Leber’s遗传性视神经病变一个双生子家系的研究

第8卷第 6期 2OO6年 12月 眼 视 光 学 杂 志 CIlj Journal of Optometry& Ophthalmology V0J．8№ ．6 Dee．2006 Leber’s遗传性视神经病变一个双生子家系的研究 卢纯洁，周翔天，赵福星，童绎，陈洁，吕帆，管敏鑫，瞿佳 温州医学院附属眼视光医院，浙江 温州 325027 Clinical and molecular genetic researches of a family with Leber’S hereditary op neuropa- thy LU Chunj~，ZHOU XiangUan，ZHAO Fuxing，et a1． 跏 Hospital ofWenzhou Medical College，IVenzhou China，325027 [Al~-aa] Objeeave To inv 6g日 the characterization of afour-gener- ation largefamilywith Leber’s hereditary optic n ∞p吐hy(LHOI~)．Meth— ods The ophth．1moloO~ ex删 a orl8 of proband and other n ⅡIbe蠕 of thisfamily and controlswere conducted．andGenomieDNAwasi from whole blood ofp~ticipants．Tile．Jr DNA fragments were I'CR-amplitied u ng 0li8 le de0|i‘i岛 corr~ponaing to mtDNA at p商 6ons 3108—3717 for the G3460A mutation，11，654— 11，865 for the．G11778A mutation，and 14，260—14，510fortheT14484Cmutation，respectively．Forthe detection ofthe three primary mntatior~，te~ ng of the gene seqlⅫ1ce Were performed Ol1]the amplified I'CR segments．And molecular genetic analysis waft per- formed 011 DNA extracted from the twirlsⅣ一3 andⅣ-4 to ideJalifr whether they肛emonozygotictwi~(IViZ)Ordizygotietwins(DZ)．R~nlts Thefamily hi~ ryWnfl consistentwith alaudemalinheritance andthe proband exhibited a typical clini~ fel~ 'e ofLHON．bfoleqatlar日alysisidentified the presence of the G11778A nmtallon．The twins IV一3，who Wnfl the proband，and IV-4 werediz~ tietwi~(DZ)．C nd【n 0n Thefamily exhibited 8typicalLttO~ family clinically．ItistheG11778A pointmutalJontIl8tleadstothe pr~ence ofLHONinthislaI Chin~ family．However，not allfamilymPJ ，erBwith the pI∞ of the G11T／8A p0．mt nmt~ on are inevitably suffered from LHON． [Key words] 目’s hereditary optic n日】娜柚hy；mit~chondrial DNA； D0intmutt on [摘 要】 目的 探讨 kber’s遗传性视神经病变(kber’9 hereditary optic~uropathy，LH0lN)一个双生子家系的临床和分 子遗传学特征。方法 对 LHON一个家系进行家系调查，分 析其遗传特征和发病特点，并对家系成员(发病者、未发病者 及对照者)进行眼科临床检查(包括视力、视野、眼底及电生 理检查)和线粒体基因三个原发性突变位点的检测，即自全 血提取线粒体 DNA(mtDNA)，应用聚合酶链反应技术，分剐 扩增 mtDNA上相应 片段检 测 G3460A、G11778A和 ，n4484C位 点突变。