但漢東,邢怡橋

(武漢大學人民醫(yī)院眼科中心，武漢 430060)

先天性靜止性夜盲(congenital stationary night blindness，CSNB)是一種高度遺傳異質(zhì)性和臨床異質(zhì)性的先天性罕見性神經(jīng)退行性視網(wǎng)膜疾病,同一基因的突變可引起不同的臨床表現(xiàn)，而同一種臨床表現(xiàn)又可能由不同的基因突變引起[1]。CSNB是基因突變引起的非進行性遺傳性視網(wǎng)膜病變，主要影響視網(wǎng)膜的信號處理光感受器細胞，視網(wǎng)膜的感光細胞變性是其主要病理改變，此特征也是 CSNB患者視力損害的主要原因。CSNB可分為Schubert-Bornschein型CSNB和Riggs型CSNB。CSNB有多種遺傳方式，主要包括染色體顯性遺傳、常染色體顯性遺傳和X染色體遺傳[2]。國內(nèi)報道大部分CSNB以常染色體顯性遺傳方式遺傳，而國外報道大部分CSNB以X染色體遺傳方式遺傳[3]。根據(jù)分型，Schubert-Bornschein型CSNB多以常染色體隱性遺傳、X染色體遺傳方式遺傳，而Riggs型CSNB多為常染色體顯性遺傳[4]。Riggs型CSNB患者的臨床特征缺乏特異性，分子機制復(fù)雜，臨床上尚缺乏有效的治療手段，且易被誤診?，F(xiàn)就Riggs型CSNB的臨床特點，致病機制及致病基因進行綜述。

1 CSNB的分類和臨床表現(xiàn)

Schubert和Bornschein[5]報道了一組CSNB病例，其特點是視網(wǎng)膜電圖(electroretinogram，ERG)暗視反應(yīng)呈負相ERG，即暗視反應(yīng)的b波振幅小于a波，但a波正常，將其定義為Schubert-Bornschein型CSNB。Miyake等[6]根據(jù)電生理學及心理物理學特點將Schubert-Bornschein型CSNB進一步分為完全型CSNB和不完全型CSNB，前者除有夜盲外還伴有視力下降、中到高度近視、眼球震顫、斜視等，暗視反應(yīng)視桿細胞b波和振蕩電位完全喪失，而視錐a波振幅大致正常，暗適應(yīng)完全喪失；后者常伴有視力下降，中度遠視或近視，暗視反應(yīng)視桿細胞b波、視錐a波及30 Hz閃爍反應(yīng)降低，而振蕩電位完全正常，暗適應(yīng)中度升高。Riggs[7]報道了另外一組CSNB病例，其特點是非負相ERG，后來將其定義為Riggs型CSNB。Riggs型CSNB的ERG特點是暗視反應(yīng)的a波、b波振幅下降，但b波振幅仍大于a波，一個負性波形代表了暗適應(yīng)中視錐系統(tǒng)對閃光ERG的反應(yīng)，在沒有桿狀細胞功能的情況下，這種負性波形類似于亞急性維生素不良患者的ERG波形[8]。在明適應(yīng)條件下b波的振幅較a波低，其原因是開放部分的逐漸減小和關(guān)閉部分的延遲[9]。Riggs型CSNB主要采用常染色體顯性和常染色體隱性遺傳，與桿狀光轉(zhuǎn)導(dǎo)級聯(lián)的基因缺陷有關(guān)，表型相對較輕，包括夜盲癥，但無高度近視和眼球震顫，視力正常[10]。

Riggs型CSNB患者的臨床特點是雙眼夜間視力受損，但為非進行性的，以視桿細胞嚴重受損為特點，患者發(fā)病年齡較早，ERG和暗適應(yīng)異常，但眼電圖和色覺正常[4]。早期患者主要表現(xiàn)為夜盲，但由于發(fā)病年齡小，學習和生活需求小，對視力影響不大，且眼底檢查無明顯異常，早期診斷有一定的困難，特別是在無家族史的情況下。ERG和暗適應(yīng)是Riggs型CSNB的主要診斷方法，具有較高的敏感性和特異性。隨著患者年齡的增長，可伴有視力下降、高度近視、眼球震顫、斜視，但夜盲始終不加重，這區(qū)別于視網(wǎng)膜色素變性的夜盲進行性加重[11]。

