杜華,鐘延豐,鄭丹楓,師永紅,徐曉艷,翁立新,馬秀梅,于慧玲,師迎旭
糖原貯積癥(glycogen storage disease,GSD)是一組因參與糖原分解或合成代謝的酶缺乏而引起的疾病。根據(jù)所缺乏酶的不同,目前將GSD 分為11 型。其中累及神經(jīng)肌肉系統(tǒng)者主要為Ⅱ型和Ⅴ型,尤以Ⅱ型多見。GSDⅡ又稱Pompe病,其糖原主要沉積于骨骼肌、心肌和平滑肌,臨床可表現(xiàn)為肌肉無力、心肌肥大、心功能不全等癥狀,嚴重者可因呼吸循環(huán)衰竭而死亡[1]。GSDⅡ不同個體表現(xiàn)輕重不一,根據(jù)起病年齡、癥狀嚴重程度和進展速度不同,可分為嬰兒型(<1 歲)和晚發(fā)型(≥1 歲)[2]。其中晚發(fā)型GSDⅡ型由于癥狀不典型,易與多種慢性肌病混淆。因此,提高晚發(fā)型GSDⅡ型患者的早期診斷率就尤顯重要。本組總結(jié)5 例晚發(fā)型GSDⅡ型患者的臨床和病理資料,期望為患者的早期診斷和及時精準治療提供依據(jù)。
收集2011 年5 月至2015 年4 月北京大學(xué)醫(yī)學(xué)部病理系經(jīng)肌肉活檢證實,病理診斷為晚發(fā)型GSDⅡ患者5 例,總結(jié)其臨床、實驗室、電生理及肌肉病理特點。
1.2.1 標本獲取及處理 根據(jù)臨床資料和肌電圖結(jié)果選取活檢部位,簽署知情同意書后行骨骼肌開放式活檢。將所取肌肉標本用耦合劑垂直固定在準備好的硬紙板上。在液氮中預(yù)冷異戊烷,不斷攪拌至其出現(xiàn)白色結(jié)晶表示冷凍完全。之后用鑷子把固定在硬紙板上的肌肉組織標本快速放入冷卻的異戊烷中,并小心左右晃動組織塊,冰凍約2 min,使組織塊迅速充分凍結(jié)后放入液氮中。
1.2.2 組織化學(xué)、酶學(xué)染色病理分析 活檢標本在(-20~-25)℃恒冷冰凍下連續(xù)切片,厚度為8~10 μm,分別進行蘇木精-伊紅(hematoxylin-eosin,HE)、改良Gomori 三色(modified gomori trichrome,MGT)、還原型輔酶Ⅰ-四氮唑還原酶(NADH-tetrazolium reductase,NADH-TR)、琥珀酸脫氫酶(succinate dehydrogenase,SDH)、細胞色素C氧化酶染色(cytochrome C oxidase,COX)、酸性磷酸酶(acid phosphatase,ACP)、腺苷三磷酸環(huán)化酶(ATPase,pH=4.35,4.65,9.95)、糖原PAS 染色、油紅O(oil red O,ORO)染色,光鏡下觀察。
1.2.3 免疫組化染色 進行抗肌萎縮蛋白(dystrophin,Dys)、Dys1、Dys2、Dys3 免疫組織化學(xué)染色,光鏡下觀察。
1.2.4 透射電鏡超微病理分析 標本經(jīng)半薄和超薄切片,經(jīng)4%戊二醛固定、磷酸緩沖液沖洗,再經(jīng)1%鋨酸固定,再次磷酸緩沖液沖洗,丙酮梯度脫水。醋酸鈾和檸檬酸鉛雙重電子染色,透射電鏡下觀察。
本組患者中,男3 例,女2 例;發(fā)病年齡13~19 歲,確診年齡24~29歲。
2.1.1 臨床癥狀 本組患者以四肢肌無力為主,雙側(cè)對稱,下肢重于上肢,活動后明顯?;颊呔驮\時主訴多為上樓及蹲起困難,提重物費力,可伴抬頭肌無力、吞咽硬物略困難。隨著病情進展無力癥狀加重,并累及呼吸肌,表現(xiàn)為呼吸困難、憋氣感等。偶有心悸,可自行緩解。
2.1.2 體格檢查 四肢遠近端、軀體肌肉均勻萎縮;四肢肌張力不同程度降低,頸肌力量稍差,Gewer 征陽性,其他病理反射未引出。
2.1.3 實驗室檢查 血清肌酸激酶(creatine kinase,CK)均有不同程度升高(443~1 051 U/L),為正常參考值(38~174 U/L)的4~10倍。
2.1.4 肌電圖(electromyogram,EMG) 呈肌源性損害肌電圖表現(xiàn),其中3 例伴強直樣放電,2 例伴飛機俯沖聲。
