田國紅

[1.復(fù)旦大學(xué)附屬眼耳鼻喉科醫(yī)院眼科 上海 200031； 2.國家衛(wèi)健委及中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院近視眼重點實驗室(復(fù)旦大學(xué)) 上海 200031； 3.上海市視覺損害與重建重點實驗室(復(fù)旦大學(xué)) 上海 200031]

1 Leber遺傳性視神經(jīng)病變

1871年，Leber首次描述了該病并冠名[1]，但直到20世紀80年代才明確該病為母系遺傳的線粒體基因突變導(dǎo)致。線粒體基因為獨立于核基因之外的雙鏈DNA環(huán)，位于真核生物細胞質(zhì)中，負責編碼真核生物氧化呼吸鏈不可缺少的還原性輔酶Ⅰ脫氫酶復(fù)合體(NADH)，該復(fù)合體的3個亞單位ND4、 ND6和ND1分別由線粒體DNA(mtDNA)11778位點、14484位點和3460位點編碼。如果上述3個位點出現(xiàn)點突變則復(fù)合體功能受損而無法產(chǎn)生三磷酸腺苷(ATP)為細胞供氧[2]。

流行病學(xué)數(shù)據(jù)顯示，在新英格蘭人群中，Leber遺傳性視神經(jīng)病變(Leber hereditary optic neuropathy，LHON)的發(fā)病率為3.22/100 000[3]。目前缺乏國內(nèi)流行病學(xué)數(shù)據(jù)。在具有基因突變的家系中，男性患者出現(xiàn)視力下降的比率可高達60%，而女性約30%發(fā)病。有癥狀的女性更容易生育有癥狀的下一代[4]。部分攜帶mtDNA突變的患者可以終身無癥狀，可能與個體突變的雜合度、基因表型及缺陷基因的拷貝數(shù)、組織的需氧量、外界誘發(fā)因素相關(guān)。由于突變的mtDNA存在于胞質(zhì)中，生殖過程中精子中所含線粒體進入受精卵的量很少，此為LHON母系遺傳的分子生物學(xué)基礎(chǔ)。

1.1 臨床特征 患者多為15～35歲的青少年，男性多見。臨床中老年患者亦可見。以急性或亞急性無痛性視力下降為常見就診主訴。雙眼可同時或先后受累。兩眼間隔發(fā)病時間常為數(shù)周至數(shù)月，且97%的患者對側(cè)眼在1年內(nèi)出現(xiàn)視力下降。急性期患眼視力呈持續(xù)性下降的趨勢，直至3個月左右趨于穩(wěn)定。大部分患者平均視力低于0.1，且色覺嚴重缺失[1]。相對于患者較差的視力，瞳孔對光反射保留，且單眼發(fā)病時患側(cè)眼相對性傳入性瞳孔障礙并不明顯。此現(xiàn)象發(fā)生機制可能與健側(cè)眼亦發(fā)生視神經(jīng)損害有關(guān)。另外一個假說為Leber患者視網(wǎng)膜中與瞳孔對光反射相關(guān)的視黑素細胞相對保留有關(guān)[5]。

眼底表現(xiàn)為該病最具特征性的臨床表現(xiàn)之一。急性期視乳頭充血、色紅，毛細血管擴張、迂曲，視盤邊界貌似模糊，極易誤診為急性視神經(jīng)炎。Smith等[6]結(jié)合病理改變將典型LHON視乳頭特征總結(jié)為3點：①視乳頭周圍毛細血管擴張樣微血管病變(telangiectatic microangiopathy)；②視盤周圍神經(jīng)纖維層腫脹(假性水腫，pseudoedema)；③熒光素眼底血管造影視盤無滲漏。上述“經(jīng)典”LHON視乳頭表現(xiàn)可以很大程度幫助我們快速確診(圖1)。亞急性期視盤充血逐漸消退，視乳頭黃斑束丟失。慢性期視盤呈現(xiàn)彌漫性萎縮[7](圖2)。中心視野受累，即中心暗點、旁中心暗點和連生理盲點的中心暗點，是LHON另一重要臨床特征(圖3)。雖然大多數(shù)LHON患者僅有視力受損，但部分患者可同時伴有其他神經(jīng)系統(tǒng)損害，如運動障礙、肌張力異常、共濟失調(diào)、癲癇、聽力障礙及肌病等[7]，臨床稱為Leber疊加綜合征(Leber plus)。

圖1 LHON患者急性期雙側(cè)眼底 雙側(cè)視盤邊界欠清，毛細血管擴張充血，左側(cè)視盤鼻上方片狀出血；下圖熒光素眼底血管造影顯示雙眼均未見熒光滲漏，為假性水腫。

