引用本文:中華醫(yī)學(xué)會(huì)罕見病分會(huì), 北京醫(yī)學(xué)會(huì)罕見病分會(huì). 抗肌萎縮蛋白病中國診斷指南 [J] . 中華醫(yī)學(xué)雜志, 2024, 104(11) : 822-833. DOI: 10.3760/cma.j.cn112137-20231217-01402. 通信作者:熊暉,北京大學(xué)第一醫(yī)院兒科,北京 100034,Email:xh_bjbj@163.com;袁云,北京大學(xué)第一醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科,北京 100034,Email:yuanyun2002@126.com. 摘要 抗肌萎縮蛋白病是由編碼抗肌萎縮蛋白的DMD基因致病性變異所導(dǎo)致的一組主要累及骨骼肌和(或)心肌的X-連鎖隱性遺傳性肌病,包括Duchenne型肌營養(yǎng)不良、Becker型肌營養(yǎng)不良以及X-連鎖擴(kuò)張型心肌病。DMD基因致病性變異廣泛而復(fù)雜,導(dǎo)致部分患者的診斷和臨床分型復(fù)雜而困難。精準(zhǔn)的分子遺傳學(xué)診斷對(duì)于抗肌萎縮蛋白病的臨床診治、多學(xué)科管理、遺傳咨詢、產(chǎn)前診斷和基因治療的選擇具有重要意義。本指南基于抗肌萎縮病的研究進(jìn)展,借鑒國內(nèi)外抗肌萎縮蛋白病的指南共識(shí),在抗肌萎縮蛋白病的臨床表現(xiàn)、遺傳學(xué)基礎(chǔ)、診斷及臨床分型、遺傳學(xué)診斷流程以及臨床遺傳咨詢方面達(dá)成共識(shí),提出18條推薦意見。本指南旨在規(guī)范和優(yōu)化抗肌萎縮蛋白病的診斷,為臨床醫(yī)師和政府管理人員的工作提供參考,共同降低抗肌萎縮蛋白病患者的診斷難度。 抗肌萎縮蛋白?。╠ystrophinopathy)是由位于Xp21.2的抗肌萎縮蛋白基因(dystrophin,DMD)致病性變異所導(dǎo)致的一組主要累及骨骼肌和(或)心肌的X-連鎖隱性遺傳性肌病[1, 2],以男性患者為主,少數(shù)女性DMD基因致病性變異攜帶者也可出現(xiàn)不同程度的骨骼肌和(或)心肌受累。DMD基因的完全或部分失功能變異引起多種抗肌萎縮蛋白同源異構(gòu)體出現(xiàn)質(zhì)和(或)量的異常,其中Dp427m異構(gòu)體的缺陷導(dǎo)致患者出現(xiàn)骨骼肌和(或)心肌的受累,形成抗肌萎縮蛋白病的典型表型譜系[2],包括Duchenne型肌營養(yǎng)不良(Duchenne muscular dystrophy,DMD)、Becker型肌營養(yǎng)不良(Becker muscular dystrophy,BMD)、X-連鎖擴(kuò)張型心肌?。╔-linked dilated cardiomyopathy,XLDCM)。作為最常見的遺傳性肌病,DMD和BMD的發(fā)病率在存活男嬰中分別約為19.8/100 000[3]和5.4/100 000[4],DMD和BMD的人群患病率分別約為4.8/100 000和1.6/100 000[5],XLDCM和女性抗肌萎縮蛋白病的流行病學(xué)情況尚不明確。 中國抗肌萎縮蛋白病患者的就醫(yī)困難主要包括診斷分型困難以及相關(guān)醫(yī)療費(fèi)用的報(bào)銷困難。因DMD基因結(jié)構(gòu)的高度復(fù)雜性,其致病性變異廣泛而復(fù)雜[6-12],導(dǎo)致抗肌萎縮蛋白病的遺傳學(xué)診斷在部分患者中相對(duì)復(fù)雜而困難。精準(zhǔn)的分子遺傳學(xué)診斷對(duì)于抗肌萎縮蛋白病的臨床診治、多學(xué)科管理、遺傳咨詢、產(chǎn)前診斷和基因治療的選擇具有重要意義。本指南旨在規(guī)范和優(yōu)化抗肌萎縮蛋白病的診斷,為臨床醫(yī)師和政府管理人員的工作提供參考,共同降低抗肌萎縮蛋白病患者的診斷難度。 一 指南制訂方法 本指南借鑒國內(nèi)外近年抗肌萎縮蛋白病的指南共識(shí)[13-16],同時(shí)對(duì)國內(nèi)外文獻(xiàn)進(jìn)行綜合分析,以抗肌萎縮蛋白病專家討論會(huì)的方式完成。本指南主要由具有醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)和臨床實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的多學(xué)科專家研究制訂,多學(xué)科專家小組包括兩個(gè)小組,分三個(gè)階段對(duì)指南內(nèi)容進(jìn)行了撰寫和修改,采取專家討論會(huì)的方法進(jìn)行討論和驗(yàn)證。 第一階段,委托神經(jīng)內(nèi)科專家起草指南的初稿,神經(jīng)內(nèi)科專家通過北京大學(xué)醫(yī)學(xué)圖書館網(wǎng)站對(duì)電子數(shù)據(jù)庫NCBI PubMed、中國知網(wǎng)、萬方數(shù)據(jù)庫的文獻(xiàn)進(jìn)行檢索,檢索時(shí)間為1970年1月至2023年11月。采用布爾邏輯檢索技術(shù),檢索表達(dá)式為“A and B”,其中A的主要檢索詞包括dystrophin、DMD、dystrophinopathies、Duchenne muscular dystrophy、Becker muscular dystrophy、X-linked dilated cardiomyopathy、抗肌萎縮蛋白病、假肥大型肌營養(yǎng)不良,B的主要檢索詞包括diagnosis、genetic diagnosis、molecular diagnosis、guideline、診斷、遺傳學(xué)診斷、指南。 