高杰

1.第四軍醫(yī)大學(xué)西京醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科碩士研究生 陜西 西安 710032

2.第四軍醫(yī)大學(xué)西京醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科主任醫(yī)師 陜西 西安 710032

癲癇發(fā)作對線粒體腦病的診斷價(jià)值

高杰1△(綜述)鄧艷春2※(審校)

1.第四軍醫(yī)大學(xué)西京醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科碩士研究生 陜西 西安 710032

2.第四軍醫(yī)大學(xué)西京醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科主任醫(yī)師 陜西 西安 710032

線粒體腦病在神經(jīng)內(nèi)科中比較常見其臨床特點(diǎn)比較隱匿不典型，絕大部分患者被誤診為癲癇或其他肌肉疾病，本文通過對多數(shù)患者以癲癇發(fā)作這一臨床表現(xiàn)形式對線粒體腦病進(jìn)行系統(tǒng)回顧，通過論述線粒體腦病與癲癇發(fā)作的關(guān)系為臨床神經(jīng)科醫(yī)師對線粒體腦病這種神經(jīng)遺傳性疾病的診斷治療及最新進(jìn)展提供一個全新認(rèn)識，使得本病的診斷更為準(zhǔn)確，患者得到及時正確有效的治療。

線粒體；線粒體腦病；癲癇發(fā)作；基因治療；抗癲癇藥物

線粒體是細(xì)胞內(nèi)一種特殊的具有半自主性的細(xì)胞器，參與細(xì)胞內(nèi)能量代謝、細(xì)胞凋亡、鈣離子的穩(wěn)定性以及其他生命活動等。線粒體腦病(mitochondrial encephalomyopathy)是一組由于線粒體DNA突變導(dǎo)致的線粒體結(jié)構(gòu)和功能異常，從而累及中樞神經(jīng)系統(tǒng)的疾病。近些年來的研究發(fā)現(xiàn)線粒體DNA(mtDNA)或核DNA突變是導(dǎo)致人類線粒體疾病發(fā)病的重要原因。后天缺血、缺氧、感染、中毒等因素也可造成繼發(fā)性線粒體功能障礙。

線粒體腦病流行病學(xué)

線粒體腦病(mitochondrial encephalomyopathy)其神經(jīng)系統(tǒng)主要表現(xiàn)為卒中樣發(fā)作、癲癇、肌陣攣、眼外肌麻痹及視神經(jīng)損害等。據(jù)估計(jì)線粒體疾病的發(fā)病率大約為1/6500，每5000人中可出現(xiàn)1例無癥狀攜帶者。除了臨床上已經(jīng)肯定的MELAS、MERRF、CPEO等臨床綜合征外，線粒體缺陷的病人還可以表現(xiàn)出其他不同形式的神經(jīng)系統(tǒng)異常和其他系統(tǒng)的改變。芬蘭的數(shù)據(jù)顯示人群中單個點(diǎn)突變(3243A>G)的比率為1:6000，而英國資料表明mtDNA疾病的患病率或易患比率為1:3500[1]。目前國內(nèi)還沒有這方面的詳細(xì)流行病學(xué)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

線粒體功能障礙與癲癇

線粒體結(jié)構(gòu)改變與癲癇發(fā)作：線粒體的基因改變使之與正常的線粒體相比，其結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生了很大變化，從而影響神經(jīng)元的興奮和抑制平衡導(dǎo)致癲癇發(fā)作，另一方面線粒體內(nèi)膜上的呼吸鏈酶被抑制也可以激發(fā)癲癇發(fā)作，如一氧化碳、氰化物等抑制細(xì)胞色素C氧化酶。通過國內(nèi)外大量的研究發(fā)現(xiàn)線粒體功能障礙與癲癇發(fā)作時的神經(jīng)元興奮性增高之間有著密切的聯(lián)系，這種聯(lián)系可能是細(xì)胞內(nèi)ATP合成減少以及神經(jīng)元細(xì)胞內(nèi)鈣離子平衡失衡所影響的[2]。

線粒體氧化磷酸化呼吸功能障礙與癲癇：線粒體通過自身的酶系進(jìn)行氧化磷酸化供給神經(jīng)元大量ATP，其內(nèi)膜上的多種酶起到了至關(guān)重要的作用。其中復(fù)合物Ⅰ、復(fù)合物Ⅲ、復(fù)合物Ⅳ組成NADH呼吸鏈催化NADH的氧化脫氫，另一條由復(fù)合物Ⅱ、復(fù)合物Ⅲ、復(fù)合物Ⅳ組成琥珀酸呼吸鏈，催化琥珀酸的脫氫氧化。通過這兩條呼吸鏈?zhǔn)箖?nèi)膜產(chǎn)生質(zhì)子電化學(xué)梯度，從而使線粒體合成大量的ATP。大腦神經(jīng)元氧化磷酸化過程異常是線粒體腦病的特征性改變，并普遍存在癲癇發(fā)作，大部分都是由線粒體DNA的突變引起所編碼的蛋白發(fā)生變化導(dǎo)致呼吸功能障礙影響能量的合成[3-4]。

