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《,临床荟萃》 2020年6月20日第35卷第6期 ClinicalFocusJune20,2020,Vol35,No.6
·综述·
CAPN3基因突变导致的Calainoathppy的发病机制、
临床表现和实验室检测研究进展
张慧卿,路延朋,宋学琴
()河北医科大学第二医院神经内科,河北石家庄050000
临床特征为对称性进行性加重的肢带肌和四 摘 要:CalainoathAPN3基因突变导致的遗传性肌病,ppy是由C
肢近端肌无力和肌萎缩,常伴关节挛缩。其遗传方式既有常染色体显性遗传,也有隐性遗传。该病的临床表现异质性大,发病机制复杂且不完全清楚,肌肉病理可提供诊断方向,蛋白印迹的敏感性及特异性尚不理想,基因检测为诊断的“金标准”但费用昂贵。为提高对C本文就该病的发病机制、临床表现和实验室检测alainoathppy的认识和诊断水平,进行综述。
关键词:肢带型肌营养不良症;临床表现;发病机制;基因检测:/doi10.3969.issn.1004-583X.2020.06.017j
)中图分类号:R746.2 文献标志码:A 文章编号:1004-583X(202006-0564-04
突 Calainoathalain3基因(CAPN3)ppy是由Cp变导致的c减少或功能丧失,临床alain3蛋白缺失、p表现高度异质的遗传性肌病。calain3蛋白是骨骼p肌特有的钙依赖非溶酶体蛋白酶,其缺失减少或功能丧失可导致肩带肌、盆带肌和四肢近端肌肉进行(,范畴。根LimbirdlemusculardstrohLGMD)gypy据遗传方式L呈常染色体GMD可分为LGMD1型(显性遗传方式)和L呈常染色体隐性遗传GMD2型(,方式)根据累及突变基因类型再分为多种亚型,迄今已发现超过40种基因突变。CAPN3基因突变导,其遗致的CalainoathGMD2A和LGMD1Ippy为L传方式既有常染色体显性遗传,也有隐性遗传;临床表现轻重不一,轻者仅表现为高肌酸激酶血症,重者严重影响运动能力需坐轮椅;病理改变可为正常、嗜酸粒细胞浸润到肌营养不良样改变等各不相同。本文就C临床表现和实验室alainoathppy的发病机制、检测进行综述。1 发病机制
其CalainoathAPN3基因突变所致,ppy是由C发病机制尚不完全清楚,但目前研究使得我们在基因和蛋白水平有一定的了解。CAPN3基因于1989,编码由840kb21个氨基酸组成的相对分子质量为
[]
94k的calain3蛋白1。calain3蛋白属于calainsppp家族,Calains蛋白是细胞内一种钙依赖非溶酶体的p中性半胱氨酸蛋白酶。Calains家族中研究较多的p
:通信作者:宋学琴,Emailsx5679@163.comq
是calain1和calain2,又称为μ-calain和mppp-,均为异二聚体,由两个亚基组成:一个大亚calainp
[]1-2
)),基(和一个小亚基(这些蛋白广80kDa28kDa
泛存在于身体的各个组织中。Calain3主要是在肌p肉中表达,虽然也可在晶状体、肝脏、大脑和心肌中检测到,但浓度非常低。Calain3与calain1、pp
calain2的大亚基分别有54%和51%的同源序列,p
三者均具有共同的特性,即钙依赖的酶活性和中性H中最大酶活性等。Calain3蛋白可分为4个结pp
,构域(其中Ⅱ和Ⅳ区为具有重要功能的半Ⅰ-Ⅳ区)胱氨酸蛋白酶和钙离子结合区,而且这两区与其他calain蛋白具有同源序列。Calain3蛋白的Ⅱ区为pp
保守的钙蛋白酶型半胱氨酸蛋白酶(Calaintepyp-PC1和PC2,Ⅱ区与蛋白酶的活性有关。Ⅳ区为
)结构域,主要为与钙离子结合PEF(PentaEFhand区域,并帮助calain3同源二聚化。Ⅲ区为钙蛋白p
性肌无力和肌萎缩,属于肢带型肌营养不良症