2.2.1 大體檢查 5例肌肉活檢標本中,取自肱二頭肌2 例,取自股四頭肌3 例。送檢肌肉組織面積2 例為0.5 cm×0.3 cm,2 例為0.5 cm×0.4 cm,1 例為0.6 cm×0.4 cm。
2.2.2 HE染色 光鏡下肌纖維束膜基本完整,染色不均,部分肌纖維內(nèi)見顆粒狀物質(zhì)堆積,HE 表現(xiàn)為顆粒藍染。肌原纖維結(jié)構(gòu)破壞,肌漿內(nèi)可見大量空泡形成(圖1A),少數(shù)肌纖維溶解,可見再生現(xiàn)象。間質(zhì)輕度增生,未見明顯的炎癥細胞浸潤,血管未見顯著改變。
2.2.3 特殊染色 PAS染色顯示肌纖維內(nèi)大量不均質(zhì)性紅染的糖原顆粒沉積(圖1B);MGT染色中均可見空泡內(nèi)大量藍紫色顆粒樣物質(zhì)沉積(圖1C);部分顆??稍谌旧^程中脫落。ACP 染色示肌纖維內(nèi)ACP 陽性物質(zhì)明顯增多,呈粗顆粒狀或塊狀;NADH-TR 染色可見肌原纖維排列紊亂,部分糖原顆粒脫失(圖1D);ATPase 染色示Ⅰ、Ⅱ型肌纖維鑲嵌分布,纖維大小不一,形態(tài)不規(guī)則,可見少量萎縮、變性以及新生肌纖維,空泡樣變細胞以Ⅱ型纖維為主;SDH、COX 染色示線粒體酶活性基本正常,ORO染色示無明顯脂滴沉積。
2.2.4 免疫組化染色結(jié)果 Dys、Dys1、Dys2、Dys3 均陽性(圖1E),提示無抗肌萎縮蛋白抗原缺失。
2.2.5 電鏡觀察 部分肌纖維內(nèi)肌原纖維排列整齊,肌節(jié)結(jié)構(gòu)清楚,小灶狀肌原纖維溶解破壞;部分肌原纖維間見糖原顆粒聚集(圖1F),糖原顆粒部分游離分散,但大多形成膜包繞的空腔結(jié)構(gòu);部分區(qū)域出現(xiàn)大量脂性或膜性包涵體;線粒體輕度增多,未見明顯畸形及結(jié)晶體;部分肌原纖維斷裂、凝聚、灶狀溶解破壞。
圖1 患者肌肉活檢染色
GSD Ⅱ型,又稱酸性麥芽糖酶缺乏癥(acid maltase deficiency,AMD),1932 年由荷蘭病理學(xué)家Pompe首次報道,故常稱為Pompe病。
麥芽糖酶包括酸性和中性麥芽糖酶兩種,可分解α-1、4 糖苷鍵和α-1、6 糖苷鍵,使糖原完全消化成葡萄糖。本病為溶酶體缺乏酸性麥芽糖酶,不能分解糖原而使之沉積在溶酶體中,引起溶酶體增生,破壞甚至釋放不正常的溶酶體酶而致一系列的細胞結(jié)構(gòu)破壞[3]。糖原降解障礙,沉積在骨骼肌、心肌和平滑肌細胞溶酶體內(nèi),導(dǎo)致細胞破壞和臟器損傷,并引起一系列臨床表現(xiàn)。編碼酸性麥芽糖酶的基因定位于17 號染色體長臂23(17q23),本病屬常染色體隱性遺傳,也可散發(fā)。
根據(jù)患者的發(fā)病年齡、器官受累程度和疾病進程,GSDⅡ型分為嬰兒型和晚發(fā)型兩種類型。①嬰兒型:癥狀最重,常于出生后1周至6月發(fā)病?;純罕憩F(xiàn)為呼吸窘迫,進食后發(fā)紺,四肢和全身肌無力、肌張力降低,心肌損害、心律失常、巨舌等癥狀和體征。本病進展迅速,常在發(fā)病后數(shù)月內(nèi)死亡[4]。②晚發(fā)型:于1 歲后發(fā)病,亦可至成年期發(fā)病,主要累及軀干和四肢近端骨骼肌和呼吸肌。依據(jù)發(fā)病年齡又分為兒童型和成年型。兒童型主要表現(xiàn)為運動發(fā)育遲緩、四肢無力,Gower征陽性;成年型以緩慢進展的肢體近端肌無力為主,下肢較上肢明顯,腰肌無力或屈髖無力可以是最早表現(xiàn)。呼吸肌無力十分常見[5],約有74%的患者存在呼吸功能下降,38%表現(xiàn)為明顯膈肌無力[6]。心肌較少受累,部分患者可有不同程度血管病變,如胸主動脈瘤、基底動脈瘤等。也有少數(shù)患者以血管病變作為首發(fā)表現(xiàn),而后才出現(xiàn)肌病癥狀[7]。成年型患者的臨床過程一般好于嬰兒型和兒童型。肢帶肌無力和呼吸肌無力是成年型的主要表現(xiàn),翼狀肩胛、股四頭肌萎縮和眼瞼下垂等也十分常見。本組5 例晚發(fā)型GSDⅡ型患者中,患者以四肢肌無力為主,雙側(cè)對稱,下肢重于上肢,活動后明顯?;颊呔驮\時主訴多為上樓及蹲起困難,提重物費力,可伴有抬頭肌無力、吞咽硬物困難等。隨著病情進展無力癥狀加重,并累及呼吸肌,表現(xiàn)為呼吸困難,憋氣感。偶有心悸,可自行緩解。體格檢查顯示四肢遠近端、軀體肌肉均勻萎縮;四肢肌張力不同程度降低,頸肌力量稍差,Gewer征陽性。以上改變與文獻報道[8]基本一致。
