脆性X综合征诊断与治疗新进展.ppt

1、脆性X综合征诊断与治疗新进展,脆性X综合征( fragile X syndrome ,FXS)是引起先天性智力低下的常见疾病，新生儿发生率为0.40.67，占X连锁智力低下病人的1/21/3。男性发病率约为1/4000，女性发病率约为1/60001/8000，前突变的携带者在男性中约为1/800，而在女性中则高达1/1001/200。,FXS发病率仅次于先天愚型，占智力低下的2%,估计20IQ水平3055之间的男性患有该病。给家庭和社会带来沉重的负担。同时FXS具有家族遗传性且临床表现复杂。为临床诊断和治疗带来了极大的困难。,FXS是一种单基因遗传性疾病 ，是由于Xq2.7.3的脆X智力低下1

2、 (fragile X mental retardation 1 ,FMR1)基因突变导致其5端(CGG)n三核苷酸重复序列异常扩增，当扩增达到一定数目后便会出现该基因异常甲基化,使FMR1基因的转录功能降低,导致其编码的脆X智力低下蛋白(fragile X mental retardation protein ,FMRP) 减少,引起相应的症状。,FXS临床症状常表现为不同程度的智力低下和发育延迟，男性患者平均IQ在中度以下，20%男性患者IQ水平在30-50之间。女性患者受累较男性为轻，智力低下常不严重，在轻度至临界范围。青春期前的男性患者表现多样：逃避行为，逃避注视、孤僻症、过度兴奋、注

3、意力不集中或多动症、动作刻板、睡眠紊乱、语言发育也常受影响，多有轻度交流障碍；,躯体特征在不同年龄、不同个体中差异较大，成年男性患者可有特殊面容：脸型狭长、大耳朵、眉弓及下颌突出，上述表现可随年龄的增加而愈加明显。但有时即使是受累严重的典型未成年男性患者其面部特征也可表现轻微，往往难以引起人们的注意。,1 FXS临床诊断方法新进展,FXS 是由于FMR-1基因5端(CGG) n 重复系列大量扩展的结果，如果(CGG) n重复上升到230 至1000 次之间，就会产生FXS。目前对于脆性X综合征的诊断主要依赖于实验室检查。,根据2005年最新ACMG指南对于以下几种临床情况应进行分子生物学检测：

4、 智力缺陷, 发育迟缓, 性格孤僻, 行为体征疑为脆性X综合征者； 具有不明原因的智力障碍者； 具有脆性X综合征家族史者； 具有脆性X综合征或不明原因智力缺陷家族史，生育前进行遗传咨询者； 脆性X综合征携带者母亲的胎儿； 卵胞刺激素升高并伴有卵巢早衰的妇女，特别是具有不明原因智力缺陷家族史者； 未明原因的新发震颤/小脑性共济失调患者，特别是伴有不明原因的智力缺陷家族史者。,FXS实验室诊断方法有细胞遗传学、Southern印迹杂交、聚合酶链反应（PCR）、 RT-PCR和免疫组化分析,11细胞遗传学检测,该方法至尽今已发展成熟。诊断的重要指标：培养中期细胞染色体Xq2.7显示脆性位点大于4%为

5、阳性。甲氨蝶呤或5-氟脱氧尿苷可诱导出脆性位点提高显现率，与原位杂交荧光技术结合可分析检测数量和结构的异常并提高图谱分辨率至10万bp。fra(X)并不是在所有的中期细胞中都能找到，标本来源于外周淋巴细胞、羊水、绒毛或脐血。一般智力低下男性患者fra(X)的表达率为10%30%。年龄较大、表型正常的女性携带者可不表达，表达常低于5%。故不用于对表型正常的女性携带者的诊断。该法费时费力、检出率低于50%，且只能对男性患者及部分女性患者做出诊断，不能检出不全显性患者及女性杂合子，对于男性患者也易产生假阴性。所以应用较局限。,12 Southern印迹杂交法,FXS5端的（CGG）n的异常扩增及Cp