2 Riggs型CSNB的致病基因

近年來，隨著基因測序技術(shù)的迅速發(fā)展，越來越多的遺傳性眼病，特別是散發(fā)性疾病得到確診，新確定的致病突變和致病基因數(shù)量也快速增加。目前已發(fā)現(xiàn)并驗證的可導(dǎo)致CSNB的患病基因有14個(RetNet,https://sph.uth.edu/RetNet/更新日期2019年7月1日)，包括常染色體顯性遺傳基因視紫紅質(zhì)(rhodopsin，RHO)[2]、G蛋白轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白1 α亞基(G protein subunit alpha transduction 1，GNAT1)[10]、磷酸二酯酶-6 β亞基(phosphodiesterase-6 β subunit，PDE6B)[12]、常染色體隱性遺傳基因鈣結(jié)合蛋白4[13-14]、G蛋白偶聯(lián)受體179[15-16]、G蛋白偶聯(lián)受體激酶1[17]、代謝型谷氨酸受體6[18-19]、富亮氨酸重復(fù)、類免疫球蛋白和跨膜結(jié)構(gòu)域3[20-21],視黃醇脫氫酶5[22]、視覺抑制蛋白S抗原[17]、可溶性載體家族24 A1亞型(solute carrier family 24 A1 subtype，SLC24A1)[23]、瞬時受體電位陽離子通道亞M家族成員1[24-25]，X染色體遺傳基因電壓門控鈣通道亞基α1F亞基[26]和夜盲蛋白[27]。Riggs型CSNB由參與光轉(zhuǎn)導(dǎo)級聯(lián)反應(yīng)或視色素循環(huán)的蛋白分子的基因突變引起[10]。RHO是一種G蛋白偶聯(lián)受體，是視桿細胞的感光色素，由維生素A的11-順式醛與視蛋白共價結(jié)合而成。當光子被視桿細胞吸收后，生色團轉(zhuǎn)化為全反式異構(gòu)體，隨后RHO被激活,激活的RHO與GNAT1的α亞基結(jié)合，而GNAT1又與PDE6B結(jié)合，活化的PDE6B可降低細胞質(zhì)內(nèi)環(huán)鳥苷酸的水平，從而關(guān)閉視桿細胞細胞膜上的環(huán)鳥苷酸門控陽離子通道。當光線激活位于光感受器細胞內(nèi)的G蛋白偶聯(lián)受體后，PDE6B復(fù)合物通過水解環(huán)鳥苷酸調(diào)節(jié)細胞內(nèi)環(huán)鳥苷酸的水平，從而調(diào)節(jié)離子通道的關(guān)閉與開放。在暗環(huán)境中，Na+和Ca2+通過開放的環(huán)鳥苷酸通道進入視桿細胞的胞外段，并被視桿細胞的鈉/鉀離子交換體SLC24A1轉(zhuǎn)運至細胞外，通過光-電換能形成電流，引起視覺神經(jīng)沖動。在光照下，關(guān)閉的環(huán)鳥苷酸陽離子通道打開，光感受器細胞內(nèi)的Ca2+水平降低，抑制神經(jīng)沖動。上述涉及光電導(dǎo)和光傳導(dǎo)任何環(huán)節(jié)的異常都可導(dǎo)致視網(wǎng)膜病變。Riggs型CSNB的致病基因包括RHO、PDE6B、GNAT1、SLC24A1[10]。

