朱星華

(中國醫(yī)科大學附屬第四醫(yī)院神經內科，沈陽 110032)

線粒體病是遺傳缺損引起線粒體代謝酶缺陷，致使ATP合成障礙、能量來源不足導致的一組異質性病變。線粒體腦肌病的不同類型發(fā)病年齡不同。

1 病因

線粒體是細胞內提供能量的細胞器，人類mtDNA是長16 569 bp的環(huán)狀雙鏈分子，分輕鏈和重鏈，含37個基因，主要編碼呼吸鏈及與能量代謝有關的蛋白。mtDNA缺失或點突變使編碼線粒體氧化代謝過程必需的酶或載體發(fā)生障礙，糖原和脂肪酸等不能進入線粒體充分利用和產生足夠的ATP，導致能量代謝障礙和產生復雜的臨床癥狀。

2 臨床表現(xiàn)及常見的亞型

由于線粒體廣泛存在于人體的組織細胞中(成熟紅細胞除外)，其主要功能是為細胞提供能量。因此，當線粒體功能障礙時，可導致多器官系統(tǒng)出現(xiàn)復雜多樣的臨床表現(xiàn)。①中樞神經系統(tǒng)表現(xiàn)：如精神發(fā)育遲滯，癇性發(fā)作，認知障礙，共濟失調，偏頭痛，脊髓病，急性卒中樣表現(xiàn)如失語、偏盲等，以及運動異常如肌陣攣、肌張力障礙等。②肌病：表現(xiàn)為運動不能耐受，肌無力和骨骼肌溶解等。③眼外肌麻痹：出現(xiàn)眼球活動受限或眼瞼下垂等。④眼部表現(xiàn)：可見色素性視網膜病、視神經病及白內障等。⑤聽力喪失。⑥周圍神經?。喝绺杏X神經病和交感神經病等。⑦其他系統(tǒng)性損害：諸如身材矮小、糖尿病、心肌病、胃腸道癥狀、肝衰竭等。

線粒體病的亞型：并非所有的線粒體病患者都表現(xiàn)為多系統(tǒng)受累，有的患者可以僅表現(xiàn)為單個組織或器官的病變，下面是最典型的綜合征。

2.1 線粒體肌病主要侵犯骨骼肌，因通常不累及其他系統(tǒng)，也稱為單純的線粒體肌病或孤立的線粒體肌病。本病多在青年期起病，主要表現(xiàn)近端肌無力，常以雙上肢為著；超過半數(shù)的患者以骨骼肌不能耐受疲勞為主要特征，往往在輕度活動后即成到極度疲乏，休息后好轉，癥狀頗似重癥肌無力；也有的患者在成人發(fā)病，但若仔細追問病史，通?？砂l(fā)現(xiàn)青少年期可能有乏力、耐力差、勞力性呼吸困難及心動過速等，這些癥狀較輕微且進展緩慢，患者能相對正常生活數(shù)十年。有些患者肌無力呈面-肩-肱或肢帶型分布，易誤診為肌營養(yǎng)不良，常伴肌肉酸痛和壓痛，偶在劇烈運動后出現(xiàn)肌紅蛋白尿，肌肉活檢可發(fā)現(xiàn)RRF。嬰兒孤立的線粒體肌病有兩種類型，嚴重致死型及良性可逆型，均在生后很快發(fā)病，表現(xiàn)嚴重的全身肌無力、呼吸困難、喂養(yǎng)困難及乳酸酸中毒?？赡嫘突純涸?個月后隨血乳酸水平逐漸下降，病情隨之改善；嚴重致死型患兒肌無力持續(xù)進展，病情進行性惡化，導致患兒早期夭折。

2.2 慢性進行性眼外肌麻痹(CPEO)和Kearns-Sayre綜合征(KSS)

