2018, Vol. 20
庞贝病（Pompe disease），又称为Ⅱ型糖原贮积症，是一种由于缺乏酸性α-葡糖苷酶（acid alpha-glucosidase, GAA）所引起的罕见常染色体隐性遗传疾病。庞贝病是一种溶酶体贮积病，由于GAA基因突变导致酶活性降低或缺乏，糖原不能分解而贮积在各种组织的溶酶体内，尤其以心肌、骨骼肌和平滑肌受累最为严重，引起肌肉病变、呼吸困难、肢体残疾甚至死亡[1]。神经系统与心脑血管也会受累，引起扩张性血管病、颅内动脉瘤等[2]。
庞贝病疾病进程表现为渐进性，根据发病年龄、疾病进展和器官受累程度，分为婴儿型庞贝病（infantile-onset Pompe disease, IOPD）和晚发型庞贝病（late-onset Pompe disease, LOPD）[3]。发病率与种族和临床分型有关，全球发病率是1 : 40 000~1 : 200 000[4]。早期及时诊断可使患者在发病初期获得针对性治疗，改善预后。庞贝病的确诊主要依靠GAA酶活性检测和基因分析。早期诊断和筛查方法包括干血斑样本检测或肌肉活检。目前主要治疗包括酶替代治疗（enzyme replacement therapy, ERT）以及对症支持治疗。近年许多研究对庞贝病的诊断与治疗提出了新的理论，加深了对本病的认识。本文对庞贝病的诊断与治疗的研究新进展进行综述。
1 临床分型 1.1 IOPD经典的IOPD首先于1934发现，88%~100%的患者以肥厚性心肌病为特征，症状最早可在1.6个月时出现，包括心脏扩大、充血性心力衰竭、呼吸抑制、肌张力下降、喂养困难等症状。疾病进展迅速，92%患者于1岁前夭折。小部分IOPD患者为不典型婴儿型（atypical infantile form），其在1岁以内出现症状，进展缓慢，但心肌病症状较轻或不表现[5]。
心脏受累是IOPD的标志性症状，超声心动图在评价心室结构与功能方面具有重要意义。心肌肥厚以左室后壁及室间隔最为显著，可能伴左室流出道梗阻。有研究表明左室射血分数通常低于40%[6]。失去功能的左室肥厚伴扩张，心脏MRI可见心肌纤维化。肥厚性心肌病致使心脏收缩舒张功能受损，最终导致充血性心力衰竭[6]。
Tripathi等[7]报道的病例中患儿表现为严重的左心室和乳头肌向心性肥厚，右心室游离壁肥厚，收缩期右心室腔几乎完全闭塞，左室充盈受限，无左、右流出道梗阻，心包少量积液。Martínez等[8]报道，出生48 h的患儿心脏超声表现为严重的双心室肥厚，心脏增大，室间隔厚达11 mm，左心室后壁达8~9 mm，在心尖处尤为显著。
IOPD典型心电图表现包括PR间期缩短、左室高电压、复极化异常；室上性心动过速、室性异位心律[8]。
1.2 LOPDLOPD以近端肌与呼吸肌无力为特征，通常不伴有心肌病，10~60岁均可发病，病情进展迅速，患者最终丧失步行能力，死于呼吸衰竭。并发症包括骨质疏松、脊柱侧凸、脊柱强直综合征、睡眠呼吸暂停综合征、感觉神经性耳聋、胃肠功能失调、疼痛和疲劳，延髓肌也会受累，造成发音困难、吞咽困难[9]。
典型的IOPD患者几乎无GAA酶活性，因此在出生后不久便会发病，而LOPD患者因存在残余的GAA酶，因此常在成年后发病[10]。大部分LOPD患者首发症状是骨骼肌无力，也可能是肌肉疼痛，也有患者是以进行性气短为首发症状[11]，心肌病变罕见。目前研究显示LOPD患者可出现心肌肥厚、心律失常和大动脉畸形，少数患者表现为轻度左室心肌肥厚[12]。因此心肌病和心肌肥厚可以看作是LOPD可能的临床表现，只不过不如IOPD那么普遍[13]。
Walczak-Galezewska等[14]报道一位54岁LOPD患者，经胸心脏彩超显示左室壁上存在多种沉积样物质，无心肌肥厚，射血分数低于50%。心脏磁共振检查证实了心肌浸润性改变。LOPD患者是否存在瓣膜上的改变、心肌纤维化还不得而知。
LOPD心电图表现有窦性心律失常，室上性心动过速（SVT），Lown Ⅳ-B级室性心律不齐和预激综合征。另外，研究显示一些LOPD患者有心肌病而无骨骼肌病变，因此通过心电图和超声心动图进行筛查十分重要[9]。
