线粒体呼吸链酶复合物V缺陷与线粒体病

线粒体呼吸链酶复合物V,也称为ATP合酶,是位于线粒体内膜上的大蛋白复合体,由2个功能性蛋白复合物F0及F1构成。复合物V是线粒体呼吸链的最后一个复合物,在线粒体中通过电化学梯度传递质子,以ADP、Pi及Mg2+为原料合成ATP,为细胞供能。大多数患者新生儿期发病,导致严重脑损害或多脏器损害,病死率很高。主要临床表现为神经肌肉病、心肌病、高乳酸血症及3 甲基戊烯二酸尿症等,因受累器官的不同导致显著的临床异质性。复合物V由16个亚基组成,由线粒体基因与核基因共同编码。迄今,国内外已报道了MT-ATP6、MT-ATP8、ATPAF2、TMEM70、ATP5E基因突变导致的复合物V缺陷。本文总结了线粒体呼吸链复合物V的结构及功能,并对复合物V缺陷的病理、临床表现、诊断、治疗及分子遗传学研究进展进行了综述。     

核基因突变导致儿童线粒体病的分子遗传学进展

<正>线粒体病是由线粒体基因或核基因突变引起线粒体代谢酶功能缺陷,导致ATP合成障碍、能量产生不足所引起的一组多系统性疾病。基因诊断是目前诊断线粒体病的金标准~([1~3])。线粒体蛋白组包含约1 500种蛋白质,线粒体基因仅编码其中的13种,大部分由核基因编码,其突变引起的线粒体病占75%~95%~([4,5])。核基因突变可分为10种类型:呼吸链复合物亚基及组装因子突变,维持线粒体基     

脓毒症患儿外周血中ATPase相关基因及关联长链非编码RNA的差异表达

目的筛选和验证脓毒症患儿外周血中差异表达的长链非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNAs),探讨其在儿童脓毒症发病机制中的作用。方法选取2016年1月至12月在首都儿科研究所附属儿童医院ICU进行救治的3例脓毒症患儿和3例健康儿童的外周血标本,通过lncRNA测序技术筛选出差异表达的lncRNAs和mRNAs;对差异表达的lncRNAs进行靶基因预测,并根据GO分析结果选出与线粒体ATP合酶(F1FO-ATPase)活性相关的lncRNA-mRNA关系对;进一步扩大样本量,采用实时荧光定量逆转录-聚合酶链反应(qRT-PCR)技术对筛选结果中F1FO-ATPase活性相关的部分mRNAs及lncRNAs进行验证。结果测序结果显示,与健康儿童相比,脓毒症患儿外周血中差异表达的lncRNAs共252个(86个表达上调,166个表达下调),差异表达的mRNAs共2652个(955个表达上调,1697个表达下调);qRT-PCR验证结果显示:lncRNA ENST00000621933.1、ENST00000616950.1、ENST00000595748.1在脓毒症患儿中表达升高(P<0.05),MT-ATP8、ATP5E以及lncRNA ENST00000624705.1和ENST00000615535.1在脓毒症患儿中表达降低(P<0.05),与测序结果一致。结论脓毒症患儿外周血中存在差异表达的lncRNAs,以MT-ATP8及ATP5E作为靶基因的lncRNA ENST00000621933.1、ENST00000616950.1、ENST00000595748.1、ENST00000624705.1和ENST00000615535.1的表达水平可能与儿童脓毒症的发生发展有关。     

卡托普利对病毒性心肌炎小鼠心肌线粒体结构及其酶活性的影响

目的　研究卡托普利对病毒性心肌炎小鼠心肌线粒体结构和三磷酸腺苷 (ATP)酶活性变化的影响。方法　将雄性Balb/c小鼠随机分为柯萨奇病毒B3 (CVB3 )感染组、CVB3 感染加卡托普利治疗组和对照组。以d3、d14为两个时相点 ,比较线粒体超微结构 ,线粒体Na+ K+ ATP酶、Ca2 + ATP酶活性变化。结果　感染组心肌细胞线粒体结构破坏 ,线粒体Na+ K+ ATP酶、Ca2 + ATP酶活性较对照组显著下降 (P均 <0 .0 1)。卡托普利治疗组各时相点线粒体结构破坏较轻 ,线粒体Na+ K+ATP 酶、Ca2 + ATP酶活性较感染组明显增高 (P均 <0 .0 5 )。结论　病毒性心肌炎早期即可见心肌线粒体结构破坏 ,ATP酶活性下降。卡托普利可有效保护心肌线粒体结构和功能     

