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    【案例分享】NOTCH3基因突變可疑早發CADASIL

    病例分享:患兒6歲時就診。1年前發現行為異常,喜歡打人,摔東西,偶爾傻笑,好動,記憶力差,偶有大叫,睡眠正常,無抽搐,外院查頭顱核磁:左側腦室后角小軟化灶,垂體較薄,給予鼠神經生長因子肌注后行為異常較前明顯。增強頭顱核磁:左側腦室后部白質區小囊腫。現患兒智力倒退明顯,無法正常上學。經panel檢測發現NOTCH3基因上c.G709A位點突變,父親發生變異,母親未發現變異。在正常人群數據庫(1000g,esp6500,ExAC等)中頻率較低。多個軟件預測其為有害變異。


    NOTCH3基因可導致顯性遺傳性腦血管病伴皮質下梗死和白質腦病(CADASIL),是一種常染色體顯性遺傳的動脈病。發病率約為(2~5)/10萬,實際可能更高。Sourander和W?linder于1977年首先報道了該病的臨床特征,通常于中年起病,臨床表現為偏頭痛、反復發作性腦梗死、認知損害且伴有精神癥狀,呈進行性加重,最終導致嚴重的殘疾和癡呆。

    NOTCH3信號通路及其作用機制

    NOTCH3受體通過胞外域(NOTCH3ECD)與配體結合,進而通過胞內域發揮信號轉導作用,調節血管平滑肌細胞的增殖和分化。由NOTCH3基因突變導致其編碼的蛋白結構異常,引起以血管平滑肌細胞功能障礙、ECM重塑H副和慢性炎癥為主。 

    NOTCH3基因型與臨床表型

    NOTCH3ECD由34個表皮生長因子樣重復序列(epidermalgrowth factor-like repeat domain, EGFR)組成,每個EGFR含有6個半胱氨酸殘基,通過3個二硫鍵兩兩結合。

    NOTCH3致病性變異大部分為錯義突變(95%),約60%位于3、4、5、8號外顯子,3號和4號外顯子為中國CADASIL患者的熱點突變區。NOTCH3基因的致病性變異常發生于2~24號外顯子,導致EGFR內奇數半胱氨酸殘基形成,影響二硫鍵的兩兩結合而改變蛋白質構象,最終導致NOTCH3ECD的異常積聚。近期研究表明,腦以及其他外周器官小血管內NOTCH3ECD異常堆積是CADASIL的核心事件,促進了功能性細胞外基質蛋白異常聚集并產生細胞毒性作用,最終導致平滑肌細胞變性。還有報道表明,雖然發生于2~24號外顯子之外的突變不會引起EGFR半胱氨酸替換,但也會導致CADASIL。目前學術界對此類患者能否診斷為CADASIL仍存在著爭議,需進一步進行深入的臨床評估、皮膚活檢和全面的NOTCH3分子篩查以排除存在涉及半胱氨酸替換的突變位點。 

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    NOTCH3突變與四種遺傳性疾病有關。(A、B)最常見的CADASIL(伴有皮層下梗死和病變的腦常染色體顯性動脈病)。(B)當每個外顯子的錯義突變標準化為外顯子大小時,很明顯錯義突變在EGF重復序列1-6中富集,但在EGF重復序列9-15中也有所富集。計算每個外顯子的突變而不考慮外顯子的大小表明,大多數突變(絕對數)發生在外顯子4,它編碼EGF重復3-5。(C)一個患有早期發病的動脈病變和白質腦病的患者,他在NOTCH3中有一個純合子C966*截短突變。(D)發現1例嬰兒肌纖維瘤病患者在NOTCH3的HD結構域編碼區L1519P突變為雜合子,該突變被預測導致NOTCH3功能增強。(E)6例側腦膜膨出綜合征患者發現NOTCH3截短突變,導致PEST結構域缺失和NOTCH3胞內結構域穩定。

    ANK、ankyrin重復序列;EGF、表皮生長因子;HD、異二聚結構域;LNR、Lin一Notch重復序列;PEST、脯氨酸(P)、谷氨酸(E)、絲氨酸(S)和蘇氨酸(T)降解結構域;RAM、Rbp相關分子結構域;SP、信號肽;TM、跨膜結構域。 

    CADASIL發病年齡和早期診斷

    國外臨床研究發現,先兆型偏頭痛為CADASIL患者早期的主要臨床表現,平均發病年齡為38.1歲;反復缺血性卒中發作為中年期患者主要表現,平均發病年齡為49歲;而皮質下癡呆和精神障礙較上述癥狀出現時間更晚,平均為6O歲。王韻等比較了我國CADASIL家系的臨床特點,發現腦缺血性卒中及TIA是我國CADASIL的主要首發和常見癥狀,少數患者可出現腦出血,而偏頭痛的發病率明顯低于其他國家。 

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    顱腦MRI是該病早期重要的診斷手段。CADASIL顱腦病變主要為多發腔隙性梗塞灶和廣泛腦白質病變。顱腦MRI主要表現為大腦半球白質廣泛長T1長T2異常信號,多位于皮質下、腦室周圍,呈對稱性分布,早期可呈散在斑片狀,大小不一,以后逐漸進展融合成大片狀;而腔隙性腦梗死灶以雙側基底部、丘腦為主,也可發生于皮層下白質、側腦室旁白質及橋腦。有記載的最小發病年齡6 歲。Fattapposta等發現通過無癥狀兒童及青少年磁共振成像(MRI)發現腦白質改變的及NOTCH3基因的Cys146Tyr錯義突變檢測可以有助于早期診斷CADASIL。

    針對上述病例,患兒白質區囊腫可能由白質區域發生過缺血性梗阻引起,此外患兒精神異常和智力倒退也符合;NOTCH3有 EGF的受體,鼠神經生長因子可能包含EGF,反而會刺激這個疾病。需補充患兒的影像學依據和收集患兒父親的病史。此外患兒發病年齡很早,不排除其它遺傳或環境影響因素。 

    CADASIL的治療

    目前對于CADASIL疾病尚無有效的治療方法,臨床主要針對病人表現對癥治療以緩解癥狀。因CADASIL疾病決定性的發病機制與NOTCH3基因突變有關,基因治療成為研究熱點且充滿前景,目前推測有可能的基因治療方法有:①用抑制性RNA分子沉默NOTCH3基因中突變的等位基因;②利用反義核苷酸介導的、攜帶有NOTCH3外顯子跳讀的缺陷DNA序列,治療性地校正NOTCH3中半胱氨酸數目的不平衡,結果表明NOTCH3外顯子跳讀編碼的受體蛋白保留了正常的蛋白加工特性,可以有效結合配體并被配體活化。目前這項研究尚局限于體外概念研究階段,Julie等研究者通過設計針對包含大多數致病性CADASIL突變的外顯子2—3、4—5和6反義寡核苷酸,并利用這些反義寡核苷酸轉染CADASIL患者來源的腦血管平滑肌細胞,成功的實現了外顯子跳讀而不會影響NOTCH3信號傳導。


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