2019, Vol. 21
肢带型肌营养不良症（limb-girdle muscular dystrophy, LGMD）是一组遗传异质性肌病，突出临床表现为肌无力及肌肉萎缩，主要累及肩胛带肌、近端骨盆带肌或两者均受累[1]。总发病率约1/10万~ 6/10万[2]，仅低于抗肌萎缩蛋白病（Duchenne肌营养不良和Becker肌营养不良）、强直性肌营养不良及面肩肱肌营养不良。按遗传方式可分为常染色体显性遗传性肢带型肌营养不良症（LGMD1型）和常染色体隐性遗传性肢带型肌营养不良症（LGMD2型）。每种类型根据致病基因的不同又可分为不同的临床亚型[3]，分别在LGMD1与LGMD2后面以字母的排列顺序表示不同致病基因或不同致病基因位点被发现的顺序。迄今，已有30多个亚型被发现[4]。随着更多亚型相继被发现，之前的命名存在一定的局限，在第229届ENMC国际研讨会上提出了最新的命名法[5]，即LGMD加字母R（隐性遗传）或字母D（显性遗传），再加数字代表被发现的顺序，最后加上突变基因（如LGMD 1D改名为LGMD D1 DNAJB6-related）。不同亚型LGMD临床表型存在高度异质性及重叠性。此外，一些主要累及近端肢体肌无力的神经肌肉疾病比LGMD更常见，所以了解不同亚型的致病基因及其相关临床表现对临床医生诊断、鉴别诊断有重要意义。2Q型肢带型肌营养不良症（LGMD2Q）的致病基因结构复杂以及基因表型具有异质性，本文将对LGMD2Q致病基因及其表型进行综述，以加深对LGMD2Q的致病基因和表型的认识。
1 PLEC基因编码plectin蛋白的结构LGMD2Q是一种常染色体隐性遗传性疾病，患儿主要表现为起蹲、上楼困难等肌无力症状，与位于8q24.3的PLEC基因突变有关，其含30多个外显子，可编码plectin蛋白[6]。plectin蛋白是一种约500 kDa的哑铃形分子，具有多个结构域，包括位于N-和C-末端的两个球状结构域，以及由31号外显子所编码的中心螺旋状结构域[7]。N-末端结构域由2~8号外显子编码的肌动蛋白结构域（actin-binding domain, ABD）和9~30号外显子[8]编码的plakin结构域组成。在ABD上含有两个同源性钙调蛋白（CH1和CH2）结构域[9]。ABD是钙调蛋白的结合位点，除此之外它也是肌动蛋白、波形蛋白、整合素β4、肌营养不良蛋白和nesprin-3的结合位点[10-11]。plakin结构域含9个血影蛋白重复结构域，在第5个血影蛋白结构域上有一个Src-同源3（src-homology3, SH3）结构域，是微管相关蛋白（microtubule-associated proteins, MAPs）的结合位点[12]。plectin蛋白的C-末端结构域由32号外显子编码控制，含有6个高度同源的plectin重复序列，每个重复序列包含一个plectin模块和两个起连接作用的侧翼部分。中间丝结合区（intermediate filament binding domain, IFBD）位于模块5和6之间[13]，能与多种中间丝蛋白相结合包括波形蛋白、结蛋白、胶质纤维酸性蛋白、Ⅰ型和Ⅱ型细胞角蛋白以及核纤层蛋白B [14]。在plectin模块6中还存有独特的磷酸化位点，在细胞有丝分裂期，细胞周期蛋白依赖性激酶1靶向于此位点。除此之外，PLEC基因最显著的特征是其1号外显子含有8个可变序列，分别剪接到下游第2号外显子上形成功能不同的plectin亚型（plectin1和plectin1a-1g）[15]。不同的plectin亚型以及复杂的结构域决定了plectin是一种多功能的蛋白，能将自身结合形成紧密寡聚结构作为支架信号蛋白，连接肌动蛋白、中间丝（intermediate filament）和微管（microtubule）3个细胞骨架细丝系统，与中间丝蛋白亚基结合并将其锚定在特定类型组织细胞而发挥相应的作用[16-17]。
2 plectin蛋白的组织分布及功能plectin蛋白在皮肤、肌肉等组织中广泛表达[18]。但plectin亚型的分布却存在组织特异性（表 1），在皮肤组织中，主要发现plectin1a（p1a）、plectin1c（p1c）和plectin1（p1）3个亚型。p1a与整合素α6β4共同构成半桥粒的核心结构，其中整合素α6β4与细胞外基质的层粘连蛋白-332结合，p1a的C-末端的IFBD与角蛋白中间丝结合[15]，N-末端的ABD与整合素β4的第二纤连蛋白Ⅲ型结构域结合，plakin结构域与大疱性类天疱疮抗原2结合[19]，形成复杂的网络结构来确保表皮和真皮的稳定粘附，对维持上皮的完整性有着重要作用[20]。p1c通过C-末端的IFBD与中间丝结合，N-末端的ABD锚定在微管上，与此同时plakin结构域中的SH3结构域与MAPs结合，MAPs与微管直接结合有着稳定微管的作用，通过p1c的介导干扰MAPs与微管的结合最终形成一个动态的微管网络。已有研究表明，p1的N-末端ABD与外核膜上的蛋白nesprin 3a结合，C-末端IFBD与结蛋白中间丝结合，从而将中间丝与角质形成细胞，成纤维细胞和其他细胞类型的细胞核连接起来[21]。