COX14基因部分纯合缺失导致新生儿线粒体脑肌病一例

线粒体脑肌病是由于线粒体的结构和(或)功能发生障碍, 导致ATP合成不足, 使患者中枢神经系统和骨骼肌同时受累的多系统疾病[1], 出现临床受累的时间越早, 程度越严重。由于本病早期症状主要为乳酸水平升高, 易与新生儿败血症、心力衰竭混淆, 后逐渐出现肥厚型心肌病和精神运动发育落后的表现, 预后不佳。提高对于本病的早期识别能力和及早对疑似患儿进行基因检测是确诊本病并做好优生优育的基础。本研究报道我院收治的1例患儿, 以相似症状家族史、新生儿严重乳酸酸中毒、代谢性脑病和肥厚性心肌病治疗效果欠佳为主要特点, 基因检测证实存在COX14部分纯合缺失, 且父母高度疑似近亲结合, 最终确诊为线粒体复合体Ⅳ缺失所致新生儿线粒体脑肌病。     

Menkes病二家系遗传学分析

目的分析Menkes病基因变异特征。方法回顾分析2例Menkes病患儿的临床资料以及ATP7A基因检测结果。结果例1患儿为男性,2月龄,ATP7A基因第21外显子存在c.4077dupT的纯合变异。例2患儿为男性,4月龄,ATP7A基因第10外显子存在c.2354delC的纯合变异,2例患儿家系验证父母均为野生型。这2种变异在HGMD数据库中均未报道,根据ACMG指南划分为致病变异。结论对2例患儿家系的遗传学分析丰富了中国人ATP7A基因的变异谱,也为临床医师早期诊断和遗传咨询提供帮助。     

线粒体tRNAser(UCN)基因突变致线粒体脑肌病1例并文献复习

目的分析1例线粒体细胞病患儿的临床表现及其基因突变特点。方法对1例临床诊断为线粒体脑肌病患儿归纳总结其临床表现及实验室检查结果，并运用PCR法扩增患儿外周血线粒体基因3243、8344和8993热点突变及已报道的62个常见突变位点所在片段，对扩增片段采用直接测序方法检测突变。在某医院年度体检中选择70名无血缘关系的健康成人作为正常对照，采用PCR RFLP方法进行多态性分析。结果 男性患儿，1岁9个月时出现持续高乳酸血症、反复严重代谢性酸中毒和高氨血症，头颅CT扫描显示双侧额顶叶对称性空泡样低密度灶，考虑线粒体性脑肌病；脑萎缩。2岁时死亡。患儿外周血线粒体基因3243、8344和8993热点突变及已报道的62个常见突变位点均未见突变，患儿线粒体tRNAser(UCN)基因存在7496 T→C突变。为证实在正常人群中线粒体tRNAser(UCN)基因是否存在7496 T→C突变，70名正常对照组皆未发现这一位点突变。结论线粒体脑肌病可以表现为代谢紊乱和神经损伤，应提高警惕。线粒体tRNAser(UCN)基因7496 T→C突变可能导致线粒体细胞病。该突变尚未见报道。     

多发性线粒体功能障碍综合征6 型1 例报告并文献复习

目的探讨PMPCB基因变异导致多发性线粒体功能障碍综合征6型(MMDS6)的临床表型和基因变异特点。方法回顾分析1例MMDS6患儿的临床资料,并结合文献进行复习。结果患儿,男,5月龄。表现为体质量不增、喂养困难、运动发育倒退、四肢肌张力低,伴高乳酸血症、心力衰竭。心脏彩超示肺动脉高压。全外显子和线粒体基因测序显示PMPCB基因c.524GA纯合核苷酸变异,父母均为杂合子,该纯合变异尚未见文献报道。结论 PMPCB基因c.524GA纯合核苷酸变异是MMDS6的致病变异。二代基因测序有助于基因型诊断。     