第二階段,成立指南核心工作小組,由來自神經(jīng)病學(xué)、兒科學(xué)和醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)領(lǐng)域的專家組成,核心工作小組成員對(duì)指南初稿進(jìn)行討論、修改和確認(rèn),滿足基層醫(yī)師的工作需要以及醫(yī)保政策的需要。 第三階段,建立指南完善小組,專家組成員來自神經(jīng)內(nèi)科、兒科、生殖醫(yī)學(xué)、衛(wèi)生經(jīng)濟(jì)學(xué)領(lǐng)域以及基因檢測實(shí)驗(yàn)室人員,對(duì)核心工作小組確認(rèn)的指南進(jìn)行評(píng)議、修改和確認(rèn),滿足分級(jí)診療的需要,使相關(guān)檢查符合國家醫(yī)保的要求。本指南由不同領(lǐng)域的26位專家對(duì)每一條推薦意見進(jìn)行投票,對(duì)有爭議的推薦意見進(jìn)行多次討論后確定最終的推薦意見。 核心工作小組在中華醫(yī)學(xué)會(huì)罕見病分會(huì)和北京醫(yī)學(xué)會(huì)罕見病分會(huì)的領(lǐng)導(dǎo)下確認(rèn)并發(fā)布該指南。所有參與的專家組成員聲明無利益沖突,也無利益相關(guān)企業(yè)的參與。本指南的制訂由中央高水平醫(yī)院臨床研究專項(xiàng)和國家自然科學(xué)基金聯(lián)合資助。 二 臨床表現(xiàn) (一)男性患者 1. DMD:根據(jù)DMD患者肢體無力的表現(xiàn)以及伴隨的其他器官系統(tǒng)損害,病情進(jìn)展可分為5個(gè)階段,分別是癥狀前期、早期獨(dú)走期、晚期獨(dú)走期、早期不能獨(dú)走期以及晚期不能獨(dú)走期[13,15]。癥狀前期主要表現(xiàn)為運(yùn)動(dòng)發(fā)育遲緩,可伴有不同程度的靜止性認(rèn)知障礙[17-19]?;颊咄ǔT?歲前起病,多數(shù)在2~4歲便開始出現(xiàn)肢體無力的表現(xiàn),隨后進(jìn)入早期獨(dú)走期,表現(xiàn)為跑、跳功能明顯差于同齡兒、上樓費(fèi)力、蹲起費(fèi)力、Gowers征陽性,可出現(xiàn)“鴨步”、腰椎前凸以及踮腳尖走路[20]。大部分患者的病情通常在7歲后開始加速進(jìn)展[21],進(jìn)入晚期獨(dú)走期,表現(xiàn)為不能完成Gowers征、不能跑、不能獨(dú)立上樓梯、跟腱攣縮明顯加重[22]?;颊咄ǔT?3歲前喪失獨(dú)立行走能力[23],進(jìn)入早期不能獨(dú)走期,此階段患者還可短距離輔助行走、獨(dú)坐或輔助站立,部分患者開始出現(xiàn)肘關(guān)節(jié)的攣縮以及脊柱側(cè)彎[24],消化功能開始下降。當(dāng)患者進(jìn)入晚期不能獨(dú)走期后,雙上肢功能受限逐漸加重,開始出現(xiàn)心臟受損的表現(xiàn)和呼吸功能障礙,14歲之后約1/3患者會(huì)出現(xiàn)心肌病變,18歲之后幾乎所有患者會(huì)出現(xiàn)心肌病變[25-27],進(jìn)行性的呼吸肌無力最終可導(dǎo)致患者出現(xiàn)呼吸衰竭,多數(shù)患者因心力衰竭或呼吸衰竭而在30歲以前死亡(中位數(shù)為19歲左右)[28]。及時(shí)診斷、適度的糖皮質(zhì)激素治療以及其他器官系統(tǒng)損害的早期發(fā)現(xiàn)和治療均可以延緩疾病發(fā)展[13]。 2. BMD:BMD患者的臨床表現(xiàn)具有高度異質(zhì)性,包括經(jīng)典的肢帶型肌營養(yǎng)不良、股四頭肌肌病、孤立性痙攣疼痛綜合征、運(yùn)動(dòng)誘發(fā)的肌紅蛋白尿以及無癥狀高肌酸激酶血癥,病情進(jìn)展相對(duì)緩慢,病程長短不一,可達(dá)數(shù)十年之久[29-36]?;颊呖捎?~50歲之間出現(xiàn)骨骼肌和(或)心肌受累的癥狀,在16歲后仍可獨(dú)立行走,少數(shù)患者的獨(dú)立行走能力可以持續(xù)到50~70歲[12,29-36]。BMD易出現(xiàn)擴(kuò)張型心肌病并且是導(dǎo)致患者死亡的最常見原因,60%~70%的BMD患者存在不同程度的心臟受累[25,36, 37]。當(dāng)BMD患者骨骼肌受累不嚴(yán)重而出現(xiàn)嚴(yán)重的心肌病時(shí),表型上與XLDCM存在一定的重疊,此類患者的骨骼肌受累較經(jīng)典的XLDCM為重,患者可以出現(xiàn)輕度的肢體無力和萎縮,可于20~50歲之間出現(xiàn)擴(kuò)張型心肌病[36,38, 39]。 3. XLDCM:典型的XLDCM患者通常在10~20歲之間起病,很快出現(xiàn)擴(kuò)張型心肌病相關(guān)的充血性心力衰竭,常在診斷后的數(shù)年內(nèi)因心力衰竭而死亡[25,40, 41]?;颊邿o骨骼肌受累的臨床表現(xiàn)或骨骼肌受累很輕,多表現(xiàn)為高肌酸激酶血癥、運(yùn)動(dòng)誘發(fā)的肌痛或肌痙攣以及腓腸肌肥大[41, 42]。 (二)女性患者 大部分女性DMD基因致病性變異攜帶者無臨床表現(xiàn),2.5%~25.7%的女性DMD基因致病性變異攜帶者可出現(xiàn)不同程度的骨骼肌和(或)心肌受累,被稱為女性抗肌萎縮蛋白病或癥狀性女性DMD基因致病性變異攜帶者[43-47]。女性抗肌萎縮蛋白病患者亦可表現(xiàn)為DMD、BMD或XLDCM的表型,但以BMD的表型最為常見[43,47],其中XLDCM的起病多隱匿,常持續(xù)進(jìn)展,最終可因失代償性心力衰竭而死亡[48]。 推薦意見1:兒童早期(5歲前)出現(xiàn)四肢近端無力、腓腸肌肥大和肌酸激酶顯著升高,為DMD的紅旗征。 推薦意見2:兒童期(5歲后)出現(xiàn)四肢近端無力、股四頭肌嚴(yán)重?zé)o力、腓腸肌肥大和肌酸激酶顯著升高,為BMD的紅旗征。 推薦意見3:青少年后出現(xiàn)進(jìn)行性發(fā)展的擴(kuò)張型心肌病,沒有明顯的肢體無力,肌酸激酶不同程度地升高,需考慮XLDCM的可能。 推薦意見4:不建議將BMD再分為經(jīng)典的肢帶型肌營養(yǎng)不良、股四頭肌肌病和無癥狀高肌酸激酶血癥。 推薦意見5:不建議將中間型抗肌萎縮蛋白病列為一個(gè)單獨(dú)的臨床亞型。 三 遺傳學(xué)基礎(chǔ) (一)DMD基因及抗肌萎縮蛋白 DMD基因是位于Xp21.2的蛋白編碼基因(NCBI RefSeqGene NG_012232.1),其全長超過了2.2 Mb,約占人類基因組全長的0.1%或X染色體的1.5%[2,49]。DMD基因全長的99%序列為內(nèi)含子序列,86個(gè)外顯子序列(包括7個(gè)與不同啟動(dòng)子相匹配的1號(hào)外顯子)僅占1%左右[2]。超長的序列長度和多個(gè)外顯子結(jié)構(gòu)使得DMD基因發(fā)生突變的概率遠(yuǎn)超過了其他單基因病的致病基因[49]。在DMD基因的內(nèi)含子序列中存在著豐富的散在重復(fù)元件和脆性位點(diǎn)[50-53],使得DMD基因易于出現(xiàn)外顯子缺失/重復(fù)變異以及結(jié)構(gòu)變異[49,54, 55]。 DMD基因的全長轉(zhuǎn)錄本約為14 kb,通過可變剪接形成不同長度的轉(zhuǎn)錄本,翻譯的抗肌萎縮蛋白同源異構(gòu)體包括3種全長異構(gòu)體和4種截短異構(gòu)體。本指南僅介紹由DMD基因全長轉(zhuǎn)錄本(NCBI RefSeq transcript NM_004006.2)編碼的抗肌萎縮蛋白全長異構(gòu)體Dp427m(NCBI RefSeq protein NP_003997.1),該異構(gòu)體的異常形成抗肌萎縮蛋白病的典型表型譜系。Dp427m由四個(gè)主要的功能結(jié)構(gòu)域組成,分別是氨基端(N端)的肌動(dòng)蛋白結(jié)合區(qū)1、中央桿狀區(qū)(R端)的24個(gè)血影蛋白樣重復(fù)結(jié)構(gòu)、半胱氨酸富集區(qū)以及羧基端(C端)結(jié)構(gòu)域[2]。中央桿狀區(qū)的24個(gè)血影蛋白樣重復(fù)結(jié)構(gòu)占據(jù)了抗肌萎縮蛋白全長異構(gòu)體的大部分區(qū)域,中央桿狀區(qū)的兩端及內(nèi)部被4個(gè)鉸鏈結(jié)構(gòu)所連接,第11~17個(gè)血影蛋白樣重復(fù)結(jié)構(gòu)組成了抗肌萎縮蛋白的第2個(gè)肌動(dòng)蛋白結(jié)合區(qū)[56]。半胱氨酸富集區(qū)和C-端結(jié)構(gòu)域還包含一些重要的亞單位結(jié)構(gòu)域,分別是2個(gè)EF-hand結(jié)構(gòu)域、ZZ結(jié)構(gòu)域以及Leu七肽重復(fù)區(qū)。 (二)DMD基因致病性 變異DMD基因的致病性變異可分為經(jīng)典變異和非經(jīng)典變異兩大類,經(jīng)典變異主要是涉及外顯子區(qū)域和經(jīng)典剪接位點(diǎn)的變異,非經(jīng)典變異主要包括非經(jīng)典剪接區(qū)域和深在內(nèi)含子區(qū)域中的變異以及復(fù)雜結(jié)構(gòu)變異等[6-12,14,57-59]。經(jīng)典變異占DMD基因致病性變異的98.9%~99.7%,非經(jīng)典變異占1.1%~2.6%[10,12,14]。 依據(jù)變異涉及的DNA長度與形式,分為單核苷酸變異、微小插入/缺失變異、外顯子缺失/重復(fù)變異以及結(jié)構(gòu)變異。單核苷酸變異為單個(gè)核苷酸的改變。微小插入/缺失變異通常<20 bp,包括微小插入變異、微小缺失變異以及微小缺失-插入變異,微小重復(fù)變異是微小插入變異的一種特殊類型。結(jié)構(gòu)變異包括大范圍的插入、缺失、缺失-插入、倒位、易位等。外顯子缺失/重復(fù)變異是DMD基因致病性變異中最常見的變異類型,約占80%,其中缺失變異約占70%,重復(fù)變異約占10%[6,60-63]。微小致病性變異約占DMD基因致病性變異的20%[6,60, 61]。DMD基因外顯子缺失/重復(fù)變異的分布并不是隨機(jī)的,主要集中在DMD基因的兩個(gè)熱點(diǎn)區(qū)域,分別是45~55號(hào)外顯子區(qū)域和2~20號(hào)外顯子區(qū)域[6,60-64]。 