| 表 1 plectin亚型的分布及其相关作用 |
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Gostyńska等[22]报道了1例大疱性表皮松解症（epidermolysis bullosa simplex, EBS），患者主要表现为足部水泡，而无肌肉受累。经免疫荧光检测、电镜等发现皮肤中半桥粒（hemidesmosome）结构不完整，通过DNA测序最终在p1a的第1外显子中发现一个纯合无义突变（c.46C > T）。Fuchs等[23]使用p1c的特异性抗体构建p1c缺陷小鼠模型来研究小鼠的大脑发育是否受到p1c的调节和p1c缺乏是否影响神经细胞的形态或结构，经研究最终发现p1c缺乏导致运动神经传导速度降低，p1c控制微管动力学是否对运动神经传导速度有所影响，其中的机制尚不明确。Abrahamsberg等[24]曾用缺乏p1的小鼠模型进行研究，未见小鼠皮肤起泡，但从小鼠分离出的真皮成纤维细胞显示肌动蛋白骨架异常以及迁移能力受损。
在骨骼肌中主要表达plectin1d（p1d）、plectin1f（p1f）、plectin1b（p1b）和p1 [25]。p1d负责将结蛋白中间丝锚定到横纹肌的Z-盘上，这是形成肌原纤维骨架的基础。由于p1d特异性序列仅包含5个氨基酸残基，p1d本身是如何专门针对Z-盘结构的问题仍未得到解决。p1b用作线粒体靶向和锚定信号，将蛋白质插入线粒体外膜中[26]。p1能将结蛋白中间丝与核/内质网膜系统连接起来。p1f的N-端与相应的蛋白结合（如糖蛋白复合物、纤连蛋白等），C-端与细胞内中间丝相连，在中间丝的介导下将细胞内的细胞器与细胞外基质机械地结合在一起[8]。
Gache等[27]在报道的大疱性表皮松解症伴迟发型肌营养不良（epidermolysis bullosa simplex with muscular dystrophy, EBS-MD）患者中，经研究发现患者横纹肌相邻的Z-盘之间plectin表达量减少，进而影响肌原纤维的组装和侧向排序，最终引起肌营养不良等症状。Winter等[28]为了研究p1b与线粒体的关系，培育了缺乏p1b的小鼠，在小鼠的成纤维细胞和成肌细胞中，他们观察到线粒体网络显著延长，经分析可能因突变小鼠中p1b与线粒体相互作用的减弱，从而影响线粒体的形态，最终引起肌纤维变性[25]。Mihailovska等[29]选择性敲除小鼠p1f后发现小鼠肌肉组织中的中间丝与乙酰胆碱受体分离导致突触后膜信息的丢失和神经肌肉接头处微环境的紊乱，小鼠表现为身体平衡受损和寿命缩短。
综上，我们可以看出plectin蛋白是一种复杂的多功能的细胞骨架连接蛋白，缺失甚至减少将会使细胞骨架破坏，出现相应的症状。
3 PLEC基因突变致EBS-MDGache等[27]报道了来自2个家系的3例EBS-MD患者。3例患者自出生起四肢均可见水泡，随后逐渐出现肌营养不良症状。Gache等[27]对患者1（其中患者2与患者1是同胞姐妹）和患者3进行研究，发现与正常对照组相比，患者表皮基底膜区及肌肉组织中plectin蛋白表达减少，最终证实了plectin蛋白表达的减少可以引起EBS-MD。迄今，关于plectin蛋白表达减少所致EBS-MD的报道已有40多例[30]。除EBS-MD外，PLEC基因的突变也越来越多地在EBS伴其他病变中出现，如EBS伴有幽门闭锁（epidermolysis bullosa simplex with pyloric atresia, EBS-PA）[31]、常染色体显性遗传形式的EBS（epidermolysis bullosa simplex-Ogna type, EBS-Ogna）[32]、EBS-MD伴肌无力综合征（EBS-MD with myasthenic syndrome, EBS-MD-Mys）[33]。Konieczny等[34]曾在动物模型上选择性敲除plectin蛋白，验证了骨骼肌中不同的plectin亚型缺失会使中间丝从不同部位脱离，进而导致Z-盘错位，肌纤维膜与收缩装置脱离，线粒体聚集等。因此在肌肉组织中plectin蛋白的缺乏最终会引起肌营养不良[33, 35-37]。以上可见PLEC基因突变既能引起皮肤病变又能引起肌肉病变，以皮肤病变多见。
