线粒体病临床和病理.ppt

1、线 粒 体 疾 病 的病理和临床,北京协和医院 神经内科 郭玉璞,前 言,线粒体（mitochondia mt）是人体产生能量来源的细胞器，是体内所有细胞主要能量的来源。线粒体的功能是氧化可利用的底物，通过呼吸链电传递合成ATP。它含有全套呼吸链酶体系，氧化磷酸化体系，三羧酸循环和脂肪酸氧化酶等。线粒体DNA（mt DNA）是人体细胞中唯一的一种核外DNA可以独自编码复制的DNA（mt DNA）是由16569碱基对构成双链环状分子，含有37个基因其中包括线粒体独自编码呼吸链13个结构蛋白亚基或呼吸链复合体和2个rRNA,，22个tRNA基因，另外线粒体蛋白质粒是由核DNA编码和控制的。在细胞内

2、编码后转入线粒体内。因此，当mt DNA或nDNA的结构和功能异常均可导致呼吸链氧化磷变化乃至整个能量代谢过程的紊乱，从而产生一系列的疾病。,早在1962年Luft报告一例自幼出现非甲亢的代谢增高的肌病是由肌肉内线粒体氧化磷酸化障碍导致肌无力是最早应用“线粒体肌病”这一概念。相继Engle等（1963年）应用改良Gomori三染色证明肌肉组织内的不整红边纤维（RRF）是光镜下线粒体异常增多的标志和电镜下证明线粒体增生和晶格状结构称为线粒体包涵体为线粒体肌病的病理诊断提供了“金标准”。,随着遗传学的分子生物学的发展，1981年Anderson完成了mt DNA的全部序列分析。1988年Holt发

3、现线粒体肌病的肌肉内mt DNA的大片段缺失和1988年Wallace报道了第一例Leber氏遗传性视神经病人的mt DNA的点突变（mt DNA 11778位点核苷G-A置换突变）。相继至1990年先后对三个线粒体疾病、肌阵挛癫痫伴有RR纤维（MERRF），线粒体肌病脑病高乳酸血症和卒中样发作（MELAS）和周围神经病伴共济失调和视网膜色素变性（NARP）的mt DNA的突变被确定不仅促进了遗传代谢性线粒体疾病的迅速发展。为研究线粒体疾病的发病机制和防治提供了基础和条件，而且近年来在神经系统变性病如老年性痴呆（Alzheimer病）和帕金森氏病的发病机制,线粒体能量代谢失常和细胞凋亡也都取得

4、进展成为当前研究热点。,线粒体的结构,线粒体的结构是细胞能量代谢的重要细胞器，在体内的神经细胞，骨骼肌、心肌和内分泌腺细胞内含量最高。在骨骼肌纤维容积占4%，位于肌纤维Z板的两侧和肌浆膜下肌细胞核的两极，（图1）。在光镜下虽然可以证明其存在，但结构欠清楚，只有在电镜下清晰可见呈园形或椭圆形，因存在部位不同而其形态亦有变异（图2）。线粒体有内、外两层膜，外膜薄含脂质较多约占50%小分子蛋白易于通过。内膜厚覆盖面积大形成皱褶突入中间，充于腔内称之为嵴，内膜和嵴之间的基质（matrix），在靠近内膜的基质可见许多颗粒状物质即为线粒体结构蛋白质（亚基）或称复合体。含15种以上的促酶系统，在生物体内能量

5、载体ATP的合成、制造，释放、传递、运输过程中具有重要作用是mt DNA和核DNA（nDNA）的线粒体组装和ATP代谢的重要场所。,线粒体功能,线粒体的功能：线粒体是体内产生和提供能量的重要器官，是复杂的氧化还原能量代谢的场所。游离脂肪酸经肉毒碱和肉毒碱棕榈转移酶（CTPI、II）和在乙酰辅酶A作用和参与下进入线粒体的三羧酸循环；葡萄糖产生丙酮酸也是在乙酰辅酶A参与下进入线粒体三羧酸循环，通过氧化磷酸化经过一系列氢与电子传递体（复合体）如烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD），黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）、细胞色素a.b.c等呼吸链传递体（复合体）在辅酶Q参与下传递经氧化产生能量（ATP）维持细胞活动

6、和生命（图3）。,线粒体DNA,线粒体基因组是由一个小的双链mt DNA环形分子16.569碱基对（bp）组成，是一个高度不对称的双链基因组合，一侧为轻（L）链富含嘧啶类（Ts、Cs）和另一侧为富含嘌呤（A、G）的重（H）链组成，含有37个基因，包涵13个肽链线粒体编码的基因（呼吸链/氧化磷酸变化亚基）、2个12S和16S核糖体RNA（rRNA）和22个转移RNA（tRNA）。所有这13个线粒体编码的多肽基因（mRAN）即呼吸链/氧化磷酸化亚基或称呼吸链复合体均位于线粒体内膜上，复合体I（NADH-COQ氧化还原酶中）的7个亚基（ND）、复合体III的一个亚基（COQ细胞色素C氧化还原酶）、复

7、合体IV的3个亚基（细胞色素C氧化酶COI、II、III）和复合体的2个亚基(ATP合酶6.8)。除了此4个复合体（I、III、）中13个亚基由线粒体编码外其余的复合体的亚基均在胞浆内由核DNA（nDNA）编码进入线粒体。,线粒体DNA（mt DNA）是生物体内唯一自身编码复制的核外DNA。但mt DNA的转录、翻译复制与核DNA（nDNA）编码复制无论在方式或数量上都是不同的，通常nDNA编码是在细胞内对80-90%膜蛋白和基质蛋白是由核DNA（n DNA）编码在细胞浆内的核糖体合成后转运进入线粒体内，而线粒体DNA（mt DNA）排列紧密几乎无内含子而且由于轻链和重链起源不同，因此mt D