四 診斷及臨床分型流程 (一)疑診及初步篩查 當(dāng)患者出現(xiàn)下列表現(xiàn),應(yīng)懷疑抗肌萎縮蛋白病的可能[13,15](圖1),包括(1)運(yùn)動(dòng)發(fā)育遲緩;(2)對(duì)稱性肢體無力(近端>遠(yuǎn)端)、腓腸肌肥大;(3)運(yùn)動(dòng)誘發(fā)的肌痙攣和(或)肌痛;(4)胸悶、氣短、雙下肢水腫伴或不伴心慌;(5)孤立性肌紅蛋白尿;(6)肌病家族史;(7)無法用其他原因解釋的血清肌酸激酶或轉(zhuǎn)氨酶升高。對(duì)于疑診的患者,根據(jù)病情需要,選擇性進(jìn)行肌電圖、肌肉磁共振、心電圖、超聲心動(dòng)圖、肺功能、骨密度、認(rèn)知功能篩查檢查,確定患者骨骼肌和其他器官系統(tǒng)的受累程度。 ![]() 圖1 抗肌萎縮蛋白病的診斷及臨床分型流程圖[15] (二)確診標(biāo)準(zhǔn) 抗肌萎縮蛋白病的確診標(biāo)準(zhǔn):(1)存在DMD基因的致病性變異;(2)骨骼肌病理學(xué)檢查證實(shí)抗肌萎縮蛋白存在質(zhì)和(或)量的異常,同時(shí)除外其他導(dǎo)致抗肌萎縮蛋白繼發(fā)性表達(dá)缺陷的疾病。對(duì)于單純心臟受累的患者,必要時(shí)可進(jìn)行心肌病理學(xué)檢查。對(duì)于臨床疑診的抗肌萎縮蛋白病患者,存在(1)和(或)(2)均可確診為抗肌萎縮蛋白病。 (三)臨床分型診斷 抗肌萎縮蛋白病的臨床分型主要依據(jù)患者的臨床表現(xiàn)進(jìn)行(圖1),在未經(jīng)治療的情況下5歲前出現(xiàn)肢體無力以及13歲之前喪失獨(dú)立行走能力的患者屬于DMD,5歲后出現(xiàn)肢體無力以及16歲之后喪失獨(dú)立行走能力的患者屬于BMD。在13~16歲之間喪失獨(dú)立行走能力的患者,臨床表現(xiàn)較經(jīng)典DMD輕,但較經(jīng)典的BMD患者重[65],被視為中間型抗肌萎縮蛋白病,屬于輕型DMD。無骨骼肌受累的臨床表現(xiàn)或骨骼肌受累很輕,但以擴(kuò)張型心肌病為主要表現(xiàn)的患者屬于XLDCM。女性患者出現(xiàn)骨骼肌和(或)心肌受累時(shí),屬于癥狀性女性DMD基因致病性變異攜帶者,可進(jìn)一步細(xì)分為上述亞型。 依據(jù)患者臨床表現(xiàn)和基因型難以進(jìn)行臨床分型時(shí),建議定期隨訪后依據(jù)患者的臨床表現(xiàn)和病情發(fā)展變化再進(jìn)行分型,或進(jìn)行骨骼肌病理學(xué)檢查根據(jù)抗肌萎縮蛋白的表達(dá)情況進(jìn)行分型。DMD患者抗肌萎縮蛋白-C端結(jié)構(gòu)域的表達(dá)通常是完全或幾乎完全缺失的,抗肌萎縮蛋白-N端結(jié)構(gòu)域的表達(dá)通常類似于C端,但表達(dá)量可稍多于C端,抗肌萎縮蛋白-R端結(jié)構(gòu)域的表達(dá)程度不一[12,66, 67]。一些DMD患者可出現(xiàn)少量的突變修復(fù)肌纖維[68],對(duì)疾病的分類沒有影響。BMD患者抗肌萎縮蛋白-C端結(jié)構(gòu)域的表達(dá)從部分下降到幾乎正常表達(dá)均存在,抗肌萎縮蛋白-N端和R端結(jié)構(gòu)域的表達(dá)從陰性表達(dá)到陽性表達(dá)均存在[1,12,14,66, 67,69]。 根據(jù)抗肌萎縮蛋白的表達(dá)情況進(jìn)行臨床分型時(shí)需考慮到一些特殊情況,如DMD基因重要功能結(jié)構(gòu)域的致病性錯(cuò)義變異或框內(nèi)變異,其抗肌萎縮蛋白的表達(dá)情況類似于BMD,但患者的臨床表型通常是DMD(詳見“DMD基因變異的臨床遺傳學(xué)解讀”一節(jié))。針對(duì)這些特殊情況,當(dāng)患者年齡較小時(shí),建議多次隨訪后依據(jù)患者的臨床表現(xiàn)和病情發(fā)展變化再進(jìn)行臨床分型。 推薦意見6:為提高該病的診斷效率,建議基層醫(yī)院醫(yī)師疑診該病時(shí)轉(zhuǎn)診到上一級(jí)有肌病診治經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)院。 推薦意見7:依據(jù)患者臨床表現(xiàn)和肌酸激酶水平做出臨床診斷,在此基礎(chǔ)上進(jìn)行基因檢測。 推薦意見8:肌肉活檢并不能作為診斷抗肌萎縮蛋白病的常規(guī)檢查,只有在臨床疑似抗肌萎縮蛋白病,但臨床、實(shí)驗(yàn)室、影像和基因檢測不能證實(shí)的病例才考慮進(jìn)行肌肉活檢。 推薦意見9:進(jìn)行肌肉活檢的醫(yī)院需要具備熟練的手術(shù)醫(yī)師、神經(jīng)病理學(xué)專家以及專業(yè)的神經(jīng)病理實(shí)驗(yàn)室。 推薦意見10:該病的臨床分型診斷由能夠?qū)颊哌M(jìn)行隨訪的高年資醫(yī)師告知患者或其家屬。 推薦意見11:DMD基因檢測是診斷該病的首選金標(biāo)準(zhǔn),能夠降低肌肉活檢的使用率以及幫助判斷病情發(fā)展和預(yù)后,為后續(xù)的隨訪檢查提供依據(jù),依據(jù)本指南進(jìn)行的相關(guān)基因檢測建議在醫(yī)保或保險(xiǎn)覆蓋范圍內(nèi)。 五 遺傳學(xué)診斷流程 基于上述臨床診斷,建議首先進(jìn)行常規(guī)基因檢測,用于鑒定DMD基因的經(jīng)典變異,而DMD基因非經(jīng)典變異的鑒定相對(duì)復(fù)雜而困難,需要針對(duì)DMD基因的DNA水平、蛋白水平以及mRNA水平綜合應(yīng)用多種分子遺傳學(xué)檢測方法(圖2)。