最后应用分子遗传学技术对该家系中的一对双生 子(其中一人为先证者，另一个未患病)进行 DNA多态性的 比较分析以鉴定其卵性 结果 该家系显示为典型的母 系 收稿日期：2006—06—23：修回日期：2006—12—10 基金项目：浙江省重大国际合作项目(2004C14005)；浙江省 自然科学 基金重大项目(Z204492) 作者简介：卢纯洁(198o一)，男，浙江瑞安人 。在读硕士研究生，研究 方向：眼底病。 通讯作者：瞿佳(E—mail：jqu@Wz．zj．∞) 遗传，先证者的临床表现为典型的 LHON患者表现；母 系亲 属 mtDNA的 G11778A位 点 突变 阳性 ，G3460A和 ，I'14484C位 点突变阴性 ，而对照者三个位点检测结果均为 阴性，双生子 卵性鉴定结果为异 卵双生。结论 该家系为典型的 IMON 家系，mtDNA上 Gll778A位点突变可导致 LHON的发生，但 并不是所有 G11778A位点突变者均发生 LHON。 [关键词】 Lel~r’s遗传性视神经病变；脱氧核糖核酸，线粒 体 ；点 突变 [中图分类号] R774．6 [文献标识码] A [文章编号] 1008—1801(2006)06—0352—04 Leber’s遗传性视神经病变(Leber’s hereditary optic neur~athy，LHON)是一种母系遗传的线粒体疾 病。本病主要累及青年男性，临床上主要表现为双 眼同时或先后急性或亚急性视力减退，急性期可见 到视盘充血、盘周毛细血管扩张及神经纤维层肿胀， 慢陛期见到视盘血管明显减少、动脉明显变细且视 网膜神经纤维层变苍白，数月后整个神经纤维层萎 缩。1988年 Wallace等人在 LHON家族中鉴定出线 粒体脱氧核糖核酸(mtDNA)第 11778碱基对(bp)发 生 G—A突变，明确其为一种 mtDNA疾病。目前国 内外有关 I．ttON的报道共涉及 40多个位点的突变。 三个突变位点 ND4／11778、ND1／3460和 ND6／14484 被公认为 LHON的原发性突变位点，它们均位于编 码复合物 I蛋白亚基上，因此将影响复合物 I的功 能和活性，导致线粒体产能的下降⋯1。我们在中国 温州地区 LHON的家系调查中发现一个大家系，并 对其进行临床及分子遗传学研究，有助于进一步阐 明 LHON的特点。 1 对象和方法 1．1 研究对象 在我院门诊中发现一个温州地区 的 LHON家系(家系编号 wzl2，见图 1)，对该家系先 证者Ⅳ．3和相关母系亲属及对照者(非母 系亲属) 抽取外周静脉血，并进行各项临床检查。具体实验 对象 ：①有症状者：Ⅲ．4、Il1．9、I]／．18、IV．1、Ⅳ．3、 Ⅳ．5、Ⅳ．6、IV．8、IV．9、Ⅳ．12。②无症状者：Ⅳ．4、 Ⅳ．7。③对照者(非母系亲属)：HI．3、Ⅲ．8。 1．2 眼科临床检查 对各实验对象进行视力检测、 眼底检查、色觉检查、视野检查和视觉诱发电位 ·- -— — 352 ·--—— 维普资讯 http://www.cqvip.com s 鲍 婶：I~her。，遗 传性 神经崭 一 tq± f枣 口F (YEP)检查 视力的损害程度分鼻蛭遵循以下： 正常 >0 3．0 l≤l级 ≤0 3 0 05≤2城 <0 1．0 02 ≤3级 <0 05．4级 <0 02 I 3 线粗体基因囊变的检测 择实验对象仙鼠外 周静脉血 2 nd． 『『『L提取 rnlDNA．J豇用聚合酶链反 直(n‘ 1 chai r【t~ctil¨l，I，0R1技术分别士r增 mtD- NA上 相应 片段 ．检 测 G346【lA GII778A和 TI4~84C 忆点是舌瓮变．二个基凼”段扩增产。物纯化后送击 宝生物工程有限公司(大连]删序，删序结粜在网站 (⋯ 1it~lq--- )上与已知的mf1)NA标准序列比软 查找襄蛮位 ，l然后 网站l们 w ma：bi 山Ⅱrfil bJ t上用 _Ikl将洲序结果与 r·B k中的 mtDNA 相应核廿酸序列盟馘皋酸序列进行比较 1 4 双生子 n-3与 Ⅳ 的卵性 定 碾 生予二 凡 各抽取外胤静脉血 】ml，甩 山 k 法抽挺样本 DNA． 用rcR扩增样本 DNA．干PAGE 直电淋分型．以银 鞋法删定 个STR位 的基 ，再对 一几的 10 十S'FR位 基凼 进行比较分析 2 结 果 2 1 眼科 临床检查结 采 2 1 1 床 般情况 29例母系亲属巾，14侧男 性rri 7例有视力下许史．而 I5例女陛中仅何3倒有 此硅状，故男胜发病率为 50 0％．女性发病率为 20 O％ 1O倒患昔视力 F降程度各 幅同：视力损 害边 1级 有3例．