8、NA编码转录复制只限于在D环区进行，mt DNA复制在数量上受到限制的。而mt DNA的多肽链基因表达产物均为呼吸链中某种酶或酶系的重要组成部分。mt DNA具有较高的突变率，除D环外发生任何位置的点突变和缺失突变均可导致严重后果。,人类体细胞每个线粒体内含有多个mt DNA，至少含有5个线粒体基因组，在未受精卵细胞内和血小板每个线粒体内只有一个mt DNA，而在精子细胞内不含mt DNA既使存在有mt DNA也是非活动的mt DNA。因此当受精时只有卵细胞mt DNA传递给子代，子代男性不传递，子代女性继续传递这也是mt DNA遗传另一特征，称为母系遗传，在某些线粒体疾病具有母系遗传的特征性

9、所见。,近年研究证明线粒体结构和功能异常可导致多种临床疾病综合征，其致病原因，一是mt DNA缺失和点突变导致线粒体功能异常出现一大组遗传代谢性线粒体疾病，另一是环境因素或环境因素加遗传易感性原因导致线粒体结构和功能障碍临床一大组疾病综合征在发病机制方面具有重要作用。如中枢神经系统变性病，Alzheimers老年性痴呆，帕金森病等神经细胞变性和细胞凋亡等是当前研究热点。本章仅就遗传代谢性线粒体疾病进行临床神经病理方面阐述和讨论。神经系统其他变性病如老年性痴呆，帕金森病等，见另章讨论。,病因和发病机制,有关遗传性基因决定的线粒体疾病病因和机制研究证明线粒体DNA（mt DNA）的大片段缺失或重复

10、和点突变以及核DNA（nt DNA）突变失常产生的线粒体DNA的缺失（deletions）和耗竭（depletion）导致临床一大组多种疾病综合征，分述如下： 1mt DNA片段缺失（deletion）重复（duplicatisn） 导致疾病： 进行性眼肌麻痹（PEO） 慢性进行性眼肌麻痹（CPEO） Kearns-Sayre综合征（KSS） 肌肉神经胃肠 脑病综合征（MNGIE）,2. mt DNA点突变（point mutation）导致疾病 Lebess遗传性视神经病（LHON） Leighs病 肌阵挛癫病伴有不整红边纤维综合征（MERRF） 线粒体脑肌病伴有乳酸血症和卒中样发作（MEL

11、AS） 线粒体心肌病（Cardiomyopathy）合并肌病（Myopathy） 周围神经病共济失调视网膜色素病（Neuopathy、Ataxia Retinapigmentosa NARP） 母系遗传Leighs病（MILS） 糖尿病青年型 耳聋伴发糖尿病,3核DNA（nDNA）突变继发产生mt DNA缺失（deletios）导致疾病 进行性眼肌麻痹并发肌病（PEO-myopatty） 线粒体心肌肌病 肌肉神经胃肠脑病综合征（MNGIE） Leigh氏病（核DNA突变型） 线粒体DNA断裂综合性（mt DNA Brekage Syndrone, mt DNAB.S）,4.核DNA（nDNA）

12、突变产生mt DNA 耗竭（depletion）疾病综合征 致死性婴儿性肌病（Fatal Inf antil myopathy） 晚发性婴儿性肌病（Later oncet infahtil myopathy） 感觉性神经病（核突变型） 先天性肌营养不良（核突变型CMD） Kearns-Sayre综合征（KSS） 肉毒碱疾病（Carnitme disorders） WoIfram综合征 5.其他 Alpers病 Menkes病,线粒体疾病（脑肌病）的临床特点,线粒体疾病是遗传基因决定的遗传代谢疾病，病因和发病机制复杂，涉及到mt DNA片段缺失、重复和点突变以及nDNA突变继发产生mt DNA的

13、异常导致生多种疾病综合征，由于人体细胞骨骼肌细胞、神经细胞和内分泌组织线粒体含量最多易受累及其临床表现以脑病，肌病周围神经病、糖尿病及耳聋（神经聋）为主要症状和体征，结合现代影像学技术辅助检查和实验室的神经肌肉病理和分子生物学检查所见提供临床诊断标准。,线粒体疾病诊断要点 一、临床表现,（一）肌病表现：进行性外眼肌麻痹（PEO） 肌炎样或肌营养不良样表现（PM、MD） （二）脑病，中枢神经系统表现： 偏头痛、癫痫发作、共济失调、锥体束征、锥体外束 征、精神智力发育迟滞或进行精神智力衰退、痴呆。 （三）神经病、耳聋（神经性聋）视觉减退（视网膜色素变 性）和周围神经病包括运动、感觉和植物性神经病。

14、 （四）全身状况，发育畸形如身材矮小、弓形足、脊柱侧弯 畸形等。,二、实验室辅助检查：,(一) 化验检查 1血乳酸和丙酮酸含量升高，特别运动后乳酸和丙酮 酸升高三倍以上有临床诊断意义，而在NARP、 Leigh病等可以是正常的。 2脑脊液乳酸升高见于线粒体脑病MELAS、MERRF等 3肌酶谱CPK一般线粒体肌病轻度升高或正常，但在线 粒体脂质沉积病可见明显升高,（二）电生理实验辅助检查,1脑电图检查：在线粒体疾病伴有癫痫发作和脑皮层定位性 局灶性损害病变者可见脑电图棘波，棘波慢波综合或局灶 性定位局灶性脑电图所见。 2肌电图检查：在线粒体疾病肌电图可示肌原性改变，神经 原性改变或神经肌原性改

15、变并存或无异常改变。 脑干病变的Leigh病可有听觉诱发电位（BAEP）异常。,（三）神经影像学辅助检查,1头颅CT检查可见双侧基底节（苍白球）钙 化，亦可见皮层、基底节、丘脑、深部白质，脑干和小脑等低密度。 2头颅MRI检查在线粒体脑病可见皮层、皮层下白质、深部白质、丘脑、脑干和小脑等病变相应异常信号。特别在MELAS可皮层夹层性改变，KSS可见底节异常信号，Leigh病可见脑干小脑异常信号。,（四）肌肉活检对某些线粒体疾病可见到具有诊断价值所见,1不整红边纤维（Ragged Red fiberRRF）是线粒体肌病脑病诊断“金标准” ，可在冰冻切片MGT、SDH、NADH等组化方法光镜下显示