遺傳學(xué)診斷流程發(fā)現(xiàn)的DMD基因變異需要根據(jù)美國醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)與基因組學(xué)學(xué)會(huì)指南[70, 71]進(jìn)行致病性的解讀,其中關(guān)于變異的剪接影響,除了mRNA水平的證據(jù)外,還需考慮變異是否遵循公認(rèn)的剪接規(guī)則,可以結(jié)合剪接算法的預(yù)測結(jié)果加以判斷,可以使用和Human Splicing Finder[72]和SpliceAI[73]。 ![]() 圖2 抗肌萎縮蛋白病遺傳學(xué)診斷流程圖[9, 10,12] (一)男性患者 1. 常規(guī)基因檢測:DNA水平的常規(guī)基因檢測[9-12]主要用于鑒定DMD基因的經(jīng)典變異,包括多重連接依賴式探針擴(kuò)增技術(shù)(multiplex ligation-dependent probe amplification,MLPA)和二代測序,二代測序可以是針對(duì)神經(jīng)肌肉病的靶向二代測序[74],也可以是全外顯子組測序。對(duì)于MLPA發(fā)現(xiàn)的單個(gè)外顯子水平的缺失/重復(fù)變異,應(yīng)當(dāng)進(jìn)行熒光定量聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(qPCR)及一代測序驗(yàn)證。對(duì)于二代測序檢測到的外顯子缺失/重復(fù)變異,可以進(jìn)行MLPA或qPCR的驗(yàn)證。當(dāng)未發(fā)現(xiàn)DMD基因的致病性外顯子缺失/重復(fù)變異以及微小致病性變異時(shí),或發(fā)現(xiàn)的DMD基因變異致病性未明時(shí)(特別是同義變異、錯(cuò)義變異以及位于非經(jīng)典剪接區(qū)域的微小變異),需要進(jìn)行遺傳學(xué)診斷流程的進(jìn)一步檢查。 2. DMD基因全長測序:DMD基因全長測序既可鑒定經(jīng)典變異,也可鑒定非經(jīng)典變異,目前可以采用短讀長測序(二代測序)或長讀長測序(三代測序)技術(shù)進(jìn)行DMD基因的全長測序。DMD基因短讀長全長測序[10]和DMD基因長讀長全長測序[10,75]均可用于檢測DMD基因的深在內(nèi)含子變異以及結(jié)構(gòu)變異,但對(duì)于復(fù)雜結(jié)構(gòu)變異,DMD基因長讀長全長測序更具優(yōu)勢。當(dāng)未發(fā)現(xiàn)DMD基因的致病性深在內(nèi)含子變異以及結(jié)構(gòu)變異時(shí),或發(fā)現(xiàn)的DMD基因深在內(nèi)含子變異以及結(jié)構(gòu)變異致病性未明時(shí),需要進(jìn)行基于骨骼肌的抗肌萎縮蛋白質(zhì)和(或)量的分析以及DMD基因mRNA分析。 3. 抗肌萎縮蛋白及DMD基因mRNA分析:骨骼肌病理學(xué)檢查是疾病診斷和鑒別診斷的重要方法,需要進(jìn)行常規(guī)的組織學(xué)、酶組織化學(xué)和免疫組織化學(xué)染色??辜∥s蛋白的表達(dá)情況可采用免疫組織化學(xué)染色或免疫熒光染色進(jìn)行分析,需采用針對(duì)抗肌萎縮蛋白-N端、C端及R端結(jié)構(gòu)域的單克隆抗體進(jìn)行免疫染色。如臨床表型高度懷疑抗肌萎縮蛋白病,但抗肌萎縮蛋白-N端、C端及R端均正?;驇缀跽1磉_(dá)時(shí),應(yīng)當(dāng)采用蛋白質(zhì)印跡法分析抗肌萎縮蛋白分子量的變化,如發(fā)現(xiàn)抗肌萎縮蛋白存在分子量的異常,亦可確診為抗肌萎縮蛋白病。當(dāng)骨骼肌病理學(xué)檢查發(fā)現(xiàn)抗肌萎縮蛋白存在質(zhì)和(或)量的異常并且DMD基因致病性變異未明時(shí),需進(jìn)行DMD基因mRNA分析。DMD基因mRNA分析可采用逆轉(zhuǎn)錄-聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)交叉片段擴(kuò)增法[10]或轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù)[12,75]進(jìn)行分析,但轉(zhuǎn)錄組測序發(fā)現(xiàn)的DMD基因異常轉(zhuǎn)錄本,需進(jìn)行逆轉(zhuǎn)錄-聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的驗(yàn)證。對(duì)于逆轉(zhuǎn)錄-聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)交叉片段擴(kuò)增法或轉(zhuǎn)錄組測序無法明確的異常轉(zhuǎn)錄本,如異常轉(zhuǎn)錄本中存在重復(fù)序列或異常轉(zhuǎn)錄本與正常轉(zhuǎn)錄本的序列難以辨別時(shí),需要進(jìn)行TA克隆以明確異常轉(zhuǎn)錄本的具體序列[12]。 