今天我們要給大家科普一個遺傳性視神經病變, Leber 遺傳性視神經病變(LHON)

同學

說起遺傳性疾病,那麼它的基因突變是位於哪個染色體上呢?.

小編

NO, NO, NO, 它不位於任何染色體上哦,我們的細胞中除了染色體攜帶遺傳信息外,還有一個重要的細胞器也攜帶着部分的遺傳信息。

同學

線粒體?

小編

是的,導致LHON發生的DNA突變便是位於線粒體DNA上。

在科普LHON這個疾病前,首先了解一下線粒體以及相關的專業名詞:母系遺傳閾值效應

線粒體DNA是環狀DNA分子,構成人體細胞內DNA總量的1%~2%。該基因組編碼了線粒體氧化磷酸化過程中的13個蛋白亞基,22個tRNA以及2個rRNA。

母系遺傳

每個細胞都有線粒體,但是線粒體DNA在代際間是通過母親傳遞給下一代。在受精過程中,精子僅將屬於他的那一份核DNA釋放到卵母細胞中,而其他細胞質部分則被頑固的卵母細胞拒之門外。因此mtDNA都源自於母親,所有線粒體DNA突變造成的疾病都具有母系遺傳的特點。包括即將介紹的LHON以及其他mtDNA突變相關的疾病,如部分肌病、非綜合性耳聾、高血壓、阿爾茲海默症、帕金森症。

閾值效應

一個細胞中包含許多線粒體(即多個拷貝),當細胞中某些線粒體DNA發生突變,就會使細胞呈現出異質性突變——細胞中既包含正常的線粒體DNA分子,也包含突變的mtDNA分子。mtDNA的多拷貝特性被認爲是線粒體DNA的自我保護機制。大部分線粒體疾病發生需要達到一定的mtDNA突變的比例,因此也被稱爲“閾值效應”。大部分線粒體疾病表現出的線粒體DNA突變的發生均爲同質性突變,即99.5%以上的線粒體DNA發生突變。例如今天介紹的LHON以及線粒體DNA突變相關的非綜合性耳聾。

這次科普的正題——LHON

LHON的臨牀表現

臨牀上LHON表現爲雙眼同時或先後急性或亞急性無痛性視力減退,可同時伴有中心視野缺失及色覺障礙,視力可在2 年內漸進性下降,也可突然完全喪失。發病年齡常在15-35歲,男性發病比例顯著高於女性,男性的發病率約爲女性的5倍。大部分LHON患者中,視覺損傷是永久的,但在一些患者中,會經歷視覺的恢復。其中以攜帶m.14484T>C患者恢復率最高,大約有一半的人會出現視力恢復,但視力恢復的機制到目前還不是很明確。

LHON發病的分子基礎

LHON主要與3個原發突變位點有關:ND4 m.11778 G>A, ND1 m.3460 G>A, ND6 m.14484 T>C。

這3個突變位點均位於編碼線粒體複合體I蛋白亞基上,突變導致線粒體呼吸鏈複合體I 活力降低,進而引發氧化磷酸化功能障礙,減少ATP 合成,增加自由基的產生。能量代謝的障礙和氧化壓力的增加可能引起視網膜神經節細胞退化和凋亡。

影響LHON發病的風險因素

調查顯示,攜帶相同原發突變位點在不同地域種族人羣中發病比例差異巨大,顯示其他遺傳因素可能在LHON的發病中具有增加外顯度的作用。

1. 線粒體繼發突變位點

在攜帶m.3460 G>A突變的家系中發現攜帶MT-TT m.15927 G>A突變會增加這些家系的外顯率。但僅攜帶MT-TT m.15927 G>A突變並不會導致LHON。這一類線粒體DNA突變統稱爲線粒體繼發突變位點。繼發位點的發現解釋了某些特定單倍體型的家系中LHON高發的特點。

2. 核基因突變

浙江大學遺傳學研究所管敏鑫團隊發現YARS2基因突變會增加攜帶m.11778G>A突變家系成員的外顯率,該基因編碼線粒體酪氨酰合成酶,基因突變後,導致線粒體tRNA代謝障礙,加劇線粒體功能障礙,達到LHON發病的閾值,從而產生臨牀症狀。

3.其他因素

實驗證實,吸菸和酗酒會增加LHON發病的幾率,干擾線粒體氧化磷酸化的抗生素的使用也會增加攜帶LHON原發突變位點攜帶者的發病風險。

LHON的診斷和治療

不同階段眼底變化

LHON目前沒有通過批准的臨牀治療手段,一切處理都以緩解症狀與恢復功能爲主。臨牀上試驗階段中,艾地苯醌、EPI-743、輔酶Q等在視力恢復中取得了許多較好結果。

基因治療是LHON治療中最具潛力的一種治療方式,將攜帶MT-ND4基因的AAV2載體注射到患者眼球中,患者的視力得到提升,但安全性仍然需要較長時間追溯來證實。

攜帶LHON的三個原發位點的人羣以及患者應該養成健康的生活習慣,戒菸戒酒,多喫新鮮的食物,經常鍛鍊,避免使用干擾線粒體氧化磷酸化的抗生素。

供稿:浙江大學遺傳學研究所

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