16、，在CPEO、KSS、MELAS、MERRF阳性率较高可达50-80%。 2肌肉活检在透射电镜下观察可见到线粒体异常和增多，特别见到晶格状异常线粒体称线粒体包涵体亦是线粒体疾病的“金标准”是有重要诊断价值。,（五）分子生物学技术基因检测,1. 肌肉或白细胞提取DNA 2. 标记合成探针 3. Southern bloot 印迹或原位杂交印迹检测mtDNA缺失和重排。 4. PCR扩增检测mtDNA的点突变可定位和基因检测如 MELAS mt DNA的tRNALeu(UUR)基因核苷酸（nt） 3243位点A-G置换，MERRF mt DNA是在tRNA LYS 基因 核苷酸（nt）8344位点

17、A-G置换突变。,临床病理分类,一、中枢神经脑病 MELAS. MERRF.LS.LHON. NARP. KSS. ALPERs.MNGIEs. 二、肌病或 神经-肌病 PEO. CPEO . MD. PMS. McArdles. POMEPs.脂质沉积病. 三、其他或全身疾病 MIMyCaS.MNGIEs. LHOH. 糖尿病.,线粒体脑、肌病、乳酸血症和卒中样发作（MELAS）,线粒体脑、肌病、乳酸血症和卒中样发作（MELAS）,1984年Pavlakis首先临床报告线粒体脑肌病MELAS型，1990年GOTO等报告MELAS型是mt DNA tRNA亮氨酸基因核苷（nt）3243位点A-

18、G置换的点突变，相继不断有临床病理、基因检测病例报告已近百例，国内1996年本实验室报告两家系和散发共8例临床病理影像检查所见确诊为MELAS型，其中一例基因检测亦为mt DNA tRNA基因A3243G点突变。国内亦不断有MELAS病例报告。,一、MELAS病因和发病机制,1病因绝大多数为母系遗传，散发病例甚少。研究证明80%MELAS是mt DNA tRNA（Leu）(UUR)基因核苷（nt）3243位点A-G置换的点突变。少数（10-15%）基因检测为mt DNA tRNA基因核苷位点T-C置换点突变，也曾有少数报告ND4基因A11.084G点突变，但近年研究提示ND4A11.084G变

19、异可能mt DNA正常多态性表现。 2对其发病机制及脑损害的症状解释为线粒体代谢失调或缺失，在大脑皮层小血管内皮层和平滑肌层线粒体异常堆积所致局部微循环血流障碍造成局灶性或夹层性坏死，临床表现卒中样发作。但此种卒中样发作非梗死性与动脉供血区不相关，而且在病变皮层灰质选择性神经细胞变性和脱失，呈夹层性表明富含线粒体的神经细胞的线粒体结构和功能异常导致神经细胞变性改变也参与其发病。 3其三虽然MELAS近年的症状与mt DNA的异常（突变）有相关性，但由不同组织之间有较高异质性，因此多数病例的损害分布，临床表现多样的，与线粒体基因位点突变并不总是一致的，表现出较大变异性，如mt DNA tRNA

20、Leu (UUR)基因nt A3243G点突变也见于青年糖尿病和肥大性心肌病等。,1大多数为母系遗传，少数为散发病例发病：儿童和成年早期发病，多数10岁后发病（平均10岁4-40岁） 2首发症状常见发作性头痛，呈偏头痛样发作，伴有恶心呕吐，癫痫发作也是常见的首发症状多为全身性大发作也可出现卒中样TIA发作，亦可表现局灶性部分性抽搐发作，可伴有或不伴意识障碍。 3卒中样发作：脑病临床表现可见反复发生偏轻瘫伴有或不伴失语，亦可枕叶病变偏盲或皮层盲，反复多次卒中样发作，逐渐出现学习成绩下降，认知功能下降，精神智能发育迟滞或衰退最后发展为痴呆。,二、MELAS临床特点,4. 少数可见行走不稳，小脑性共

21、济失调 5. 肌病症状一般较轻开始可表现运动，体育锻炼不耐受或出现易疲乏和肢体无力偶见全身消瘦或四肢肌肉萎缩。 6. 全身症状或其他系统症状如肥大性心肌病，青年II糖尿病或糖尿病并发耳聋（神经性）亦偶见视力减退，视网膜色素变性。 7. 先天性畸形，身材矮小，弓形足畸形等。 8. 病程：一般为10-20年，多死于循环呼吸功能衰竭或肺部感染。,三、实验室辅助检查,1. 高乳酸血症血和脑脊液乳酸升高 2. 脑电图异常包括慢波、棘波、尖波和棘波慢波综合。 3. 影像学检查对MELAS是具有重要诊断意义，而且与脑病理的改变相一致。头颅CT可见双侧底节苍白球钙化。头部MRI可见大脑皮层局灶性、囊状更多见为

22、夹层性坏死性异常信号，其特点非动脉供血区梗死性病变。,四、肌肉活检病理所见,1. 肌肉活检冰冻切片常规HE、MGT和组化NADH、SDH、COX、PAS、ORO染色等。HE切片可见散在周边深染颗粒样变性纤维。MGT切片可见特征性改变不整红边纤维（Ragged red Fiber RRF）（图4）SDH、（图5）、NADH（图6）其他有时ORO、PAS呈阳性。COX为阴性。电镜可见线粒体异常和晶格样线粒体包涵体。 2. 本病分子病理基因检测证实为线粒体tRNALeu （UUR）基因nt3243位点A-G置换点突变（图7）。,五、脑病理改变,（一）MELAS脑大体所见 大脑皮层散在多发性不同年龄缺

23、血梗死样病灶，急性或亚急性脑回轻度肿胀，长病程慢性期脑回显示不规则萎缩，梗死样损害病灶与脑动脉灌注供血区不一致即非动脉梗死性病变（图8）。冠状切面脑回梗死样病变限于皮层灰质呈囊状局灶夹层性损害，虽然见于所有皮层，但尤以枕叶、颞叶和额叶相对多见。（图9）受累皮层病变的白质色暗轻度萎缩。深部白质、基底节、丘脑、脑干和小脑则无明显大体改变（图10）。,（二）镜下所见,皮层灰质不同年龄变性坏死性损害病灶其特点不符脑内动脉灌注区梗死性病变其特征性所见夹层性神经细胞变性脱失，尤以III、V层为重，神经细胞变性脱失伴以星形细胞增生和小血管增生和异常毛细血管增多区（图11），无巨噬细胞和格子细胞，也无明显炎细