儿童线粒体脑病的临床和分子遗传学特点及其预后

目的探讨儿童线粒体脑病临床及分子遗传学特点和预后。方法对中国人民解放军总医院儿科2008—2013年收治的儿童线粒体脑病11例患儿临床表现、一般实验室检查、肌肉病理及线粒体基因点检测结果进行分析并随访。结果患儿发病年龄6个月~12岁,病程2个月~3年,其中线粒体脑肌病伴乳酸酸中毒和卒中样发作(MELAS)型6例,其他呼吸链酶缺陷引起的线粒体疾病5例。主要表现为抽搐、呕吐、头痛、智力低下、偏瘫等;10例患儿有乳酸升高,其中7例伴丙酮酸升高;6例脑电图示背景慢波增多;头颅磁共振显示受累部位依次为:双侧基底节2例、颞顶枕叶3例、脑内多发病变2例、额顶枕叶1例、顶枕1例、丘脑中脑1例;其中3例行磁共振血管成像(MRA)检查,2例正常,1例左大脑中后动脉分支较对侧少;磁共振波谱分析(MRS)乳酸高峰者3例。2例患儿行骨骼肌病理检查,1例接受骨骼肌病理检查显示异常线粒体堆积。线粒体呼吸链复合物(I~V)缺陷结果复合物Ⅳ缺陷2例,Ⅴ缺陷1例,联合复合物缺陷Ⅰ+Ⅲ缺陷2例。5例白细胞线粒体DNA发现不同位点突变,分别为T8993G、T8993C突变、A3243G突变和11777突变。结论儿童线粒体脑病临床表现多样,实验室检查、头颅影像、基因突变及呼吸链酶学检查有助于早期诊断和治疗,该病预后不佳。     

线粒体MT-TE基因突变致可逆性婴幼儿呼吸链缺乏症1例并文献复习

目的探讨线粒体MT-TE基因突变致可逆性婴幼儿呼吸链缺乏症的临床表现及基因突变特点。方法回顾分析1例确诊为可逆性婴幼儿呼吸链缺乏症患儿的临床资料,并复习相关文献。结果男性患儿,2个月23天,入院时消瘦,呼吸急促,双肺可闻及痰鸣音及喘鸣音;肌力IV级,肌张力减弱。有一胞姐生后不久因重症肺炎去世。入院时肌酸激酶同工酶123 U/L,肌酸激酶890 U/L;血乳酸8.9 mmol/L;病原学检查均为阴性。头颅MRI无异常。入院后患儿持续高乳酸血症、肌酶异常升高,伴呼吸困难,放弃治疗后死亡。基因检查示线粒体MT-TE基因存在14674TC突变,来源于母亲。国外文献报道线粒体MT-TE 14674TC突变患儿早期临床表现与进展型线粒体病类似,呼吸肌无力、喂养困难,运动发育里程碑延迟,肌酶及乳酸升高。予补充能量,维持内环境稳定等治疗,约1岁左右逐渐好转。结论线粒体MT-TE基因突变致可逆性婴幼儿呼吸链缺乏症早期表现与进展型线粒体病类似,积极治疗预后良好。早期进行基因检测可明确预后,增强治疗的信心。     

线粒体呼吸链复合物Ⅲ缺陷五例的临床特点与生化分析

目的 对5例线粒体呼吸链复合物Ⅲ缺陷患儿进行临床特点和生化分析.方法 对5例患儿(男3例,女2例)临床特点进行归纳总结,并抽取患儿静脉血,分取白细胞线粒体蛋白,采用分光光度测定法检测线粒体呼吸链复合物Ⅰ～Ⅴ活性.结果 (1)5例分别于1个月～15岁时来院就诊.其中3例临床表型符合Leigh综合征,主要表现为智力运动发育落后,运动倒退.l例表现为肝损害,胆汁淤积症.l例表现为进行性肌无力.(2)线粒体呼吸链复合物Ⅰ+Ⅲ活性为3.0～14.2 nmoL/(min·mg线粒体总蛋白),200名正常对照为84.4±28.5 nmol/( min·mg线粒体总蛋白),患儿酶活性降低至正常对照的10.4％～49.3％;复合物Ⅰ+Ⅲ与柠檬酸合酶活性比值为3.5％～22.9％,显著低于正常对照[(66.1±l4.7)％],复合物Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ和Ⅴ活性正常,符合单纯线粒体呼吸链复合物Ⅲ缺陷诊断.结论 线粒体呼吸链复合物Ⅲ缺陷病临床表现复杂多样,累及多个系统;复合物Ⅰ+Ⅲ活性以及与柠檬酸合酶活性比值均低于正常对照,而所有患儿复合物Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ和Ⅴ活性均未发现异常.     