2 分子遗传学和病理学人类GAA基因位于17q25.2-q25.3染色体，包含20个外显子，第一个为非编码。其cDNA长度超过3.6 kb，包含2 856个核苷酸，可编码952个氨基酸。GAA酶是由110 kDa的糖化蛋白前体，经多重修饰后形成的多亚基复合体。复合体由5种结构域构成：P型三叶草样结构、氨基端（N末端）、β三明治样结构、起催化作用的桶状结构、羧基端（C末端）[15]。有研究表明，GAA突变主要集中于外显子2、外显子10和11（包含酶代谢位点）及外显子14（包含高度保守的蛋白质区域）等区域。据报道GAA基因约有558种变异，其中257种具有致病性[16]。
2.1 GAA基因突变与频率分布GAA基因突变的位点具有种族和地域差异性。c.-32-13T > G是高加索人中最常见的突变，突变率高达34%~47%，而c.1935C > A（p.D645E）、c.2238G > C（p.W746C）及c.2238G > C（p.W746C）是中国大陆LOPD最常见的突变，c.1935C > A和c.2238G > C在台湾人中常见[17]。在日本和台湾地区，假缺陷c.1726G > A（p.G576S）较其他种族更常见，其可使GAA酶活性降低但不引起症状，干扰基因筛查的评估。c.1316T > A（p.M439K）和c.1857C > G（p.S619R）是韩国人中最常见的突变，约占36.6%[15]。Chu等[11]对11名香港LOPD患者进行研究，发现最常见的突变是c.1309C > T（p.Arg437Cys）、c.1935C > A（p.Asp645Glu）和c.2238G > C（p.Trp746Cys）。Oba-Shinjo等[17]在41例巴西庞贝病患者研究中发现，c.1905C > A可能为巴西庞贝病的常见突变。
2.2 突变与临床表现庞贝病的临床表现具有明显的异质性，突变相同，临床表型却不同，这种现象既可见于无亲缘关系的个体间，亦可见于同一个家族的个体间。外显子c.1856G > A（p.Ser619Asn）的错义突变会导致丝氨酸619被天冬酰胺替代，这种突变不会影响GAA酶的合成，但是会妨碍其成熟，该类型患者病情发展较慢[18]。Matsuoka等[18]对IOPD双胞胎患儿分析发现，杂合移码突变c.483dupC（p.K162QfsX15）型患者病情非常严重，而错义突变c.1696T > C（p.S566P）型患者的病情较缓和。
c.1726G > A和c.2065G > A是亚洲人中常见的突变类型。目前3.3%~3.9%的亚洲人为c.[1726G.A；2065G > A]纯合子，突变导致酶的数量与活性减低，但不引起临床症状。据报道c.1726G > A会明显减低c.2238G > C残余酶活性。研究发现中国LOPD患者在20岁左右发病且病情发展迅速，可能是由于一种特殊的GAA基因变异[11]。台湾新生儿筛查项目中确诊的LOPD患者的26条突变染色体中9个等位基因与c.1726G > A假缺陷突变相关联[11]。
英国一项研究认为交叉反应免疫物质（cross-reactive immunologic material, CRIM）状态与基因型有关，研究中所有CRIM阳性患者至少有一个错义突变，所有阴性患者均有导致密码子提前停止转录的突变[3]。Ünver等[19]的多中心研究中，有一例为错义突变c.1655T > C，这种突变属病情较轻的一种，而E888X2662G > T是一种病情较重的突变。也有研究表明纯合子GAA基因18号外显子c.2560C > T（p.Arg854X）的变异与CRIM状态有关[8]。
2.3 新突变的发现对于庞贝病这种罕见病的研究，学者们总结常见变异并对散发的病例进行报道，其中不乏对新突变基因的分析研究，大部分变异极其罕见，局限于个体。Broomfield等[3]的研究发现一例新突变，即c.2744A > C（p.Gln915Pro）。患者症状较轻，无需机械通气，13个月的时候可以行走，7岁时已无临床症状。