24、胞侵润。受损害皮层的皮层下白质髓鞘和轴索变性（图12）但深部白质无髓鞘和轴索神经性变性。 基底节、苍白球和壳核可见血管壁和神经细胞钙盐沉积（图13）。脑干核团和小脑齿状核亦可见到变性坏死性病变但较轻。,线 粒 体 癫 痫伴有不整红边纤维（MERRF）,线粒体癫痫伴有不整红边纤维 （MERRF）,1980年Fukuhara首先临床报告肌阵挛癫痫发作伴有RR纤维的线粒体脑病，1990年Shoffner发现MERRF病人线粒体DNA中tRNA赖氨酸（LYS）基因的核苷（nt）8344位点A-G碱基置换突变，近年又有多点mt DNA基因点突变，但由于本病异质性特点，基因位点突变与临床综合征较大变异。,

25、一、MERRF病因和发病机制,（一）本病仍以母系遗传为主，少数有散发病例，其发 病多在儿童青春期和成年早期发病。 （二）除已证明线粒体tRNA赖氨酸（LYS）基因nt 8344 点A-G置换点突变外又发现少数新位点如 tRNALeu(UUR)基因nt3256C-T置换点突变，也有报告MERRF/MELAS重叠综合征是tRNALys nt8356T-C置换突变等。,二、MERRF临床特点,1. 主要症状逐渐加重的肌阵挛癫痫是MERRF的临床特点，其次是小脑共济失调，亦有运动不耐受肌病表现少数亦可出现近端无力肌病表现，少数病例可伴发神经性聋、II型糖尿病和多发性周围神经病。 2. 少数MERRF并

26、发MELAS重叠综合征可见高乳酸血症和卒中样发作，常有精神智能发育迟滞认知功能下降，发展成痴呆、有此病例亦可见弓形足畸形身材矮小等。,三、实验室检查,1. 血丙酮酸、乳酸升高、脑脊液乳酸升高 2. CT可见苍白球钙化、MRI可见脑室扩大和异常信号。 3. 脑电图异常，可见棘波、慢波、棘慢波综合或见棘波、棘波慢波综合肌阵挛样脑电图所见（图14）。,四、肌肉活检病理改变,1. 冰冻切片光镜下可见HE切片散在单个颗粒变性纤维，MGT染色可显示RRF、NADH、SDH均可示阳性，COX阴性（图15）。 2. 电镜可见线粒体增多，晶格状线粒体包涵体（图16）,病历摘要,张青 女 27岁 病历号：1520

27、352（2006-8-3入院） 主 诉：发作性肢体抽动9年，听力下降、持物及行走不稳2年。 现病史：9年前（18岁1997年）始出现右手不自主抽动症状，持续约 1、2秒，不伴意识丧失，数天至十多天发作一次，发作渐频繁至每日 均有发作。口服“德巴金”有效。服药不规则间断症状加重，调整抗癫 痫药用量。病情基本平稳，能从事日常工作。多次查EEG：高度异常 （双侧棘慢、多棘慢综合波，左侧著）2003年12月停用德巴金改为口 服“中药”；,2004年9月，患者发作4次意识丧失、四肢抽搐，每次持续数分钟后缓解。给予抗癫痫治疗，先后口服妥泰、得理多、丙戊酸钠、氯硝安定等，未再发作肢体抽搐。2004年11月出

28、现持物、行走不稳，反应慢，生活不能自理。双耳听力下降，左耳明显，伴耳鸣。病程中无明显智能、视力减退。2004年11月及2005年8月头MRI检查未见异常，2005年3月查肌酶谱有升高。平时对颜色鲜艳及发光的物体有畏惧感，不敢看电视。发病以来精神、食欲、睡眠可，二便正常，体重下降10斤左右。 既往史、个人史：阴性。 家族史：有一妹，23岁，在读研究生，否认家族性遗传病史。,查体：内科系统（）。神清，言语慢，因听力欠佳，高级智能活动检查不配合，对答不能完全切题。步基宽，痉挛步态。足跟、脚尖行走无异常。双耳听力下降，余颅神经（）。颈肌、双上肢肌力级，双下肢肌力级，。四肢腱反射对称减弱。双下肢Chad

29、dock（）。双上肢可见意向性震颤。双手轮替试验、指鼻试验、双下肢跟膝胫试验欠稳准，Romberg征（）。四肢远端针刺觉过敏，深感觉正常。脑膜刺激征（）。,辅助检查： 常规检查：血常规、尿常规、大便常规潜血、肝肾功、甲功、ECG正常。 肌 酶 谱：LD 308u/L、CK 208u/L、HBD 262u/L。 乳 酸：血乳酸：2.2mmol/L。静脉血气查乳酸运动试验不正常。 脑脊液检查：无色清亮，压力125mmH2O，常规：细胞总数4/mm3、白细胞数0/mm3，生化：蛋白0.40g/L、葡萄糖2.6mmol/L、氯化物120mmol/L，细胞学未见明显异常，乳酸：2.2mmol/L，TOR

30、CH（），OB（）。 影像学检查：胸片、头MRIMRSMRA未见异常。 超 声：腹部B超、超声心动图正常。 脑 电 图：普遍中度不正常，提示弥散性脑病伴肌阵挛。 肌 电 图：肌源性损害。 肌 肉 活 检：线粒体肌病。 眼 科 会 诊：眼底未见异常，双眼屈光不正。 耳鼻喉科会诊：双侧感音性耳聋。 诊 断：线粒体脑肌病（MERRF型）。,五、脑病理所见,脑大体所见无特殊改变，偶见小脑齿状核和延髓下橄榄核轻度萎缩和颜色变灰暗（图17）。 镜下可见小脑齿状核和下橄榄核神经细胞变性减少和胶质细胞增生，偶尔中脑黑质、红核和底节核团亦见轻度神经细胞脱失和胶质增生和钙盐沉积（图18）。如合并MELAS皮层灰质