2.1RHO RHO基因(MIM 180380)編碼視紫紅質(zhì)蛋白，其突變可導(dǎo)致常染色體顯性遺傳Riggs型CSNB。該基因定位于染色體的3q21～q24，含有4個外顯子，編碼348個氨基酸[28]，這4個外顯子在基因序列的位置與牛高度相似，人RHO基因的氨基酸序列與牛RHO基因氨基酸序列有93.4%的同源性[28]。這些多肽在胞內(nèi)組成的環(huán)狀結(jié)構(gòu)在人和牛的視紫紅質(zhì)蛋白中相當保守。RHO基因編碼的視紫紅質(zhì)蛋白是光感受器細胞內(nèi)重要的感光色素，主要分布在視錐細胞和視桿細胞外節(jié)的膜盤中，對波長為495 nm的光線吸收最大。當視紫紅質(zhì)蛋白吸收光線時，視網(wǎng)膜由11-順式異構(gòu)成全反式，進而活化感光細胞內(nèi)的第二信使，最終觸發(fā)離子通道，形成電信號向上一級神經(jīng)元傳導(dǎo)。視紫紅質(zhì)蛋白含有7個跨膜結(jié)構(gòu)域，其N端位于細胞外側(cè)，C端位于細胞質(zhì)側(cè)，其胞質(zhì)面由3個環(huán)狀結(jié)構(gòu)和C端尾部構(gòu)成，含有促進鳥苷三磷酸-鳥苷二磷酸轉(zhuǎn)換的催化位點以及視紫紅質(zhì)激酶光依賴性磷酸化位點。此基因的突變不僅可導(dǎo)致染色體顯性CSNB，還可導(dǎo)致染色體顯性遺傳和常染色體隱性視網(wǎng)膜色素變性和白點狀視網(wǎng)膜變性[29-31]。Dryja等[32]首次報道了1例CSNB患者攜帶有RHO基因的Ala292Glu雜合錯義突變，該突變使視紫紅質(zhì)蛋白失活，不能激活轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白，導(dǎo)致光傳導(dǎo)異常，從而致病。Zeitz等[33]報道另1例Riggs型CSNB患者攜帶RHO基因的c.884C→T,p.Ala295Val雜合錯義突變，該患者在光照條件良好時視力正常，無眼底異常，眼電圖結(jié)果在正常范圍內(nèi)；但在光照條件差時視力異常，暗視ERG異常。在視網(wǎng)膜11-順式黃醛充足時，突變的視紫紅質(zhì)不活躍，類似于野生型，僅在暴露于光下時才有反應(yīng)，但在缺乏11順式黃醛的情況下，與野生型視蛋白不同，突變型視蛋白構(gòu)成激活轉(zhuǎn)導(dǎo)素，從而致病[33]。目前為止，已經(jīng)報道了211個RHO基因的致病突變與遺傳性視網(wǎng)膜疾病相關(guān)，這些突變主要是無義突變或錯義突變。

2.2GNAT1 GNAT1基因(MIM 139330)編碼鳥嘌呤核苷酸結(jié)合蛋白α轉(zhuǎn)導(dǎo)活性肽1蛋白，這是唯一的既可以導(dǎo)致染色體顯性遺傳Riggs型CSNB，又可以導(dǎo)致染色體隱性遺傳Schubert-Bornschein型CSNB的基因[34-35]。該基因定位于染色體的3p21，含有9個外顯子，編碼350個氨基酸[36]。GNAT1編碼的轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白是一種3亞基鳥嘌呤核苷酸結(jié)合蛋白，在視覺信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程中刺激視紫紅質(zhì)與環(huán)鳥苷酸-磷酸二酯酶的耦合。視桿細胞和視錐細胞中的轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白亞單位由不同的基因編碼。GNAT1基因在視桿狀細胞中編碼α亞基，同時該基因在其他細胞中也有表達，并與大鼠味覺細胞的苦味轉(zhuǎn)導(dǎo)有關(guān)[34]。Dryja等[37]在Jean Nougaret大家系后代確定了1個GNAT1基因的錯義突變。Szabo等[38]在一個多代常染色體顯性遺傳家庭中確定了一個新的GNAT1基因外顯子6突變。對其進行電腦模擬分析發(fā)現(xiàn)，這一突變抑制了受損的鳥苷三磷酸的活性，導(dǎo)致光轉(zhuǎn)導(dǎo)異常[38]。Naeem等[39]在一個常染色體隱性遺傳家系中確定了GNAT1基因的一個新的無義突變p.D129G。研究表明，小鼠的GNAT1基因在出生后才開始在視網(wǎng)膜中大量表達[40]。Carrigan等[35]報道了1例80歲的靜止性夜盲癥患者，視野檢查顯示視野變小與視網(wǎng)膜色素變性一致，全視野ERG缺乏視桿細胞的光轉(zhuǎn)導(dǎo)，在最大閃光強度下可見明顯減弱的暗適應(yīng)反應(yīng)。該研究認為這種ERG模式與之前報道的常染色體隱性遺傳和常染色體顯性GNAT1相關(guān)CSNB患者的ERG模式相似[35]。目前，關(guān)于GNAT1基因的致病突變報道較少，只有10個突變與CSNB有關(guān)。