圖2 LHON患兒發(fā)病不同時期眼底表現(xiàn) A.急性期雙眼視盤毛細血管擴張充血、色紅、假性水腫；B.亞急性期視盤充血消退，視乳頭黃斑束萎縮；C.慢性期視盤彌漫性萎縮、神經(jīng)纖維層丟失。

圖3 LHON患者中心視野受累 A.Humphrey中心視野檢查；B.Goldmann周邊視野檢查。

1.2 輔助檢查 LHON的熒光素眼底血管造影顯示視盤無滲漏，與檢眼鏡(眼底鏡)下觀察到的視盤腫脹、甚至盤周出血不同，因此LHON的視盤水腫實為假性視盤水腫。影像學(xué)檢查通常具有鑒別價值：大多數(shù)LHON急性期雙側(cè)視神經(jīng)無強化或輕度強化，借此與視神經(jīng)炎進行鑒別。一些學(xué)者[8]發(fā)現(xiàn)LHON患者磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)T2加權(quán)冠狀位顯示視交叉中心高信號，類似“面罩征”，是該病的另一個特征性表現(xiàn)。近年，隨著光學(xué)相干層析成像(optical coherence tomography，OCT)技術(shù)廣泛用于神經(jīng)眼科領(lǐng)域，對不同時期患者視盤周圍視網(wǎng)膜神經(jīng)纖維層(retinal nerve fibre layer，RNFL)厚度和黃斑區(qū)神經(jīng)節(jié)細胞-內(nèi)叢狀層(ganglion cell and inner plexiform layer，GCIPL)厚度2個角度進行評估，有助于預(yù)測疾病預(yù)后及鑒別診斷。急性期，由于視盤充血、毛細血管擴張，視乳頭周圍RNFL增厚；亞急性期和慢性期，視盤周圍RNFL表現(xiàn)出顳側(cè)變薄的趨勢，為視乳頭黃斑束損害導(dǎo)致(圖4)。黃斑GCIPL在急性期即表現(xiàn)出明顯變薄，不但有助于與視神經(jīng)炎的鑒別，而且表明LHON是視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細胞受累病變[9]。

圖4 LHON患者急性期眼底及OCT特征 A.患者左眼視力下降，左側(cè)視盤邊界欠清、顳側(cè)色略淡；右眼雖無視力下降，但仍可見毛細血管擴張、充血的特征。B.Zeiss-Cirrus-OCT顯示左眼視盤周圍神經(jīng)纖維層輕度增厚(左側(cè)箭頭)，但黃斑節(jié)細胞明顯變薄(右側(cè)箭頭)，表明病變以神經(jīng)節(jié)細胞損害為主。

1.3 基因診斷 國內(nèi)基因檢測技術(shù)最近10年發(fā)展非常迅速，從最初的聚合酶鏈反應(yīng)(polymerase chain reaction，PCR)僅可檢測3個原發(fā)突變位點的方式進入到目前對線粒體環(huán)基因全長的測序。因此，國內(nèi)越來越多的繼發(fā)位點突變導(dǎo)致的遺傳性線粒體疾病被報道，且以往很多不明原因的視神經(jīng)萎縮患者得以確診[10]。尤其是在一些年齡偏大人群，很多為吸煙、酗酒及服用抗結(jié)核藥物后誘發(fā)[11-12]。我們中心還報道了mtDNA12811點突變導(dǎo)致的眼肌麻痹患者[13]。目前，國內(nèi)一些基因檢測機構(gòu)還可提供突變頻率，有助于臨床預(yù)測攜帶者的發(fā)病風(fēng)險。本中心首診眼科的視神經(jīng)萎縮患者隊列研究結(jié)果顯示，249例遺傳性視神經(jīng)病變患者中LHON占67.9%[7]。精準的基因檢測對于患者遺傳生育具有重要的指導(dǎo)意義，且有望用于不久后的基因治療。