Hu等[20]报道了一名8个月大的IOPD患儿，发现两个新的等位基因突变，分别为c.1385T.C（p.Leu462Pro）和c.1669A.T（Ile557Phe）。Sifi等[21]研究了阿尔及利亚的患者，发现了3个新突变，包括纯合变异c.2799+5G > A、P.Tyr543Asp或p.y543D（c.1627T > G）及错义突变L328P。
Fukuhara等[15]分析了28种不同的GAA基因变异，包括7种新型变异，其中c.546G > T（22.9%）和c.1857C > G（14.3%）最常见，在6个IOPD患儿中c.1857C > G最常见。Arslan等[22]的研究中发现了c.-32-13T > G和c.1856G > A两纯合突变的并存，并在其家系中均发现了这种突变。
2.4 病理学表现庞贝病肌肉免疫组化显示糖原弥漫性蓄积在溶酶体中，存在于体内各种组织中，尤其是心肌、骨骼肌和平滑肌。活检中可在退化的肌细胞中见缩小的细胞核染色质，石蜡固定组织切片内可见HE染色肌纤维内空泡化。酸性磷酸染色下可见丰富溶酶体[23]。电镜下见糖原颗粒包裹于空泡内或散在肌浆内，中枢神经系统细胞也有相似改变。虽不能用于诊断，但管壁细胞糖原沉积可能是动脉瘤形成的原因之一[2]。
3 诊断诊断庞贝病的传统方法是通过皮肤成纤维细胞检测或肌肉活检测定GAA活性，新的技术则采用血液样本，利用更准确方便的干血斑样本检测[24]，肌电图也可辅助诊断。金标准是通过基因测序分析GAA等位基因突变。随着研究的不断深入，庞贝病的诊断方法不断更新，对于现有的方法提出质疑并进行改善，同时探究新的更精确的诊断方法。
3.1 诊断方法Golsari等[25]提出肌肉活检的局限性，活检有助于鉴别LOPD，但有可能遗漏并发空泡样变的肌细胞。结果不显著的肌肉活检不能明确排除庞贝病。因此在各个年龄段的初查中都不推荐使用肌肉活检[26]。
干血斑样本检测和基因变异分析是对高危人群诊断的重要手段[19]。干血斑样本检测虽然简单快捷，但易在新生儿筛查中造成假阳性或假阴性结果。Pascarella等[27]认为庞贝病是一种溶酶体病变自噬性空泡性肌病，而GAA的活性与PAS染色阳性的外周血淋巴细胞数量呈反比，因此可以利用外周血淋巴细胞空泡PAS染色作为特异性检查。
庞贝病血液化验包括肌酸激酶（creatine kinase, CK）、天门冬氨酸氨基转移酶（AST）、丙氨酸氨基转移酶（ALT）、乳酸脱氢酶（LDH），各指标一般升高，但在一些病例中也可保持正常。Wens等[28]的研究显示很多患者有心肌肌钙蛋白的升高，结果证明是骨骼肌损害，与急性心肌损伤无关。Dolfus等[23]指出可通过病理染色观察酸性磷酸阳性和条状空泡作为标志物辅助诊断，该方法仍需大数据支持。
3.2 筛查方法新生儿筛查（newborn screening）是早期诊断庞贝病最好的方法。目前新生儿筛查已在台湾地区及美国部分地区开展，对IOPD患者的预后有着重要意义[29]。对于已经有IOPD患儿或可能产下IOPD患儿的携带变异基因的夫妇，产前诊断意义重大，可通过绒毛（10~12孕周）和羊水（15~18孕周）样本进行胎儿DNA变异分析[30]。Tsai等[31]的研究指出对于产前庞贝病的筛查可使用下一代基因测序（next-generation sequencing）。该方法可以补充传统金标准PCR测序的疏漏。Hwang等[32]则认为利用肌肉超声扫查结合血清学标志物进行新生儿筛查可以排除一些假阳性。
4 治疗2006年ERT的面世具有里程碑式意义，许多患者因此得以存活。治疗使用重组人类α-葡糖苷酶（rhGAA）能减小心脏体积，维持心脏正常泵血功能，增强肌肉功能和力量，并减少糖原的蓄积[33]。通常推荐使用量为静脉注射每两周20 mg/kg。ERT治疗的反应受多因素影响，包括临床表型、年龄、CRIM状态和重组人类α-葡糖苷酶免疫球蛋白G抗体滴度。有时会留有后遗症，如肌无力、听力丧失、心律不齐、鼻音过多、吞咽困难、骨质流失等[34]。Matsuoka等[18]研究显示，ERT治疗效果由症状严重程度及CRIM状态决定。在ERT治疗开始的前几年可以阻止或减慢症状发生，长期治疗则需要调节修饰酶，以增强骨骼肌的摄入或穿过血脑屏障的能力。
