ATXN8OS基因三核苷酸重复扩展突变的脊髓小脑性共济失调患者临床表型特征分析

脊髓小脑共济失调8型（spinocerebellar ataxia type 8，SCA8；OMIM：608768）是由位于 13q21 的 ATXN8OS基因双向转录引起的，其非编码区CTG三 核苷酸异常扩展重复和ATXN8基因中的互补CAG 异常扩展重复突变导致的SCA亚型，为常染色体性遗传［1］ 。正常 CTA/CTG 重复范围为 15~50次，与共济失调相关的致病重复长度（高外显率等位基因） 通常范围是 80~250次［2］ ；但是，有研究者发现一些共济失调患者的重复次数区间跨度很大，可达 71~ 1300次。

研究对象为中日友好医院神经科运动障碍与神经遗传病研究中心2005—2017年收集的1689例临床拟诊为脊髓小脑性共济失调（SCAs）的患者。首先排除其 SCA1、SCA2、SCA3、SCA6、 SCA7、SCA17和DRPLA基因动态突变，之后对ATXN8OS基因非编码区 CTA/CTG 三核苷酸重复序列 进行分析检测，并与 100名健康对照进行对比。

经基因检测，我们发现1689例临床拟诊SCA病例中有21例患者携带异常扩展的 ATXN8OS基因CTA/CTG重复序列（图1），其中CTA/CTG三核苷酸重复次数≥80次者18例，包括男10例，女8例，发病年龄6~57岁［（27.33±16.10）岁］，病程0.5~10.0年［（4.03±2.85）年（表 1）］；重复次数70~79次者3例，男2例，女1例，发病年龄和平均病程见表2。100名健康对照 ATXN8OS 基因 CTA/CTG 重复次数为19~42次

与SCA8表型相关的重复扩增涉及2个相互重叠的基因：ATXN8OS和ATXN8［7］。在 CTG方向，ATXN8OS基因表达包含CUG重复扩增的转录物。在CAG方向，ATXN8基 因表达多聚谷氨酰胺（polyGln）和多聚丙氨酸（polyAla）重复扩增蛋白。PolyGln蛋白聚集在浦肯野细胞的细胞核中［7］。由重复扩增相关的非ATG（RAN）基因翻译所表达的polyAla扩增蛋白在患SCA8的人及小鼠大脑中也存在聚集［8⁃9］。CUG重复扩增基因转录物引起毒性RNA［10］和毒性RAN蛋白过表达很可能导致SCA8发病［11］ 。SCA8外显率降低的分子机制目前尚不完全清楚，可能与以下特征相关：重复越长，越有可能导致从阅读框架中表达的RAN蛋白混合物的积聚，也有可能导致疾病严重程度的增加。RAN翻译模型表现出重复长度依赖和对发卡或二级RNA结构的偏好。阐明SCA8中RAN蛋白的机制和作用非常重要，有助于找到切断致病途径的有效治疗方法［9，12］。SCA8的确诊依赖于检出 ATXN8OS（一般称为 SCA8 基因）CAG/CTG 异常重复扩增。具有致病性的（CTG）n与不致病但具有高度多态性且稳定传代的（CTA）n相邻，使得确定致病性（CTG）n准确的重复次数较为困难。所以，现有的参考范围是基于（CTA）n和（CTG）n重复的总数量来制定的。Juvonen等［13］通过研究发现，可以80~800次CTA/CTG重复作为诊断SCA8的标准，但 SCA8比其他SCAs的遗传特征更为复杂，外显率低，不是所有携带致病基因异常扩展的个体都会发病［14］ 。另外，ATXN8OS基因重复序列在遗传上是“不稳定的”，代间传递时重复的次数可能会扩展或缩短。因此，对于存在该不稳定重复基因的家系来讲，有几种潜在的结果：①亲代未患病，CTG 重复的数量可能会扩展，从而导致后代发病；②亲代患病，重复的次数 可能会缩短，后代不会患病；③患病的亲代可能有患病的后代；④未患病的亲代可能有未患病的后代。（CTA）n（CTG）n 复合体中的（CTG）n 部分不稳定，在母系遗传时倾向于扩增［15］（如CTA/CTG三核苷酸重复扩展70~79次组中的例2有家族史，CTA/CTG重复次数为29/78次，其女为32/79次，出现行走不稳）；但在父系遗传时倾向于缩短［16］（如 CTA/ CTG 三核苷酸重复扩展≥80次组中的例2无家族史，CTA/CTG重复次数为20/99次，其父亲为25/111次，但无相关症状及体征）。在患有 SCA8的男性精子中，几乎所有扩增的等位基因都存在重复序列缩短。精子的重复序列缩短现象有可能与父系遗传时外显率降低有关［7］。总之，重复序列的代间变化似乎在SCA8的外显率降低中起一定作用，共济失调更可能来自较大的母系遗传的重复序列，而不是较小的父系遗传的扩增序列。CTA/CTG三核苷酸重复扩展≥80次中的例11 无家族史，CTA/CTG重复次数为107/144次（图 1B）。因此，通常情况下，SCA8 家族史给人的印象是该疾病是散发性的（无家族史）或以常染色体隐性方式遗传。SCA8临床特点为缓慢进展性共济失调。常见的初期症状包括行走不稳、构音障碍和语速缓慢。部分患者会出现眼球震颤和其他异常眼球运动［17⁃18］。通常成年期发病，持续几十年，一般不会影响寿命。本研究中13例患者表现为共济失调步态，4例患者表现为痉挛步态，4例步态无明显异常。CTA/CTG三核苷酸重复扩展≥80次组中的例4（图 1A）为男性，20岁，双下肢无力5年，神经系统体检表现为痉挛性截瘫，头部MRI显示胼胝体发育不良，未见明显小脑及脑桥萎缩，这可能是导致其临床症状与典型SCA8不一致的解剖学基础。提示携带异常SCA8基因重复扩展的患者临床表型变异较大，外显不全。此外，已在散发的多系统萎缩［19⁃20］、帕金森病［21⁃22］、进行性核上性麻痹［23］、阿尔茨海默病［24］和肌萎缩侧索硬化［25］患者中，甚至极少数的正常人中，都有发现 SCA8异常重复扩展。因此，异常的 CAG/CTG 扩展仅是SCA8的诊断的必要但不是充分条件。支持SCA8诊断的指标包括：进行性小脑性共济失调表现；小脑体征；共济失调阳性家族史；磁共振成像显示小脑萎缩；尤其是伴有锥体束损害和认知功能下降［26］。我们未在健康对照中发现重复扩展等位基因携带者。携带有大于50个复合重复序列长度的个体虽然在一生中具有出现共济失调的风险，但是该疾病外显率的降低意味SCA8相关的重复扩展的存在并不能用于预测子代是否会出现SCA8症状［27］ 。总之，本研究结果提示，携带ATXN8OS基因CTA/CTG重复扩展突变的大部分患者具有共济失调、构音障碍等临床表型，头部 MRI显示明显小脑萎缩，提示该突变与SCA8 相关。广大医务工作者应该提高对本病的认识，中青年起病的走路不稳患者，即使没有明确家族史，也要进行ATXN8OS基因相关检测，提高诊断率。