1.4 治療 目前尚無有效的藥物治療LHON，臨床仍舊使用傳統(tǒng)輔酶Q10及自由基清除劑艾地苯醌作為針對線粒體功能障礙的能量替代治療。1項多中心、隨機、雙盲對照研究，即大劑量艾地苯醌(900 mg/d)治療3個原發(fā)位點突變LHON臨床研究顯示：雖然治療組與安慰劑組視力預(yù)后差異并無統(tǒng)計學(xué)意義，但該藥物對于基線期雙眼視力有差異患者的較好側(cè)眼有改善作用[14]。2020年1項開放、多中心、回顧性、非對照Leber研究[15]顯示，受試者最佳恢復(fù)的平均幅度為23個字母，觀察終點時增加到36個字母(7行ETDRS)；且在最后1次評估中，與最低點相比，視覺結(jié)果顯著改善。目前，國內(nèi)大劑量艾地苯醌治療LHON的臨床三期研究正在展開中。近年來，人們關(guān)注的LHON患者基因治療也取得了初步結(jié)果：RESCUE、REVERSE及后續(xù)隨訪RESTORE研究均為腺相關(guān)病毒(adeno-associated virus，AAV)AAV轉(zhuǎn)染ND4(rAAV2/2-ND4)治療mtDNA11778突變LHON的療效及安全性分析[16-17]。其中RESCUE納入病程小于半年的LHON患者；REVERSE納入了病程6～12個月的患者；RESTOR研究則是前述2個三期臨床研究患者長達5年的隨訪，尚在進行中。初步研究結(jié)果顯示，該基因治療相對安全，未見嚴重不良事件?；颊咦罴殉C正視力(best corrected visual acuity，BCVA)從病程12個月平均1.57logMAR(約小數(shù)視力0.03)提高至病程48個月時的1.26 logMAR(約小數(shù)視力0.06)。雖然數(shù)據(jù)顯示BCVA的提高尚不足以顯著改善患者的生活方式，但不失為根治LHON研究方向的嘗試。

國內(nèi)基因治療雖然掀起了一股熱潮，但要獲得真正突破性的成果尚需較長時日。針對兒童患者低視力訓(xùn)練、視覺輔助設(shè)施及相關(guān)教育機構(gòu)的完善可以很大程度提高患者的生活質(zhì)量。健康宣教，包括戒煙、戒酒以及避免肝毒性藥物的過度使用可以一定程度避免攜帶者發(fā)病。

1.5 預(yù)后 在3個原發(fā)突變DNA(mtDNA)11778、14484和3460中，14484患者預(yù)后最佳，視力甚至可恢復(fù)至1.0；11778患者預(yù)后不佳[1,4]。僅4%的11778突變患者可自愈；而14484的自愈率高達65%。

2 常染色體顯性遺傳性視神經(jīng)病變

常染色體顯性遺傳性視神經(jīng)病變(autosomal dominant hereditary optic atrophy，DOA)是 除LHON以外另一大類線粒體遺傳性視神經(jīng)病變。DOA雖然可伴有眼外癥狀，但核心損害為神經(jīng)節(jié)細胞內(nèi)能量代謝異常[2]。目前發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致DOA的是OPA1～OPA8基因突變，其中65%～90%的DOA為OPA1基因突變導(dǎo)致[18]。

2.1 臨床特征 DOA是國外文獻中報道最常見的遺傳性視神經(jīng)病變，其發(fā)病率估計為1/50 000，在丹麥甚至高達1/10 000[19-20]。近期由于國內(nèi)基因檢測方法的進步，越來越多的OPA1基因突變導(dǎo)致的DOA患者得以確診?；颊甙l(fā)病年齡多在10歲之內(nèi)，常見為4～6歲，尤其是在學(xué)齡前兒童體檢篩查中被發(fā)現(xiàn)視力不佳及視盤蒼白者居多。由于視力受損發(fā)病隱襲，呈現(xiàn)緩慢下降或穩(wěn)定的趨勢而非急性視力喪失，因此很多患者在成年后因“不明原因”的視神經(jīng)萎縮而就診。患眼視力在不同人群中差異很大，甚至同一家系中不同患者之間亦有不同。約40%的患者雙眼視力可終身維持在0.3～1.0；視力為0.03～0.1的患者只占15%；嚴重的視力下降至光感或手動者少有[21]。眼底表現(xiàn)為視盤顳側(cè)的楔形蒼白萎縮，與視乳頭黃斑束的神經(jīng)纖維丟失相對應(yīng)，易誤診為青光眼的杯盤比增大。在視野損害文獻中，報道以中心視力及旁中心暗點居多，但臨床中我們發(fā)現(xiàn)正常視野及旁中心視野缺損，類似雙顳側(cè)偏盲，尤其是雙側(cè)顳上的缺損類型，更為常見(圖5)。推測與患者代償性的旁中心注視有關(guān)。利用OCT技術(shù)觀察黃斑節(jié)細胞丟失與視野損害的對應(yīng)關(guān)系有助于鑒別[22]。我們中心研究顯示，DOA患者年齡分布呈現(xiàn)雙峰型：＜10歲患者及35歲患者常見。推測后者為幼時發(fā)病但因視功能尚好未及時就診。除視力損害外，DOA患者常伴有的其他神經(jīng)系統(tǒng)癥狀為眼球震顫、斜視、眼外肌麻痹及神經(jīng)性耳聾[7]。

