1、面肩肱型肌營養不良癥(FSHD的遺傳異質性1申本昌,張成*(中山大學附屬第一醫院神經內科,廣州510080摘 要:面肩肱型肌營養不良癥作為一種常染色體顯性的神經肌肉系統疾病,連鎖分析表明,大部分患者存在4q35的D4Z4的缺失(FSHD1A,但也有少部分患者表現為不同的遺傳異質性(FSHD1B,患者家庭成員之間及不同患者家系之間的臨床表現,從病情嚴重到無癥狀攜帶者之間,變異很大。面肩肱型肌營養不良癥的遺傳異質性還表現為不同患者4q35區域D4Z4缺失大小的不同,而部分與面肩肱型肌營養不良癥癥狀類似的病人卻沒有4q35區域的缺失,甚至有一家系三代攜帶從4q35到端粒末端的缺失但表型正常。總的說來

2、,4q35區域缺失范圍越大,病人發病越早,病情越重。深入對面肩肱型肌營養不良癥遺傳異質性的了解,有益于揭示該病的發病機制。關鍵詞:面肩肱型肌營養不良癥;4q35;D4Z4;遺傳異質性面肩肱型肌營養不良癥(FSHD:Facioscapulohumerial muscular dystrophy, MIM 158900作為一種常染色體顯性遺傳的神經肌肉系統疾病,以面部、上肩帶和上肢肌肉的進行性萎縮為特征,與其他神經性肌肉營養不良癥不同的是,該病臨床表型變化范圍極大,病情嚴重情況不一,且有時伴隨神經性耳聾和視網膜毛細血管擴張1 ,但患者智力方面沒有障礙。考慮該病到臨床診斷的困難,低估其發病率為1/2

3、0,000,其發病率居于神經肌肉系統疾病的第三位2。FSHD具有極大的遺傳異質性,通過研究這些異質性,無疑對揭示其發病規律、降低病人出生率有著積極的意義。大部分FSHD病例屬于家族遺傳,但10%左右的病人為新發突變(de novo mutation,該病在20歲左右,表現度為95%。經連鎖分析,FSHD1A基因座定位于4q35(95%的FSHD病例,FSHD和一個小于35 kb的Eco R I片段相連鎖。FSHD 基因座內部序列包括多個含有Kpn I限制性內切酶位點的3.3 kb的串聯重復序列(VNTRD4Z4,4q35區域與10q26端粒區域高度同源,但4q35包含有Bln位點, South

4、ern實驗時,通過EcoR I 和EcoR I/Bln I酶切,10q26被酶解為小片段而不能被檢測到。幾乎所有散發和家族遺傳性病例,Southern檢測到的該序列長度都小于35 kb(11個D4Z4重復序列,而正常人群,該片段為35至300 kb(11到150個D4Z4重復序列3。該重復序列丟失的越多,則發病愈早,且病情越重4。一對同卵雙生子的研究發現,他們雖說攜帶有相同的突變,但臨床癥狀卻表現出很大的不同5。根據該特點,研究人員發展了用p13E-11為探針的Southern blot檢測技術,來幫助臨床醫務人員對FSHD病人進行分子診斷,但到目前為止,一直沒有發現具有正常功能的基因或FSH

5、D發病相關基因。FSHD還表現為遺傳方面的異質性,有少部分病例(5%與4q35明顯沒有關聯,該基因座命名為FSHD1B,有關該基因座的定位,目前尚無線索,有待研究1。日本學者的研究,也發現FSHD肌肉營養不良癥存在明顯的遺傳異質性6。他們通過對200個臨床表現疑似FSHD的病人的研究發現,其中40個病人沒有4q35區域的缺失,但都有肩帶肌肉的萎縮,75%的病人面部肌肉萎縮。而且其中的8個病人,臨床特征和FSHD無法分別,但其中2例是Becker氏肌營養不良。由此看來,無論從臨床特征,還是從遺傳學角度,FSHD的確是多變的。其他種類的肌肉營養不良癥也可表現為類似FSHD的癥狀。為了研究FSHD

6、4q35區域的缺失發生的原因,Silvère等調查了35個FSHD家系。該研究小組發現,無論患者或無癥狀的父母,有40%表現為嵌合體(即體細胞存在4q35區域缺失的嵌合狀態,女性嵌合體比例多于男性,但嵌合體男性臨床癥狀較女性嚴重,而且發病也較女性早7。最近的研究發現,部分個體的血液、生殖細胞或皮膚細胞均存在嵌合現象,說明D4Z4的重組發生在胚胎發育的早期階段8。由于目前尚未找到FSHD的致病基因,而該病的臨床癥狀又復雜多變,因此,基于Southern blot的分子遺傳學診斷技術就成為臨床確診的最后依據。但到目前為止,由于該疾病的遺傳異質性,Southern blot檢測的片段的大小

