遗传性小脑共济失调(SCA)[2]——机理研究
疾病诊断
在对一个进行性共济失调患者进行遗传性脊髓小脑共济失调 (spino cerebellar ataxia，SCA) 诊断之前，应通过详细的病史询问、体格检查、实验室检查等除外获得性的病因，因SCA的临床症状有很大的重叠性及异质性，故确诊主要依靠基因检测｡SCA的诊断依据如下：①以进行性共济失调为主要临床表现，并除外获得性病因导致的共济失调；②上一代有类似疾病的病史；③SCA基因检测呈阳性[1]｡
如果诊断SCA的临床证据明确，则应启动分子遗传学检测｡只有在特殊情况下，如已知家族中特定的SCA基因型、临床表型高度提示某一种SCA (例如SCA7中的视力丧失) 或某一种SCA的地区流行率较高 (例如古巴的SCA2)，才建议进行有针对性的单一基因检测｡而在其他情况下，多推荐采用系统的SCA基因检测｡首先要进行多聚谷酰胺SCA的动态突变检测 (即SCA1、SCA2、SCA3、SCA6、SCA7、SCA17、DRPLA)，因为此类SCA患病率相对较高｡当多聚谷酰胺的CAG动态突变检测为阴性时，可根据现实情况选择适宜顺序：①全外显子测序，可检测传统突变类型的SCA，也可以在发现新的共济失调基因时进行重新分析；②WES不能检测到重复突变，为了评估SCA的所有遗传原因，则必须对非翻译区的重复突变(即SCA8、SCA10、SCA12、SCA31、SCA36和SCA37)进行动态突变的检测；③如果全外显子测序未包含对于具有特定缺失的搜索，则需对SCA15/SCA16的ITPR1中大的缺失进行特定检测｡由于基因检测的成本在不断下降，这里讨论的复杂基因测试策略很可能会被全基因组测序所取代，但目前全基因组测序还不能作为常规检测手段｡
没有SCA家族史的共济失调患者，也可能由于自发突变、突变外显性降低或错误的亲子关系而有遗传性病因，如通过仔细的病史询问、实验室检查，包括MRI和神经速度传导等，已除外获得性病因的患者则应该进行合理的基因检测｡对美国和欧洲的散发性成人型共济失调患基因筛查研究发现，15%-24%的患者SCA相关基因发生突变｡SCA6是最易漏诊的多聚谷氨酰胺SCA，因为SCA6是迟发性SCA最常见的类型，传递SCA6基因的亲代可能在患者发病前就已经死亡｡对于散发性共济失调患者，以上基因检测策略同样适用，而Friedreich共济失调作为最常见的常染色体隐性遗传共济失调，也可表现为散发性共济失调，虽然同样是由三核苷酸重复造成的，但很容易通过动态基因检测鉴别｡
动物模型
2015年有团队构建了人SCA3敲入小鼠模型，用人突变ATXN3cDNA的8-11外显子编码区及3’UTR区域替换鼠Atxn3基因组DNA的8-11号外显子及3’UTR区域，人突变ATXN3带有91个CAG重复序列，该小鼠模型为SCA3-Ki91模型在SCA3-Ki91模型中，他们发现突变ATXN3蛋白在12月月龄的SCA3-Ki91小鼠模型的全脑组织均有表达，并且形成核内包涵体，小脑浦肯野细胞退行性改变伴有星形胶质细胞增生｡同时CAG重复序列的传代不稳定性在SCA3-Ki91小鼠模型中也有体现｡
另一个团队在小鼠10号外显子CAG重复序列区域插入82个CAG重复片段，构建了杂合Atxn3Q82小鼠，小鼠模型的病理发现和SCA3-Ki91类似，在小鼠的神经元内发现大量的突变ATXN3蛋白的核内包涵体，并且呈组织特异性｡
后来又有团队用细菌人工染色体 (Bacteria artificial chromosome, BAC) 构建SCA3BAC转基因小鼠模型，带有全长的人突变ATXN3基因，包括全部外显子、内含子，以及上游的启动子和其他调控元件｡在BAC-SCA3首建鼠到达7个月月龄时，它的全脑组织进行重量检测和免疫荧光检测。BAC-SCA3雄性首建鼠A的体重和脑组织重量都比同笼同月龄的雌鼠小，说明该首建鼠出现了严重的体重下降和脑萎缩。红色方框里面显示的是小鼠的小脑组织；在免疫荧光检测结果可以看出BAC-SCA3小鼠在7个月时，与野生型小鼠相比，小脑、脑干和海马皮层有显著的ATXN3蛋白聚集现象，以小脑更为显著，然而在大脑皮层和基底节并未检测到明显的ATXN3。SCA3患者受累脑区也以小脑和脑干为主，皮层和基底节受累较少。该结果说明BAC-SCA3小鼠的受累脑区和SCA3患者的受累脑区较为一致[2]。