線粒體其他代謝途徑障礙與癲癇：三羧酸循環(huán)是三大營養(yǎng)物質(zhì)的共同代謝通路，還為其他代謝提供前體物質(zhì)，涉及的酶系眾多，線粒體基因的改變必然會使其編碼的任意一種酶發(fā)生缺陷導(dǎo)致三羧酸循環(huán)出現(xiàn)障礙，影響中樞神經(jīng)元ATP的合成激發(fā)癲癇發(fā)作。此外，肉堿能夠?qū)㈤L鏈脂肪酸轉(zhuǎn)入線粒體內(nèi)進(jìn)行氧化，隨著人年齡的增長體內(nèi)肉堿水平也會相應(yīng)的下降，因此補(bǔ)充肉堿夠使神經(jīng)元內(nèi)線粒體免受毒害，減少神經(jīng)損傷，增強(qiáng)線粒體內(nèi)酶的活性，提高線粒體功能，減少癲癇的發(fā)生[5]。

癲癇發(fā)作是線粒體腦病的重要早期臨床表現(xiàn)

大腦神經(jīng)元線粒體結(jié)構(gòu)和功能障礙可影響神經(jīng)元發(fā)生一系列變化， 線粒體腦病的癲癇發(fā)作就與此相關(guān)。在一些不典型的線粒體腦病患者中，盡管癲癇的發(fā)作形式多種多樣，癲癇發(fā)作這一表現(xiàn)形式可能是最早也是最明顯的征象之一，對該病的診斷具有一定的提示意義。線粒體腦病患者癲癇發(fā)作形式多樣，以局灶發(fā)作為主者更易繼發(fā)全面發(fā)作，這也符合癲癇發(fā)作的規(guī)律，并且大部分患者可有視覺癥狀或先兆可伴有感覺、運(yùn)動、精神樣癥狀，有的患者癲癇頻繁發(fā)作且持續(xù)時間較長，但每次緩解時間短數(shù)秒或數(shù)分鐘即可恢復(fù)也提示線粒體腦病的可能?；驒z測分析會發(fā)現(xiàn)患者線粒體內(nèi)基因位點(diǎn)有所改變。神經(jīng)科醫(yī)生應(yīng)想到癲癇發(fā)作很可能是線粒體腦肌病的重要早期臨床表現(xiàn)，要進(jìn)一步排除進(jìn)行詳細(xì)的檢查。頭腦中要時刻建立這樣一種觀念才會避免誤診和漏診。

線粒體突變的遺傳學(xué)特征

非孟德爾遺傳的母系遺傳：mtDNA只能由母親傳給子代，但其子代卻可以具有不同水平的突變型mtDNA，出現(xiàn)不同的表型。

高突變率：mtDNA裸露無組蛋白保護(hù)且缺乏有效地修復(fù)系統(tǒng)，因此其突變率遠(yuǎn)高于nDNA，并且在細(xì)胞內(nèi)不斷累積。例如MERRF突變依賴于突變mtDNA的比例，當(dāng)突變型mtDNA超過35%～40%時[6]，mtDNA突變會100%傳給子代。但國外也有文獻(xiàn)報(bào)道[7-8]，他們檢測出mtDNA突變的2例患者的母親的血細(xì)胞均未檢測到mtDNA突變，提示患者的突變可能為新生突變，推測可能是在卵母細(xì)胞期或受精卵期發(fā)生自發(fā)性的mtDNA突變，而非來自母親遺傳。

異質(zhì)性：細(xì)胞內(nèi)含有成千個線粒體，有害的基因突變常影響部分mtDNA.因此組織中野生型和突變型的mtDNA可同時存在。

閾值效應(yīng)：子代是否發(fā)病取決于個體正常mtDNA和突變mtDNA的比例，當(dāng)突變的mtDNA達(dá)到一定閾值引起引起組織器官功能異常時，患者才會發(fā)病，閾值的高低取決于患者組織器官對能量的依賴程度。

協(xié)同效應(yīng)：mtDNA的表達(dá)受nDNA的約束，二者協(xié)同作用共同參與調(diào)節(jié)機(jī)體的發(fā)病。

輔助檢查

影像學(xué)檢查：CT及MRI示白質(zhì)腦病、腦軟化、腦萎縮和腦室擴(kuò)大雙側(cè)基底節(jié)區(qū)低密度影，部分患者伴有鈣化[9]。