31、局限性海绵状空泡变性，只是坏死变性改变很轻。,亚急性坏死性脑脊髓病 （Leighs病）,亚急性坏死性脑脊髓病 （Leighs病）,1951年最早由Leighs描述报告一例7个月婴儿患精神智能发育迟滞倒退，病理损害主要见于中脑导水管周围灰质、桥脑、延髓和小脑亚急性坏死性病变，血管增生髓鞘崩解，被定名为亚急性坏死性脑脊髓病。1977年Willames从Leigh病例肌肉发现细胞色素C氧化酶缺失。相继不断有从临床病理分子生物学研究取得较大进展的报道，其发病年龄有婴儿、儿童、成年均有发病，遗传基因检测研究Leighs病因和发病机制复杂，有母系遗传性连隐性遗传，分子生物学检测有mt DNA和n DNA的

32、突变临床多种异常表现。,一、病因和发病机制,（一）发病年龄婴儿、青春期和成年均有发病，仍以儿童发病为主多在20岁前发病。 （二）自从Willames最早发现肌肉内COX ATP酶的缺失后取得进展研究表明，多种mt DNA点突变和核DNA（nDNA）突变，少数mt DNA缺失（deletion）包括： 1mt DNA点突变Leighs病 （1）呼吸链复合体V亚基ATP酶6：T8993G突变，出生后4-5个月发病，抽搐发作67%，病情严重可伴发视网膜变性或视神经萎缩。T8993C突变，平均4岁发病（0.5-60岁），共济失调 达90%，临床少年期Leighs可伴发呼吸衰竭。T9176C突变属晚发型

33、Leighs发病，可伴发两侧纹状体坏死。 （2）mt DNA tRNA A8344G赖氨酸Lys基因突变以及其他如色氨酸（Trp）、缬氨酸（Val）、亮氨酸（Leu）和丝氨酸（Ser）等亦均有报告。,2核DNA（nDNA）突变的Leighs病 （1）细胞色素C氧化酶缺陷（复合体IV）Surfeit(SURF-1)蛋白，常染色体9q34隐性遗传，临床具有典型Leighs病表现。 （2）NADH辅酶Q氧化还原酶23KD亚基（NDUFS8）蛋 白（复合体1）常染色体11q13隐性遗传。 （3）NADH辅酶Q氧化还原酶Fe-S蛋白7（NDUFS7）（复合体1）常染色体19q13，隐性遗传，临床研究除中

34、脑桥脑病损锥体束症状外可见锥体外束征和共济失调MRI显示桥脑、中脑外尾状核壳核和小脑齿状核等异常信号。 （4）丙酮酸脱氢酶（PDHC）EI缺失为常染色体Xp22.2- p22.1隐性遗传。,二、Leighs临床特点,1. 发病年龄：多在1-2岁时发病，成年早期或中老年发病也有报告。 2. 新生儿早期发病者病情严重、预后差，如出生前发病常有小头畸形 或其他畸形。 3. 多数病例亚急性和瘾袭性发病，体重减低四肢无力、食欲不振、纳 食差或进食后呕吐，精神智力发育迟滞或智力倒退等。可有未明原 因高热，伴有抽搐发作等。 4. 中枢神经、脑干、小脑、基底节病变症状，听力丧失（神经性 聋），双侧锥体束征（痉

35、挛性不全截瘫），眼球震颤，共济失调，构音障碍，锥体外束征。,5. 眼症状视力减退，视网膜色素变性和外眼肌麻痹 6. 周围神经病：常表现症状轻微亚临床仅腱反射减低神经传导速度减慢，也有明显感觉运动神经病的临床表现。 7. 其他并发病：呼吸障碍、间断呼吸困难和陈-施氏呼吸。并发肺部感染。有的出现糖耐量异常。 8. 病程：多数进展性病程，运动障碍、智能倒退，儿童多在发病后2-3年内死亡，成人发病者有存活15年报道，婴儿早期发病少数呈急剧进展在几周内死亡。,三、Leighs实验室检查,1. 血和脑脊液乳酸增高 2. 影像学检查可见脑干、中脑、桥脑、小脑和基底节等对称性点片状异常信号，CT可见低密度MR

36、I T2高信号等（图21）。 3. 肌肉活检：正常肌肉组织，光镜下无RR纤维可见COX减低，电镜下无晶格线粒体包涵体。偶见脂滴和糖元颗粒增多。,（二）镜下所见,在典型病例可见许多血管坏死样损害，呈对称性于中枢神经系统易损伤部位（脑干、小脑和底节），依病损不同年龄分为三型， 1.反应长时间病理过程，但不同表现也反应和提示该病变区的反复损伤，陈旧老病灶胶质纤维增生，胶质瘢痕甚至形成胶质纤维包围囊性改变，相似于陈旧梗死病灶。 2.年轻或较新鲜损伤病灶细胞减少伴有水肿，可见散在巨噬细胞和嗜伊红染色神经元早期损伤。 3.经典型的病损灶特点是大量泡沫吞噬细胞，星形细胞增生和肥胖星形细胞。局部充血和毛细血管

37、增生，神经细胞慢性坏死，减少脱失，但也见其间残损或残留为正常神经细胞。在最新鲜病灶在脑干所见相似Wernicke脑病，毛细血管增厚坏死，神经细胞缺血变性，散在胶质增生，但出血少见无含铁血黄素沉积。,对称性损害常见两侧相同灰质核团相同的病理改变，例如双侧底丘脑核团，双侧纹状体区核团下橄榄核和两侧小脑齿状核等。 另外特征性改变包括海绵状空泡样变多见深部白质脱髓鞘病变。特别严重髓鞘脱失可见于视神经、视束、脊髓白质，大脑半卵园中心和小脑白质，在小脑浦肯野氏细胞变性呈鱼雷样变等。,线粒体疾病KSS临床和病理,Kearns-Sayre综合征（KSS）,1958年Kearne 和Sayre报告视网膜色素变性

