线粒体肌病与线粒体脑肌病的诊断与治疗
北京大学第一医院儿科秦炯
线粒体是细胞内之一细胞器，具有多种功能，其中最重要的功能是产生能量。如果线粒体的代谢过程发生障碍，则不能产生足够的能量而导致细胞功能衰退。感染、中毒、血液供应异常等多种原因可引起线粒体功能异常。本文主要讨论原发性线粒体病。所谓原发性线粒体病就是主要由于遗传因素引起的以线粒体酶或酶复合体活性降低，进而导致的线粒体疾病。由于线粒体广泛存在于全身大多数器官、组织的细胞内，因此线粒体代谢障碍常常引起多器官、多系统受累。线粒体肌病最早由Luft于1962年报告，系肌肉线粒体代谢异常所致的以肌肉无力为主要表现的综合征。线粒体脑肌病首先由Shapira于1977年报告，是肌无力合并中枢神经系统受累的综合征。此二类综合征是原发性线粒体病中最多见的类型。除肌病和脑病症状外，常常合并出现多系统受累。目前在临床诊断和处理方面仍存在一定困难。
[诊断依据]
1.病史部分病例有不明原因的神经肌肉病，心肌病等家族史，如家系符合母系遗传特点，则支持诊断。
2. 临床表现
(1) 线粒体肌病和脑肌病的主要表现：线粒体疾病是一组临床表现非常复杂，受累部位及症状轻重差异很大的一组疾病。由于累及多个系统的线粒体，故临床表现多具有多系统受累的特征。常见表现包括：①肌无力，是本组疾病最常见得症状，发生时间一般也较早。肌无力可以表现为全身性，也可能局限于某一个或几个肌群，如眼外肌、面肌、肢带肌等。其中眼外肌无力尤为多见，是Kearns-Sayre综合征（Kearns-Sayre syndrome, KSS）和慢性进行性眼外肌麻痹（Chronic progressive external ophthalmoplegia, CPEO）的主要表现之一。②心脏受累，也是线粒体疾病的常见表现。可表现为心律失常（包括传导阻滞等）或心脏扩大。③神经系统，常表现为生长发育迟缓、脑病症候、惊厥、视听功能丧失、卒中样发作、周围神经病、精神行为异常或头痛。以神经系统受累为主要临床表现的原发性线粒体疾病综合征包括：肌阵挛癫痫伴蓬毛样红纤维(Myoclonic epilepsy with ragged red fibers, MERRF)；KSS；线粒体脑肌病并乳酸酸中毒和卒中(Mitochondrial encephalomyopathy, lactic acidosis and strokes, MELAS)；Leigh脑病；Leber's遗传性视神经病(Leber's hereditary optic neurology, LHON)等。④其他系统除以上表现最为常见外，线粒体肌病和脑肌病还常合并其他系统受累。例如肾小管功能异常，肝脏受累，内分泌及代谢失调，以及骨髓-血液系统症候等。
(2) 几种常见原发性线粒体疾病综合征的临床特点：①KSS，大多于青春期前起病，除个别病例呈常染色体显性遗传外，多数病例为散发。常见表现为眼外肌麻痹、心脏传导阻滞、非典型性色素性视网膜炎、小脑症候等。可伴发惊厥和内分泌系统症候。脑脊液可表现为蛋白升高。②CPEO，主要表现为缓慢进展的眼外肌麻痹，其他系统受累不明显。可能系KSS的早期或轻型，而非一独立综合征。③MELAS，常起病于幼儿至学龄期，婴儿早期大多无异常。多数病例呈母系遗传。主要表现包括惊厥、呕吐、头痛、视觉异常、喂养困难、生长发育迟缓、智力衰退及卒中样发作。可伴有骨骼肌无力。其他系统较少受累。MRI多有阳性表现，早期常表现为枕叶为主的多发性类梗塞灶(长T1，长T2信号)，随病程进展常有基底节区受累。
④MERRF 主要表现为肌阵挛癫痫、智力衰退、神经性耳聋、视网膜变性及骨骼肌受累。母系遗传。⑤Leigh 脑病婴儿期起病。常见症候为生长发育迟滞、惊厥、视神经萎缩及小脑、脑干或锥体外系受累。病程早期肌张力减低，逐渐发展为肌张力升高。CT或MRI显示双侧基底节区或脑干病变，常见广泛性脑萎缩。⑥先
天性乳酸酸中毒 (Congenital lactic acidosis) 发病早，病情重，预后极差。主要表现包括惊厥，视网膜变性，耳聋，骨骼肌、心肌、肾脏受累等。
3. 辅助检查