儿童快发病性肌张力障碍-帕金森综合征临床和基因分析

目的探讨儿童期起病的快发病性肌张力障碍-帕金森综合征(RDP)的临床特点及基因型-表型相关性。方法回顾分析2例ATP1A3基因R756H变异导致的RDP患儿的临床资料,以"RDP"和"ATP1A3 R756H"为检索词分别在中国知网、万方数据库和PubMed、HGMD和OMIM等数据库中检索文献并进行复习。结果 2例男性患儿,分别为7岁和9岁,临床均表现为发热后出现构音困难、肌无力、肌张力障碍伴肢体抖动;全外显子基因测序均发现ATP1A3基因R756H变异。文献检索到8例ATP1A3基因R756H变异导致的儿童期起病的RDP,临床表现相似。结论 ATP1A3基因R756H变异导致的RDP临床主要特点为发热诱发的肌无力、构音困难伴有帕金森样肢体抖动。     

先天性乳酸血症与乳酸酸中毒

先天性乳酸血症和乳酸酸中毒的一个常见原因是线粒体能量代谢障碍,它涉及通过氧化磷酸化产生化学能的酶或者酶复合体的缺陷,包括丙酮酸脱氢酶、三羧酸循环,呼吸链和ATP合成酶.这类疾病常侵犯对氧需求高的器官如脑、骨骼肌,患儿会出现不同的神经肌肉症状,如精神运动发育迟缓、喂养困难、乏力、软弱、共济失调、失明和过早死亡.随着生化检验技术、酶学分析和基因检测的开展,人们对这类疾病的诊断水平有了提高,对这类疾病的病因、发病机制有了更深入的了解,并开展积极的、相应的治疗.     

先天性乳酸血症与乳酸酸中毒

先天性乳酸血症和乳酸酸中毒的一个常见原因是线粒体能量代谢障碍,它涉及通过氧化磷酸化产生化学能的酶或者酶复合体的缺陷,包括丙酮酸脱氢酶、三羧酸循环,呼吸链和ATP合成酶.这类疾病常侵犯对氧需求高的器官如脑、骨骼肌,患儿会出现不同的神经肌肉症状,如精神运动发育迟缓、喂养困难、乏力、软弱、共济失调、失明和过早死亡.随着生化检验技术、酶学分析和基因检测的开展,人们对这类疾病的诊断水平有了提高,对这类疾病的病因、发病机制有了更深入的了解,并开展积极的、相应的治疗.     

Leigh综合征患儿核基因和线粒体基因突变的初步分析

目的探讨中国人Leigh综合征患儿的发病机制,并对已知的部分核基因和线粒体基因突变进行分析。方法对1992-2006年收集的来自我国28个省、自治区或直辖市的145例Leigh综合征患儿进行病因学分析。在排除SURF1基因和线粒体基因T8993G、T8993C、A8344G、A3243G四个位点突变后,对80例患儿的丙酮酸脱氢酶E1α亚单位基因（PDHA1）进行PCR扩增和测序分析;并在此基础上对9个线粒体DNA突变位点（G13513A、A13084T、T10158C、C11777A、T10191C、T14487C、T12706C、9537insC和T9176G）进行突变筛查。另对23例A3243G线粒体DNA突变阳性的患儿进行SURF1基因的分析。结果80例患儿中仅1例携带PDHA1基因突变,为214位点C〉T转换,导致PDHA1蛋白第27位氨基酸由精氨酸变为半胱氨酸。而64例患儿其他9个线粒体DNA突变位点筛查均为阴性。在23例携带线粒体DNAA3243G突变的患儿中,6例携带SURF1基因G604C杂合性变异。结论由于Leigh综合征病因复杂多样,使突变分析难于获得阳性结果。为缩小突变筛查的范围,明确Leigh综合征患儿的病因,亟待建立适用于临床检测应用的线粒体呼吸链酶学的测定方法。     