圖5 DOA（OPA1基因突變）患者眼底及視野 男性32歲，體檢時發(fā)現(xiàn)雙眼視神經(jīng)萎縮，雙眼BCVA為0.3。A.眼底示雙側(cè)視盤小、蒼白，尤其以顳側(cè)楔形萎縮為著，神經(jīng)纖維層萎縮；B.Humphrey視野顯示雙眼顳側(cè)視野缺損，與LHON患者中心暗點不同。

2.2 基因檢測OPA1基因為核基因，位于核染色體3q28–29。其編碼的蛋白質(zhì)為類動力蛋白GTP酶，是線粒體內(nèi)膜融合及網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)功能維持的重要蛋白；還參與了線粒體氧化磷酸化復(fù)合物及呼吸鏈膜蛋白的穩(wěn)定。因此，OPA1基因突變導(dǎo)致的蛋白功能缺失最終引發(fā)線粒體破碎而出現(xiàn)神經(jīng)節(jié)細胞凋亡[23]。目前已發(fā)現(xiàn)超過200個OPA1基因突變位點，但一些突變的臨床意義尚待明確。這些突變包括蛋白質(zhì)翻譯提前終止、錯義突變、移框突變以及重復(fù)大片段缺失等。借助PCR技術(shù)檢測未發(fā)現(xiàn)突變的患者，使用基因二代測序后發(fā)現(xiàn)很多為OPA1基因大片段缺失或重排導(dǎo)致病變。因此，OPA1基因突變具有臨床多樣化的表現(xiàn)。除視神經(jīng)萎縮外，內(nèi)耳、腦、周圍神經(jīng)可伴發(fā)損害，即DOA疊加綜合征(DOA plus syndrome)。

3 Wolfram 綜合征

Wolfram綜合征臨床特征為青少年患I型糖尿病、進展性視神經(jīng)萎縮、病程中不同時期出現(xiàn)尿崩癥及神經(jīng)性耳聾。因此簡稱為DIDMOAD(尿崩、糖尿病、視神經(jīng)萎縮、耳聾的英文首字母縮寫)。糖尿病癥狀多出現(xiàn)在10～20歲，并伴隨著進展性視神經(jīng)萎縮。少數(shù)患者以視力下降伴隨視神經(jīng)萎縮為首發(fā)癥狀。盡管視盤已呈現(xiàn)嚴重萎縮，但發(fā)病初期視力下降可不明顯；隨后逐漸進展，晚期視力多低于0.1。尿崩癥和聽力下降因人而異，出現(xiàn)于病程不同時期，聽力下降首先累及高頻聽力。其他神經(jīng)系統(tǒng)異常包括共濟失調(diào)、癲癇、震顫、胃腸道功能紊亂、眼瞼下垂、白內(nèi)障及眼肌麻痹等(圖6)。該綜合征中位生存年齡為30歲，常見死亡原因為中樞性呼吸衰竭。本中心1例患者死于糖尿病酮癥酸中毒。

圖6 Wolfram綜合征患者眼底及OCT 女性6歲，自幼雙眼視力不佳、先天性白內(nèi)障，I型糖尿病。A.眼底示雙側(cè)視盤彌漫性蒼白、萎縮，伴晶狀體混濁；B和C.Zeiss-Cirrus-OCT示視盤周圍神經(jīng)纖維層(B)及黃斑神經(jīng)節(jié)細胞層(C)彌漫性丟失。

大多數(shù)導(dǎo)致Wolfram綜合征的基因WFS1位于染色體4p16.1。隱性遺傳的方式常見，但偶有顯性遺傳方式。少數(shù)患者基因突變位于染色體4q22–24的CISD2(WFS2)基因，臨床偶見[24]。WFS1基因編碼蛋白與線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)鈣離子內(nèi)流相關(guān)，因此Wolfram綜合征也歸屬于線粒體疾病譜系。