占30％；视力损害达2级峋有 1 倒，占 10％：视力损害达 3级的有1例，占10％；视 力损害达4纽的有 5例．占50％ 这 10倒中7例有 包觉异常，均表现为红绿色盲 发病年龄为 6～45 其中(15岁者 3例 I5～2o岁者 5例，)20掌营 2删 平均发病年龄为 I 8 3岁．男性平均发病年龄 为H 4 ，女性平均发病年龄为 27 3岁 双跟同 时赞府3俐，先后发病7倒 2】2 电生理检商 像家乐中lO倒自概力下降主 诉，对 7≥0 I的6俐什阿嘭视谁诱靛lH付愉惫 ^期 结果 6例均显示Plfll渡潜伏期显著延迟且振幅显著 下降，有些甚曩呈无波形的熄灭型；对视力<0 1的 4例行闪光视觉诱投电位榆查．结果4例均显示P1∞ 波潜伏期显著延迟且振幅显著下降，有些甚至呈无 渡形的熄灭型；而对无税力下降的母系成 !乏对照 青行图形税觉诱发电位检查 示．P ．潜c是期厦波形 都 正常 2 1 3 眼底椅盎结果 本家系 lO俐患者由j 病史 较长，20}l喂均见规盘色淡或苍白的视神经茧缩 象； )己视力r降的母录成员及对照者均无视神经 萎缩体f【E 2 1 4 l靓野检查结 器 l0倒患者显示中心暗点或 旁中心暗甑；而无视力下降的母系成员及对照者视 野l1常 2 1 5 视力预后 } 力有自发性恢复暂共 1例，占 患者数的l0％ IV．9初诊时(17岁)双日}{视力均为 u 05，7年后，双眼视力逐渐恢复至0 6并稳定至今 其余9例自出现批力下降硅状 来．概力无明显变 化 2 I 6 典型临床表现 先证者(Ⅳ．3)17岁时突然 出现右跟}见物模糊．2用后左限出现同样的症状 33岁时柬本院就渗，检商视力，显示右限0 04，左跟 0 1．积眼包觉异常，视野检查结果显示积眼·I1心陷 电．眼嚆检查 积跟底视盘颜包苍白 电生理闪光m 觉诱发电位检查展示双眼 P ，波潜伏期延迟且振幅 下降．1’上颅 C'T榆查束见异常 患 暂无桃世以外其 他系统的症状 临床表现为啦 的lkION 2 2 找拉佧基围宪电挂剥结果 有视 下降症状 的 10例母系成hlⅢ．4，Ⅲ一9 111．18、n—lⅣ一3Ⅳ．5、 】V-6、Ⅳ一8、Ⅳ 9、Ⅳ一12和]己症状 的 母系成员JV．4，Ⅳ． 7的 mtDNA上 cl1778A位 突变阳性．而G3460A 和Tl4484c突变阴性 对豫者(非母系亲属)lⅡ．3、 Ⅲ 的 mtDNA上 G11778A G3460A 和 Tl4484c窦 变均为 悱 先 瞢删序结 罔见 2 ▲ 上 土 — - ■上1二 —l_—l b ．⋯ # 2 ¨ n呲 - 、 ⋯ “J1 、、1 n“ll ^ 一占 研 口m ‘ f B r● 0 ]口 、 ． 一 ¨ 0 一 1l_ D ， 占 ● u m 维普资讯 http://www.cqvip.com 第 8卷 眼 视 光 学 杂 志 第 6期 2．3 双生子Ⅳ．3和Ⅳ4的卵性鉴定结果 双生子 Ⅳ．3与Ⅳ4的 10个 STR位点基因型如表 1所示。 表 1 双生子Ⅳ．3与Ⅳ_4的 1O个 STR位点基因型 rab．1 ten SIR site gmotype ofthe twins IV一3 AND Ⅳ_4 双生子有两种：一种是同卵双生双生子，在此种 情形下两个个体的遗传基因几乎完全相同；另一种 是异卵双生双生子，在此种情形下两个个体基因就 只有部分相同。通过表 1可以看出，双生子Ⅳ．3与 Ⅳ4在以上 1O个 SIR位点的等位基因的 STR重复 数目大部分不同，基本上可以排除其同卵双生的可 能，因此可以认为双生子Ⅳ．3与Ⅳ．4是异卵双生的 双生子。 3 讨论 在本研究中，我们对 LHON一个双生子家系的 临床特征和分子遗传学进行了研究。在这个家系 中，LHON患者临床表现为视力严重下降，色觉异 常，视野检查见巨大中心暗点，图形视觉诱发电位检 查结果显示双眼P】00波潜伏期延迟且振幅下降或消 失，其遗传方式显示为典型的母系遗传特征，基因检 测发现 mtDNA上 Gl1778A位点突变。根据线粒体 基因突变检测结果、临床特征及其遗传方式，该家系 可确诊为典型的 LHON家系。 国外报道，Gl1778A位点突变的 LHON视力可 降至 0．1或 0．1以下，严重 时可降至无光感。 Mashima等的研究结果显示 日本人中 G11778A位点 突变的 LHON患者发病后的视力为光感 ～0．1[2]，中 国人 Gl1778A位点突变 LHON患者中约 70％发病 后视力为 0．01～0．1 J本研究中的家系所有患者没 有一例视力损害至光感 以下，80％的患者视力在 0．1或 0．1以下。 在发病年龄上，无论是高加索人还是 日本人， LHON最常见的发病年龄都在 20岁左右[ 。曾有学 者对我国 LHON的平均发病年龄做过统计，结果为 19．