7、也存在分歧。該片段大小為10-11 kb時,病人癥狀嚴重,表現出多種臨床癥狀9,但許多家系有FSHD的典型特征,Southern blot檢測到的EcoR I片段卻大于35 kb,這些發現也許說明應該放寬Southern blot檢測片段的大小,而實際情況并非如此簡單,因為有的健康正常人,Southern blot檢測到的EcoR I片段小于40 kb,5個非4q35病人在35到40 kb之間(其中3人具有典型的FSHD癥狀,一個BMD病人的EcoR I片段為36 kb6。FSHD疾病的這些遺傳異質性,已經影響到了有關該病發病機制的研究。因此,找到一種最可靠的確認FSHD肌肉營養不良癥的方法,

8、是十分必要的。FSHD作為一種顯性遺傳的神經系統疾病,到目前為止并未找到致病基因,連鎖分析其與4q35區域的缺失是緊密連鎖的,但這并不說具有4q35區域的缺失,必定導致FSHD。通過對一家系的細胞遺傳學和分子遺傳學研究發現,該家系的4號染色體是染色體易位(4;D or G(q35;p12所產生的非正常型染色體。分子遺傳學研究表明,缺失部位包括從端粒到D4F104S1,也就是說所有D4Z4都缺失,這種缺失的單體在該家系三代中遺傳,但該家系的成員卻沒表現FSHD癥狀10。盡管一直沒有找到FSHD的發病基因,但D4Z4的缺失和FSHD發病的關聯是不可否認的2。據此,研究人員提出了兩種FSHD發病假說

9、部分學者認為,FSHD基因由一個或多個D4Z4重復序列所編碼、也有可能D4Z4編碼特別巨大的FSHD基因的一個結構域,需要一定數量的D4Z4重復序列才能使FSHD基因發揮正常功能,D4Z4重復序列的丟失使FSHD部分或全部功能喪失,從而導致發病。3.3 kb重復序列中homeobox編碼序列編碼homeodomain,而后者則可以與DNA結合并對其他基因發揮調節作用,就是該假說可能成立的證據,但對該假說不利的是,一直沒有發現檢測到編碼homeodomain的轉錄子,而且在4q35區域內也未發現其他相應的功能基因的存在3。目前很多學者認為,FSHD的發病可能是4q35的D4Z4重復序列的丟失對相

10、關基因表達所致的位置效應(position effect of variegation,PEV,有很多實驗證據支持這一觀點2。也就是說,該疾病的發生不同于一般突變引起的蛋白質異常的遺傳病的發病機制,很可能調控機制的缺陷導致了FSHD的發生。該假說的依據是,4q35內部的3.3 kb重復序列具有影響端粒異染色體結構的功能,當該區域存在缺失時,正常情況下4q35附近的被抑制的基因表達上調(up- regulation,表達上調的基因的蛋白質產物的增多,以一種目前不明的機制,破壞了細胞的代謝平衡,進而導致FSHD疾病的發生。最近發現三種蛋白質因子(轉錄抑制因子YY1、染色體結構蛋白HMGB2和nuc

11、lolin可以和D4Z4特異地結合,從而導致4q35附近的基因ANT1、FRG1(FSHD region gene 1和 FRG2表達的上調,而且離缺失位置越遠,基因上調表達越高;4q35的D4Z4缺失越多,這些基因上調表達也越高,而基因表達的上調可以通過目前并不清楚的途徑而導致大部分FSHD病例;如轉錄抑制因子YY1、染色體結構蛋白HMGB2或nuclolin的突變,也可以導致FSHD疾病(即FSHD1B的發生。該學說可以解釋所有的FSHD發病的機制,但到目前尚未找到FSHD具體的致病基因11。這種情況與模式生物果蠅基因調控的位置效應變異相一致2,該學說需要更多證據的支持。綜上所述,FSHD

12、是一種具有很大遺傳異質性的疾病,發病機制不清,到目前為止,尚未發現致病基因,深入研究該病的遺傳異質性有利于揭示其發病規律。參考文獻1 Tonini MM, Passos-Bueno MR, Cerqueira A, Pavanello R, Vainzof M, Dubowitz V, Zatz M. Facioscapulohumeral (FSHD1 and other forms of muscular dystrophy in the same family: is there more in muscular dystrophy than meets the eye? Neuromu

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21、he First Affiliated Hospital, Sun Yat-Sen University, Guangzhou,510080AbstractAutosomal dominant Facioscapulohumeral Muscular Dystrophy (FSHD is the third most common form of muscular dystrophy. FSHD is characterized by progressive weakness and wasting of facial, shoulder-girdle and upper arm muscles