,)结构域,包括两csteineProteaseconservedCsPcyy
)个蛋白酶核心结构域(ProteaseCoresubdomains
酶型β夹层(功CalainteBetaSandwich,CBSW)pyp--能域,对calain3激活时所需要的结构改变很重要。p除此之外,calain3还具备3个特有的插入序列:Np;末端有2位于0~30个氨基酸(N-terminusNS);位于PC2的插入序列1(insertionseuence1,IS1)q
CBSW和PEF之间的插入序列2(insertion
年被克隆,位于1包含2全长515-21,4个外显子,qq
),这几个插入序列赋予cseuence2,IS2alain3蛋白qp
]3-6
。独特的自我催化作用[
Calain3蛋白是骨骼肌细胞内的钙依赖非溶酶p
体的中性半胱氨酸蛋白酶,其激活需要钙离子释
]7
,放[需要的钙离子浓度相比calain1和calain2要pp
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低。Calain3蛋白作为蛋白酶通过自我溶解而激p活,在肌细胞内的肌联蛋白(肌联蛋白在M线和I带具有几个c之间发挥作用,其功能alain3结合位点)p包括组装和重塑肌节中的收缩蛋白、调控肌浆网中
1]
。的钙离子外流、肌膜修复和肌肉再生等[
有临床异质性,临床表现多样且轻重不一,轻者仅表现为高肌酸激酶血症或假性代谢性肌病,重者严重()的临床表现与L但发病年LGMD1IGMD2A相似,
龄可延迟2无力症状相对较轻。0年左右,肢带型肌营养不良2的发病率大A(LGMD2A)
/约为1对称性100000。典型的临床表现为选择性、的近端肢体(骨盆带肌、肩胛带肌、躯干肌)无力和萎缩,常有关节挛缩和翼状肩等。患者发病年龄2~55影响运动能力需坐轮椅。常染色体显性遗传者
但推Calainoathppy的发病机制尚不完全清楚,
测有几种可能:①Calain3蛋白是骨骼肌三联管的p组成成分之一,其活性下降可导致钙离子的释放异常;②Calain3蛋白参与组成dsferlin蛋白复合体,py)在部分L患者中可见继发GMD2B(dsferlinoathypy
岁,平均1初起为步态的异常,上楼困难,8岁左右,的可能会影响肌膜的修复calpain3蛋白缺失也证实了这一点,[8
]白分子之间的ca结lp合ain,3蛋;白③C的A酶P活N3基因错义突变
Calpain3蛋白不仅可以影响性,还可影响蛋从而影响蛋白的完整性;alain3蛋白在体内结合到肌联蛋白上,肌联蛋白④
具有调节p
的作用[1,c9
a]l蛋白与肌联蛋白的结合705G)并没有影响。p
aCinA3蛋白活性和抑制其出现自我降解PN3基因突变(比如alp
。ain和其他大部分肢带型肌营3的酶活性,但影响了该R448H或C养不良(致病基因编码细胞结构蛋白)不同的是
APN3基因编码的是一种蛋白水解酶,
因此对于任何影响到该酶活性、数量和酶结构完整性的因素都可能致病。 临床表现
Calpainopathy可导致肩带肌、盆带肌和四肢近端肌肉进行性肌养不良类型,)无力和肌萎缩,属于肢带型肌营养不良症(LGMD发范畴病。率L为GMD为常见的遗传性肌营体隐性遗传方GMD呈常染色体显性遗传者称为4/100000~7式者称为2型,再根据1型,/1呈常染色00000,突变基因分为
多种亚型,迄今已发现超过基因突变导致的40种基因突变。CAPN3
体显性遗传方式GMD1I,前者为常染色体隐性遗传Calpainopathy包括。除遗传方式不同、,后者为常染色L
GMD2A和较轻且少见之外,二者临床表现类似L。GMD1I症状对常见,有关它的报道相比中提及的年欧洲神经肌病中心建议新的Calpainopathy多为LGMLGMD1I较多LGM,一般文献D2A相D2A亚型。2018如LGMLGMD2DA被称为2A为常染色体隐性遗传LGMDR1cLGMalp