2.3PDE6B PDE6B基因(MIM 180072)編碼磷酸二酯酶β亞基蛋白，是一個長約34 kb的基因組DNA，定位于染色體的4p16.3區(qū)域，距4p端粒約700 kb，含有22個外顯子，編碼854個氨基酸[41]。PDE6B編碼的蛋白質(zhì)是構(gòu)成PDE6復(fù)合體的一部分。PDE6復(fù)合體是視網(wǎng)膜中光轉(zhuǎn)導(dǎo)過程的重要酶，是由α(PDE6A編碼)、β(PDE6B編碼)和2個γ亞基(PDE6G編碼)組成的異源四聚體蛋白，在視網(wǎng)膜光感受器細胞的光轉(zhuǎn)導(dǎo)過程中發(fā)揮重要作用。目前關(guān)于早期視桿細胞凋亡的機制還未完全明確，但較為一致的假說是PDE基因的突變導(dǎo)致PDE復(fù)合體無法維持光感受器細胞內(nèi)正常的環(huán)鳥苷酸水平，引起過量Ca2+內(nèi)流，光感受器細胞內(nèi)Ca2+超載觸發(fā)了細胞程序性死亡。PDE6B基因還可以編碼不同的剪接轉(zhuǎn)錄變體。PDE6B基因突變可導(dǎo)致常染色體顯性遺傳Riggs型CSNB。小鼠的純合突變可導(dǎo)致遺傳性視網(wǎng)膜變性，并可作為視網(wǎng)膜色素變性的模型?；歼z傳性視網(wǎng)膜變性的動物，視桿細胞在出生后8 d開始變性，到4周后完全消失，其變性與磷酸二酯酶β亞基的失活有關(guān)[42]。RNA印跡表明，人類磷酸二酯酶β亞基可以在視網(wǎng)膜中表達，人類的PDE6B基因序列有90%與牛、91%與小鼠的基因序列同源。Farber等[43]確定，愛爾蘭長毛獵犬PDE6B基因突變可導(dǎo)致錐桿細胞營養(yǎng)不良。Tatour等[44]研究丹麥多代常染色體顯性遺傳CSNB大家系時，采用連鎖分析確定了這一家系的致病基因位于4p16.3區(qū)域，在這一區(qū)域內(nèi)有一候選基因——PDE6B基因，之后在這一家系中確定了這一突變。PDE6B基因除可導(dǎo)致染色體顯性遺傳CSNB外，還可導(dǎo)致染色體隱性遺傳性視網(wǎng)膜色素變性。Manes等[45]報道了1個有3代的法國Riggs型CSNB家系，患者攜帶一個新的PDE6B突變c.928-9_940dup,p.Tyr314Cysfs*50，其導(dǎo)致第314密碼子酪氨酸被半胱氨酸取代，翻譯蛋白質(zhì)移碼，提前終止。目前已經(jīng)報道了134個PDE6B基因的致病突變與遺傳性視網(wǎng)膜疾病相關(guān)，這些突變主要導(dǎo)致是視網(wǎng)膜色素變性，少部分導(dǎo)致Riggs型CSNB。