远端肾小管酸中毒患儿基因型及临床表型的相关性分析

目的对确诊的6例原发性远端肾小管酸中毒(dRTA)的病例行基因型及临床表型的相关性分析。方法对2017年11月至2019年8月确诊于华中科技大学同济医学院附属武汉儿童医院的6例dRTA患儿行病史资料采集及相关辅助检查,评估其生长发育情况,留取静脉全血进行Trio全外显子高通量测序,经全谱遗传病精准诊断云平台系统分析筛选和数据分析,对可疑突变进行Sanger测序验证,后应用蛋白预测软件进行蛋白功能预测。结果6例患儿的临床症状、体征和辅助检查均符合dRTA的诊断,均表现为生长发育落后,1例患儿出现X型腿,1例患儿出现骨质疏松。辅助检查均提示低钾血症、代谢性酸中毒、碱性尿,3例患儿出现肾脏钙质沉着,2例患儿出现肾脏结石,所有患儿的父母亲均无临床表型。1例患儿为SLC4A1基因纯合突变[c.2102(exon17)G>A,p.G701D],为既往报道的常染色体隐性遗传高频突变位点,该患儿同时合并dRTA及溶血性贫血;3例为SLC4A1基因杂合突变,均为De novo突变[c.1766(exon14)G>A,p.R589H,c.1765(exon14)C>T,p.R589C],为既往报道的常染色体显性遗传高频突变位点,确诊年龄与肾脏影像学异常存在相关性。1例为ATP6V1B1基因复合杂合突变[c.806(exon9)C>T,p.P269L;c.1153(exon12)C>A,p.P385T],均为未见文献报道的新突变位点。1例为ATP6V0A4基因纯合无义突变[c.1899C>A,p.Y633X,208],为未见文献报道的新突变位点。结论SLC4A1、ATP6V1B1、ATP6V0A4是目前已明确的dRTA的主要致病基因,其突变特点及遗传方式与临床表型相关。基因检测可以对可疑的dRTA患者行早期分子诊断,有助于临床表型的筛查及个体化治疗。     

线粒体呼吸链复合物Ⅰ缺陷导致幼儿肝内胆汁淤积症

线粒体呼吸链复合物缺陷是导致儿童线粒体病的主要原因。本文就1例线粒体呼吸链复合物Ⅰ缺陷导致的幼儿胆汁淤积症患者的临床经过、生化特点、线粒体呼吸链复合物活性分析及基因突变进行回顾性研究。患儿,男,自1岁1个月起腹泻,体重下降,伴无力、进行性黄疸、肝损害。经多种检查、尿液有机酸分析及血液氨基酸、酯酰肉碱谱分析未见特异性改变。外周血白细胞线粒体呼吸链复合物Ⅰ活性降低,线粒体基因分析发现患儿及其母亲tRNA 5821G>A突变,证实患儿存在线粒体呼吸链复合物Ⅰ缺陷。患儿疾病进展迅速,治疗无效,于1岁5个月时夭折。复合物Ⅰ缺陷是线粒体呼吸链缺陷中最常见的类型,本研究首次诊断了1例线粒体呼吸链复合物Ⅰ缺陷所导致的中国儿童患者,其临床表现为胆汁淤积症。线粒体肝病是导致儿童代谢性肝病的主要原因之一,生化分析、线粒体呼吸链复合物活性测定及基因分析是病因诊断的关键。     