38、，外眼肌麻痹（PEO）和心脏传导阻滞病例相继不断病例报告称Keare-Sayre综合征（KSS），1990年Oldfors等报告一例KSS伴有中枢神经病理改变相继Moraes等和Lambes等先后发现KSS病例mt DNA缺失（deletion）和耗竭（depletion），KSS多为散发病例家族性遗传病例尚少报告。,一、KSS病因和发病机制,（一）大多数为散发性发病，极少有家族史的病例 （二）KSS病例有70-80%为mt DNA缺失（deletion），缺失的大小依不同病例有较大的变异。 （三）KSS多数病例mt DNA缺失是13-18核苷反复构成，其发病机制是mt DNA复制时重组异常变

39、异所致。亦有1/3病例KSS为4977bp的缺失。 （四）最近研究结果表明mt DNA大片段串联重复，只见于KSS病例，不见于CPEO其功能意义未明。,二、KSS的临床特点,（一）主要为散发型病例，在儿童、青春期或成年早期发病（多在20岁以前发病） （二）临床表现 1. 慢性进行性外眼肌麻痹，早期睑下垂、复视、慢性病例眼球固定复视消失、眼肌麻痹。 2. 视力减退，视网膜色素变性 3. 心肌病、心脏传导阻滞 4. 近端型肌病或易疲劳、运动不耐受，少数呈肌炎样或肌营养不良样临床表现。 5. 全身异常、神经聋、身材矮小、弓形足和脊柱侧弯畸形等。,三、KSS实验室辅助检查,1脑电图异常、肌电图为肌源性

40、或神经原性变性 2血乳酸运动升高脑脊液蛋白和乳酸增高 3影像学检查：头部CT可见苍白球和小脑钙化，头颅MRI可见脑干、小脑白质和大脑半球深部白质异常信号（髓鞘不良）. 4. 基因检测: KSS 2例 mtDNA部分缺失，,四、肌活检病理所见,（一）光镜所见： 冰冻切片、常规HE和组织化学染色可见HE、MGT切片散在单个异常的不整红边活性（RRF）、SDH、NADH呈阳性，而COX呈阴性。RRF阳性率可达60-80%。 （二）电镜所见： 环氧树脂塑料（812、618）包埋 1半薄切片TB染色光镜可见散在单个颗粒变性的RR 纤维（图19）。 2超薄切片铅铀染色透射电镜观察可见线粒体增多、 异常线粒

41、体和晶格样线粒体包涵体（图20）。,五、神经病理所见,KSS神经病理所见主要见于脑干、小脑白质空泡样变性（图20）。大脑深部白质空泡样变性较轻，基底节核团苍白球、壳核、丘脑和脊髓亦可受累及通常大体检查无明显异常改变。在常规HE切片空泡样变性显示不理想欠清晰，而髓鞘LFB染色切片可见髓鞘变薄，被空泡分开，可见轴索增粗变长。在脑干、小脑白质严重病变处可见少突胶质细胞变性脱失和轻度星形细胞增多。 在苍白球、丘脑、齿状核和延髓等处可见小血管及其周围可见到矿物质钙盐沉积，有的血管壁可见纤维组织增生增厚使管腔狭窄。,病例摘要 苗 男性 14岁 1980年12月24日出生，因智力下降7年，加重2年，间断头痛

42、头晕1年，于1993年9月首次就诊。 患者自6岁上学以来学习成绩较差，注意力不集中，反应慢。11岁以后智力逐渐下降明显，学习成绩为班上最后一名。12岁起在上体育课或紧张时发生短暂头痛头晕，无意识丧失，无肢体抽搐。93年9月发作性头痛，左侧为主，每次持续2-3天，不伴视力障碍，无恶心呕吐。 查体：一般情况好，前发际较低，内科系统和神经系统检查均未见异常，眼底未见异常。,93年10月EEG：不正常，基本节律较杂乱，短程至长程中高波幅88.5Hz节律，较多中高波幅4.56Hz慢波，单导示阵发及散在中高波幅34Hz 棘慢波。头颅CT MRI 未见异常。诱发电位检查：BAEP提示双侧中枢性损害；SEP左

43、正中神经大致正常；VEP示双侧视通路轻度受损。 临床诊断：智力低下，癫痫 ？给予丙戊酸钠0.2Bid，赖氨酸3g Tid。,1993年10月1996年4月门诊随诊：头痛头晕症状缓解，学习成绩仍差。1995年初（15岁）开始双侧睁眼困难，眼睑轻度下垂，下午比上午重。查体：身高139cm，体重31kg，双眼睑下垂，眼球内收轻度受限，听力正常，余颅神经（-）。四肢消瘦，肌力大致正常，腱反射低，病理征（-）。眼科检查：双眼屈光不正，眼底（-）。血乳酸运动试验：运动前31.83mg/dl（正常1317mg/dl），运动后52.54mg/dl。ECG正常。视网膜电图（ERG）：支持视网膜病变（RP）。EM

44、G提示左三角肌可疑肌源性损害，RNS（-）。多次复查脑电图均为不正常，但临床上无癫痫发作，95年以后停用抗癫痫药物，给予VitE、VitB1和VitB6。,2001年以后症状加重，听力下降，视物模糊，夜间视物障碍，双下肢无力，不能走快。2003年12月查体：粗测双眼视野正常，双侧眼睑下垂，双眼球上下视不能，双眼内收和外展皆欠充分，无复视，左瞳孔对光反应差，右侧正常，余颅神经检查（-）。双上下肢近端肌力5级，右手握力5-级，右手快速轮替动作笨拙，Hoffmann征（-），平走可，Romberg征（-），双侧高足弓，双膝反射（+），髌上反射（+），双跟腱反射（+），踝阵挛（+），左侧明显，左侧Ba

45、binski征（+），双侧Chaddock 征（+），双踝以下痛觉过敏，触觉减退，下肢音叉觉减退，肋间神经末梢痛觉减退，双侧腹壁反射正常。 2003年12月头颅MRI：脑干、双侧丘脑、内囊后肢、半卵圆中心、颞顶枕交界区脑白质T2 高信号，呈对称性分布。复查血乳酸：运动前1.3mmol/L（正常0.5-1.6），运动后6.6mmol/L。ECG：完全性右束支传导阻滞；左前分支传导阻滞；双室肥厚？左股四头肌活检RR纤维和线粒体包涵体。诊断线粒体肌脑病KSS。,苗xx第2次住院,于2月前出现双眼直视、头后仰跌倒、上肢屈曲抖动下肢伸直，面色发紫呼之不应，不伴咬舌尿失禁，1-2分钟缓解，类似发作4-5次