aD分类和命名,
,
in其发病率有地3-related[10]
。理区域差异,不同国家报道比率从但在10%~亚洲80特%不等,在欧洲为最常见的LGMD2A占LGM类型,别是我国病例数相对较少L见GMD的。临D床表现与其他盆带肌和四肢近LGM端肌D类型相类似,
主要为肩带肌、肉进行性肌无力和肌萎缩,但举物费力,病情缓慢进展,逐渐出现行走费力,多在发病后面肌和颈肌通常不受累20年左右失去行走能力。腓肠肌肥大少见,
,这有助于养不良的鉴别。可出现关LGM节挛D2缩A与面肩肱型肌营,尤其是跟腱挛缩,也可出现髋关节、膝关节和肘关节挛缩,
常出现在疾病的早期。心肌受累少见[11]
往往出现在疾病的后期,偶见报道疾病早;膈期肌即受出累
现
呼吸功能衰竭,需要无创呼吸机辅助通气[12]
个临床线索提示该病[13]
。有几收肌群容易出现无力,肌:①早期伸膝、
屈髋和大腿内肉核磁显示大腿内收肌群和股后肌群易受累;0%出现翼状肩胛;②腓肠肌早期出现脂肪浸润;④50%出现关节挛缩,
踝关节③
、髋关节、膝关节和肘关节易受累;。
⑤肺功能和心脏常不受累该病临床异质性较大,不同患者发病年龄、病情严重程度和疾病进展等存在差异。部分患者缺乏明显的肌无力肌萎缩症状,仅表现为无症状的高激酶血症(性肌病(AsymptomatichyperCKemi胞肌炎(Pseudometabolicmyop[a14t-1hy])
或a)嗜、假肌酸酸性性代粒谢细高肌酸激Eosino酶phi血licm症是y
o指sit无is任)5
等。何临床症状,仅在查
体时发现血清肌酸激酶升高,多为正常参考区间的~80倍,
肌酸激酶水平可有波动起伏。无症状的高肌酸激酶血症也可见于其他遗传性肌酸激酶血症应给予重视ysferlinopathy
,因此对于临床上出现无症状的高肌病中如
。
假性代谢性肌病通常出现在儿童和年轻患者中,患者可能一直保持无症状阶段很长时间,也可表现为无力、肌痛、运动不耐受或轻微的近端肌无力,实验室检查可见血乳酸增高及肌酶增高。
嗜酸性粒细胞肌炎主要发生在年轻人,伴或不伴肢体无力,肌酶升高,可见外周血嗜酸粒细胞增高,肌肉病理可见嗜酸性粒细胞浸润;嗜酸粒细胞浸润可能是LGM胞浸D2润A临床前阶段,因此在肌肉活检显示嗜酸性细的病人中应该考虑到该病的可
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能。
该病临床异质性较大,但与基因突变位点和突变类型缺乏明确的相关性,相比错义突变,无义突变
]16-17
。即使似乎更易出现肌无力,临床表型较严重[
相同的基因突变在同一个家系,其临床表型可差异较大;错义突变引起的临床表现难以预测。部分患3 肌肉病理
因临床表型不同,病理表现也轻重不一,经基因证实的Calainoathppy患者的肌肉病理可表现为正18]
。者在怀孕过程中可病情恶化[
[3]
,包calainoath00多种2ppy的基因突变已经超过5
括错义突变、无义突变、移码突变、小的缺失、大的缺
,数据库(leidenmusculardstrohatabaseypyd
:///)中,关于httwww.dmd.nlcan3_home.htmlpp失等多种突变类型,其中LGMD2A中最常见的突变携带两种无义突变患者常发病年龄早,进展快,有严重的临床表型。携带错义突变患者的临床表型不可预测,可能与突变位点处于蛋白不同重要程度的功
特征的肢带型肌营养不良,迄今在莱顿肌营养不良
类型是错义突变(且多为复合杂合突变。60%左右)
常的病理、只有个别局灶坏死、明显的肌营养不良样改变或嗜酸性粒细胞浸润的肌源性损害等。LGMD2A的肌肉组织病理检查中,大多数患者骨骼肌呈肌营养不良样病理改变,即肌纤维肥大、萎缩、不同程度坏死再生伴结缔组织增生。除此之外可见核内移现象、高收缩纤维、旋涡状纤维和分叶纤维。分叶纤维为改变,约见于calpainopathy最显著或典型的病理可见于杜氏6肌7%的营养L不GM良D症2A患者,