實(shí)驗(yàn)室生化檢查：丙酮酸，乳酸最小運(yùn)動量試驗(yàn)陽性，患者血清和腦脊液中乳酸含量增高。線粒體氧化呼吸酶活性降低，部分患者血清中CK、LDH升高。

腦電圖：對伴有抽搐、癲癇樣發(fā)作的線粒體腦肌病的診斷有很大幫助，表現(xiàn)為彌漫性腦電活動減慢，普遍或局灶性爆發(fā)的慢波、棘波、尖波以及棘慢綜合波等。光刺激引起的腦電圖反應(yīng)也很常見，見于典型的MERRF 患者中，也可見于MELAS患者中。腦電圖同時還可以協(xié)助對病灶部位的判斷。

磁共振波譜(MRS)磁共振波譜可以提供腦形態(tài)和代謝方面的細(xì)微改變，即使在常規(guī)MRI顯示大腦外觀正常時，MRS也能檢測出患者的大腦高乳酸水平[10-12]。對于出現(xiàn)非特異性神經(jīng)系統(tǒng)表現(xiàn)一些患者來說更具有診斷意義。H-MRS出現(xiàn)乳酸峰是ME的一個特征性表現(xiàn)[13]。

線粒體基因檢測：①大部分MERRF患者mtDNA8344(A→G)位點(diǎn)突變。②MELAS綜合征患者mtDNA-tRNA亮氨酸3243基因位點(diǎn)有突變。③CPEO和KSS均有DNA片段的缺失。④LHON由線粒體DNA11778、14484或3460等位點(diǎn)突變引起。⑤通過提取患者全血基因組DNA，依據(jù)線粒體基因組擴(kuò)增參考引物采用PCR，通過對產(chǎn)物直接測序后分析測序結(jié)果，與NCBI數(shù)據(jù)庫中正常人線粒體基因組做比對，尋找突變位點(diǎn)發(fā)現(xiàn)線粒體疾病。這是目前比較準(zhǔn)確可靠的手段也是發(fā)現(xiàn)更多線粒體疾病的一種篩查方式。

診斷

目前對于線粒體腦病國內(nèi)外都缺乏明確的診斷標(biāo)準(zhǔn)但是符合以下的幾點(diǎn)都應(yīng)考慮線粒體腦病的可能：①有無家族史、有無從兒童期開始出現(xiàn)不明原因癲癇發(fā)作的病史，包括不能解釋的疾病或?qū)λ幬锆熜Р患焉踔良又匕d癇發(fā)作的情況。家族成員中有難以解釋的類似情況時也有一定的提示意義。②復(fù)雜部分性發(fā)作繼發(fā)泛化、肌陣攣發(fā)作、強(qiáng)直陣攣發(fā)作及失神發(fā)作均提示MELAS或MERRF可能。丙酮酸、乳酸最小運(yùn)動量試驗(yàn)陽性、血清和腦脊液中乳酸含量增高、肌肉活檢可見破碎紅纖維、線粒體氧化呼吸酶活性降低、部分患者血清中CK、LDH升高均是診斷該病的重要指標(biāo)。③影像學(xué)檢查發(fā)現(xiàn)腦白質(zhì)病變、基底節(jié)區(qū)鈣化及低密度影、腦萎縮和腦室擴(kuò)大等。MRS可以提供腦形態(tài)和代謝方面的細(xì)微改變，H-MRS出現(xiàn)乳酸峰是ME的一個特征性表現(xiàn)。④腦電圖表現(xiàn)為彌漫性腦電活動減慢，普遍或局灶爆發(fā)的慢波、棘波、尖波以及棘慢綜合波，這些都對線粒體腦肌病的診斷有很大的幫助。⑤基因檢測可以發(fā)現(xiàn)某些位點(diǎn)的改變，是診斷線粒體腦病的金標(biāo)準(zhǔn)，遺傳學(xué)分析在必要時也可進(jìn)行，以防家族中其他人員有相似的癥狀出現(xiàn)。

線粒體腦病的治療

目前線粒體腦病還無法徹底治愈，由于線粒體基因改變使得氧化磷酸化呼吸鏈的完整性被破壞導(dǎo)致能量生成障礙，因此給予各種改善能量代謝的藥物有助于患者癥狀的緩解。最根本的治療手段還有賴于基因治療。

藥物治療：①ATP、輔酶Q10和大量B族維生素：Berbel-Garcia等報(bào)道大劑量輔酶Q10(100～3000mg/d)有一定的療效且副作用罕見，配合B族維生素、肉毒堿等合并治療可控制病情的發(fā)展[14]。左卡尼汀可改善患者能量代謝，促進(jìn)脂類代謝。若并發(fā)癲癇發(fā)作需進(jìn)行抗癲癇治療。國外有研究報(bào)道在“雞尾酒”療法中加入丁苯酞(恩必普)可不同程度的改善腦肌病患者的臨床癥狀，成了近些年治療腦肌病的主要方法，其確切療效還需觀察，但它給患者帶來了新的希望[15-16]。②L-精氨酸：L-精氨酸可改善線粒體能量狀態(tài)及細(xì)胞活力。使血管舒張，減少患者的卒中樣發(fā)作。

