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《河北医科大学》 2012年
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线粒体脑肌病的基因突变研究

宋艳梅  
【摘要】:线粒体是真核细胞中重要的细胞器,是为细胞提供能量的场所,其氧化代谢为机体提供了约90%的能量。线粒体DNA(mitochondrial DNA,mtDNA)是细胞核染色体外的基因组,具有自我复制、转录和编码功能,是一套相对独立的遗传控制系统,但同时又受到核DNA的控制。人类的线粒体DNA分子为双链闭环超螺旋结构,长16569bp。它有37个编码基因,这些基因呈紧密排列,任何随机性突变都可造成线粒体功能的异常。MtDNA呈裸露状态,既无组蛋白的保护,又缺乏较有效的修复系统,易遭受氧化磷酸化过程产生的氧自由基的损害。特殊的生物学环境和遗传学地位,使得mtDNA极易受到损伤发生突变。MtDNA的遗传方式为母系遗传,且不能重新组合,突变会沿母系连续积累[1]。 线粒体脑肌病(mitochondrial encephalopathy, ME)是一组由基因突变导致线粒体结构和功能异常、ATP合成不足而引起的一种少见的多系统疾病,以中枢神经系统和肌肉组织病变为主要表现,可同时累及其他系统,根据其临床表现不同可分为多种临床综合征。 线粒体肌病和脑肌病的发生主要与线粒体DNA突变有关。自Anderson等完成了人类mtDNA的全长测序,Wallace等在Leber遗传性视神经变性病中证实了点突变,Holt等在线粒体肌病中证实了mtDNA缺失后,人们对线粒体病的认识进入了飞速发展阶段[2]。不断有新的突变位点被发现,目前已经发现了100多个不同的病理性点突变和200多个类型的缺失。 随着人们对线粒体脑肌病的认识逐渐增多,近年来该病的检出率有所增加。其诊断主要靠肌肉活检,组织病理MGT染色见到蓬毛样红纤维(ragged-red-fiber, RRF)和类结晶样包涵体是其诊断此病的主要依据之一。DNA突变分析是诊断线粒体病最敏感的方法,能够为疾病诊断提供基因水平证据,增加疾病诊断的可靠性。 线粒体和线粒体DNA的特殊结构和功能,使得线粒体脑肌病的临床表现多样,临床诊断有很大难度。我们对线粒体脑肌病患者进行常见位点的基因突变研究,为疾病的诊断提供依据,还可为患者的家系提供相应的遗传咨询。 目的:(1)研究线粒体脑肌病患者mtDNA基因点突变情况,为疾病的诊断提供依据;(2)探讨线粒体脑肌病的遗传特点,对患者进行家系筛查,提供相关的遗传咨询。 方法:本研究分两组,观察组为病理诊断为线粒体脑肌病的患者,共17例;对照组为肌肉病理正常或未发现RRF的患者,共20例。选取活检取材的肌肉组织为研究对象,应用聚合酶链式反应-限制性片段长度多态性分析(PCR/RFLP)对DNA片段进行扩增,用特定的限制性内切酶对扩增产物进行消化,琼脂糖凝胶电泳分析DNA片段的方法,测定肌肉组织和(或)外周血中的常见位点A3243G、A8344G、T8993G、T8993C、T3271C及T9176C的突变情况,对其中部分阳性标本的肌肉和外周血突变率进行比较,并对其中一例有家族史的患者的家系进行筛查。 结果:(1)实验组17例患者典型病理表现:GMT染色可见破碎红纤维(RRF),为部分肌膜下或肌纤维内聚集的红色沉积物,并深入肌浆内。(2)实验组中1例MELAS患者(例2)和4例线粒体肌病患者(例1、例3、例4、例5)存在A3243G位点突变;对照组中一例肌肉病理结果正常的患者(例18)亦存在A3243G位点突变。17例患者及对照组均未发现A8344G、T8993G、T8993C、T3271C及T9176C突变。例1至例5肌肉中A3243G突变比例分别为65.32%,63.28%,37.00%,48.81%和59.81%,对照组基因检测阳性的患者肌肉中A3243G位点的突变比例为32.51%。(3)例3、例4和例5这3例病人肌肉和血液中A3243G突变率分别为38.01%和22.76%,49.27%和21.96%,61.80%和50.51%,3例病人肌肉中A3243G的突变比例均比血液中突变比例高。(4)例5(Ⅳ-13)及与其同母的的2个哥哥(Ⅳ-7、Ⅳ-9)、1个姐姐(Ⅳ-5)以及姐姐的两个儿子(Ⅴ-5、Ⅴ-6)均存在A3243G突变,而例5的2个儿子及其哥哥的子女,即家族中男性携带者的后代均未发现A3243G突变。Ⅳ-13、Ⅳ-5、Ⅳ-7和Ⅳ-9血液中A3243G的突变比例分别为:53.62%、61.10%、26.75%和36.48%,Ⅴ-5、Ⅴ-6血液中A3243G的突变比例分别60.05%和62.80%。 结论:线粒体脑肌病的临床表现复杂多样,同一个突变可导致不同的临床表现。A3243G位点突变是线粒体脑肌病最常见的致病突变位点。基因检测可为疾病的诊断提供基因水平证据,增加诊断的可靠性。对患者的家系进行筛查,可发现无症状的携带者,便于提供相应的遗传咨询。
【学位授予单位】:河北医科大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:R746

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