6、G岛异常甲基化使其上的特异性酶切位点消失，需用限制性核酸内切酶识别、结合并切割特异性序列，产生不同长度的核酸片段，用于诊断。根据待测片段的大小选择合适内切酶。全突变使用HindIII或EcoRI可得到很强的杂交信号，不完全突变需使用PstI方可产生清晰的高分辨条带。,目前认为应用较远侧探针（StB12.3）对双酶解（如EcoRI/EagI）DNA样本进行杂交，可检出全部前突变和全突变等位基因及嵌合体状态，同时可了解甲基化状态，是最可靠的诊断方法。Southern印迹杂交法缺点为：需要DNA样品多、需要同位素标记、操作复杂、费用大、耗时长、不易推广；若酶解不完全会产生杂交带，可产生错误诊断；较难

7、鉴别(CGG)n大的正常个体和小的前突变个体；有较大的漏诊率和约5 %的误诊率。,13聚合酶链反应技术,为目前快速、准确检测（CGG）n重复的方法，传统的聚合酶链反应 (Polymerase Chain Reaction,PCR)技术可以检测正常个体及小片段的前突变等位基因的（CGG）n重复数。对于较长片段的前突变及全突变患者，由于高的GC含量，序列内部易于形成发夹结构不易扩增，可利用甲基化敏感性聚合酶链反应（methylation sensitive Polymerase Chain Reaction ;ms-PCR），引入特异性的引物使扩增不出来的等位基因产生smear条带，通过不同的探针

8、标记引物，利用毛细管电泳法检测PCR扩增产物，可以准确的检测（CGG）n重复数。结合普通PCR及ms-PCR技术，可以鉴别正常个体、前突变、全突变男性及全突变女性。由于PCR技术优先扩增较小片段的等位基因，因此对于呈嵌合型的患者，也会产生PCR扩增产物，易于产生假阴性。PCR技术是快速筛查脆性X综合征的基因诊断方案。难以扩增出全突变的等位基因，因此限制了它对于脆性X综合征患者临床诊断方面的应用，PCR技术和Sothern blot技术的联合应用，可以弥补相互之间的缺陷。,14 逆转录聚合酶链反应技术,绝大多数FXS征男性患者无FMR1基因的表达，而女性患者的FMR1基因是杂合的，FMR1基因表

9、达降低，但可检测到。所以RT-PCR在男性患者、缺失或点突变的个体是检测不到扩增引物，而对于正常个体、前突变及女性可以获得扩增条带。Hmadcha A等用RT-PCR方法检测该FMR1基因的表达。 Wu LQ等设计合成了2对特异性引物检测位于X 染色体上的HPRT基因的转录产物，通过巢式PCR技术对cDNA进行扩增、检测。有助于FRAX患者的诊断及表型的预测，对于遗传咨询有较大的帮助，不能鉴别女性患者及检测前突变状态，从而应用有限。,15 FMRP免疫组化分析,应用此方法检测FMRP的表达量。可诊断由于（CGG）n的扩增导致的脆性X综合征患者，及检出由于缺失、点突变导致FMR1基因不表达的患者

10、，同时简便、经济、快速，适用于群体筛查，其敏感性100%，特异性97.5%。但由于女性患者体内有一定比例的活性X染色体，且具有全突变的等位基因多位于失活的X染色体，大多数淋巴细胞的FMRP降低不明显，易于形成假阴性，且由于前突变等位基因能正常转录，FMRP表达多在正常范围内，亦不适用于前突变携带者的筛查，因此仅适用于男性患者的诊断。Rife M等比较了PCR和FMRP免疫组化检测在人群筛检方面的差别，认为PCR是最合适、方便、省时的方法。但对于那些PCR检测失败的患者，推荐应用该方法。,16 产前诊断,2005年ACMG指南建议妊娠10-12周的FXS携带者妇女用绒毛膜绒毛标本，可显示前突变。