Menkes病临床及ATP7A基因突变和拷贝数改变分析

目的通过ATP7A基因突变及拷贝数改变（CNV）分析,了解13例临床诊断为经典型Menkes病患儿的临床表型以及ATP7A基因型特征,探讨其基因型、表型的相关性。方法收集并分析13例Menkes病患者的临床资料,采用DNA直接测序进行ATP7A基因突变检测,发现突变后用DNA限制性内切酶酶切进行验证;应用多重连接依赖的探针扩增技术（MLPA）对未发现突变的患儿行CNV分析,阳性患者用长片段PCR进行验证,并进行基因型、表型相关性分析。结果临床特点:（1）13例均为男性,有典型的毛发改变、癫发作、肌张力减低、智力运动发育迟缓和结缔组织异常,3例有阳性家族史;（2）起病年龄早,均在出生7个月内（3 d～7个月）,除1例患儿以智力运动发育落后起病外均以癫起病,伴严重发育停滞和倒退;（3）均呈进行性加重,随访5例患儿,均于14个月内死亡;（4）12/12例患儿（100%）铜蓝蛋白降低;6/8例患儿（75%）血清铜降低;4/4例患儿（100%）脑血管成像见血管走行紊乱,呈"螺丝锥样"改变,1例为47XXY/46XY嵌合体。基因突变确诊9例:（1）DNA直接测序检测到6种突变,包括2种缺失突变,2种错义突变及2种剪切位点突变,其中3种为国际上未报道过的新突变,均位于高度保守区,100例健康男性对照中相应位点均未发现上述突变;（2）MLPA检测发现1例患儿为第10外显子缺失突变,长片段PCR验证其断点为c.2173-346₂407-346del,共1 783 bp,导致p.F725_K802del,其母亲为表型正常的携带者。基因型-表型关系:同为c.2179G>A（p.G727R）突变患儿,47XXY/46XY嵌合体起病年龄早于核型正常者,且临床症状较重。结论 Menkes病ATP7A基因大片段缺失或重复突变检测中ML-PA方便、快捷,Menkes病的致病机制可能与ATP7A基因剂量关系密切。     

线粒体相关肾病2例病例报告及文献复习

目的 总结2例线粒体相关肾病患儿临床特征及基因突变的特点,提高对该病的认识。方法 收集2例线粒体相关肾病患儿的病史特点、肾脏病理、相关实验室检查和家族史等资料。采用外显子捕获的方法对4 000种人类单基因病的相关致病基因进行高通量测序,包括线粒体DNA A3243G等37个基因和ADCK4等13个参与辅酶Q10生物合成的基因,利用生物信息学对测序结果进行分析,用Sanger法对高通量测序结果进行验证,并在家系中进行突变分析。并进行相关文献复习。结果 2例患儿男女各1例。女性患儿11.7岁起病,主要临床表现为蛋白尿和肾功能异常,无肾外症状,肾脏病理为局灶节段性肾小球硬化(FSGS),检测到NPHS1基因已报道的p.E447K和p.G601A杂合突变,ADCK4基因纯合p.D209H错义突变,为新发现的突变。家系突变分析发现,NPHS1基因p.E447K和p.G601A杂合突变均来自父亲,其哥哥也有相同的基因型,其母亲不携带该2个突变;患儿父母和哥哥分别携带p.D209H杂合突变。男性患儿出生后起病,多个系统受累,表现为精神、运动发育落后,心脏和大血管多发畸形,肾病综合征。检测到COQ6基因的纯合p.R360W错义突变,为新发现的突变。家系突变分析显示,患儿父母分别携带杂合p.R360W错义突变。ADCK4基因p.D209H错义突变和COQ6基因p.R360W错义突变经在线软件PolyPhen和SIFT预测为有害性突变,经多物种蛋白序列比对,2个突变位点均具有保守性。结论 2例患儿肾脏表型分别由辅酶Q10合成基因ADCK4和COQ6突变引起的线粒体相关肾病。新发现p.D209H和p.R360W突变分别丰富了ADCK4和COQ6基因突变谱。     

ECHS1基因突变致线粒体短链烯酰CoA水合酶1缺乏症1例北大核心CSCD

对重庆医科大学附属儿童医院诊治的1例ECHS1基因突变致线粒体短链烯酰CoA水合酶1缺乏症患儿的临床资料及相关文献进行回顾性分析。患儿,男,3个月28 d,病史特点:哭吵、惊厥发作;查体:竖颈不稳,双侧巴氏征引出。血乳酸增高。头颅核磁共振提示双侧基底核区对称性病变。基因检查示患儿ECHS1基因复合杂合突变:c.796A>G(p.T266A)和c.463G>A(pG155S),结合患儿病史推测此为致病基因。故幼儿期有肌张力异常、运动发育迟缓或倒退、痉挛、乳酸增高、头颅磁共振成像示基底核区异常低密度影,病因未明时,应考虑到线粒体方面的疾病。