陶俊峰，黃玉迪，張軍林，蘇振宏， 解舉民

施奈德結(jié)晶狀角膜營養(yǎng)不良(SCCD)是一種稀有的常染色體顯性遺傳病，其發(fā)病部位在眼角膜，伴有結(jié)晶狀沉淀，雙眼發(fā)病，家族遺傳性，男女患病幾率均等。臨床研究揭示角膜結(jié)晶狀混濁化成因是膽固醇、磷脂等脂質(zhì)在角膜上皮下和基質(zhì)中異常積累。SCCD的發(fā)生與UBIAD1基因突變后脂質(zhì)代謝異常有關(guān)，但是致病的分子機制未知。本文綜述了SCCD的發(fā)現(xiàn)發(fā)展歷史、發(fā)病分子基礎(chǔ)與臨床研究，為SCCD的診療以及致病分子機制的闡明提供參考。

0 引言

施奈德結(jié)晶狀角膜營養(yǎng)不良(Schnyder crystalline corneal dystrophy, SCCD；mendelian inheritance in man 121800，MIM 121800) 是一種稀有的常染色體顯性遺傳病。發(fā)病部位在眼部且多為雙眼發(fā)病。該病最早由法國眼科醫(yī)師van Went和Wibaut于1924年報道，他們在一個家族中發(fā)現(xiàn)8例患者，患者雙眼均表現(xiàn)出角膜混濁[1]。瑞士眼科醫(yī)生Schnyder于1927年、1929年與1939年先后闡明本病的臨床表現(xiàn)與遺傳特性，故此病被稱為SCCD[2-3]。Gillespie和Covelli 1963年報道了1例黑人女性患者，該患者具有典型的SCCD癥狀，患者父親、兄長和妹妹同時患有此病，生化檢測發(fā)現(xiàn)他們均患有高膽固醇血癥[3]。有關(guān)SCCD疾病的文獻，前期主要為病例報道，以及血液生化檢測指標，血脂、磷脂及膽固醇含量等。20世紀50年代后，隨著分子生物學的發(fā)展，檢測手段的不斷更新，SCCD的臨床表現(xiàn)被逐步闡明，該疾病的成因為角膜中脂質(zhì)異常積累，具體致病分子機制尚不明確。本文系統(tǒng)、全面的綜述了SCCD疾病的發(fā)現(xiàn)與發(fā)展歷史，SCCD致病分子基礎(chǔ)與臨床研究。

1 SCCD的發(fā)現(xiàn)與發(fā)展

Riegel (1933年)，Cavara (1940年)，Verryp (1947年)，Sysi (1950年), Malbran, Paunessa 和 Vidal (1953年)，Glees (1957年)[4]，Laurent (1964年)，Bisson (1966年)，Winkelman (1968年)等分別報道了SCCD病例[5]。1968年，Bron等[6]眼科醫(yī)生報道了1例新發(fā)現(xiàn)的SCCD患者，患者家系第二代中兄妹二人均患有該眼病，先證者為哥哥。Bron團隊跟蹤監(jiān)測3a發(fā)現(xiàn)該家族中SCCD患者同時伴有高血脂蛋白癥，同時對患者進行了細致的檢測，發(fā)現(xiàn)患者尿液指標正常，但是血檢發(fā)現(xiàn)患者的膽固醇、甘油三酯和磷脂水平明顯高于正常人，在不同的時間內(nèi)多次檢測該家系中患者，結(jié)果一致，對SCCD患者的臨床表現(xiàn)做了詳細的記錄，比如結(jié)晶狀沉淀在角膜的位置、大小、形狀、視力水平等，同時他們也綜述了從1924年發(fā)現(xiàn)該病始到1972年的所有SCCD病例，并附有大部分患者的個人信息與血脂檢測結(jié)果，他們推測SCCD疾病的發(fā)生與血脂異常相關(guān)[6]。Michaels[7]于1974年報道了1例SCCD患者，患者20a間眼角膜由斑點狀發(fā)展成為圓環(huán)狀針狀結(jié)晶沉淀，但是該患者的血脂未見異常。Thiel等[8]在IIa型常染色體顯性高脂蛋白血癥家系中，發(fā)現(xiàn)了1例19歲男性患者同時患有SCCD疾病，而且從1964年～1976年間角膜逐漸混濁化。Burns等[9]運用14C標記的膽固醇示蹤，發(fā)現(xiàn)全層角膜移植后，角膜中膽固醇含量比血清中高，證明角膜是膽固醇吸收和存儲的重要活性部位。Ingraham[10]發(fā)現(xiàn)SCCD患者隨時間延長角膜混濁化加重，糾正了之前研究SCCD在患病后不會繼續(xù)發(fā)展的錯誤，同時綜述了前人的研究結(jié)果，認為只有部分SCCD患者會伴隨高血脂癥與高膽固醇血癥，而且這兩項指標并不能用于確診SCCD疾病。Martin 等[11]使用定量生化檢測方法測得SCCD患者角膜的脂質(zhì)異常積累，主要包含磷脂、游離膽固醇和膽固醇酯，較之對照角膜，患者角膜中磷脂含量為23.6mg/gvs4.05mg/g，游離膽固醇 6.99mg/gvs0.52mg/g，膽固醇酯3.16mg/gvs0.26mg/g，因此Ingraham[10]推測SCCD的發(fā)病機制為角膜中脂質(zhì)代謝異常。Weiss[12]為了檢測SCCD患者角膜結(jié)晶化出現(xiàn)比率，自1987年始共收集33例SCCD患者并對患者做了全面的眼科檢查發(fā)現(xiàn)只有17例(51.5%)患者角膜中出現(xiàn)結(jié)晶狀沉積，而該疾病SCCD的稱法對眼科醫(yī)生而言是一種錯誤引導(dǎo)，所以他們建議將該疾病重新命名為Schnyder corneal dystrophy (SCD)[12]。SCCD患者的臨床表現(xiàn)包括角膜混濁化、角膜老年環(huán)和膝關(guān)節(jié)外翻等，Battisti等[13]報道了1例SCCD患者血脂正常，但是皮膚和體外培養(yǎng)的成纖維細胞中出現(xiàn)脂質(zhì)異常積累，可能由細胞內(nèi)膽固醇代謝異常導(dǎo)致。SCCD是一種典型的家族遺傳病，遵循孟德爾遺傳定律，其特點為常染色體顯性遺傳，推測該疾病的病因?qū)W基礎(chǔ)為基因缺失或突變。隨著分子生物學的飛速發(fā)展，很多疾病的分子基礎(chǔ)被闡明，探尋SCCD疾病的分子基礎(chǔ)也成為科學問題之一。