2.2.1 C P E O 多于兒童或青少年期發(fā)病，呈散發(fā)性，表現(xiàn)為眼瞼下垂及眼外肌麻痹，通常不伴復視、斜視，或只有短暫的復視，眼外肌麻痹進行性發(fā)展，最終可導致眼球固定；患者從起病到就診間隔的時間可能很長，大多數(shù)CPEO患者癥狀始終局限于眼外肌，少數(shù)患者發(fā)病數(shù)年后可出現(xiàn)四肢力弱；血乳酸水平一般正常，腦MRI常無特殊發(fā)現(xiàn)。本病需注意與重癥肌無力和眼咽型肌營養(yǎng)不良等鑒別。

2.2.2 KSS 由Kearns和Sayre在1958年首次報道。KSS為多系統(tǒng)病變，包括20歲前起病、進行性眼外肌癱瘓(PEO)及視網膜色素變性等三聯(lián)癥，且具有以下三項中至少一項：小腦性共濟失調，心臟傳導阻滯，CSF蛋白含量＞1 000 mg/L；此外，智能障礙、神經性耳聾、身材矮小、癲癇、錐體束征、錐體外系癥狀，以及內分泌異常如甲狀旁腺功能減退、性腺功能減退、性成熟延遲等也常見于KSS患者；腦脊液和血乳酸水平常增高，腦MRI可見雙側半球皮質下白質、蒼白球、丘腦及小腦齒狀核對稱性T2WI高信號病變。

2.3 線粒體腦肌病、乳酸酸中毒及卒中樣發(fā)作(MELAS)Pavlakis于1984首次將一組身材矮小、癲癇及反復偏癱或偏盲患者命名為MELAS綜合征。研究發(fā)現(xiàn)，MELAS綜合征是最常見的線粒體病之一，MELAS多為母系遺傳，散發(fā)病例也不少見。在同一家系中有的成員表現(xiàn)為MELAS，有的成員僅出現(xiàn)耳聾或糖尿病，還有的成員為無癥狀的基因突變攜帶者。MELAS多在兒童期起病，以頭痛、嘔吐為突出特點?；颊邒雰浩谕ǔo癥狀，之后出現(xiàn)生長緩慢、局灶或全身性癲癇以及反復發(fā)生類似腦梗死的卒中樣發(fā)作；卒中樣發(fā)作表現(xiàn)為視野缺損、失語、精神癥狀、輕偏癱及偏身感覺障礙等；腦卒中樣發(fā)作導致的功能缺失一般可逐漸恢復，但隨病程延長及發(fā)作次數(shù)增多，常導致認知功能減退。部分患者在卒中樣發(fā)作前有感染或發(fā)熱誘因，常被誤診為病毒性腦炎，部分患者合并神經性耳聾、糖尿病、眼外肌麻痹、乏力或運動不耐受等，血乳酸含量常明顯增高，腦脊液蛋白正常。腦影像學檢查對MELAS診斷有重要價值。腦CT常見雙側基底節(jié)區(qū)對稱性鈣化。腦MRI在MELAS的卒中樣發(fā)作期可見腦內病灶多位于頂、枕、頻葉等腦后部區(qū)，主要局限于大腦皮質，但不符合腦血管供血分布區(qū)是MELAS特征性影像學改變。此外，隨著病程的演變，卒中樣發(fā)作的病灶常表現(xiàn)為進展性、可逆性和游走性。

2.4 肌陣攣性癲癇發(fā)作伴肌肉破碎紅纖維(MERRF)主要表現(xiàn)肌陣攣、癲癇發(fā)作、共濟失調和肌無力。兒童期或青少年出現(xiàn)的肌陣攣是其典型特征，驚嚇等刺激因素易誘發(fā)肌陣攣；癲癇發(fā)作包括跌倒發(fā)作、局灶性摘癇、強直陣攣等，常表現(xiàn)光反射性癲癇。一些患者共濟失調進行性惡化，可成為主要癥狀；肌病通常表現(xiàn)隱匿出現(xiàn)或輕度乏力。MERRF綜合征的其他表現(xiàn)包括耳聾、智力減退、視神經萎縮、眼肌麻痹、頸部脂肪瘤、身材矮小或周圍神經病。