46、，门诊曾服丙伐酸鈉、能气朗、维生素B1，仍有发作于08年2月4日第2次住院。 查体：心率慢30/分，血压150/76mmHg，意识模糊，无自发语言，检查不能配合，双下肢反射亢进，踝阵挛和Babinskis征阳性。心电监护显示3度房室传导阻滞，急查血気分析提示代谢性酸中毒，紧急行DDD永久型人工心脏起搏器安装术，手术顺利并取心肌活检，术后心率70/分，神志恢复病情稳定观察12日于2月18日出院。,心肌活检病理所见,一、光镜所见： 1. HE: 肌纤维轻度变性和大小不等， 2. GMT: 可见RRF, 3. NADH: 部分纤维深染, 4. PAS: 少数纤维阳性， 5. ORO: 脂滴增多， 二

47、、电镜所见： 线粒体显著增多，糖原颗粒聚集，偶见脂滴，未见到晶格状线粒体包涵体。,临床病理诊断,1. 线粒体脑肌病 KSS型； 2. 心肌受累： 完全右束支传导阻滞、 III度房室传导阻滞； DDD永久型人工心脏起搏器安装术后； 3. 症状性癫痫.,线 粒 体 肌 病,线粒体肌病,线粒体肌病或称线粒体肌病综合征虽然以进行性眼外肌麻痹(PEO)、慢性进行性眼肌麻痹(CPEO)、口咽肌和肢体肌无力为主一组疾病综合征，但由于线粒体基因组(mtDNA)的多聚性、异质性、阈效应和核基因组(nDNA)异常使线粒体肌病的表相不均一性即临床症状和体征有较多变异重叠综合征。,一、病因和发病机制：,1. 线粒体肌

48、病以线粒体基因mtDNA大片段缺失、重排序列失常导致PEO、CPEO和KSS最为常见，亦常见近端型肌病，其中亦可见mtDNA多发缺失常染显性或隐性遗传PEO或CPEO。 2. mtDNA点突变母系遗传MELAS的A3243G、MERRF的A8344G等均可有PEO或CPEO临床表现。 3. 其他线粒体心肌病(MIMYCA)和胃肠型MNGIE等肌病表现亦均可见眼肌麻痹PEO或CPEO 。,二、临床表现和类型,线粒体肌病临床表现： 最常见者眼肌麻痹(PEO)、慢性进行性外眼肌麻痹(CPEO)和KSS； 其次运动不耐受和肢体肌无力，常见下肢近端肌无力伴轻度肌萎缩呈肌营养不良表现； 也有起病较急伴肌痛

49、近端肌无力类多发性肌炎样肌病表现； 少数可见近端重肌无力麻痹伴有肩带和骨盆带肌萎缩呈肢带型肌营养不良样表现； 少数肌病伴有运动和感覚神经障碍即神经-肌病型临床表现。,（一）慢性进行性眼肌麻痹(CPEO) (CPEOB625-B822),临床症状： 缓慢起病先单侧或同时双侧上睑下垂、眼裂小，相继单侧或双侧眼球活动受限，早期可有复视随眼肌麻痹加重眼球不能活动复视消失，视力、瞳孔和对光反射等多不受影响，长病程眼球固定呈现完全性外眼肌麻痹CPEO。 在眼肌麻痹同时可见运动易疲乏或运动不耐受等全身肌病症状。但检查多无阳性体征，如肌力、肌容积、反射和感觉等多在正常范围。 诊断应用电生理重复电刺激、新斯的明

50、试验排除眼肌型重症肌无力，也要应用神经影像、肌电图、临床体征和有意义化验检查排除其他肌源性和神经源疾病所致眼肌麻痹。 肌活检光镜下RRF和电镜下线粒体包涵体有助确诊，但要与线粒体脑病如KSS、MELAS、MERRF、MNGIE 和NARP等鉴别。,病历摘要,李颖女23岁，10岁起眼球突出上睑下垂並有复视，近几年来眼球活动障碍加重，外院新斯的明试验(一)，外院肌电图诊断肌营养不良，仍坚持夜大学习。无家族史。 查体：双眼视力1.5，瞳孔等大对光反应正常，双眼球突出、上睑下垂眼裂小，眼球居中向上下注视稍能动，左右注视完全不能活动，其他颅神经未见异常。四肢肌力肌张力正常，无感覚障碍，腱反射对称正常，未

51、引出病理征。 眼眶CT左眼球稍突出，心电图正常，重复电刺激未见递增或递减现象，肌电图未见肌源和神经源性损害。肌酶谱、甲状腺功能、Ach-R-ab和常规化验均未见异常。 临床拟诊：线粒体肌病CPEO。,（二）肌营养不良型线粒体肌病（mt MD）B842,临床表现： 隐袭性或缓慢发病四肢无力，多以下肢近端肌无力呈鸭样步态蹲下起立困难，可见下肢消瘦多无假肥大，反射低无感觉障碍和病理征，进展缓慢病程长。 少数病例可并发眼肌麻痹( PEO)、口咽肌无力和神经性聋等。 临床诊断应与各型进行性肌营养不良鉴别，肌活检肌营养不良蛋白免疫组化染色Dystrophen无缺失, 可见线粒体异常RRF和线粒体包涵体可提

52、供诊断依据。,病例介绍,例1 男性30岁，4年前发现，鸭样步态逐渐加重，上楼困难、易跌跤、近年来两上肢亦感沉重无力。无家族史。查体：头颅、心肺、颅神经均未见异常，四肢近端肌肉萎缩、翼状肩胛、股四头肌萎缩、肌力4级，小腿肌力5级，Gower氏征（+），假肥大不显，感觉存在，腱反射减低，未引出病理征。脊柱腰椎前凸。肌电图为神经元性损害，CPK3150，GOT71,LDH252，GPT49，临床反射。肌营养不良，Beker氏型。,病历摘要,车忠军 男24岁，7-8岁四肢无力消瘦逐渐加重，近一年饮水嗆咳，近二年双眼睑下垂，上楼困难偶有头痛。无家族史。 检查：双眼睑下垂、眼球各方向活动受限, 无复视，嚼