但分叶纤维还(ystrophy,DMD但他们的存在arcoglycanopat与hy
这))些和面、LGMD2DDuch(e又nne称mu为sculaαr
-疾病肩的肱严型肌重营程养度不并良不患相者关;中分,叶纤维更易在儿科患者中观察到,提示早期的病理变化。Fanin等
[19]
发现男性肌纤维较女性明显减
少;肌纤维的再生在其他类型的析原因可能为LGMLGMD2A病人的病理中相对于比例平均小于再生过程[
20
]。calpD较少出现,ain3蛋白的丢失影响了肌纤维的3%,分 蛋白印迹
通过免疫印迹分析肌肉组织中少或缺失是诊断calp
ain3蛋白减但这种方法会产生假阴calpain性opa和th假y的重要实验室依据,阳性结果[21
]基因检测。在cala2in03%的蛋白L量GM表D达2A患者中,蛋,需白结印合迹检查发现正常但其功能丧失或减弱,这会导致假阴性结果p,。蛋白酶,它在体外因自溶作用极易降解caplain3是一种细胞,且降解速度
较快[1]
GM,因此对其检测难度较大例如;另L外其他类型的
(ty
istfienrD中由于相应的蛋白缺失,lin蛋白[21]
、LGMD2J型的GM肌D联2B型的
蛋白假阳性结果c)[22]
apla、iLn3GM蛋D白2I型的的继fukutin相关蛋白等可能会导致从而导致[蛋白数量和该病的严重程度没有关联印发迹性分减析少结或果缺显。示失,7
]。免疫的cap
lain3 基因检测
LGMD2A是第一个明确基因及其分子生物学
能区有关[24]
。错义突变中外显子11可能是突变热
点;若不论突变类型,外显子21可能是一个突变热
点[25
]的II。区和文献Ⅳ区报,
道这两个的热点区突分变别分为布半多胱氨位酸于蛋Ca白lpa酶in和3钙离子集合区结构域,在钙离子依赖的酶活化过程
中起关键作用。导致功能缺失的错义突变如Tp.
SAherrrg164809460LGMeleunata等位于蛋白酶功能域nnddpp.A.rGgl4y92022TrAprg,p,.pG.lyA4r9g
64A89rgGl[a
n6n,]
dp。p.最.变M可ar能tine与z-T报道了II区和显ho性mp遗son等2传性肌病有CA关PⅣ区2近[7]
。N3基因突要注意
calpainopathy临床表型具有高度异质性,即使有相同基因突变的同胞兄弟姐妹亦可能有不同的临床表现,所以不能通过基因突变类型和位点判断患者病情严重程度和预后。虽然目前基因检测是诊断遗传性肌病的“金标准”,且检测方法也取得显著的进步,但这不是绝对的,因为某些区域的突变如启动子、内含子和大的缺失等不能被检测到,目前发现有的calpainopathy患者基因检测仅发现一个等位基因
10%突变,推测可能存在一些目前技术尚不能检测到的突变。
6 小结
本文针对的发病机制、临CA床PN表3基因突变引起现与实验室检C测alp进ai行nop综at述hy。
Calpainopathy的临床表现异质性大,
发病机制复杂,尚不完全清楚。目前诊断方法中基因检测费用昂贵,蛋白印迹缺乏一定的敏感性及特异性。但随着研究的深入,相信不久的将来能提高的诊断率;深入了解其发病机制,精准基因治疗会有Calpainopathy更广阔的前景。
参考文献:
[1] OcanlpoaiYn,COAjiPmNa3/Kp9,4/Schailnpkaaiin--O3uc[JhiFB,ioecthiamli.eA2n01e6cc,e1nt2r2ic169-187,.
].,:[2] DelCarmen
Lafita-NavarroM,Conacci-SorrellM.
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CAPN3基因突变导致的Calpainopathy的发病机制、临床表现和实验室检测研究进展
