色谱,气液色谱,质 谱和光散射法等进行定量检测,是确诊Niemann—Pick 病的依据之一[】.(3)萄葡糖脑苷脂酶:可采用高效 液相色谱法,化学法和酶法对血浆,绒毛,组织进行定 量检测,是确诊Gaucher病的依据之一l】引. 5.采用高效液相色谱技术,对血浆脂质成分进行 定性或定量分析. 6.进行物理学检查,如X线,CT,同位素发射计 算机辅助断层显像(emissioncomputedtomography, ECT)等检查肝,脾,骨骼和脑等部位的病理改变. 7.基因分析:可分别采用聚合酶链反应技术 (PCR),限制性片段长度多态性,多重PCR,斑点杂 交,DNA芯片技术,克隆和DNA测序等分子生物学 技术进行基因分析,若分析确认有基因碱基突变导致 氨基酸替换,或核苷酸片段缺失,或插入等均有确诊 价值.血细胞,肌肉细胞,毛球,骨骼可作为检测标 本;也可采用孕妇外周血中残留的胎儿DNA,有核红 细胞作为检测标本;或者通过羊水穿刺,取羊水胎儿 脱落细胞或绒毛等标本进行产前基因诊断. 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