53、颞肌无力，鼻唇沟对称伸舌居中,吞嚥尚可，颈肌力弱、四肢肌力III级, 肌肉萎缩伴假肥大，腱反射低, 病理征(一) , 感觉正常。肌电图示肌源性改变，新斯的明试验(一)，肌酶谱正常。 临床拟诊：进行性肌营养不良眼肌型。,（三）多发性肌炎型线粒体肌病 （mtPMS）B1016,临床表现： 发病较急多呈亚急性或缓慢进展，以四肢近端无力伴不同程度的肌痛， 一般病情较轻，不伴多肌炎常见伴发口咽肌和颈肌无力等症状， 乳酸升高, 肌酶多正常。进展缓慢病程长为特点。 肌活检线粒体异常和线粒体包涵体提供诊断证据。,病历摘要,患者张连顺男27岁，半年前开始感两下肢无力逐渐加重，3-4月加重行走无力伴有肌痛，相继上

54、肢也出现无力和疼痛，蹲下起立困难，行走几十米即感无力和疼痛加重。无家族史。 查体：头部五官心肺未见异常。颅神经两眼外展轻度受限，无复视和眼肌麻痹，感覚正常。上肢肌力稍弱，下肢近端肌力3-4级伴轻度肌萎缩，蹲下起立困难，未见肌丘和假肥大，腱反射低无病理征。 肌电图和重复电刺激未见异常, 肌酶谱：CPK220U/L、LDH177U/L，血乳酸稍高21.4mmol/L，乳酸运动试验未见明显升高。 腰椎相未见异常，其他化验均未见明显异常。 临床拟诊：肌病迁延性肌炎。,（四）肢带型肌病型线粒体肌病 （mt-IGMD）B614,临床表现： 多起病缓慢病程长，早期下肢近端肌无力逐渐发展上楼困难、坐位起立困难

55、， 病情缓慢进展上肢近端无力，可见大腿近端肌肉萎缩和翼状肩胛无假肥大，膝踝反射减低无病理征呈肢带型肌病表现。 肌酶谱CK正常或稍高，肌电图为肌源性改变无助于诊断和鉴别诊断。检测基因DNA和肌肉活检可提供诊断依据。,病例介绍（二）,例2.男性，32岁，10年前腰肌易疲劳而下肢无力逐渐加重，4年来走路易跌跤，3年前开始两上肢亦成沉重无力，上举困难。无家族史。 查 体：头颅、心肺、颅神经均未见异常，四肢近端肌萎缩，翼状肩胛、肌力4级，远端肌力正常，股四头肌亦明显萎缩，感觉存在，腱反射偏低，无病理征。 肌电图示肌元性损害，CPK 347u/dl，Got 60u/dl. LDH 80u/dl、其它常规化

56、验及股椎相等均未见异常。 临床诊断：股带型MD。,（五）神经-肌病型线粒体肌病 （mt N-MD）B974-975,临床表现： 儿童、青年或成年均可发病，可先肌病或肌营养不良样临床表现发病下肢或四肢近端无力， 以后出现肢体远端无力伴麻木或疼痛腱反射减低或消失周围神经病， 两者可先后发病或同时发病或先后交替发病。 亦可先眼肌麻痹发病以后几月或几年后并发周围神经病。 肌酶谱多正常，肌电图可见肌源性或神经源性改变或先后不同时出现。 肌活检和腓肠神经活检可提供诊断依据。,病历摘要（一）,翟建英男性22岁，患者于7岁时发现行走缓慢，当时曾诊断“肌营养不良”但一般对症治疗后无力减轻未再加重。15岁再次发病

57、，行走无力，曾用维生素B .E 治疗六个月后症状消失。20岁时第三次发病，一年后缓解。两个月前症状再现，来我院就诊。无家族史。,内 科 查 体：无特殊发现。 神经系统检查：颅神经未见异常，上肢肩带肌群轻度萎缩，但肌力肌张力对称基本正常。双下肢肌力肌张力容积对称正常，腕、踝以下痛触觉减退。肱二头肌反射减低，肱三头肌、膝、踝反射均未引出，病理征阴性。 实验室检查：肌电图示神经源性损害。肌酶谱CK、LDH 均正常。B974 肌活检可见RRF和线粒体包涵体。B975 腓肠神经活检为轴索性神经病。 维生素B1.B2. B12.E和辅酶Q10治疗好转出院。,病历摘要例（二）,周建京男性，32岁.于11年前

58、感觉双手、前臂和双小腿阵发性麻木、不能活动，重则行走困难。一年前出现腰痛、六个月来出现两腿“抽筋” 。无家族史。 内 科 查 体：无特殊发现。 神经系统检查：左眼内斜30度，旡复视和脸下垂，有不持续水平眼震，左耳传导性聋，其余颅神经未见异常。双上肢肌力5级且对称。双下肢近端肌力4级、远端5级。双上肢前臂下1/3痛、触觉减退，左足外侧痛、触觉减退，四肢腱反射存在，病理征阴性。,实验室检查：肌电图示神经源性和肌源性损害。 肌酶谱和 AchR-Ab等均正常。血乳酸运动试验阳性。 B1018 股四头肌活检可见RRF和线粒体晶格状包涵体。 B1019 腓肠神经活检可见髓鞘轴索变性。 临床诊断线粒体肌病并发周围神经病。经维生素和辅酶Q10治疗病情稳定出院。,病历摘要例（三）,王卫燕女16左睑下垂近3年，右睑下垂及双眼活动受限2年。84年他人发现左睑轻度下垂，当时无复视，85年睑下垂渐加重，新斯的明试验阴性，86年上半年左眼球活动受限，双眼左视有复视下半右眼球活动亦受限缓慢加重无缓解，自觉全身乏力学习成绩下降，外院头CT未见异常。 查 体：双睑下垂眼裂