11、CVS细胞不同于外周血细胞，它不存在甲基化的X染色体失活，全突变的FMR1基因5-UTR的三核苷酸（CGG）n重复序列甲基化也可有可无。利用FMR1基因甲基化和X染色体失活诊断全突变有失准确性。若CVS结果阳性，应于妊娠15周抽取羊水细胞排除全突变和嵌合体状态。,2 FXS治疗新进展,目前无有效的治疗方法。近来在FXS的治疗中最明显的进步就是在动物实验中认识到了FXS潜在的缺陷和发展了的可能的治疗。,2、1 一般治疗,叶酸可以“修复”FXS细胞传代时的脆性位点,使FMR基因表达功能正常的FMRP,改善智力状况。同时还可予维生素C、维生素E、微量元素锌、硒等。智低者营养脑细胞,茴拉西坦、吡拉西坦

12、、胞二磷胆碱等可改善症状。癫痫可按发作类型正规抗癫痫治疗。中医中药疗法,应用加味六味地黄丸培补肾元,针灸推拿促进智力发育,改善小儿痴呆。治疗效果与患儿年龄和原发神经疾病有关。16岁智低和痴呆患儿年龄较大效果不佳,癫痫患儿服药不规范控制不良。,2、2真对于FMRP表达减少的治疗,2、2、1 针对FMR1的基因治疗 FMR1突变导致FMRP减少引起FXS的发生，FMRP是一种 mRNA绑定蛋白，其在中枢mRNA 翻译、转运及靶向作用中起重要作用。FMRP负相调控mRNA翻译为蛋白质.Rattazzi等提出基因治疗的可能性，通过给Fmr1 KO小鼠注射一种小的、可扩散的带有FMR1 cDNA基因的腺

13、伴随病毒，此病毒包含 5启动子区和 3 非翻译区的基因，通过渗透作用通过血脑屏障，从而传递Fmr1 cDNA进入大脑。 Musumeci 等发现在Fmr1 KO小鼠予以人类FMR1基因和FMR1 cDNA治疗，和野生型FMR1小鼠比较听源性癫痫的易感性，由于听源性癫痫具有年龄易感性，所以在不同的年龄检测，发现听源性癫痫在6 个月大的小鼠可以完全治愈 ，而在成年小鼠仅可部分治愈。,2、2、2 FMRP蛋白的添加治疗,最近文献报道：蛋白转导领域能够转导大分子蛋白进入细胞甚至进入大脑。来自人免疫缺陷症病毒的A蛋白：TatFMRP融合蛋白，利用腹腔注射可以传递大分子进入细胞并通过血-脑屏障。置入FXS

14、成纤维细胞和FmrKO小鼠的初级培养物神经元，FMRP蛋白的摄取效率和水平在神经元比期望的要低的多。,另外，FMRP蛋白是否有毒被质疑 。同时运用免疫组织化学发现运用转导蛋白介导的FMRP在成纤维细胞中摄取的效率和速率比预想的低，神经元摄取率更低。同时FMRP的浓度也需要严格控制，超过生理水平或较高水平可能导致mRNAs的不适当的翻译，FMRP转基因的过度表达在FmrKO小鼠导致严重的行为异常甚至有害的作用。同时FMRP精确的表达需要技术的引入。,现在基因治疗可能不是FXS治疗最好的方法.人类脆性X染色体相关基因FMR基因包括FXR1基因和FXR2基因。分别定位于X .q27.3，3q28和1

15、7p13.1。它们分别翻译蛋白FMRP, FXR1P和 FXR2P，这三种蛋白主要存在于细胞浆中在脊椎动物中表达广泛，FMRP在大脑和睾丸中表达最高，FXR1P主要在于横纹肌表达，但未发现FMRP和 FXR2P在横纹肌中表达，至今还没有发现FXR1和FXR2与任何病理缺陷相关。但由于由于FMR1基因突变导致其编码的FMRP蛋白减少导致FXS，同时FXR1P和FXR2P是否会在由于FMR1突变导致的FXS中起到补偿作用，至少部分补偿，至今还是一个未知话题。,2、3 L型Ca2+通道阻滞剂的治疗作用,FMRP蛋白与mRNAs的转录和翻译有关，靶mRNAs水平在FXS脑区没有改变，但是由靶mRNAs

