线粒体肌病及脑肌病

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・述　　评・

线粒体肌病及脑肌病

李大年

自L uft 等于1962年首次采用改良Gom o ri T rich rom e 染色(M GT ) 发现肌纤维中有不整红边纤维(RR F ) 并诊断首例线粒体肌病以来, 继而发现此类线粒体疾病也可同时累及中枢神经系统, 并引起多种线粒体脑肌病的临床综合征[1, 2], 近年来随着分子细胞生物学技术的发展, 国外的研究, 已不仅是应用光镜和电子显微镜或组织化学和免疫组化进行结构观察, 而是应用分子生物学技术在基因水平上进行探索, 并在本病的发病机理方面取得了显著的成就。如发现Kearn s 2Sayre 综合征(KSS ) 是由于线粒体DNA (m tDNA ) 缺失(deleti on ) , 线粒体脑肌病伴乳酸中毒和中风样发作(M ELA S ) 患者是由于线粒体DNA (m tDNA ) 中tRNA 亮氨酸基因的核苷酸3243位点发生A →G 碱基置换突变等[3]。国内林世和等[4]于1987年报道1例线粒体性脑肌病, 陈清棠等[5]于1988年报道一组国人线粒体肌病和脑肌病, 并于1994年再次对所收集的53例作了研究[6]。迄今国内对线粒体肌病和脑肌病的报道陆续增多[7～14], 其诊断主要靠肌肉活检组织化学M GT 染色发现不整红边纤维(RR F ) 及电镜观察。其中较深入的研究有采用聚合酶链反应(PCR ) 技术发现m tDNA 部分缺失, 缺失范围在310～717Kb [13], 线粒体最大呼吸速度及呼吸链酶复合物活性降低[14]等。陈清棠等采用Sou thern 杂交技术及PCR 对2例慢性进行性外眼肌麻痹(CPEO ) 加以研究, 证实1例m tD 2NA 有杂合缺失, 另1例经DNA 测序证实m tDNA 10909位点产生一个新的Pvu 酶切位点, 且由单个碱基置换, 认为是一新的点突变。宋东林等采用蛋白A 胶体金法(PGA ) 标记及免疫电镜观察, 发现肌肉组织中与线粒体酶复合体 、 、 及 结合的金粒子, 其程度减少, 提示线粒体内呼吸链中的酶复合体活性降低, 这些研究不论从方法学或所获结果均取得进展。

从目前国内外对本病的研究结果来看, 多认为本病是在线粒体上有着各种不同的功能异常, 并由此导致临床表现各异。这主要是由于线粒体本身的结构和功能有其特殊性和复杂性所致。对线粒体的认识[15]已有百年的历史, 直到本世纪50年代才利用电镜对线粒体的内部结构作了细微的描述。线粒体是广泛存在于真核细胞中的一种微小膜围细胞器。线粒体在细胞质中可以自由移动, 并在代谢旺盛的部位比较集中, 其空间结构由外膜、内膜、外室及内室(基质) 四部分组成。基质中含DNA 称线粒体DNA , 另有核糖体贮存钙离子。已知在线粒体不同结构部位含有不同的酶系统, 如外膜含有细胞色素C 还原酶(NADH ) 、脂肪酸辅酶A 连接酶及单胺氧化酶; 外室中含腺苷酸激酶和核苷二磷酸激酶; 内膜含氧化磷酸化系统的酶类和呼吸链(即电子传递系统) 。氧化磷酸化要有电子传递。氧化磷酸化系统的酶类包括三磷酸腺苷(A T P ) 合成酶、琥珀酸脱氢酶。呼吸链由黄素蛋白、铁硫蛋白、辅酶Q 和细胞色素所组成。此外, 内膜还含有肉毒碱脂肪酸酰基转移酶。在基质中含有柠檬酸循环酶、脂肪酸氧化酶、谷氨酸脱氢酶以及合成DNA 及RNA 的蛋白质结构成分。由此可见, 线粒体的功能与细胞内三羧酸循环、氧化磷酸化及脂肪酸氧化, 即糖、脂类及蛋白质的生化代谢有着密切的关系。但线粒体最重要的功能是进行氧化磷酸化, 产生高能磷酸键(A T P ) 。即通过在基质中进行的糖酵解、三羧酸循环以及在内膜上的呼吸链和氧化磷酸化系统的有密切偶联, 而合成大

作者单位:250012济南, 山东医科大学附属医院神经内科

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根据目前国内外对本病研究的现状, 国内应在下列几个方面多做些工作, 将会对本病的深入认识有所裨益。

一、对本病先要有认识才能进一步作出诊断

由于本病临床表现复杂多样, 有些虽已形成综合征, 如最常见的KSS 、M ELA S 及肌阵挛癫痫伴RR F 综合征(M ERR F ) 及线粒体肌病等, 仍要求医生先要通过学习, 而对这类疾病的临床表现有所了解, 这样才易于发现本病。一旦怀疑是本病时, 应做肌肉活检进行组织化学病理观察, 检查肌