表1 月龄BAC-SCA3首建小鼠与野生型小鼠体重及脑组织重量的比较[2]
图1 7月龄BAC-SCA3首建小鼠A与野生型小鼠的脑体积大小的比较[2]
图2 BAC-SCA3首建鼠A和野生型小鼠不同脑区ATXN3蛋白的聚集。
蓝色荧光为细胞核染色，红色荧光为ATXN3蛋白。上为BAC-SCA首建鼠A，下组为野生型小鼠[2]
治疗方式
目前SCA缺乏有效的治疗方法，临床上主要以对症支持治疗为主｡随着近年来对SCA病理生理机制研究的不断深入，临床发现了反义寡核苷酸(ASO)、小干扰RNA(siRNA)等新的治疗靶点，但均未进入临床试验[1]｡
药物治疗：目前还没有药物被批准用于SCA的常规治疗｡对于共济失调症状，一些小型研究已经对多种药物进行了研究｡(1)抗氧化剂：辅酶Q10和维生素E、艾地苯醌等｡(2)神经营养药物：三磷腺苷、肌酐、维生素B族等｡(3)交感神经药物抑制剂：安非他明、莫达非尼等｡(4)改善代谢治疗：吡拉西坦、左旋肉碱、铁螯合剂、盐酸多奈哌齐等｡(5)其他药物：人促红细胞生成素、钾通道阻滞剂、环丝氨酸等[3]｡
支持治疗：①物理治疗：SCA患者发病早期即可进行物理治疗，以便早期制定维持正常功能 (肢体平衡、协调、正常姿势) 的策略和防止跌倒｡②职业治疗：当患者日常活动越来越困难时，推荐职业治疗师的介入，干预应侧重于满足患者及照顾者的功能目标和职业需求｡③语言及言语治疗：语言治疗师根据病情通过声学仪器、指引及重复性练习，或利用视觉及听觉辅助等方法给予治疗｡
基因治疗：基因治疗是通过各种方式减少变异扩增的polyQ蛋白表达水平，主要方法包括运用反义寡核苷酸(anti sense oligonucleotide, ASOs)，DNA编辑技术CRISPR/CRISPR-Cas9或是通过RNA干扰敲除改变polyQ基因｡同样ASOs经脑室注射入不同的SCA2模型小鼠，发现SCA2小鼠的运动症状有改善并且降低了小脑中ATXN2表达，小脑ataxin-2蛋白减低｡除了运用ASOs，还可以通过RNA干扰抑制致病基因的表达，有研究用RNA干扰抑制在SCA3小鼠模型中的ATXN3，显示可以提高其运动功能｡CRISPR/Cas9可能在polyQ SCAs的临床试验中具有潜力，但是包括基因组不稳定等问题仍需要解决｡现阶段运用各种基因治疗polyQ SCAs的方法都在临床前试验阶段，随着研究的不断深入，基因治疗有潜力从病因方面治疗polyQ SCAs，并对各亚型SCAs进行疾病修饰治疗[4]｡
干细胞移植治疗：基因治疗尚在研究阶段，原理多为选择性抑制SCAs致病基因表达｡干细胞移植手术已在国内临床上相继开展，其基本原理为诱导多能干细胞分化为神经干细胞，替换受损细胞，并通过旁分泌作用为神经传导提供更好的微环境｡但其有效性和安全性还有待于进一步观察研究[3]｡
神经调节治疗：神经调节治疗主要包括深部脑刺激(deep brain stimulation， DBS)，经颅磁刺激 (transcranial magnetic stimulation, TMS) 以及经颅直流电刺激 (transcranial direct current stimulation, tDCS)，除了DBS需要经手术有创安装电极，其余均是无创的｡近年来，多项研究显示神经调节可能对改善共济失调的症状有帮助[4]。
了解更多
想了解遗传性脊髓小脑共济失调相关基因及小鼠模型的更多信息，上RDDC官网，即可免费查看哟！
声明：本文收集归纳的信息，如有错漏，欢迎批评指正！
参考文献及图片来源：
[1]吴方瑞,钟敏.脊髓小脑性共济失调的临床表现、发病机制及诊疗研究进展[J].山东医药,2021,61(23):112-115.
[2]杜依楚. 中国人群脊髓小脑性共济失调3型的临床研究及新型BAC-SCA3转基因小鼠模型的构建[D].浙江大学,2020.DOI:10.27461/d.cnki.gzjdx.2020.002464.
[3]王东浩,黄艳梅,杨保胜.脊髓小脑性共济失调的基因诊断及治疗研究进展[J].新乡医学院学报,2016,33(07):639-641.
[4]孙迪,胡兴越.多聚谷氨酰胺脊髓小脑性共济失调的治疗研究进展[J].全科医学临床与教育,2021,19(04):351-354.DOI:10.13558/j.cnki.issn1672-3686.2021.004.020.