4.1 IOPD的ERT治疗进展研究证明，ERT治疗虽然缓慢但有效，有利于减轻左心肥厚，提高心功能。IOPD患儿最早可在ERT治疗开始后两个月观察到肥厚的左室明显恢复。典型IOPD对于ERT的反应优于非典型，并且治疗开始越早，预后越好[34]。Desai等[35]的研究显示，对IOPD患者进行40 mg/kg每周的治疗，将灌注时间缩短84 min，取得了令人满意的效果，但有约1/3的IOPD患者对ERT治疗无反应，最终导致死亡。
ERT虽有效，但也有局限性，比如自体免疫不耐受性和高敏性。ERT拯救了许多IOPD患者，但有一些患者会形成一种持续高抗重组人类α-葡糖苷酶滴度状态（HSAT），比起低滴度的患者，HSAT患者有着更高的病死率。缺乏剩余GAA酶的CRIM阳性患者更容易产生HSAT，30% CRIM阳性的IOPD患者会产生HSAT状态，一些LOPD患者也存在该情况。因此使用免疫抑制药物抑制抗rhGAA抗体的形成，可在治疗初期增加CRIM阳性的IOPD患者的存活率[24]。
4.2 LOPD的ERT治疗进展有临床试验显示，90名年龄大于8岁的患者进行78周的ERT治疗后，用力肺活量（FVC）和6 min行走测试结果都得到了显著改善[36]。ERT对改善呼吸抑制、肌无力等症状有较好效果，越来越多的病人选择在家进行ERT治疗。2016年加拿大约30%的LOPD患者进行了家庭ERT疗法，这个数字在今后还有望增加[6]。
约85%的LOPD患者在背部、肩部和大腿上部存在疼痛症状。目前尚不了解ERT能否缓解疼痛，但有关研究观察到长期治疗使疲劳与抑郁有所改善[6]。无症状LOPD患者以及仅有血浆肌酸激酶升高而无症状患者对ERT的反应尚无报道，因为LOPD患者一般在症状出现后才考虑进行治疗。LOPD患者在ERT治疗前需要慎重考虑，并不是所有患者都能得到满意的效果，一些呼吸障碍与骨骼肌病患者在治疗后病情依旧进展，此时应考虑终止治疗[36]。
4.3 其他治疗进展根据Bond等[37]的研究，利用相对低剂量的8型腺病毒载体进行肝脏靶向基因传递治疗，肝脏诱导免疫豁免的特性有益于增加对GAA的免疫豁免。应用该治疗方法的GAA基因敲除鼠血液中已检测出稳定的GAA酶分泌量，类似的基因治疗方法也已成功治疗B型血友病犬。基因靶向治疗克服了ERT治疗期长、频繁注射的缺点，能够有效增加酶含量，增强肌肉力量。然而免疫诱导治疗可能存在相关危险因素，增加感染和癌症的机率[38]。
Chien等[39]的研究显示沙丁胺醇可以增强ERT治疗的效果，机制是加强了CI-MPR的表达或直接刺激了肌肉强度，让rhGAA的摄取增加。Basile等[40]的研究证明，治疗难治性庞贝病时，甘露醇6磷酸类似物（mannose-6-phosphate）联合GAA治疗效果更好。
昂贵的ERT治疗或许在发展中国家无法普及，因此遗传咨询和产前诊断具有重要意义。总而言之，实行多年的ERT灌注疗法，有效地将一种致命的疾病转变为一种虽不能治愈但可治疗的疾病，减轻了患者的痛苦，提高了生命质量。
5 问题与展望庞贝病是一种罕见的常染色体隐性遗传病，婴儿型以肥厚性心肌病为特征，晚发型心脏受累不明显但存在严重的呼吸系统与运动障碍，两种类型均进展凶险危及生命。随着研究的不断深入，该病的诊断与筛查手段趋于多样化，追求精确和便捷。在IOPD的诊断中，超声心动图是一种方便、经济、敏感的前瞻性检查手段。利用心肌病的临床症状结合生化检验和遗传学基因分析，尽早确诊尽早治疗，具有极其重要的意义。
基因研究致力于归纳不同种族地域基因突变的规律，已经取得一定进展，但由于罕见病的散发性限制了研究的进展。中国大陆方面对庞贝病基因突变的研究还有许多不足之处。治疗方面的基础研究百花齐放，基因靶向治疗是时下热点，这对人类早日攻克庞贝病有着重大的意义，但基因治疗尚未进行大样本临床试验，对于其是否存在着潜在的危险还不得而知，这依然需要不断的钻研与探究。
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