(1) 血清肌酶测定:约30％的病例出现CK和(或)LDH升高。
(2) 肌电图检查:约60％一70％呈肌原性损害，少数呈神经原性损害。
(3) 血乳酸、丙酮酸最小运动量试验:约80％以上出现阳性，即运动后5－10分钟血乳酸、丙酮酸水平仍不能恢复正常。
(4) 肌肉活检:进行冰冻切片，组织化学染色，可见肌细胞内线粒体堆积，类似破碎红纤维
(ragged-red-fiber，RRF)和(或)糖原、脂肪堆积。同时作超薄切片行电子显微镜观察，可见大量异常线粒体堆积和(或)糖原、脂滴堆积。有时线粒体内可见结晶样包涵体。有条件者可作线粒体DNA分析，以明确是否有线粒体DNA突变。生化检测可分离新鲜肌肉线粒体，进行线粒体呼吸链酶复合体活性的测定，部分病例可测出某些酶复合体(Ⅰ－Ⅴ)活性减低；或测定某些载体(如肉毒碱)是否缺失等。
[治疗方案]
1. 一般治疗给予高热量、低脂肪、富含维生素的饮食，特别应限制长、中链脂肪酸的摄入。少量多餐，或在进行剧烈运动前后补充高碳水化合物，可预防横纹肌溶解。
2. 病因治疗对本组疾病的根本治疗方法为基因治疗，或补充所缺少的酶或载体，但目前尚难实现。
3. 辅助替代疗法一般投用某些线粒体代谢中的载体，或线粒体呼吸链某些酶复合体的辅助因子，以增加线粒体ATP的生成量。例如可试用肉毒碱(Carnitine) 100mg/日，辅酶Q10 (30－300mg/日)，抗坏血酸(Ascorbate)1000－4000mg/日，维生素K1 25mg/日，维生素K3 30－75mg/日，核黄素(Riboflavin)100mg/日，硫胺素(Thiamine)200－1000mg/日，等等。但迄今尚乏疗效满意的大宗报告，仅有个例用药后症状缓解，远期预后很难改变。
4. 中医治疗
5. 其他治疗能量合剂对本病可能有一定疗效。可给予ATP 80一120mg，辅酶A 200单位静脉滴注，每日1次，或ATP 20-40mg口服，每日3-4次。国内报告肾上腺皮质激素及中药对本病也有一定疗效。
Kearns Sayre综合征的临床表现、诊断与治疗
作者：张旻玥，李建萍，苗玲作者单位：200001上海交通大学医学院附属仁济医院神经内科
【关键词】线粒体脑肌病
线粒体脑肌病是一组因线粒体DNA(mtDNA)或细胞核DNA突变导致的线粒体功能异常的疾病, 以骨骼肌、脑、心脏、内分泌腺体等能量需求较高的组织受累为主, 可分为慢性进行性眼外肌瘫痪、Kearns Say re 综合征(KSS)、线粒体脑肌病伴高乳酸血症和卒中样发作（MELAS）综合征和肌阵挛性癫疒间伴肌肉破碎红纤维（MERRF）。Kearns和Say re［1］在1958年首次对KSS进行报道，该病是线粒体脑肌病的一种亚型，主要病因是mtDNA发生突变，使编码线粒体
在氧化代谢过程中所必需的酶或载体发生障碍，糖原和脂肪酸不能进入线粒体或不能被充分利用，故不能产生足够的三磷酸腺苷(ATP)以维持细胞正常功能，产生氧化应激，诱导细胞凋亡。KSS最常见的mtDNA突变是mtDNA 8468～13446位之间4979 bp片段的缺失［2］;mtDNA的A3243G点突变也可在少数患者中检测到［3］。由于该病较少见，疾病早期易误诊，且尚无明确诊断标准，现将KSS的临床表现、诊断和治疗综述如下。
1 临床表现
KSS是一种多系统受累的疾病，可累及眼、肌肉、神经系统、心脏、肾脏和内分泌腺体等高能量需求的器官组织。该病常为散发病例，无显性家族史。早在1958年Kearns和Sayre报道KSS是一种以慢性进行性眼外肌麻痹（CPEO）、视网膜色素变性和心脏传导功能障碍三联征为主要特征的线粒体脑肌病。目前有人又提出了另一种KSS三联征［2］，即20岁以前起病、CPEO和视网膜色素变性。尽管略有不同，但两者都强调了CPEO和视网膜色素变性是该病的主要临床表现。CPEO表现为双眼睑下垂、眼外肌全部瘫痪，但未累及瞳孔。部分病例还可有咽部肌肉和四肢肌肉无力。视网膜色素变性表现为视网膜上皮细胞脱失、色素斑形成、视神经萎缩、眼底血管变细、视力受损。