當(dāng)鑒定出DMD基因的異常轉(zhuǎn)錄本時(shí),需考慮以下兩種情況[10,12,58,75-77]:(1)當(dāng)患者DMD基因的DNA序列存在致病性未明的變異時(shí)(常規(guī)基因檢測和DMD基因全長測序中發(fā)現(xiàn)的變異),如果異常轉(zhuǎn)錄本的序列與DNA水平的變異是遵循公認(rèn)剪接規(guī)則的,則認(rèn)為該變異是影響剪接的并且是致病的,否則需要進(jìn)一步的基因檢測;(2)常規(guī)基因檢測和DMD基因全長測序中未發(fā)現(xiàn)可能的致病性變異時(shí),也需要進(jìn)行進(jìn)一步的基因檢測。 4. 全基因組超長讀長測序:全基因組水平的超長讀長測序[9]可用于鑒定超大范圍的復(fù)雜結(jié)構(gòu)變異以及斷裂點(diǎn)位于基因組高度重復(fù)序列中的復(fù)雜結(jié)構(gòu)變異。對(duì)于DMD基因長讀長全長測序無法明確的復(fù)雜結(jié)構(gòu)變異,也可應(yīng)用全基因組超長讀長測序進(jìn)行明確。 (二)女性患者 首先進(jìn)行上述遺傳學(xué)診斷流程的常規(guī)基因檢測[14],如發(fā)現(xiàn)女性患者攜帶DMD基因致病性雜合變異時(shí),由于大部分女性患者是因?yàn)閄染色體偏倚失活而導(dǎo)致發(fā)病,需進(jìn)一步進(jìn)行X染色體失活檢測[43];如發(fā)現(xiàn)女性患者DMD基因存在致病性純合或復(fù)合雜合變異時(shí),則可不進(jìn)行X染色體失活檢測。當(dāng)患者DMD基因存在致病性純合變異時(shí),需考慮存在罕見單親二體的可能[78],可再次分析二代測序數(shù)據(jù)尋找單親二體的證據(jù),也可應(yīng)用微衛(wèi)星標(biāo)記分析或單核苷酸多態(tài)性微陣列分析單親二體的可能。對(duì)于在常規(guī)基因檢測中未能發(fā)現(xiàn)致病性變異的女性患者,首先考慮進(jìn)行核型分析,以除外罕見的特殊變異類型,包括X染色體與常染色體的平衡易位[79]、Turner綜合征(45,X)[80]、雄激素不敏感綜合征合并DMD基因致病性變異(46,XY;男性假兩性畸形)[81]。如經(jīng)過常規(guī)基因檢測以及核型分析后,仍未發(fā)現(xiàn)可能的致病性變異時(shí),建議依次進(jìn)行上述遺傳學(xué)診斷流程的進(jìn)一步檢查。 推薦意見12:基因檢測應(yīng)當(dāng)在明確患者肌酸激酶水平之后進(jìn)行。 推薦意見13:對(duì)致病性變異未明和臨床分型難以確定的患者進(jìn)行骨骼肌病理學(xué)檢查。 推薦意見14:閱讀框理論不適用于女性患者的表型預(yù)測,可以通過X染色體失活檢測、骨骼肌磁共振檢查和骨骼肌病理學(xué)檢查判斷疾病嚴(yán)重程度。 六 DMD基因變異的臨床遺傳學(xué)解讀 DNA層面的微小插入/缺失變異、外顯子缺失/重復(fù)變異和結(jié)構(gòu)變異在mRNA水平可以導(dǎo)致終止或移碼轉(zhuǎn)錄本的形成(框外變異),也可以導(dǎo)致框內(nèi)轉(zhuǎn)錄本的形成(框內(nèi)變異)??蛲庾儺愒趍RNA水平將形成一個(gè)早發(fā)的終止密碼子,通過無義介導(dǎo)的mRNA降解途徑(nonsense-mediated decay,NMD)引起相應(yīng)轉(zhuǎn)錄本的降解,低量逃逸NMD降解機(jī)制的框外轉(zhuǎn)錄本可以翻譯出少量異常的抗肌萎縮蛋白,但異常的抗肌萎縮蛋白因缺乏羧基端而無功能且易于降解,最終導(dǎo)致抗肌萎縮蛋白的表達(dá)完全缺失或嚴(yán)重下降,導(dǎo)致DMD表型[82, 83]。框內(nèi)變異在mRNA水平維持了開放閱讀框的密碼子順序,相應(yīng)轉(zhuǎn)錄本翻譯出截短或延長但保留部分功能的抗肌萎縮蛋白,導(dǎo)致BMD表型[82, 83]。上述基因型-表型的關(guān)系被稱為閱讀框理論[84, 85],93%~96%的抗肌萎縮蛋白病患者符合閱讀框理論[6,61]。 (一)外顯子缺失/重復(fù)變異 DMD基因絕大多數(shù)的外顯子缺失/重復(fù)變異是致病的。大多數(shù)DMD基因的重復(fù)變異是串聯(lián)重復(fù)的,但也存在非串聯(lián)重復(fù)的情況,如重復(fù)的外顯子可能位于DMD基因的其他內(nèi)含子甚至是DMD基因外的基因組區(qū)域中[86],此時(shí),DMD基因的重復(fù)變異可能是不致病的。DMD基因的外顯子缺失/重復(fù)變異既可以是框外變異,也可以是框內(nèi)變異,圖3展示了DMD基因全長轉(zhuǎn)錄本NM_004006.2的結(jié)構(gòu)示意圖,可供臨床醫(yī)師或相關(guān)實(shí)驗(yàn)室人員直觀地判斷DMD基因外顯子缺失/重復(fù)變異對(duì)開放閱讀框的影響。 ![]() 圖3 DMD基因全長轉(zhuǎn)錄本NM_004006.2的結(jié)構(gòu)示意圖 DMD基因外顯子缺失/重復(fù)變異中不符合閱讀框理論的情況主要有以下三種:(1)框外變異引起異常剪接,形成框內(nèi)轉(zhuǎn)錄本,如某些特殊類型的45號(hào)外顯子缺失變異可以導(dǎo)致mRNA水平形成44~45號(hào)外顯子跳躍的框內(nèi)轉(zhuǎn)錄本,引起B(yǎng)MD表型[87];(2)位于抗肌萎縮蛋白重要功能結(jié)構(gòu)域的框內(nèi)變異可導(dǎo)致DMD表型,如同時(shí)破壞了肌動(dòng)蛋白結(jié)合區(qū)1和肌動(dòng)蛋白結(jié)合區(qū)2的框內(nèi)缺失變異,或?yàn)槠茐牧税腚装彼岣患瘏^(qū)的框內(nèi)缺失變異,盡管患者抗肌萎縮蛋白的表達(dá)情況類似于BMD,但患者的表型為DMD[88];(3)閱讀框理論并不適用于非串聯(lián)重復(fù)變異,雖然MLPA可以檢測到DMD基因外顯子水平的重復(fù)變異,但其并不能確定重復(fù)的外顯子在基因組中的位置和方向,因此,在解讀由MLPA檢測到的重復(fù)變異時(shí),應(yīng)用閱讀框理論需特別謹(jǐn)慎。 (二)微小插入/缺失變異 大多數(shù)DMD基因的微小插入/缺失變異符合閱讀框理論,不符合閱讀框理論的情況見于:(1)位于抗肌萎縮蛋白重要功能結(jié)構(gòu)域(肌動(dòng)蛋白結(jié)合區(qū)、半胱氨酸富集區(qū)或β-抗肌萎縮蛋白相關(guān)糖蛋白結(jié)合區(qū))的框內(nèi)微小插入/缺失變異可導(dǎo)致DMD表型;(2)當(dāng)位于框內(nèi)外顯子的移碼微小插入/缺失變異破壞了原有的剪接增強(qiáng)子和(或)形成新的剪接抑制子之后,可引起相應(yīng)框內(nèi)外顯子的跳躍而形成框內(nèi)轉(zhuǎn)錄本,進(jìn)而導(dǎo)致BMD表型[89, 90]。 (三)單核苷酸變異 DNA層面的單核苷酸變異在mRNA水平可以表現(xiàn)為同義變異、錯(cuò)義變異、無義/終止變異或剪接變異。DMD基因絕大多數(shù)的無義變異引起DMD表型,下列情況可出現(xiàn)BMD表型:(1)少數(shù)位于框內(nèi)外顯子的無義變異可引起相應(yīng)外顯子的跳躍而形成框內(nèi)轉(zhuǎn)錄本,導(dǎo)致BMD表型[90, 91];(2)位于78號(hào)外顯子的無義變異有可能逃逸NMD降解機(jī)制,引起B(yǎng)MD表型;(3)位于DMD基因1號(hào)和2號(hào)外顯子的無義變異有可能激活位于6號(hào)外顯子的候選起始密碼子,翻譯出有功能的抗肌萎縮蛋白,導(dǎo)致BMD表型[33]。 DMD基因致病性錯(cuò)義變異多見于BMD,但也可導(dǎo)致DMD或XLDCM[14]。位于肌動(dòng)蛋白結(jié)合區(qū)1 結(jié)構(gòu)域的致病性錯(cuò)義變異通常引起B(yǎng)MD,而位于羧基端ZZ結(jié)構(gòu)域的致病性錯(cuò)義變異通常引起DMD,原因在于ZZ結(jié)構(gòu)域的致病性錯(cuò)義變異破壞了抗肌萎縮蛋白與β-肌營養(yǎng)不良蛋白聚糖的結(jié)合[92, 93]。少數(shù)DMD基因的錯(cuò)義變異有可能引起異常剪接而產(chǎn)生框外轉(zhuǎn)錄本,引起DMD表型[89]。 絕大多數(shù)的DMD基因同義變異不致病,但當(dāng)同義變異影響了必要性剪接信號(hào)和(或)剪接調(diào)控元件時(shí)可引起異常剪接,導(dǎo)致抗肌萎縮蛋白產(chǎn)生質(zhì)和(或)量的異常,此時(shí)的同義變異是致病的[94]。 經(jīng)典剪接位點(diǎn)變異的致病性是明確的,但其對(duì)開放閱讀框的影響是無法預(yù)測的(既可能是框外轉(zhuǎn)錄本,也可能是框內(nèi)轉(zhuǎn)錄本,甚至是兩者皆有之),目前只能依賴于DMD基因mRNA分析。因此,對(duì)于這類患者的臨床分型主要依賴于對(duì)患者的臨床表現(xiàn)、病情發(fā)展變化以及抗肌萎縮蛋白的表達(dá)情況進(jìn)行綜合分析。 (四)非經(jīng)典變異 由于DMD基因致病性非經(jīng)典變異的鑒定過程涉及抗肌萎縮蛋白質(zhì)和(或)量的分析以及DMD基因mRNA分析,因此,可以根據(jù)DMD基因mRNA分析的結(jié)果直接判斷非經(jīng)典變異對(duì)于開放閱讀框的影響,同時(shí)結(jié)合抗肌萎縮蛋白質(zhì)和(或)量分析的結(jié)果以及患者的臨床表現(xiàn)進(jìn)行臨床分型。 推薦意見15:閱讀框理論適用于我國抗肌萎縮蛋白病患者的表型預(yù)測。 推薦意見16:依據(jù)患者的基因型預(yù)測臨床表型時(shí),建議結(jié)合患者的臨床發(fā)病時(shí)間、病情發(fā)展變化、肌酸激酶水平、骨骼肌磁共振以及心臟檢查結(jié)果綜合判斷。 七 臨床遺傳咨詢 臨床遺傳咨詢應(yīng)在患者及家屬充分知情的情況下,由患者及家屬做出合適的決定。臨床遺傳咨詢的主要目的是降低該病繼續(xù)遺傳的風(fēng)險(xiǎn),應(yīng)當(dāng)由具有遺傳咨詢資質(zhì)的專業(yè)人員進(jìn)行。抗肌萎縮蛋白病的遺傳方式為X-連鎖隱性遺傳,女性致病性變異攜帶者有50%的概率將致病性變異傳遞給子代胎兒,因DMD基因致病性變異在男性中完全外顯,男性胎兒遺傳致病性變異后會(huì)成為患者,女性胎兒遺傳致病性變異后會(huì)成為新的攜帶者,也有可能因?yàn)閄染色體偏倚失活等機(jī)制成為患者。 已生育過1例抗肌萎縮蛋白病患者或女性DMD基因致病性變異攜帶者的母親,無論是否為DMD基因致病性變異攜帶者,再次妊娠后均建議進(jìn)行產(chǎn)前診斷,因存在生殖細(xì)胞嵌合體的可能。建議在妊娠11~13 6周取胎盤絨毛或18~24周取羊水進(jìn)行產(chǎn)前診斷,明確胎兒是否攜帶有與先證者相同的DMD基因致病性變異[14, 15]。男性DMD患者通常因?yàn)椴∏閲?yán)重或過早死亡而無法生育后代,男性BMD或XLDCM患者有可能生育后代,患者的女兒必定是攜帶者。