线粒体病是一组线粒体基因或细胞核基因突变导致线粒体结构和功能异常,并由此引起多系统损害的疾病,以需氧量较高的脑和肌肉受累为主[1,2]。其临床表现多样,主要有线粒体脑肌病伴乳酸酸中毒和卒中样发作(Mitochondrialencephalomyopathywithlacticacidosisandstroke-likeepisodes,MELAS)综合征、慢性进行性眼外肌麻痹(CPEO)、肌阵挛性癫痫伴肌肉破碎红纤维(MERRF)综合征、亚急性坏死性脑脊髓病(Leigh病)和以眼外肌麻痹、视网膜色素变性和心脏传导阻滞为特点的Kearns-Sayre综合征(KSS)等多个亚型。MELAS综合征是最常见的一种类型,以线粒体肌病、脑病、乳酸酸中毒和反复卒中样脑部损害为临床表现,于年由Pavlakis[3]首先报道。现对MELAS综合征综述如下。
1遗传学特点
线粒体普遍存在于真核细胞胞质中,是氧化和能量转换的重要场所,亦是细胞核外唯一带有遗传物质的细胞器。线粒体DNA(mtDNA)为双链闭合环状结构,外环为重链(H),内环为轻链(L),由16,个碱基(bp)组成,含有37个编码基因,分别编码22种tRNA、2种rRNA(12s和16srRNA)以及13种参与氧化磷酸化(OXPHOS)能量产生、呼吸链电子传递过程的蛋白亚单位[4]。MtDNA与核DNA遗传机制不同。其分子遗传特征主要表现为:(1)半自主性:mtDNA是独立于细胞核染色体外的基因组,具有自我复制、转录和翻译的功能。(2)母系遗传:这是线粒体遗传的最突出特点,即母亲将缺陷传递给子女,而只有女儿能将缺陷传递给下一代。这是因为在受精过程中,精子所含的极少的线粒体并不进入卵细胞内,受精卵胞质几乎全部来自卵子,整套线粒体来自母方。在遗传过程中受瓶颈效应(bottleneckeffect)影响,即mtDNA在由母方向子代传递过程中有一个大幅度削减,使子代细胞和组织中仅含有少数卵母细胞的mtDNA。因此,同一家系不同成员间突变比例和临床表型存在很大差异。(3)遗传密码与通用遗传密码不同。(4)异质性和遗传漂变现象:一个细胞中有成百上千个线粒体,一个线粒体中含2~10个DNA分子。当正常和突变的mtDNA以不同比例共存于同一线粒体、细胞、组织或者个体时,称为异质性(heteroplasmy)。异质细胞分裂时,mtDNA通过母系遗传随机分配给子代,由于突变型和野生型mtDNA比例不同,子代的临床表现不一致。经过多代传递,mtDNA表型向野生型或突变型mtDNA占优势方向漂变,异质细胞逐渐向全突变型发展,突变负荷随时间增加。(5)阈值效应:mtDNA表型表达具有阈值效应,即突变mtDNA比例达到一定程度才引起组织、器官功能异常,且症状严重程度取决于突变性质、突变比例及各器官对能量的需求,所以耗能多的器官如肌肉、心脏、脑组织首先受累。(6)高突变率:由于mtDNA没有内含子、保护性组蛋白和缺乏完整有效的修复体系,使之易受氧化磷酸化过程产生的氧自由基的影响,诱发突变几率较核DNA高得多。MELAS综合征相关突变已报道很多,主要位于编码tRNA的基因上,尤其是tRNALeu(UUR)基因,目前报道有7个致病突变位于该基因上(呼和浩特治白癜风最好的医院北京看白癜风哪家医院效果最好