面肩肱型肌營養(yǎng)不良癥(FSHD)的遺傳異質(zhì)性

1、面肩肱型肌營養(yǎng)不良癥(FSHD的遺傳異質(zhì)性1申本昌,張成*(中山大學(xué)附屬第一醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科,廣州510080摘 要:面肩肱型肌營養(yǎng)不良癥作為一種常染色體顯性的神經(jīng)肌肉系統(tǒng)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(xiàn)為不同的遺傳異質(zhì)性(FSHD1B,患者家庭成員之間及不同患者家系之間的臨床表現(xiàn),從病情嚴(yán)重到無癥狀攜帶者之間,變異很大。面肩肱型肌營養(yǎng)不良癥的遺傳異質(zhì)性還表現(xiàn)為不同患者4q35區(qū)域D4Z4缺失大小的不同,而部分與面肩肱型肌營養(yǎng)不良癥癥狀類似的病人卻沒有4q35區(qū)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(qū)域缺失范圍越大,病人發(fā)病越早,病情越重。深入對面肩肱型肌營養(yǎng)不良癥遺傳異質(zhì)性的了解,有益于揭示該病的發(fā)病機(jī)制。關(guān)鍵詞:面肩肱型肌營養(yǎng)不良癥;4q35;D4Z4;遺傳異質(zhì)性面肩肱型肌營養(yǎng)不良癥(FSHD:Facioscapulohumerial muscular dystrophy, MIM 158900作為一種常染色體顯性遺傳的神經(jīng)肌肉系統(tǒng)疾病,以面部、上肩帶和上肢肌肉的進(jìn)行性萎縮為特征,與其他神經(jīng)性肌肉營養(yǎng)不良癥不同的是,該病臨床表型變化范圍極大,病情嚴(yán)重情況不一,且有時伴隨神經(jīng)性耳聾和視網(wǎng)膜毛細(xì)血管擴(kuò)張1 ,但患者智力方面沒有障礙?？紤]該病到臨床診斷的困難,低估其發(fā)病率為1/2

3、0,000,其發(fā)病率居于神經(jīng)肌肉系統(tǒng)疾病的第三位2。FSHD具有極大的遺傳異質(zhì)性,通過研究這些異質(zhì)性,無疑對揭示其發(fā)病規(guī)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(fā)突變(de novo mutation,該病在20歲左右,表現(xiàn)度為95%。經(jīng)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(nèi)部序列包括多個含有Kpn I限制性內(nèi)切酶位點的3.3 kb的串聯(lián)重復(fù)序列(VNTRD4Z4,4q35區(qū)域與10q26端粒區(qū)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(fā)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(fù)序列,而正常人群,該片段為35至300 kb(11到150個D4Z4重復(fù)序列3。該重復(fù)序列丟失的越多,則發(fā)病愈早,且病情越重4。一對同卵雙生子的研究發(fā)現(xiàn),他們雖說攜帶有相同的突變,但臨床癥狀卻表現(xiàn)出很大的不同5。根據(jù)該特點,研究人員發(fā)展了用p13E-11為探針的Southern blot檢測技術(shù),來幫助臨床醫(yī)務(wù)人員對FSHD病人進(jìn)行分子診斷,但到目前為止,一直沒有發(fā)現(xiàn)具有正常功能的基因或FSH

5、D發(fā)病相關(guān)基因。FSHD還表現(xiàn)為遺傳方面的異質(zhì)性,有少部分病例(5%與4q35明顯沒有關(guān)聯(lián),該基因座命名為FSHD1B,有關(guān)該基因座的定位,目前尚無線索,有待研究1。日本學(xué)者的研究,也發(fā)現(xiàn)FSHD肌肉營養(yǎng)不良癥存在明顯的遺傳異質(zhì)性6。他們通過對200個臨床表現(xiàn)疑似FSHD的病人的研究發(fā)現(xiàn),其中40個病人沒有4q35區(qū)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(yǎng)不良。由此看來,無論從臨床特征,還是從遺傳學(xué)角度,FSHD的確是多變的。其他種類的肌肉營養(yǎng)不良癥也可表現(xiàn)為類似FSHD的癥狀。為了研究FSHD