3 診斷

線粒體病的診斷依據(jù)患者的臨床表現(xiàn)、生化測，電生理檢查、影像學檢查、肌肉病理活檢及公遺傳學檢查等綜合確定。

3.1 癥狀評估線粒體病的臨床表現(xiàn)呈明顯的異質性和多樣性，給臨床診斷造成困難。盡管如此，臨床表現(xiàn)仍然是診斷的基石，可為診斷提供重要的線索。線粒體病的神經系統(tǒng)體征包括：①典型的MERRF綜合征合并共濟失調、癲癇發(fā)作和肌陣攣；②MELAS綜合征的偏頭痛樣發(fā)作、反復的癲癇及卒中樣發(fā)作；③KSS的漸進性眼外肌麻痹、視網腦色素變性、心臟傳導阻滯或耳聾；④Leber遺傳性視神經病的視神經萎縮；⑤緩慢漸進或波動的線粒休肌病等；這些線粒體病亞型可合并癡呆、乳酸酸中毒、身材矮小、糖尿病、眼瞼下垂及多發(fā)對稱的脂肪瘤等，周圍神經受累也較常見，但通常是無癥狀的。

其他器官或系統(tǒng)的功能障礙也不少見，包括鐵粒幼細胞貧血、腎小管缺陷、肝病、心肌病、反復嘔吐伴假性腸梗阻，以及內分泌疾病，主要是糖尿病，也包括甲狀腺功能減退或生長激素缺乏，糖尿病是早期起病的MELAS和MERRF的重要標志。此外，對一些無明顯病因的孤立的臨床表現(xiàn)，如癡呆、肌無力、癲癇、神經性耳聾、偏頭痛伴卒中、身材矮小、肌陣攣性癲癇及心肌病也應想到線粒體病的可能。

當疑診線粒體病時家族史調查非常重要，應詢問家族中有無兒童罹患不尋常疾病的情況，包括部生兒死亡、原因不明的癲癇以及上述漸進性神經系統(tǒng)障礙。如家族中發(fā)現(xiàn)不明原因的耳聾或家族性排尿病患者也應懷疑線粒體疾病的可能。當這些特征表明為母系遺傳時，更應懷疑線粒體病的診斷；部分線粒體病是因核基因缺陷所致，也可為孟德爾遺傳模式。

3.2 生化檢測包括

3.2.1 肌酶譜 約30%的線粒體病患者 CK、LDH、SGOT增高；尤其當臨床無明顯肌無力而化驗發(fā)現(xiàn)肌酶升高時，提示肌肉存在亞臨床受累的可能。

3.2.2 血清及腦脊液乳酸測定 ①在安靜狀態(tài)下，血清乳酸正常值為0.56～2.2 mmol/L，血清乳酸/丙酮酸比值正常＜20；血和腦脊液中乳酸濃度、乳酸/丙酮酸比值升高均提示呼吸鏈功能異常；某些線粒體病患者首發(fā)癥狀是運動、感染、發(fā)熱等誘發(fā)酮癥昏迷。②血乳酸/丙酮酸最小運動量試驗：運動前抽取患者靜脈血2.5 mL，在自行車功量計上運動，功率限制在15 W，時間15 min，運動后即刻和5 min分別采血2.5 mL，分析運動前后乳酸、丙酮驗含量，運動前乳酸、內酮酸水平高于正常值，或運動后5 min尚不能恢復到正常水平均為異常；乳酸/丙酮酸比值在運動前＜7或＞17，運動后＜7或＜22均有診斷意義；幼兒或癱瘓患者也可采用葡萄糖刺激試驗：試驗前采血檢測乳酸，口服葡萄糖2 g/kg后90 min乳酸升高2倍以上為異常；但這種有氧能力測試有局限性，靜息和運動誘發(fā)后乳酸與丙酮酸濃度正常，并不能除外線粒體病。

3.2.3 酶學檢測 從新鮮肌肉標本或培養(yǎng)的成纖維細胞分離線粒體，測定氧化磷酸化過程中各種酶復合體活性也是協(xié)助本病診斷的重要依據(jù)。明確何種酶復合體缺陷還可為進一步篩查致病基因提供線索。不同的酶復合體缺陷與臨床癥狀無相關性，相同的酶復合體缺陷可有完全不同的臨床表現(xiàn)，推測存在某些潛在因素決定臨床表型。