激活過氧化物酶體增殖物激活受體γ(PPAR)/過氧化物酶體增殖物激活受體γ共激活因子1α(PGC-1α)信號通路：過氧化物酶體增值受體(PPAR)調(diào)控脂肪酸的氧化，調(diào)控線粒體的功能。調(diào)控PPAR/PGC-1α信號通路是一種潛在的治療選擇。目前大量研究結(jié)果認(rèn)為，在眾多信號分子中PGC-1α起著中心作用[17]。PPAR/PGC-1α途徑增加線粒體的生物合成可能成為一個不錯的選擇，甚至可能成為最有希望的療法。

其他：物理治療可減少痛苦，另外也可選用中藥進(jìn)行綜合調(diào)理改善癥狀如黃芪，黨參，枸杞子等。患者發(fā)病年齡越早，癥狀越多，預(yù)后則較差。

抗癲癇藥物AEDs-丙戊酸導(dǎo)致線粒體腦病癲癇加重的可能機(jī)制

有關(guān)丙戊酸鹽導(dǎo)致線粒體腦病(MELAS)患者癲癇發(fā)作加重的現(xiàn)象近年來國際上已有多例報(bào)道，丙戊酸鹽導(dǎo)致MELAS患者癲癇癥狀加重的原因目前還不是很清楚，推測可能是丙戊酸鹽導(dǎo)致線粒體結(jié)構(gòu)發(fā)生障礙。主要體現(xiàn)在以下幾個方面[18-20]：①丙戊酸鹽改變線粒體內(nèi)膜的結(jié)構(gòu)，影響呼吸鏈中電子的傳遞，使氧化磷酸化的偶聯(lián)發(fā)生異常。②丙戊酸鹽能通過減少細(xì)胞色素氧化酶、抑制復(fù)合體Ⅳ質(zhì)子泵使電子傳遞給氧這一途徑阻斷導(dǎo)致線粒體呼吸功能下降。③丙戊酸鹽引起肉堿吸收障礙，加重肌陣攣[21]。甚至有學(xué)者認(rèn)為與特異性的mtDNA-tRNA突變有關(guān)，這些都有待于進(jìn)一步的研究。合理正確的藥物治療是控制和減少癲癇發(fā)作的關(guān)鍵，當(dāng)前還沒有統(tǒng)一的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)來指導(dǎo)臨床上線粒體腦病患者癲癇發(fā)作的藥物，但是通過近些年臨床上應(yīng)用最多的新型抗癲癇藥觀察發(fā)現(xiàn)這些藥物對該病效果相對來說比較確切副作用少，至少不會加重線粒體腦病患者癲癇的發(fā)作。目前比較常用的有左乙拉西坦、拉莫三嗪、托吡酯它們都是通過抑制神經(jīng)元依賴的鈉通道，較少興奮性氨基酸的釋放，增加GABA介導(dǎo)的抑制作用等來產(chǎn)生抗癲癇作用。卡馬西平、氨己烯酸臨床上被認(rèn)為會加重肌陣攣樣癲癇的發(fā)作不建議使用[22]。

總結(jié)與展望

對癥支持治療是目前的主要措施可顯著改善癥狀?；蛑委煂⒊蔀樽钣邢Ｍ闹斡椒?，基因治療策略包括降低突變型mtDNA/野生型mtDNA的比例、使用錯位表達(dá)及異質(zhì)表達(dá)、輸入同源基因以及利用限制性內(nèi)切酶修復(fù)突變型的mtDNA等。降低突變型mtDNA的比例是根治線粒體病的根本途徑。線粒體外基因代償性表達(dá)、異質(zhì)性缺陷線粒體突變基因組的去除、線粒體內(nèi)基因代償性表達(dá)、構(gòu)建mtDNA樣質(zhì)粒、細(xì)胞融合技術(shù)及轉(zhuǎn)線粒體技術(shù)這五種技術(shù)是目前基因治療線粒體疾病的常用技術(shù)手段，但是這些技術(shù)還未在臨床上廣泛應(yīng)用未有大樣本的臨床研究數(shù)據(jù)提供支持。線粒體相關(guān)疾病正越來越為人們所認(rèn)識，相信在不久的將來，線粒體病基因療法的不斷提高及臨床應(yīng)用會使患者得到更有效、更安全的治愈。

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鄧艷春：第四軍醫(yī)大學(xué)西京醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科主任醫(yī)師、博士研究生導(dǎo)師、陜西省抗癲癇協(xié)會會長

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