2 SCCD的分子基礎(chǔ)

Takeuchi等[14]發(fā)現(xiàn)了一個新的人類cDNA分子，將其命名為B120。使用熒光原位雜交方法檢測到該基因定位于1號染色體p35～36.1，將該基因片段導(dǎo)入表達載體后，轉(zhuǎn)入Cos1，C3H/10T1/2和NIH/3T3細胞后，檢測到細胞質(zhì)中出現(xiàn)了球形小泡，使用電子顯微鏡和免疫組化染色的方法鑒定該小泡為脂肪液滴。該結(jié)果證明B120基因與細胞內(nèi)的脂質(zhì)代謝相關(guān)，在不同細胞(包括成纖維細胞)中過表達B120基因，可以導(dǎo)致細胞內(nèi)脂質(zhì)沉積，出現(xiàn)脂肪小泡。眼角膜主要由成纖維細胞組成，所以B120基因的過表達可能與SCCD疾病產(chǎn)生相關(guān)[14]，該研究與之前另一篇關(guān)于SCCD疾病發(fā)生可能是特定基因遺傳紊亂造成的結(jié)論不謀而合[15]。隨著分子生物學和分子遺傳學的發(fā)展，新技術(shù)和方法的不斷涌現(xiàn)，疾病發(fā)生與基因的關(guān)系被不斷闡明。Auw-Hadrich等[16]利用分子遺傳學的方法將眼角膜營養(yǎng)不良疾病與基因關(guān)聯(lián)起來，他們將角膜營養(yǎng)不良疾病做了區(qū)分：BIGH 3基因突變可以導(dǎo)致角膜前膜營養(yǎng)不良，如Ⅰ型和Ⅱ型顆粒狀角膜營養(yǎng)不良，Ⅰ型和ⅢA型晶格狀角膜營養(yǎng)不良；9號染色體q34突變可以導(dǎo)致Ⅱ型晶格狀角膜營養(yǎng)不良；16號染色體q22突變可以導(dǎo)致角膜斑點狀營養(yǎng)不良；1號染色體p36突變可以導(dǎo)致 SCCD；20號染色體p11.2～q11.2突變可以導(dǎo)致施列丁后部多形性角膜營養(yǎng)不良。該文章綜述了多種角膜營養(yǎng)不良疾病的發(fā)生與基因的關(guān)系，為SCCD疾病病因?qū)W的闡明奠定了分子基礎(chǔ)。Riebeling等[17]報道了一個SCCD家系，該家系中66歲的母親患有SCCD、Ⅳ型高脂蛋白血癥和高膽固醇血癥，她的一個兒子患有SCCD和高膽固醇血癥同時伴有LDL-膽固醇含量升高。微衛(wèi)星分析發(fā)現(xiàn)患病兒子與非患病兒子在1號染色體p34.1～p36，D1S228標簽附近含有不同的等位基因。因此推測SCCD的發(fā)生與D1S228標簽附近基因異常有關(guān)。早在1995年Amanda等[18]分析了馬薩諸塞州中部兩個瑞典-芬蘭后人家系，分析了基因組中300個微衛(wèi)星標記，90%以上的基因組序列被排除，推測SCCD的基座位于1號染色體p34.1～p36之間，通過單體型分析最終推測SCCD的基座位于D1S2663和D1S228兩個標簽之間16厘摩的間隔中。