因此,其女兒在生育時(shí)建議進(jìn)行遺傳咨詢。 推薦意見17:高風(fēng)險(xiǎn)人群孕前及孕早期檢查中常規(guī)進(jìn)行DMD基因檢測。 推薦意見18:女性DMD基因致病性變異攜帶者通過產(chǎn)前診斷或試管嬰兒可以避免致病性變異的繼續(xù)遺傳,減輕家庭及社會(huì)負(fù)擔(dān),進(jìn)行產(chǎn)前診斷或試管嬰兒的相關(guān)費(fèi)用建議在醫(yī)?;虮kU(xiǎn)覆蓋范圍內(nèi)。 抗肌萎縮蛋白病的精準(zhǔn)診斷和臨床分型涉及多學(xué)科專家的診療合作。本指南借鑒國內(nèi)外近年抗肌萎縮蛋白病的指南共識(shí)和研究進(jìn)展,經(jīng)過不同領(lǐng)域的26位專家的研討和反饋,結(jié)合我國的國情,多次修改后形成定稿。由于我國地域遼闊,各個(gè)地區(qū)的醫(yī)療水平和衛(wèi)生政策存在差異,本指南僅代表撰寫專家組的觀點(diǎn),其主要目的是為廣大的醫(yī)務(wù)人員和政府管理人員的工作提供參考,并不具備任何法律效力。未來,隨著抗肌萎縮蛋白病研究進(jìn)展和基因檢測技術(shù)的不斷完善,將為本指南后續(xù)的更新修訂提供更高價(jià)值的證據(jù)和指導(dǎo)。 本指南制訂專家委員會(huì)名單 學(xué)術(shù)顧問:張學(xué)(哈爾濱醫(yī)科大學(xué)) 執(zhí)筆者:謝志穎(北京大學(xué)第一醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科) 專家委員會(huì)成員(按姓氏漢語拼音排列):陳萬金(福建醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科);陳凱珊(香港大學(xué)瑪麗醫(yī)院兒童腦神經(jīng)內(nèi)科);戴毅(北京協(xié)和醫(yī)院神經(jīng)科);洪道?。喜髮W(xué)第一附屬醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科);洪思琦(重慶醫(yī)科大學(xué)附屬兒童醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科);胡靜(河北醫(yī)科大學(xué)第三醫(yī)院神經(jīng)肌肉病科);孔祥東(鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院遺傳與產(chǎn)前診斷中心);李西華(復(fù)旦大學(xué)附屬兒科醫(yī)院神經(jīng)科);呂俊蘭(國家兒童醫(yī)學(xué)中心,首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京兒童醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科);馬祎楠(北京大學(xué)第一醫(yī)院實(shí)驗(yàn)中心);彭鏡(中南大學(xué)湘雅醫(yī)院兒童醫(yī)學(xué)中心);沈亦平(哈佛醫(yī)學(xué)院波士頓兒童醫(yī)院遺傳與基因組部);王檸(福建醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科);王朝霞(北京大學(xué)第一醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科);吳麗文(湖南省兒童醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科);吳士文(解放軍總醫(yī)院第一醫(yī)學(xué)中心神經(jīng)內(nèi)科);謝志穎(北京大學(xué)第一醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科);熊暉(北京大學(xué)第一醫(yī)院兒科);焉傳祝(山東大學(xué)齊魯醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科);姚生(解放軍總醫(yī)院第六醫(yī)學(xué)中心神經(jīng)內(nèi)科);閆麗盈(北京大學(xué)第三醫(yī)院婦產(chǎn)科生殖醫(yī)學(xué)中心);袁妮(大連醫(yī)科大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院);袁云(北京大學(xué)第一醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科);張成(中山大學(xué)附屬第一醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科);張巍(北京大學(xué)第一醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科);張學(xué)(哈爾濱醫(yī)科大學(xué)) 利益沖突 所有作者聲明不存在利益沖突 參考文獻(xiàn)(下滑查看): [1]KunkelLM, HejtmancikJF, CaskeyCT, et al. 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