3.3 電生理檢查①肌電圖檢查可以發(fā)現(xiàn)肌肉有無肌源性損害或神經源性損害；神經傳導速度檢查有助于發(fā)現(xiàn)亞臨床的周圍神經病變。②誘發(fā)電位檢查對各種腦病綜合征的病變部位有輔助診斷價值，聽力圖檢查可證明神經性耳聾。③腦電圖對線粒體腦病伴癲癇樣發(fā)作有意義，以皮質損害為主的MELAS、MERRF病不僅有彌散性全腦異常的腦電圖，也可有局灶性改變，可見癲癇腦電圖特有的棘慢波綜合征、尖慢波綜合征等。

3.4 影像學檢查CT、MRI的某些特征性發(fā)現(xiàn)對線粒體病的臨床診斷有輔助作用，如MELAS、Leigh和KSS可見相應的特征性影像學改變。磁共振波譜(MRS)分析如檢測到病灶區(qū)或腦脊液乳酸峰增高， 對本病診斷也有重要提示價值。

3.5 肌肉病理活體檢查是診斷本組疾病的必要手段，常取材肱二頭肌、三角肌或股四頭肌。

光鏡檢查：常規(guī)伊紅-蘇木素(HE)染色顯示病變輕微是本病的特點，可見少數(shù)染色暗或嗜堿性肌纖維和少數(shù)輕度萎縮或核內移肌纖維。

電鏡檢查：較組織化學染色敏感，用超薄切片及鉛鈾染色，可見肌膜下和肌原纖維間大量異常線粒體堆積，形態(tài)大小不一，線粒體嵴變平或延長，旋繞成同心圓狀，線粒體內出現(xiàn)嗜鋨小體及類結晶包涵體。該包涵體可分為兩型，Ⅰ型呈短棒狀結晶樣包涵體，排列頗似停車場；Ⅱ型呈長條形結晶樣包涵體，排列整齊。發(fā)現(xiàn)大量脂滴或糖原顆粒堆積對診斷有重要價值，用膠體金標記抗體的免疫技術可檢出酶復合體的缺陷部位。

3.6 分子遺傳學檢查如mtDNA及核基因突變檢測，發(fā)現(xiàn)基因突變是診斷本組疾病的可靠依據(jù)，并可提供疾病分類的證據(jù)。

mtDNA突變檢測檢測：如前所述，mtDNA突變包括大片段缺失和點突變，兩者檢測方法不同。當常見突變位點為陰性而臨床上高度疑診線粒體病時可行mtDNA全長測序。對測序發(fā)現(xiàn)的新的核苷酸變異判斷其是否為致病突變，可參考以下6條標準：①在種系發(fā)生中具有高度保守性，或此位點在mtDNA結構上具有明顯的重要性；②突變以雜質性狀態(tài)存在，是致病性mtDNA突變的普遍特點；③在大量正常人群中未發(fā)現(xiàn)相同突變；④在來自不同家系、具有類似臨床表現(xiàn)的患者中均發(fā)現(xiàn)此相同突變；⑤突變型mtDNA的比例與臨床及生化表型的嚴重程度呈正相關；⑥使用p0細胞系(無mtDNA的細胞)的細胞融合實驗證實，該突變足以引起呼吸鏈功能缺損。

核基因突變檢測：當mtDNA檢測發(fā)現(xiàn)存在多發(fā)性片段缺失或mtDNA拷貝數(shù)量下降時，應進一步查ANTI、POLGI、C1Oorf2、TP等核基因有無突變。呼吸鏈酶復合體活性下降時，可以進行相應的復合體亞單位編碼基因的突變篩查。

總之，線粒體病診斷是由臨床綜合征、家族史、確鑿的線粒體病證據(jù)或遺傳表現(xiàn)構成，但上述輔助檢查中某一項陰性，包括肌肉活檢，都不能完全排除線粒體病。

