一、mt.3243A>G突變糖尿病遺傳學特征及發(fā)病機制

線粒體是維持細胞生命活動的重要細胞器，其功能需要線粒體基因與核染色體基因共同調控。線粒體DNA突變率極高，是核染色體DNA的10~ 20倍，且其突變常累及基因編碼區(qū)^[5]，因此易影響基因翻譯產物的功能。線粒體遺傳具有兩個重要特征，即母系遺傳和線粒體DNA突變的細胞雜胞質性^[6]。

mt.3243A>G突變糖尿病是由于線粒體編碼亮氨酸t(yī)RNA基因發(fā)生突變，即線粒體DNA第3243位核苷酸序位發(fā)生A→G突變所致。該突變使tRNA^Leu(UUR)反密碼子上的擺動堿基U的牛磺酸修飾異常，導致反密碼子識別亮氨酸密碼子UUG障礙，繼而使蛋白質翻譯中斷。因此，mt.3243A>G突變阻礙線粒體內的呼吸鏈相關蛋白合成，導致線粒體功能異常^[7,8]。

二、流行病學特征

近年來，關于mt.3243A>G突變糖尿病患病率的調查研究相對較少且結果在不同人群中略有差異，可能與不同的研究人群及基因篩查方法差異有關。既往研究大多利用聚合酶鏈反應-限制性片段長度多態(tài)性(PCR-RFLP)方法對患者外周血細胞樣本進行mt.3243A>G突變篩查。20世紀90年代到21世紀初的人群調查顯示，在日本糖尿病人群中該病發(fā)生率為1.5%，高于歐洲(0.8%)及其他地區(qū)(0.6%)^[9]。同期在糖尿病伴耳聾或耳聾家族史患者中篩查，該病發(fā)生率可達5%^[9]。20世紀90年代后期的調查顯示，中國2型糖尿病(T2DM)患者中此病發(fā)生率約為0.5%，在有糖尿病家族史的早發(fā)(≤45歲)糖尿病患者中為5.9%，而在非肥胖、需胰島素治療的早發(fā)糖尿病患者中發(fā)生率可達11.1%^[3]。隨著基因篩查技術的進步，未來有望在糖尿病人群中提高mt.3243A>G突變檢出率。

三、mt.3243A>G突變糖尿病多系統(tǒng)臨床特征及治療原則

線粒體基因突變產生的多重臨床效應不僅取決于細胞雜胞質性，還與不同組織對能量代謝的依賴程度密切相關。ATP閾度越高的組織越容易受到線粒體基因突變引起的ATP生成不足的影響，這些組織包括胰島、耳蝸、腦、視網膜、骨骼肌、心肌等^[10,11]。

1．糖尿?。?/span>

大部分mt.3243A>G突變糖尿病患者臨床表現類似T2DM，少部分呈1型糖尿病(T1DM)表現，起病即需要胰島素治療^[12]。有學者對該病臨床特征進行歸納總結，發(fā)現其平均發(fā)病年齡為38歲^[13]。大部分患者體重低且肌肉組織少^[14]。病程中，胰島素分泌功能進行性減退^[11]。大部分mt.3243A>G突變糖尿病患者，初期可通過飲食或口服降糖藥控制血糖，但常在糖尿病發(fā)病2年后需轉為胰島素治療^[1,15]。此類患者應避免使用雙胍類降糖藥，防止發(fā)生乳酸性酸中毒^[15]。

2．感音神經性耳聾：

多項研究表明，感音神經性耳聾是mt.3243A>G突變攜帶者最常見的臨床表現，且常早于糖尿病發(fā)病^[9,16,17]。攜帶者中，男性較女性更易發(fā)，癥狀重且進展快^[16]。聽力障礙常首先累及高頻域，雙側聽力障礙惡化率為1.5~ 7.9分貝/年^[18]，遠高于普通人群中聽力惡化率。既往研究中，大多采用純音測聽法評估此類患者的聽力功能，通過計算純音聽閾均值可進行聽力減退程度分級，繼而量化聽力水平。mt.3243A>G突變糖尿病患者聽力受損部位主要為耳蝸，由于耳蝸血管紋對能量有高度依賴性，因此mt.3243A>G突變時該處易出現離子濃度失衡、細胞死亡，引起聽力障礙^[9,19]。在臨床工作中，若發(fā)現患者存在母系遺傳性耳聾家族史，應盡早進行mt.3243A>G突變篩查^[3]，同時患者應避免使用氨基糖苷類抗生素等耳毒性藥物，從而延緩耳聾的發(fā)生^[18]。

3．神經精神系統(tǒng)：

mt.3243A>G突變攜帶者常見的神經精神系統(tǒng)癥狀包括卒中樣發(fā)作、癲癇、偏頭痛、認知功能障礙等^[4]。有研究發(fā)現，mt.3243A> G突變患者如出現癲癇和癲癇持續(xù)狀態(tài)，可提示疾病預后不良^[20]。mt.3243A>G突變可表現為線粒體腦肌病伴高乳酸血癥和卒中樣發(fā)作綜合征(MELAS)，其典型特征為卒中樣發(fā)作、癲癇及乳酸性酸中毒^[21]。磁共振擴散加權成像(DWI)技術獲得的表觀擴散系數(ADC)，可對MELAS有一定提示作用^[22]。一項回顧性研究發(fā)現，在常規(guī)磁共振成像(MRI)顯示正常的腦部區(qū)域，MELAS患者的ADC系數高于正常人^[23]。此外，有病例報道證實，通過MRI動脈自旋標記(ASL)技術可在卒中樣發(fā)作前3~ 5個月發(fā)現腦血管病變^[24]，有利于該病的早發(fā)現、早預防。由于血栓栓塞不是mt.3243A>G突變患者出現卒中樣發(fā)作的主要病理機制，服用阿司匹林預防該病尚不值得推薦^[9]。此外，盡管有研究發(fā)現他汀類藥物可增加mt.3243A>G突變攜帶者患肌病的風險，該類藥物仍適用于合并心腦血管病高危風險因素的患者^[9]。