血清CK 不同程度升高, 本組實驗中CK 數(shù)值為443~1 051 U/L,為正常參考值的4~10 倍。EMG 示肌源性損害,其中3 例伴有強直樣放電,2 例伴飛機俯沖聲。肌肉活檢示空泡性肌病[9],PAS染色顯示大多數(shù)空泡內(nèi)含有糖原顆粒和酸性磷酸酶酶著色點。電鏡下可見糖原顆粒沉積于肌膜下、肌原纖維內(nèi)和溶酶體中,溶酶體增生、破壞,肌原纖維扭曲斷裂。
對于GSDⅡ型患者,根據(jù)其臨床表現(xiàn)和肌電圖改變,結(jié)合以下檢查中的一種或兩種,一般即可診斷。常用的檢查方法有:①肌肉活檢:病理特征為肌纖維呈空泡變性,空泡大小和形態(tài)各異,糖原染色陽性,溶酶體酸性磷酸酶染色呈強陽性[10]。電鏡下,肌原纖維間可見糖原顆粒聚集,糖原顆粒部分游離分散,但大多形成膜包繞的空腔結(jié)構(gòu)[11]。②酸性α-葡糖苷酶(acid alpha-glucosidase,GAA)活性測定診斷法:GAA活性測定法是一種損傷較小、操作簡便的診斷方法,也是一項診斷Ⅱ型GSD的金標準[12]。③基因突變分析:GAA基因定位于q25.3,包含20 個外顯子,編碼一條含952 個氨基酸的多肽,目前已發(fā)現(xiàn)300 余種突變類型。GSDⅡ型呈常染色體隱性遺傳,理論上必須2 個等位基因均突變(純合或雜合突變)方致病?;?qū)W檢測主要用于疑難病例或晚發(fā)型病例的診斷、已知突變家族致病基因攜帶者的檢出及產(chǎn)前診斷等,在基因檢測結(jié)果的判斷上需嚴謹。近年來有學(xué)者指出,亞洲人群中GAA基因多態(tài)性位點c.1726G>A和c.2065G>A的攜帶率約為3.90%[13],二者均可降低正常人血清GAA活性,但并不導(dǎo)致疾病的發(fā)生,為假缺陷等位基因[14],不能單獨作為GSDⅡ型的診斷依據(jù)。
在臨床上,進行性肌營養(yǎng)不良癥、炎癥性肌病、代謝性肌病、先天性肌病和累及神經(jīng)-肌肉接頭的肌病均可表現(xiàn)出GSDⅡ型相似的近端肌無力特征,病理檢查發(fā)現(xiàn)肌纖維內(nèi)糖原貯積和空泡形成,難以鑒別診斷[15]。因此,在診斷與鑒別診斷時,國內(nèi)外專家主張多種檢測方法聯(lián)合應(yīng)用。對于疑似GSDⅡ型患者,可根據(jù)病理形態(tài)學(xué)主要受累肌肉內(nèi)糖原沉積并結(jié)合電鏡觀察及臨床表現(xiàn)而得出,確診及分型則需依靠GAA酶的測定或缺陷酶熱點基因突變分析。
長久以來,國內(nèi)對GSDⅡ型的治療僅限于對癥和支持治療。2006年人重組酸性α-葡糖苷酶(rhGAA)正式應(yīng)用于GSDⅡ治療后,患者的預(yù)后明顯改善[16]。對診斷為晚發(fā)型的患者,在出現(xiàn)明顯癥狀、體征前,應(yīng)每隔6 月評估肌力和肺功能,一旦出現(xiàn)肌無力和(或)呼吸功能減退或CK升高,應(yīng)盡早開始酶替代治療,可顯著改善運動及呼吸功能[17,18]。
綜上所述,晚發(fā)型GSDⅡ型患者臨床多隱匿起病,表現(xiàn)為四肢近端肌無力,部分可伴呼吸肌受累。病理以空泡性肌病為主要特點,確診需行GAA活性測定或基因分析。本文回顧性分析5例晚發(fā)型的GSDⅡ型患者的遺傳學(xué)、流行病學(xué)、臨床、病理和代謝特征,強調(diào)了當前的治療方法和對未來方向的影響,早期酶替代治療可明顯改善肌無力癥狀,延緩病情進展?;颊咴诔霈F(xiàn)呼吸肌受累的臨床癥狀前得到早期診斷和早期藥物干預(yù)是改善患者預(yù)后的關(guān)鍵,本文期望能為GSD患者的早期診斷和及時精準治療提供一定的病理學(xué)診斷、遺傳學(xué)和實驗室檢查依據(jù)。