時隔8a后，同一科研團隊Theendakara等[19]又收集了來自芬蘭、土耳其、德國和美國的13個家系并做了精細分析，揭示SCCD基座位于D1S244和D1S3153兩個標簽之間1.58M堿基對內(nèi)，該結(jié)果進一步縮小了SCCD基座在基因組中的定位，為篩選SCCD疾病的致病基因奠定了基礎(chǔ)。Aldave等[20]篩選了兩個家系SCCD基座區(qū)15個候選基因 (CORT,CLSTN1,CTNNBIP1,DFFA,ENO1,GPR157,H6PD,KIF1B,LOC440559,LZIC,MGC4399,PEX14,PGD,PIK3CD,SSB1)，印證了之前報道中的17個單核苷酸多態(tài)性(SNP)位點，同時也發(fā)現(xiàn)了一批新的SNP位點，GPR157基因[c.795 C>T (Arg 218 Leu); c.811 C>T (Ala 223 Val)]，MGC4399基因[c.1024 G>C (Leu 277 Leu)]，和H6PD基因[c.754 A>C (Asp 151 Ala)]。但是Aldave等[20]分析的15個候選基因并不是SCCD的致病基因，這已經(jīng)排除了一半的候選基因，在剩余的基因中有2/3功能已知，本項工作為進一步揭示SCCD致病分子基礎(chǔ)做了重要的指導(dǎo)。直至2007年，SCCD致病基因被發(fā)現(xiàn)，距離第一次報道該疾病已經(jīng)過了80多年。 SCCD的病因是角膜局部脂質(zhì)異常積累，在多數(shù)病例中發(fā)現(xiàn)血脂代謝紊亂。Orr等[21]在一個幾代人的大家系中利用精細定位分析推測1.3Mbp間隔中候選基因UBIAD1的突變是引起SCCD的分子基礎(chǔ)，并且在其他幾個SCCD家系中發(fā)現(xiàn)了UBIAD1基因突變，UBIAD1是一個異戊烯轉(zhuǎn)移酶，與載脂蛋白E相互作用，參與細胞內(nèi)的膽固醇代謝，其具體分子機制未知。Weiss等[22]分析了6個SCCD家系中患者的DNA樣本，排除了FRAP1、ANGPTL7兩個基因，發(fā)現(xiàn)了UBIAD1基因突變與SCCD相關(guān)，在其中的5個家系中發(fā)現(xiàn)了第102位氨基酸由天冬氨酰突變?yōu)榻z氨酸(N102S)，該結(jié)果與Orr報道的一個家系中UBIAD1突變一致，另外一個家系中第177位氨基酸由甘氨酸突變?yōu)榫彼?G177R)。UBIAD1基因編碼一個異戊烯轉(zhuǎn)移酶，參與體內(nèi)的膽固醇合成，SCCD的產(chǎn)生可能與角膜中膽固醇的異常積累有關(guān)。根據(jù)研究結(jié)果推測SCCD的發(fā)病原因為UBIAD1基因突變，異戊烯轉(zhuǎn)移酶功能受損，角膜中膽固醇等脂質(zhì)代謝異常，導(dǎo)致脂質(zhì)在角膜中積累、沉淀或結(jié)晶化。SCCD的分子基礎(chǔ)經(jīng)過多位科學家多年的努力終于被闡明，這一發(fā)現(xiàn)為SCCD疾病治療與藥物研發(fā)提供了分子靶標與參考。