4．眼部病變：

mt.3243A>G突變攜帶者眼部癥狀包括視力喪失、夜盲、畏光等，出現這些癥狀常提示眼部病變較重^[25]。mt.3243A>G突變攜帶者眼部病變特征為黃斑視網膜營養(yǎng)不良^[9]。影響mt.3243A>G突變攜帶者眼部病變程度的因素尚不清楚，但有研究發(fā)現，黃斑病變多見于病程大于5年的40歲以上的糖尿病患者^[9]。此外，mt.3243A>G突變攜帶者糖尿病視網膜病變發(fā)病率低于相同病程及血糖水平的T2DM患者，原因可能是黃斑營養(yǎng)不良可降低視網膜代謝水平及耗氧量^[9,26]。然而，針對mt.3243A>G突變患者眼部病變程度的定量分析較少，大部分停留在定性階段。有學者提出一個該病相關的視網膜病變程度分級標準，共分為4級，評估標準包括視敏度、眼底鏡、眼底自發(fā)熒光、光學相干斷層成像及眼底熒光血管造影等檢查結果^[27]。在此分級基礎上，可更精確地評估眼部病變程度并深入研究其發(fā)病機制及影響因素等。

5．肌?。?/span>

mt.3243A>G突變攜帶者中，肌病通常累及近端肌，可表現為肌無力、肌痛等^[9]。有學者利用改良的英國醫(yī)學研究理事會(MRC)評分法量化mt.3243A>G突變攜帶者肌力水平，發(fā)現肌肉CT呈現的肌病表現與低MRC評分相關^[28]。肌肉CT可進一步明確肌病的范圍及程度。肌病發(fā)病機制可能為線粒體基因突變導致肌肉能量生成不足，而含線粒體較多的慢肌纖維(Ⅰ型)和快肌纖維(Ⅱa型)常分布于近端肌，導致該病常累及近端肌^[28]。

6．心臟病變：

mt.3243A>G突變攜帶者心臟病變可表現為左心室肥厚(LVH)、心臟自主神經病變、預激綜合征、室性早搏及心房顫動等^[9]。心律失常及心力衰竭是mt.3243A>G突變攜帶者早期死亡的主要原因^[9]。既往有病例報道一例'隱匿性'線粒體心肌病變患者，僅通過心臟超聲發(fā)現左室舒張功能減退，而無任何心臟相關癥狀和心電圖改變^[29]?？紤]到既往病例報道中心臟病變的發(fā)病年齡，建議mt.3243A>G突變攜帶者從35歲起每年至少進行一次心臟超聲檢查，對血糖控制不佳、出現相關臨床表現或有家族史的患者，應適當提前隨訪年齡^[9,29]。若患者心臟超聲檢查發(fā)現LVH，需進行動態(tài)心電圖或運動心電圖檢查，以排除嚴重室性心律失常，同時可預防性使用血管緊張素轉換酶抑制劑^[9]。

7．其他病變：

mt.3243A>G突變攜帶者可出現腎臟病變，成人最常見的臨床表現為蛋白尿，部分病例可進展成終末期腎衰竭，常需要腎移植維持生命^[10]。此外mt.3243A>G突變攜帶者還可出現一些內分泌相關病變，如身材矮小、消瘦[體質指數< 20="">²]等^[9,26]。

四、mt.3243A>G突變糖尿病基因診斷

既往大多數研究通過PCR-RFLP方法或Sanger測序法檢測mt.3243A>G突變，但此法不適于檢測低雜胞質性樣本。筆者所在課題組與合作單位共同建立了基于高分辨率融解曲線分析(HRM)和焦磷酸測序技術的'二步法'定量分析技術^[30]。其中，基于HRM技術的半定量篩查檢測平臺，適用于大樣本快速篩查mt.3243A>G突變，可檢測出雜胞質性≥2％的mt.3243A>G突變。焦磷酸測序技術是一種mt.3243A>G突變精確定量檢測技術，不僅可對突變百分比進行精確定量分析，而且檢測靈敏度更高，最低可檢出0.5％的線粒體雜合突變，大大提高了低雜合度線粒體突變的檢出率和檢測精度。該'二步法'既可保證大規(guī)模人群中快速有效發(fā)現可疑患者，又可對疑似患者進行精確定量。

此外，在樣本采集方面，以往對mt.3243A>G突變的患病率調查多采用外周血細胞，而采用其他體液檢測可能大幅提高mt.3243A>G突變檢出率^[8]。我們通過焦磷酸測序技術，對多個mt.3243A>G突變患者的外周血、唾液和尿沉渣DNA進行了線粒體突變雜胞質性水平比較。結果發(fā)現，同一患者中尿沉渣突變比例最高，約是唾液的2倍、外周血細胞的2~ 4倍^[30]。因此，利用'二步法'在尿沉渣中對mt.3243A>G突變進行快速篩查和精確定量，有望提高人群中mt.3243A>G突變的篩查效率。

五、結語

mt.3243A>G突變糖尿病作為一種累及多系統(tǒng)的單基因突變疾病，即使在同一家系中，突變攜帶者臨床癥狀亦可輕重不一，累及器官也各不相同。未來，有望在多學科協(xié)作診治的基礎上，進一步完善該病多系統(tǒng)精確評估方法，為患者的個體化治療提供更全面的臨床依據。

文獻備索