1岁[3 3。该家系平均发病年龄为 18．3岁，初发年 龄为20岁以下占了80％，发病年龄偏轻，较集中在 15～20岁(50％)，与此前我们曾报道的三个中国人 Gl1778A突变 LHON家系情况基本相符，这三个家 系的平均发病年龄分别为 17岁、20岁和 18岁 J。 在性别比例方面，高加索人 LHON患者中男 性占了 80％～90％ ；日本人 中 Gl1778A位点突 变的IMON患者中男性占了84．1％，其男女比率为 5．27：1【 ；中国人 G11778A位点突变的LHON患者 中男性占85．6％，男女发病比率为5．9：1 J。该家 系中男女患者 比为 2．3：1，而我们之前报道的三个 家系此比率分别为 3：0、1：1和 1．2：115 J，我们曾报道 过一个 中国人 Gl1778A突变 LHON家 系的六个 LHON患者全部为男性【6l，上述结果均说明 LHON 发病率男性明显高于女性。 LHON急性期的发病时间多在 1个月内，表现 为视盘充血，盘周毛细血管扩张及神经纤维层水肿， 晚期则出现视神经萎缩。本家系中10例有视力下 降者检查时病史均较长，20只眼均见视盘色淡或苍 白的视神经萎缩征象。视觉诱发电位检查结果 10 例均显示P】00波潜伏期延迟且振幅下降或无波形。 这些检查结果与国内外学者报道的基本一致。 LHON的遗传方式非常特殊，男性患者均不传 代而由女性患者或女性携带者传代，女性后代并非 全部发病。该家系的LHON也呈现典型的母系遗传 特征：女性为携带者，女性后代中男性半数发病，女 性20％发病。该家系中 11．2曾改嫁过一次，与第一 丈夫和第二个丈夫所生后代中均有发病者(见 图 1)，更加充分地说明了该家系的母系遗传特征。 家系中Ⅳ．3与Ⅳ．4是双生子，进一步检查确认 他们为异卵双生子，基因检测结果表明二人均携带 Gl1778A位点突变，但 Ⅳ．3已有 16年 LHON病史， 而Ⅳ4至今未出现视力下降症状。由于二人为异 卵双生，系来源于两个卵子分别与精子受精而发育 成的两个胚胎，故其核基因有较大差别，但该双生子 自小在相同的环境中发育成长，且均无吸烟饮酒史， 故在 定程度上说明了核基因对 LHON的发病起一 定的作用，但具体的作用机制仍有待进一步研究。 LHON的许多特征仍无法解释，如患者性别 比 例不等，男性患者显著多于女性患者；同一家系成员 患病严重程度有差异，即使有 mtDNA突变也并不意 味着就患病等。该家系中不是所有携带 Gl1778A 突变者都发病，而且发病者视力受损程度也不尽相 同，这说明 mtDNA突变是 LHON发病的必要条件， 但不是充分条件。有学者统计，欧洲携带三种 mtD． NA原发性突变之一的人群中，仅 50％的男性、10％ · -- — — 354 ---—— 维普资讯 http://www.cqvip.com 第8卷第 6期 2OO6年 l2月 眼 视 光 学 杂 志 Chinese Jourml 0f Optometlr＆ Opht~lm-logy V01．8 N0．6 Dee．2006 的女性发生 LHON[ ；而我们此前也曾报道过五个 中国人 LHON家系，每个家系都只出现一个 LHON 患者[ 。因此，这种不完全外显性以及男性多发的 现象表明有其他的因素，如核基因I9 J和／或环境因素 (吸烟和饮酒被认为是最可能的高危因素)及一些继 发性突变位点[加]可能影响LHON临床表型的表达。 参考文献： Chalm~ RM，Sehapira AH．Clinical，biochemical，and molecular genetic fe．alnre~0f r’s hereditary optic neurop,,thy[J]．Bioeklim Biophys Aeta，1999，1410(2)：l47—158． N,~qhlrr,A Y，Yam ：la K，Wllkalk'um M，el：a1．Speemma 0f pathogenic mit~ oadrialDblAmutldiom and clinicalfe出lM in J印啦ese lies withkber’s hereditary optic n,~Liropathy[J]．CUlTEyeRes。1998，17 (4)：403—308． 王燕 ，郭向明，贾小云，等．中国人 1．eber遗传性视神经病变的 原发突变及临床特征[J]．中华医学遗传杂志。2005。 (3)：334 — 336． Howell N．1．eber hereditary opticm pathy．．mitoehondrialmutations and 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