4 治療

盡管線粒體病的分子病理機制研究已經取得了長足的進展，但迄今為止，對本病仍無確切的有效療法。目前對線粒體病的治療主要包括對癥治療、藥物治療和基因治療等三方面。

4.1 對癥治療是非常必要的和經常有效的措施。線粒體病是多系統(tǒng)受累的疾病，對不同器官系統(tǒng)的癥狀可給予相應的對癥處理。

中樞神經系統(tǒng)：癲癇是線粒體病的常見癥狀，目前使用的大部分抗癲癇藥可用來控制線粒體病的癲癇，但應慎重使用丙戊酸類，因丙戊酸可抑制肉堿的攝取。

骨骼?。横槍趋兰∵\動不耐受，有氧訓練可提高線粒體病患者肌肉運動能力、增加肌肉對氧攝取及利用；對原發(fā)性輔酶Q10缺乏導致的線粒體肌病，應予補充輔酶Q10。

眼：眼臉下垂明顯的患者可行整形手術改善癥狀，常用方法是額肌懸吊術。

心臟：KSS患者嚴重的心臟傳導阻滯應及時安裝起搏器，心肌病變嚴重時可考慮心臟移植術。

耳：聽力喪失患者佩戴助聽器或施行人工耳蝸植入術。控制血糖、腸內或腸外營養(yǎng)支持、處理酸中毒、防治腎衰等對患者均可能是挽救生命的治療。

4.2 藥物治療由于線粒體病是基因突變引起線粒體氧化磷酸化障礙，降低氧攝取、呼吸鏈電子流和導致線粒體不能產生足夠的ATP，同時伴無氧代謝增加，氧自由基產生增加。針對上述代謝紊亂的不同環(huán)節(jié)，可從以下幾方面改善能量代謝。

補充代謝輔酶或增加旁路電子傳遞，改善線粒體氧化磷酸化功能：包括輔酶Q10、艾地苯醌、琥珀酸鹽、維生素K、肌酸、肉堿、煙酰胺、硫胺素(維生素B1)、核黃素(維生素B2)等。

減少體內毒性代謝產物：二氯乙酸曾用來試驗性治療MELAS的乳酸酸中毒，盡管降低乳酸效果確切，但因其周圍神經毒性而終止臨床試驗。

清除氧自由基：包括輔酶Q10、艾地苯醌維生素C、維生素E及硫辛酸等。

MELAS卒中樣發(fā)作的治療和預防：除了應用上述藥物改善能量代謝，還可使用精氨酸、依達拉奉和糖皮質激素。糖皮質激素可減輕卒中樣發(fā)作急性期腦水腫，但長期使用存在爭議。

4.3 基因治療核基因突變所致的線粒體病，基因治療與其他孟德爾遺傳病的基因治療方法相同，即選擇適當?shù)牟《净蚍遣《据d體，將目的基因導入受累組織中表達。

mtDNA突變導致的線粒體病，目前基因治療有三種途徑。①降低mDNA突變率：通過各種方法使線粒體內突變mtDNA降解或停止復制，并促使野生型mtDNA拷貝數(shù)上調。②異位表達野生型mtDNA：將野生型mtDNA的功能基因導入細胞核內，核內表達的產物進入線粒體替代缺陷的功能。③直接糾正mtNDA突變：將野生型DNA轉染入線粒體內，彌補或糾正突變型mtDNA的缺陷。這些方法除了運動誘導的基因型漂移在臨床有實踐意義，其他方法尚處于試驗階段。

4.4 飲食措施生酮飲食(高脂肪、低碳水化合物)用以治療丙酮酸脫氫酶復合物缺陷患者。但考慮到脂肪代謝障礙在線粒體病中并不少見，長期高脂飲食是心腦血管病的危險因素，生酮飲食在線粒體病治療中應慎用。

4.5 避免誘發(fā)因素對線粒體病患者，感染、過度勞累或精神刺激均可導致機體能量消耗增加而發(fā)病。

5 預后

線粒體病的預后與發(fā)病年齡、癥狀多寡、嚴重程度、基因突變類型及突變比例等多種因素有關。發(fā)病年齡愈早，臨床癥狀愈多，預后愈差；如以眼癥狀為主對生命威脅不大，心臟傳導阻滯?？蓪е骡溃X損傷癥狀較多可引起致殘、昏迷甚至死亡。