16、转录的蛋白L-型Ca2+通道亚单位和 MAP1B在特殊脑区下调，提示FXS靶编码蛋白的表达有缺陷。L-型Ca2+通道参加记忆突触的形成。2003年Veng等发现Ca2+通过L-型电压敏感Ca2+通道增加造成成年小鼠的海马CA1 区的Ca2+增加，通过L-型Ca2+通道的Ca2+注入可能对记忆的形成有害。利用L-型电压敏感Ca2+通道拮抗剂尼莫地平长期治疗与年龄相关的操作记忆缺陷和海马a蛋白的增高，尼莫地平可改善年龄相关的操作记忆缺陷和降低海马a蛋白的表达。海马CA1区与年龄相关的操作记忆减退及a蛋白的增加与记忆缺陷相关。其中年龄可能起到重要的作用在记忆减退的形成中。,2、4亲代谢性谷氨酸盐受体

17、5(metabotrop ic glutamate recep tor 5, mGluR5) 拮抗剂的应用,mGlu5受体主要在皮质、髓纹、海马、小脑表达。mGluR5激动剂能使实验动物产生脆性X综合征相似的病理改变和临床症状。 mGluR5抑制剂能够部分逆转脆性X综合征模型动物的异常行为。提示mGluR5信号的过度活动可能参与脆性X综合征的发病。FMRP是一种mRNA结合蛋白,可作为翻译抑制因子负性调节突触后膜mRNA的翻译和表达。因此推测FMRP缺乏和减少可能导致mGluR5激发的mRNA翻译增多,参与神经系统发育的蛋白过度表达及影响树突棘的发育。,最近的研究表明在培养的普通大鼠海马神经元

18、中加入mGLUR5激动剂DHPG,树突棘表现出类似FMR1 KO小鼠的形态异常。利用mGLUR5抑制剂：如2-甲基-6-苯基嘧啶（2-methyl-6-(phenylethynyl)pyridine MPEP）治疗、较低浓度的MPEP和另外几种不同的mGluR拮抗剂分别用于减低mGluR活性，可回复FXS模型的先天的求偶行为. Parnass 等报道MPEP可使树突棘的形态在适当外界干预的条件下数分钟内就发生改变。MPEP可以改善FMR1 KO小鼠的激越症状：癫痫和焦虑。及孤独症。也许还可以改善认知障碍。,2、 5 糖原合成酶激酶-3（glycogen synthase kinase-3 GS

19、K3）抑制剂的应用,并用mGluR5拮抗剂和GSK3抑制剂没有垒加作用。相反表现为它们的同步激活，用于抑制mGluR5的同时也导致了GSK3的抑制.推测GSK3可能是FXS病理学的一个基本的中间步骤。具有重要的治疗可能性29。FMR1 KO小鼠GSK3活性的增高为FXS治疗提供了可能的代谢调节的关键部位。GSK3是一种普遍存在的丝氨酸-苏氨酸激酶,在哺乳动物具有GSK3和GSK3两种亚型，在许多细胞中GSK3对基因表达、细胞构建和程序性死亡具有重要的调节作用。由于许多细胞功能受都GSK3的影响, 因此要求其活性需要精密的调节。GSK3活性最重要的调节机制为丝氨酸-21和丝氨酸-9的磷酸化,由此大大抑制GSK3的活性。,FMR1 KO小鼠的大脑的几个区域发现重要的中枢代谢调节酶GSK3出现过度激活，GSK3抑制剂锂盐可以恢复FSX小鼠突变体表型。例如锂盐可以抑制听原性癫痫的发作。锂盐为一种抗精神病药，主要用于治疗情感障碍，可以抑制GSK3，而对其他蛋白无影响。并且它的使用与年龄关系不大，即使出生后一个月开始用药，一旦停药症状就会复发。这与mGluR5拮抗剂MPEP不同。优点在于人们对锂盐的应用史较长，积累的经验丰富，价格低廉，容易获得。但锂盐容易导致肥胖，且孕妇和哺乳妇女应用可导致婴儿