KSS神经系统病变的表现为智力发育迟缓、认知功能障碍、卒中样发作、锥体外系症状（震颤、肌张力障碍）、共济失调和真性或假性延髓麻痹引起的吞咽困难等［4］。CPEO或KSS患者的认知功能障碍通常表现为局灶性，包括视觉处理和构造、执行功能、注意力、抽象力减退，但言语和视觉的长时性记忆力、言语理解力和日常生活自理能力未受到明显影响［5］。KSS患者常合并神经性耳聋，患者有听力下降，某些患者虽没有感到听力减退，但听力学检查可发现异常。KSS患者听力受损的特点为双侧、对称性，以高频听力受损为主，呈慢性进行性加重［6］。有报道［7］57%的KSS患者有心脏病表现，包括心源性晕厥、慢性充血性心力衰竭和心脏骤停，心脏的传导系统常受到影响，表现为心室间传导时间延长、房室传导阻滞和束支传导阻滞。心脏传导系统严重受累是导致恶性心律失常、晕厥和心脏骤停的重要原因，KSS患者可因Q T间期延长或三束支传导阻滞导致尖端扭转性室性心动过速，晕厥反复发作和心跳骤停［8］。因此，心脏病变是影响KSS患者预后的重要因素之一。KSS也累及内分泌系统，10%的KSS患者合并糖尿病，某些KSS患者表现无症状性糖尿病，是由于胰岛素产生障碍引起的，约一半的患者需要胰岛素治疗［9］。其他内分泌疾病在KSS患者中也较常见，如生长发育迟缓占38%、性腺功能障碍占20%、甲状旁腺功能减退占7%～8%［10］。有报道［11］KSS还可合并自身免疫性Addison病和自身免疫性甲状腺炎。此外，还有报道KSS患者合并肾脏病变，主要累及肾小管。Eviatar等［12］报道1例以肾小管酸中毒为首发症状的KSS，表现为呕吐、消瘦伴低钙血症和手足抽搐，随后相继出现双眼睑下垂、眼外肌瘫痪、视网膜色素沉着、心脏传导阻滞等症状。局灶性细胞色素C氧化酶缺乏还可出现Toni Debré Fanconi综合征［13］，表现为高磷酸盐尿、高氨基酸尿和葡萄糖尿等肾小管功能障碍。
2 实验室检查
KSS患者多项实验室检查可发现异常。（1）血乳酸和丙酮酸水平升高，运动试验更具敏感性，即运动后10 min后测血乳酸和丙酮酸值，线粒体肌病患者在运动后，血乳酸水平升高，丙酮酸无变化，休息10 min后乳酸仍不能恢复到正常水平，且乳酸/丙酮酸的值大于正常（4～12）；正常情况下，运动10 min后两者升高，但休息10 min后应恢复到原来水平。（2）心电图表现为P R间期延长、Ⅱ°或Ⅲ°房室传导阻滞；（3）脑脊液蛋白和乳酸水平升高，蛋白含量通常>1 g/L；少数患者脑脊液叶酸水平降低；（4）肌电图多呈非特异性肌源性损害改变；神经传导速度正常；（5）头颅MRI检查通常可见皮质下白质、大脑深部白
质和丘脑T2WI高信号灶，也常见于脑干背侧或腹侧和小脑；除此以外还可见到大脑皮质和小脑皮质萎缩；（6）肌肉病理改变：光镜下Go mori三色染色可见大量的破碎红纤维（RRF），RRF是线粒体发生结构功能异常、增生聚集所致；细胞色素C氧化酶(COX)染色可见散在分布的COX缺失纤维;SDH染色见有RRF 肌纤维肌膜下氧化酶染色加深；电镜下可见异常线粒体数目增多，线粒体嵴排列紊乱，有时线粒体内可见晶状格包涵体。
3 诊断
KSS尚无明确的诊断标准，诊断主要依靠临床表现、实验室检查，最终确诊则依赖于肌肉活检。根据KSS患者的的临床表现是否满足三联征，分为完全型KSS和不完全型KSS，即完全型K SS符合三联征（CPEO、视网膜色素变性和心脏传导功能障碍），不完全型KSS仅为CEPO或伴有其他一项。2002年Bernier 等［14］提出了关于线粒体脑肌病的诊断标准，该标准含主要诊断指标和次要诊断指标，并根据对诊断标准不同的满足情况，分为明确诊断、很可能和可能诊断，见表1。本院曾收治1例KSS患者，同时有眼肌、耳、心脏、神经系统和内分泌系统病变的临床表现，肌活检COX（-）肌纤维＞2%，符合Bernier诊断标准的2条主要诊断标准，有KSS三联征中的两条，即CEPO和心脏传导阻滞，为不完全型KSS。