4 線粒體腦病

Leigh綜合征也稱為亞急性壞死性腦炎，因突變基因不同其遺傳方式可為常染色體隱性遺傳、X-連鎖或母系遺傳的方式。癥狀通常出現(xiàn)在2歲以內(nèi)，患兒呈進行性腦干功能障礙、共濟失調(diào)、癲癇發(fā)作及周圍神經(jīng)病變，智力減退伴聽力及視力下降。NDUFS1、NDUFS4、NDUFS7、NDUFS8、NDUFV1突變均為線粒體復(fù)合體Ⅰ功能異常，SDHA為復(fù)合體Ⅱ功能異常。除此之外，很多影響線粒體呼吸鏈組裝、蛋白轉(zhuǎn)運及功能維持的相關(guān)基因突變均能導(dǎo)致Leigh綜合征或Leigh相關(guān)病變。臨床表現(xiàn)除上述經(jīng)典中樞神經(jīng)系統(tǒng)病變外，尚可累及心臟、肝臟、腎臟、骨骼肌及周圍神經(jīng)、耳蝸等器官[25-26](圖7)。視神經(jīng)萎縮也可見于下述線粒體綜合征，盡管視神經(jīng)萎縮為臨床次要表現(xiàn)：線粒體腦病伴乳酸血癥及類卒中發(fā)作(MELAS)、肌陣攣癲癇伴破碎紅纖維(MERRF)、慢性進行性眼外肌麻痹(CPEO)及Kearns-Sayre綜合征等。我們的隊列研究中也顯示以LHON為唯一癥狀的mtDNA8344突變的MERRF綜合征患者以及mtDNA13515突變的MELAS綜合征患者。

圖7 Leigh綜合征患兒眼底及顱腦MRI A.眼底示雙側(cè)視盤顳側(cè)蒼白，雙眼球外旋(患兒有眼球運動障礙)；B.顱腦MRI T2Flair示中腦背側(cè)異常高信號(箭頭)。

5 其他

Charcot-Marie-Tooth(CMT)病、遺傳性痙攣性截癱(hereditary spastic paraplegia，HSP)、Friedreich 共濟失調(diào)及脊髓小腦共濟失調(diào)(spinocerebellar ataxias，SCA)等均為伴有視神經(jīng)萎縮的線粒體相關(guān)疾病。其中CMT病是神經(jīng)系統(tǒng)最常見的遺傳性周圍神經(jīng)病變，由MFN2(1p36.2)基因突變導(dǎo)致。MFN2編碼線粒體外膜類動力蛋白GTP酶區(qū)域，作為OPA1蛋白結(jié)構(gòu)與功能的補充，對線粒體氧化磷酸化起著重大作用。因此，該病視神經(jīng)萎縮的臨床特征與OPA1導(dǎo)致的病變類似[27]。由SPG7(16q24.3)基因突變導(dǎo)致其編碼蛋白paraplegin功能障礙的疾病被確認為常染色體隱性HSP的一種臨床類型。雙眼視神經(jīng)萎縮為該類患者典型的臨床特征。SPG7與OPA1水解后2個片段的功能活化密切相關(guān)。Friedreich 共濟失調(diào)為GAA三核苷酸重復(fù)導(dǎo)致的常染色體隱性遺傳性疾病。FXN(9q13-21.1)基因編碼的frataxin蛋白直接參與線粒體內(nèi)膜鐵-硫聚集功能，因此突變后表現(xiàn)出伴有視神經(jīng)萎縮的線粒體功能障礙性疾病[28]。SCA為一組臨床以小腦脊髓共濟失調(diào)為特征的遺傳性中樞神經(jīng)系統(tǒng)病變，目前診斷亞型已經(jīng)多達20余種。很多亞型與CAG三核苷酸重復(fù)有關(guān)?；颊咭暳ο陆挡粌H與視神經(jīng)萎縮、眼球震顫有關(guān)，尚有部分類型合并視網(wǎng)膜病變導(dǎo)致的視功能下降。

6 結(jié)語

遺傳性視神經(jīng)病變是神經(jīng)眼科傳入障礙性疾病中導(dǎo)致視力下降、視神經(jīng)萎縮的常見疾病，其中線粒體疾病所占比例較高。視神經(jīng)萎縮可作為疾病的唯一癥狀(例如LHON)，也可伴隨其他神經(jīng)系統(tǒng)或周圍神經(jīng)病變(例如DOA)，部分患者具有多系統(tǒng)損害的綜合征樣表現(xiàn)。對于患者的確診應(yīng)從不同疾病的典型臨床表現(xiàn)、體征、輔助檢查入手，然后鎖定相關(guān)基因進行精準的基因檢測。目前遺傳性視神經(jīng)疾病的治療屬于國際難題，但基因治療已經(jīng)在某些突變類型明確的單基因突變疾病中進行臨床試驗，不久的將來有望解決該臨床問題。

志謝：感謝復(fù)旦大學(xué)附屬眼耳鼻喉科醫(yī)院生物樣本庫及邁基諾基因公司對本研究的支持。