6、4q35區(qū)域的缺失發(fā)生的原因,Silvère等調(diào)查了35個FSHD家系。該研究小組發(fā)現(xiàn),無論患者或無癥狀的父母,有40%表現(xiàn)為嵌合體(即體細(xì)胞存在4q35區(qū)域缺失的嵌合狀態(tài),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(yán)重,而且發(fā)病也較女性早7。最近的研究發(fā)現(xiàn),部分個體的血液、生殖細(xì)胞或皮膚細(xì)胞均存在嵌合現(xiàn)象,說明D4Z4的重組發(fā)生在胚胎發(fā)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(fù)雜多變,因此,基于Southern blot的分子遺傳學(xué)診斷技術(shù)就成為臨床確診的最后依據(jù)。但到目前為止,由于該疾病的遺傳異質(zhì)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(yán)重,表現(xiàn)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(fā)現(xiàn)也許說明應(yīng)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(zhì)性,已經(jīng)影響到了有關(guān)該病發(fā)病機(jī)制的研究。因此,找到一種最可靠的確認(rèn)FSHD肌肉營養(yǎng)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(jīng)系統(tǒng)疾病,到目前為止并未找到致病基因,連鎖分析其與4q35區(qū)域的缺失是緊密連鎖的,但這并不說具有4q35區(qū)域的缺失,必定導(dǎo)致FSHD。通過對一家系的細(xì)胞遺傳學(xué)和分子遺傳學(xué)研究發(fā)現(xiàn),該家系的4號染色體是染色體易位(4;D or G(q35;p12所產(chǎn)生的非正常型染色體。分子遺傳學(xué)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(xiàn)FSHD癥狀10。盡管一直沒有找到FSHD的發(fā)病基因,但D4Z4的缺失和FSHD發(fā)病的關(guān)聯(lián)是不可否認(rèn)的2。據(jù)此,研究人員提出了兩種FSHD發(fā)病假說

9、部分學(xué)者認(rèn)為,FSHD基因由一個或多個D4Z4重復(fù)序列所編碼、也有可能D4Z4編碼特別巨大的FSHD基因的一個結(jié)構(gòu)域,需要一定數(shù)量的D4Z4重復(fù)序列才能使FSHD基因發(fā)揮正常功能,D4Z4重復(fù)序列的丟失使FSHD部分或全部功能喪失,從而導(dǎo)致發(fā)病。3.3 kb重復(fù)序列中homeobox編碼序列編碼homeodomain,而后者則可以與DNA結(jié)合并對其他基因發(fā)揮調(diào)節(jié)作用,就是該假說可能成立的證據(jù),但對該假說不利的是,一直沒有發(fā)現(xiàn)檢測到編碼homeodomain的轉(zhuǎn)錄子,而且在4q35區(qū)域內(nèi)也未發(fā)現(xiàn)其他相應(yīng)的功能基因的存在3。目前很多學(xué)者認(rèn)為,FSHD的發(fā)病可能是4q35的D4Z4重復(fù)序列的丟失對相

10、關(guān)基因表達(dá)所致的位置效應(yīng)(position effect of variegation,PEV,有很多實驗證據(jù)支持這一觀點2。也就是說,該疾病的發(fā)生不同于一般突變引起的蛋白質(zhì)異常的遺傳病的發(fā)病機(jī)制,很可能調(diào)控機(jī)制的缺陷導(dǎo)致了FSHD的發(fā)生。該假說的依據(jù)是,4q35內(nèi)部的3.3 kb重復(fù)序列具有影響端粒異染色體結(jié)構(gòu)的功能,當(dāng)該區(qū)域存在缺失時,正常情況下4q35附近的被抑制的基因表達(dá)上調(diào)(up- regulation,表達(dá)上調(diào)的基因的蛋白質(zhì)產(chǎn)物的增多,以一種目前不明的機(jī)制,破壞了細(xì)胞的代謝平衡,進(jìn)而導(dǎo)致FSHD疾病的發(fā)生。最近發(fā)現(xiàn)三種蛋白質(zhì)因子(轉(zhuǎn)錄抑制因子YY1、染色體結(jié)構(gòu)蛋白HMGB2和nuc

11、lolin可以和D4Z4特異地結(jié)合,從而導(dǎo)致4q35附近的基因ANT1、FRG1(FSHD region gene 1和 FRG2表達(dá)的上調(diào),而且離缺失位置越遠(yuǎn),基因上調(diào)表達(dá)越高;4q35的D4Z4缺失越多,這些基因上調(diào)表達(dá)也越高,而基因表達(dá)的上調(diào)可以通過目前并不清楚的途徑而導(dǎo)致大部分FSHD病例;如轉(zhuǎn)錄抑制因子YY1、染色體結(jié)構(gòu)蛋白HMGB2或nuclolin的突變,也可以導(dǎo)致FSHD疾病(即FSHD1B的發(fā)生。該學(xué)說可以解釋所有的FSHD發(fā)病的機(jī)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(diào)控的位置效應(yīng)變異相一致2,該學(xué)說需要更多證據(jù)的支持。綜上所述,FSHD

12、是一種具有很大遺傳異質(zhì)性的疾病,發(fā)病機(jī)制不清,到目前為止,尚未發(fā)現(xiàn)致病基因,深入研究該病的遺傳異質(zhì)性有利于揭示其發(fā)病規(guī)律。參考文獻(xiàn)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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