2.4SLC24A1 SLC24A1基因(MIM 603617)編碼SLC24A1蛋白，是鉀依賴性鈉鈣交換體的一員，通過介導(dǎo)1個Ca2+和1個K+的外流以及4個Na+內(nèi)流在視網(wǎng)膜光感受器的鈉/鈣交換中發(fā)揮重要作用。SLC24A1基因還可以編碼另一種剪接轉(zhuǎn)錄變體,其突變可導(dǎo)致常染色體隱性遺傳Riggs型CSNB。SLC24A1基因定位于染色體的15q22，含有9個外顯子，編碼350個氨基酸[46]。SLC24A1基因表達于視桿細胞，SLC24A2基因表達于視錐細胞。Sharon等[47]對視網(wǎng)膜疾病患者進行SLC24A1和SLC24A2基因分析時雖然發(fā)現(xiàn)了一些突變，但這些突變并不致病。Riazuddin等[48]應(yīng)用全基因組掃描法對一個多代CSNB大家系進行遺傳學分析發(fā)現(xiàn)，這一家系的致病基因位于第15號染色體長臂，SLC24A1基因正好在這一區(qū)域，對這一基因的所有外顯子進行測序，在其外顯子2確定了一個致病突變c.1613_1614del,p.F538CfsX23，這個突變導(dǎo)致蛋白質(zhì)翻譯提前終止,并與該疾病家系共分離[48]。對小鼠眼組織的表達進行分析，確定SLC24A1基因于出生后7 d才開始在視網(wǎng)膜中表達，原位和免疫組織化學研究表明，在視桿細胞的內(nèi)節(jié)、外核層、內(nèi)核層及節(jié)細胞有均表達[49]。Neuillé等[23]報道了來自3個不同家系的4例男性患者均患有Riggs型CSNB。其中一個家系中，6歲的先證者從小就患有夜盲癥，雙眼視力為20/20，無近視或眼球震顫癥狀，眼底檢查未見視網(wǎng)膜或視盤異常，雙眼暗視ERG的a波和b波反應(yīng)均顯著降低[23]。目前已經(jīng)報道了26個SLC24A1基因的致病突變與遺傳性視網(wǎng)膜疾病相關(guān)，20個突變中只有1個突變可確定與Riggs型CSNB有關(guān)，另外19個突變只能確定與不能分類的遺傳性視網(wǎng)膜疾病有關(guān)。

3 展 望

雖然已經(jīng)確定了4個基因與Riggs型CSNB有關(guān)，但仍有大量患者通過各種基因測序分析未能明確致病基因。明確Riggs型CSNB的致病基因是未來基因治療的基礎(chǔ)。臨床上診斷CSNB除需要進行全面的眼科檢查，還需要進行基因檢測以明確診斷。Riggs型CSNB患者的分子檢測對遺傳學研究有重要意義，同時也是與進行性視網(wǎng)膜營養(yǎng)不良相鑒別的重要方法。CSNB因致病基因多，致病機制復(fù)雜，因此無有效的治療方法。CSNB的治療方法一直是眼科醫(yī)務(wù)工作者和研究人員的重點關(guān)注方向。隨著基因測序技術(shù)的發(fā)展及精準醫(yī)療理念的深化普及，針對特定基因突變的編輯技術(shù)越來越受到重視，一些針對遺傳性視網(wǎng)膜疾病的臨床試驗如基因治療、干細胞治療和小分子藥物正在進行，如類維生素A水解酶基因突變導(dǎo)致的Leber先天性黑蒙和視網(wǎng)膜色素變性的臨床試驗已成功，目前已有相應(yīng)的基因治療產(chǎn)品上市[50-51]；還有針對其他基因如腺苷三磷酸結(jié)合盒轉(zhuǎn)運體A4也正在臨床試驗中，部分研究結(jié)果也證實腺苷三磷酸結(jié)合盒轉(zhuǎn)運體A4基因治療有一定的安全性和有效性[52-53]；針對遺傳性視網(wǎng)膜疾病的視網(wǎng)膜假體的臨床試驗也取得了成功，目前產(chǎn)品已更新到第2代[54-55]。雖然目前這些治療的適應(yīng)證并不是Riggs型CSNB，但相信隨著分子生物學、遺傳學、基因治療等治療方法的發(fā)展，將來會對Riggs型CSNB的分子機制更加了解，從而給CSNB患者的治療帶來希望。