圖1 患者為14歲男性，角膜上皮下局部弧狀結(jié)晶。

圖2 患者為28歲女性，角膜上皮下近環(huán)狀結(jié)晶。

圖3 患者為37歲男性，角膜中部薄霧化出現(xiàn)。

圖4 患者為40歲男性，角膜中部圓盤狀混濁化，弧狀類脂沉積。

圖5 患者為63歲女性，角膜上皮下結(jié)晶化，角膜呈彌散型薄霧化，有弧狀類脂。

圖6 患者為72歲女性，角膜混濁化嚴重，角膜中央外周薄霧化，弧狀類脂積累多。

3 SCCD的臨床表現(xiàn)與治療

3.1 SCCD的臨床表現(xiàn) SCCD是一種稀有的常染色體顯性遺傳病，其特點為連續(xù)性雙眼角膜混濁化，成因為膽固醇、磷脂等在角膜中的異常積累。大部分SCCD患者血脂、脂蛋白和膽固醇含量異常，但是角膜逐漸混濁化和結(jié)晶化與血脂并沒有直接關(guān)系[23]。臨床檢測發(fā)現(xiàn)約有54% SCCD患者角膜中有結(jié)晶狀沉淀，而另外46%的患者并不伴隨角膜結(jié)晶狀沉淀出現(xiàn)，所以國際命名委員會應(yīng)Weiss等[24-26]眼科學家的要求將SCCD更名為SCD(本文為避免混淆，統(tǒng)一使用SCCD)。化學方法檢測SCCD患者手術(shù)移除的眼角膜中膽固醇含量增加了10倍，磷脂含量增加了5倍，HDL中的載脂蛋白異常積累[27]。

SCCD的發(fā)病年齡可以劃分為3個階段：(1) 26歲及以下；(2) 26～39歲；(3) 40歲及以上。不同參考文獻對年齡劃分存在差異，還有一種劃分方式時間節(jié)點為23和38歲，目前發(fā)現(xiàn)最小的SCCD患者為17月齡[22]，最大為81歲，平均發(fā)病年齡為38.8±20.4歲[23, 25]。

SCCD的臨床表型為：(1)早期(≤26歲)：在角膜基質(zhì)上皮下中央位置出現(xiàn)結(jié)晶狀沉淀(圖1、2)[23]。(2)中期(>26～<39歲)：結(jié)晶狀沉積不斷積累，并出現(xiàn)薄霧化(圖3、4)[23]。(3)晚期(≥39歲)： 隨年齡的增長，結(jié)晶化程度不斷加重，導(dǎo)致整個角膜混濁化(圖5、6)[23]。從角膜中結(jié)晶狀沉淀的積累，推知該疾病隨年齡增長持續(xù)性發(fā)展，導(dǎo)致視力逐漸缺失，最終失明。約有4%的SCCD患者中同時伴隨膝外翻或叉型腿等表型[23, 28-29]。

3.2 SCCD的治療方法 SCCD患者的視力隨著年齡增長逐漸喪失，40歲之前視力可以通過矯正達正常視力水平。40歲以后角膜混濁化加重，視力喪失程度加劇。SCCD患者主要通過穿透性角膜移植(penetrating keratoplasty, PKP)和光治療性角膜切削術(shù)(phototherapeutic keratectomy, PTK)方法來恢復(fù)視力[23, 30]，約有54%的患者會在50歲后，約有77%的患者在70歲以后借助穿透性角膜移植手術(shù)恢復(fù)視力[30]。

4 總結(jié)與展望

SCCD是一種稀有的常染色體顯性遺傳病，在男女中發(fā)病幾率均等，隨年齡增長角膜混濁化加劇最后導(dǎo)致視力喪失，其原因為1號染色體短臂1p36區(qū)帶UBIAD1基因突變，導(dǎo)致角膜中膽固醇、磷脂等在角膜中異常積累[30]，目前在多個國家發(fā)現(xiàn)了該病病例[3, 15, 20-21, 29, 31-35]。國內(nèi)眼科學者也報道過該病例，Jing等[29]報道在河南省發(fā)現(xiàn)了1例29歲女性SCCD患者，該患者同時伴有膝關(guān)節(jié)外翻。復(fù)旦大學附屬眼耳鼻喉科醫(yī)院張朝然團隊也報道過一個患病家系，該家系中共有5例患者，其中有1例患者在臨床檢查中未發(fā)現(xiàn)角膜中結(jié)晶狀沉淀[36]。日本學者報道UBIAD1是人體內(nèi)的一種4-甲基萘醌合成酶[37]，該文章拓展了UBIAD1基因的功能，為進一步揭示該基因在體內(nèi)參與的生理生化過程以及導(dǎo)致SCCD疾病的分子機制提供了參考。截止目前，有關(guān)SCCD的研究報道不足150篇，該疾病致病基因UBIAD1的功能研究正在逐步開展，為最終闡明SCCD的發(fā)病機制夯實基礎(chǔ)。