[16]细胞中是否有RR F 存在, 以便确诊。这样做才有可能在我国内发现更多的病例。Jack son 等认为

对KSS 病人, 仅从临床表现就足以诊断, 若遇临床表现不典型者, 应查脑脊液是否有乳酸增高, 则有助于诊断。为确诊此病, 还要做肌肉组织化学检查, 甚至m tDNA 分析, 观察是否有基因突变。

二、收集大量病例, 进行临床分类或分型研究

从本病表现的临床综合征来看, 较常见者为KSS 、M ELA S 及M ERR F 等, 但尚有一些线粒体疾病如L eigh 病、M enke 病、Fancon i 综合征及L eber 遗传性眼神经病等, 此类患者主要是新生儿及婴幼儿, 且有强烈的家族遗传倾向, 并且不易仅从肌肉组织化学检查发现RR F 而能诊断。还有某些线粒体肌病, 其肌肉组化染色及电镜观察可同时发现合并糖原累积病或脂质沉积病, 这些表现均在确诊上带来混淆和困难, 为便于神经内科、内科、儿科及眼科医师容易认识本病和掌握本病的临床表现和诊断要点, 宜在大量收集病例的基础上, 根据本病的发生、发展的规律特点, 进一步探讨是否可以做出对本病的临床分类或分型, 这不但有助于对本病的深入认识, 而且对探讨发病机理也有益处。

三、有条件的实验室宜从分子生物学水平研究本病的发病机理

目前, 已知采用生物化学及分子生物学技术, 从本病患者骨骼肌中发现线粒体呼吸链 、 、 及 型酶复合物(enzym e com p lexes ) 有异常改变, m tDNA 发生缺失或点突变。这对深入探讨本病的发病机制极为重要。但对每一位患者来说, 其分子生物学、分子遗传学或分子细胞病理学的改变并不一致。因此, 从上述几方面进行深入研究, 对此类疾病不论从线粒体疾病的最后确诊和未来从基因水平上解决本病的遗传和治疗问题均至关重要。但此类研究技术水平要求高、代价昂贵, 仅能在有条件的医院中进行, 若能重视基础学科, 如生物化学和分子细胞生物学和临床学科共同联袂研究, 可能是一条捷径。

参考文献

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(收稿:1996204223)

(本文编辑:陈秀华)

二氯醋酸钠对大鼠缺血性脑乳酸含量的影响

彭建伟　黄怀钧　王凤霞

　　在大鼠脑缺血前后分别应用二氯醋酸钠(DCA ) ,

观察不同灌流期内大鼠脑乳酸含量的变化, 现将结果

报道如下。

材料:40只体重400～450g 之成熟雄性非禁食SD

大鼠, 随机平均分为5组:正常对照组、缺血前生理盐

水治疗组(A ) 、缺血前DCA 治疗组(B ) 、缺血后生理盐

水治疗组(C ) 和缺血后DCA 治疗组(D ) 。按Pu lsinelli

法制备大鼠4条血管闭塞脑缺血模型, 对照组仅行假

手术。缺血30分钟, A 、B 两组均再灌流1小时, C 、D 两

组均再灌流2小时, 药物剂量5m l kg (DCA 浓度

33mo l L ) 。血糖用氧化酶法, 脑乳酸用LDH 法分别测

定。脑含水量用称重法计算, 细胞直径在I BA S 处理下

求得。

结果:动物体重和血糖总体比较差异均无显著意

义(F 检验, P >0. 05) 。含DCA 治疗组间(B 、D ) 脑乳酸、

水量及细胞直径比较, 差异均无显著性意义(t 检验,

P >0. 5) , 但却明显低于相应的生理盐水治疗组(A 、C )

(t 检验, P 0. 2) , 说明再灌流后第1小时是脑乳酸产生的关键时期。F rerich s 的实验结果证明, 再灌流后首发的反应性高血流, 平均持续17±1分钟。因此, 本结果证明, 脑乳酸的产生主要集中于低灌流期。经简单直线相关分析, 脑乳酸与含水量(r =0. 96) 及与细胞直径(r =0. 81) 间均成明显正相关, 说明乳酸酸中毒是引起再灌注性脑水肿的非常重要的病理因素。经DCA 治疗后, B 、D 两组脑乳酸明显低于A 、C 组, 且B 、D 两组间无差异。说明无论缺血前后应用DCA , 其降乳酸效应相同。同时随脑乳酸的下降, 含水量及细胞直径亦同步减少, 提示DCA 易于透过血脑屏障, 加速再灌流后的脑乳酸代谢, 从而迅速有效地降低脑乳酸含量, 减轻脑水肿, 缩短脑细胞暴露于高乳酸中的时间, 避免细胞的不可逆性损伤。本组应用25m g

但单纯应用DCA , 并未使脑kg 的DCA 是安全有效的。

乳酸和含水量完全降至正常, 提示缺血性脑代谢紊乱

的发生是包括乳酸酸中毒在内的多因素所致。

(收稿:1995210229　　修回:1996204210) 讨论:实验动物体重和血糖值组间比较均无差异, 不会对实验结果产生影响。各组血糖均高于禁食大鼠, 与C lifton 报道一致。DCA 治疗组血糖稍高于生理盐水作者单位:430071武汉, 湖北医科大学附属第二医院神经

科(彭建伟, 现在解放军第一六○医院神经科) (本文编辑:李文慧)