表1 线粒体脑肌病的诊断标准项目表现或改变主要诊断指标1 临床临床完全符合线粒体脑肌病或线粒体细胞病必须完全符合以下3种情况：a：无法解释的多系统症状组合，这些是呼吸链疾病特定的组合症状；临床症状必须至少包括3个系统器官表现,即神经系统、肌肉、心脏、肾脏、营养、肝脏、内分泌、血液、耳、眼、皮肤b：临床过程呈进行性发展合并突发的恶化或有家族史能强烈提示mtDNA突变（至少有一个母系亲属而不是先证者的表现提示是一种很可能或确定的呼吸链疾病）c：通过适当的检测，包括代谢产物、酶或基因突变检测、影像学、电生理和组织学检查排除其他可能的代谢性或非代谢性疾病2 组织学在骨
骼肌中出现≥2%的RRF3 酶学a：50岁以下患者肌活检COX（-）肌纤维＞2%b：50岁以上患者肌活检COX（-）肌纤维＞5%c：一种组织中任何呼吸链复合物活性＜20%d：一种细胞系中任何呼吸链复合物活性＜30%e：两种或两种以上组织中同一种呼吸链复合物活性＜30%4 生化功能成纤维细胞ATP合成速率低于平均值3个标准差以上5 细胞分子学发现肯定相关的细胞核DNA或mtDNA 异常次要诊断指标1 临床完全符合线粒体脑肌病的临床表现2 组织学a：30～50岁患者RRF比例1%～2%b：30岁以下患者出现RRFc：16岁以下患者肌膜下线粒体蓄积比例＞2%d：电镜下见任何组织中广泛线粒体异常3 酶学a：呼吸链复合物表达缺陷b：一种组织中任何呼吸链复合物活性20%～30%c：一种细胞系中任何呼吸链复合物活性30%～40%d：两种或两种以上组织中同一种呼吸链复合物活性30%～40%4 生化功能a：成纤维细胞ATP合成速率低于平均值2～3个标准差b：成纤维细胞无法在半乳糖替代葡萄糖介质的培养基中生长5 细胞分子学发现可能相关的细胞核DNA或mtDNA 异常6 代谢一个或更多的代谢产物提示呼吸链功能破坏注：符合2个主要诊断指标或1个主要诊断指标及2个次要诊断指标的即为确诊线粒体脑肌病；符合1个主要诊断指标和1个次要诊断指标或至少3个次要诊断指标的为很可能线粒体脑肌病；符合1个主要诊断指标或2个次要诊断指标，其中1条必须是临床指标，为可能线粒体脑肌病
4 治疗
目前对KSS尚无有效的治疗方法。治疗主要包括以下几方面：（1）对症治疗:KSS是一种累及多系统的疾病，基于不同器官受损，进行针对性的治疗。心脏病变常是KSS主要的致死病因，其中又以心脏传导阻滞最多见，可植入心脏起搏器。在美国心脏病学会/美国心脏协会(2002年)关于心脏起搏器植入指南［15］中指出，神经肌肉疾病包括KSS、强直性肌营养不良、Erb s肌病的患者出现房室传导阻滞时，无论有无临床症状均应植入心脏起搏器。对于有感音性耳聋，应早期诊断，可植入人工耳蜗改善听力。糖尿病患者用降糖药物或胰岛素治疗；甲状旁腺功能减低的患者应注意防止其发生抽搐。出现肾小管酸中毒或Toni Debré Fanconi综合征，应调整水电解质平衡。（2）药物治疗：各种维生素和辅助因子，如ATP、叶酸、维生素D、辅酶Q10和肌苷。辅酶Q作为线粒体呼吸链上复合物Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ之间的连接者和氧自由基清除剂，补充辅酶Q10可增加呼吸链的功能，清除由于呼吸链功能障碍产生的活性氧簇（ROS），对抗氧化应激反应，改善KSS患者的病情，包括心脏传导功能、神经系统体征以及血和脑脊液乳酸、丙酮酸浓度［16］。Kiy omi等［17］用肌苷［（0.08～0.35）g/k g·d］治疗5例线粒体脑肌病患者9个月～4.8年后发现肌力有改善，以长时间运动改善显著。“鸡尾酒”疗法也可作为线粒体脑肌病的治疗方法。有报道［18］用硫辛酸（300 mg/d）+辅酶Q10（240 mg/d）+肌苷（3 g/d）治疗可降低线粒体脑肌病患者血乳酸水平、氧化应激反应以及增加踝关节背屈力量。（3）其他：KSS患者应以高蛋白、高碳水化合物、低脂肪饮食，能代偿受损的糖异生和减少脂肪产生，可减少内源性毒物产生。（4）KSS根治方法有待于正在研究中的基因治疗。但由于基因治疗具有可塑性和异质性，目前尚处在实验阶段，包括减少野生型线粒体基因组突变的比例（基因移位），将突变的mtDNA转变为正常细胞核DNA（异位表达），使用特异性限制性内切酶纠正突变的mtDNA、诱导肌肉再生等方法［19］。