4 PLEC基因突变致LGMD2QPLEC基因突变所致无皮肤病变的临床表型罕见，经查阅PubMed、中国知网、万方等相关数据库，截止目前仅报道过5例PLEC基因突变引起无皮肤症状的LGMD2Q（表 2）。Gundesli等[38]发现了第1例无皮肤病变的LGMD2Q。患者3岁时才能独立行走，偶有摔倒和爬楼困难，血清肌酸激酶（CK）5 584 U/L。电镜、苏木素-伊红（HE）染色、肌电图均提示肌源性疾病。Gundesli等[38]最终通过DNA测序证实LGMD2Q是由plectin亚型1f的1号外显子c.1_9del新发突变所导致。Fattahi等[39]在一个伊朗家庭中报道了1例LGMD2Q。患者表现为下肢近端进行性加重的肌无力，伴吞咽困难、眼睑下垂，30岁时活动需要依靠轮椅；CK 2 000 U/L；电镜呈肌病样改变；经全外显子测序发现在plectin的N-端（c.3064C > T）和C-端球状结构域（c.11503G > A）复合杂合突变。患者出现眼睑下垂、吞咽困难等肌无力综合征有报道指出是由于突变发生在C-端结构域上（C-端是所有亚型都存在的一个球状结构域[40]），这一结论得到了许多肌无力综合征病例的支持[40]。Deev等[41]亦发现了1例因plectin亚型p1f（c.58G > T）新发纯合突变所导致的LGMD2Q，患儿表现为跟腱进行性挛缩，伴下肢近端肌力进行性减弱，间歇性呼吸困难，CK 3 500~4 100 U/L，肌电图正常，胸部CT可见双肺肺小叶中心病灶区网状结节，基底部节段性肺不张，MRI提示肌营养不良改变。家有兄弟姐妹，其中姐姐31岁死于呼吸衰竭，哥哥29岁死于自发性气胸。患者出现严重肺部病变，分析可能与通路MAPK和ERK1/2有关，它们的激活对细胞有保护作用，由于plectin亚型p1f的突变使这些通路的激活不充分，最终导致肺泡细胞损伤并引发炎症反应。也有认为肺泡细胞损伤可能是由于基因突变使plectin蛋白局灶性粘连连接的破坏，不能将肺泡的细胞间基质和细胞骨架连接起来导致[42]。这3例患者的共同点是除了肌无力症状外均未出现皮肤病变这一特征性改变，他们一致考虑可能的原因是plectin蛋白的表达存在组织特异性。2018年林新富等[17]报道了1例因PLEC基因33、26号外显子c.12728G > A和c.3314G > T复合杂合错义突变所致的LGMD2Q，患儿表现为肌酶升高、起坐困难、步态不稳、翼状肩胛、双上下肢近远端肌力差，电镜、肌电图及病理结果均符合肌源性改变，在文中对无皮损未进行相应的讨论，仅结合患儿症状、肌电图、基因检测、电镜及病理结果考虑PLEC基因c.12728G > A和c.3314G > T复合杂合突变为LGMD2Q的遗传病因。
| 表 2 LGMD2Q一般资料及相关检查结果 |
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本研究小组前期也报道了1例无皮肤病变的LGMD2Q [6]。患儿主要表现为运动发育落后，2岁时才能独立行走，随着肌无力症状的加重，患儿偶有摔倒和爬楼困难等；CK 2 408 U/L；HE染色可见肌纤维大小不等和坏死；超声心动及肺功能正常。根据临床表现、生化检查、影像学、病理等相关检查结果，初步诊断此患儿为肌营养不良。为了明确患儿具体诊断，应用肌病panel进行二代测序对可疑基因进行全面筛查，利用一代测序进一步验证。最终，该患儿确诊为PLEC基因31、32号外显子复合杂合错义突变（c.5995C > T和c.9940T > A）引起的无皮肤病变的LGMD2Q。无皮肤病变考虑可能与31、32号外显子错义突变，仅改变氨基酸序列而未改变其长度，最终未产生截短的蛋白有关。
以上5例LGMD2Q虽均与PLEC基因突变有关，但因基因突变的位点所在的亚型或突变的方式不同，最终引起的临床表现会有所区别。此外，5例LGMD2Q临床诊断指向特定亚型不仅有利于明确其致病机制，还能进一步预测将来可能出现的症状、体征及预后等。
5 结语综上所述，LGMD2Q是LGMD的一个亚型，与编码plectin蛋白的PLEC基因突变有关。PLEC基因突变主要引起EBS-MD、EBS-PA、EBS-Ogna及EBS-MD-Mys等伴有皮肤病变的疾病，其所致无皮肤病变的临床表型罕见，目前仅有LGMD2Q。LGMD2Q主要表现为下肢进行性加重的肌无力症状，且不伴有皮肤损害，但其临床表型可能会因PLEC基因的突变位点及所在的亚型不同而有所区别。因此，了解LGMD2Q致病基因和表型之间的联系，有助于临床明确其致病机制，还能对病人可能出现的症状、体征及预后进行预测，更好地进行诊疗。目前，LGMD2Q的治疗只是支持性的，尚无改变病情的治疗方法，但随着对PLEC基因逐渐全面的了解，相信在不久的将来会像治疗DMD的基因修饰疗法一样取得进展。
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