X-连锁肾上腺脑白质营养不良(ALD)——身体慢慢地”退步“

发布时间: 2022-11-26

  我们身边的ALD

  本期分享真实故事的是一位军官,他在42岁时发现自己走路姿势出现问题,从此便踏上了求医之路。

“我今年53周岁,年轻的时候身体很好,我18岁时当兵,当了18年。我2004年转业回地方工作,一直到2010年,也就是42岁那年,发现自己走路跟普通人有点不太一样,以为是腰间盘突出,压迫神经影响走路。一直到2017年5月份,通过基因检测,被确诊患上了ALD,就是X-连锁肾上腺脑白质营养不良。我以前可以开车,正常上下班。得了病以后,只能窝在家里面。”

“整个大家族里面都没有这个病,后来我母亲、我父亲也去做了基因检测,最后检测结果是我母亲是ABCD1致病基因携带者,目前77岁,身体没有问题。”那么什么是X-连锁肾上腺脑白质营养不良呢,为什么生活这么久才被发现呢?

  疾病概述

  X-连锁肾上腺脑白质营养不良(X-linked adrenoleukodystrophy‚ALD)是一种遗传性脂类代谢疾病,属于X-连锁隐性遗传病。几乎所有男性患者和超过80%的60岁以上女性携带者会有明显临床症状(故事中男主的母亲就属于那20%的幸运人群)。患者均由于ABCD1基因突变,导致饱和极长链脂肪酸(very-long-chain fatty acids,VLCFA)在过氧化酶体内β-氧化障碍,以致VLCFA在血、脑白质、肾上腺皮质等器官和组织内大量聚积,引起中枢神经系统脱髓鞘和肾上腺皮质萎缩或发育不良。临床主要表现为智能障碍、抽搐、共济失调、痉挛性瘫痪、肾上腺皮质功能不全等。

  ALD人群发病率无明显的种族差异,男性发病率大概为1/21000,女性携带率大概为1/14000。该病临床上少见,尚无特异性治疗,预后较差,且患者家属需承担很重的家庭负担,故需对ALD患儿尽可能早诊断,早干预以提高患儿的生存质量和延长寿命[1-3]

 

图1  ALD患儿发病3-5年后颅脑MRI图像。白质脱髓鞘病变发展至前头部,蛛网膜下腔增宽,脑室扩大,提示脑萎缩存在[4]

 

  发病机制

  ALD是一种过氧化物酶体病,其致病基因ABCD1位于X染色体长臂端2区8带,其长度为19900bp,包含10个外显子和9个内含子。VLCFA正常氧化是在过氧化酶体内进行的,在VLCFA酰基CoA合成酶(VLCS)的作用下,转变为CoA衍生物而进入β-氧化。

  ALD基因突变引起肾上腺脑白质营养不良蛋白(ALDP)的缺失或结构改变,不能形成同型二聚体而发挥其跨膜转运VLCFA、VLCS及其它辅助因子的功能,使VLCFA的β-氧化受阻,引起VLCFA在大脑蛋白质和肾上腺聚集,导致神经系统功能异常及肾上腺皮质功能减退[1-2]

 

图2 X-ALD的发病机制[5]

 

  临床表现

  ALD临床表现有很大变异,其主要临床表型见表1。典型ALD患者出现中枢神经系统损害和肾上腺皮质功能低下两类症状。神经系统症状和肾上腺皮质功能减退的症状可同时出现或相继出现,少数患者可单独出现。肾上腺皮质功能不全的表现轻重不一。根据发病年龄、受累部位、进展速度等临床表型的差异,可以划分为以下多种表型[2、3、6]

 

表1 男性ALD表现型[3]

 

  一、儿童脑型

  儿童脑型是最常见的、进展速度快的且死亡率高的表型,此型具有多样化的表现形式,10岁以前发病,常见的发病年龄为4-8岁。这种类型一般起病都比较隐匿,发病早期表现为视力下降、注意力不集中以及学习能力下降等,儿童最初因此导致学习成绩下降,这些早期临床症状常被误诊为注意缺陷多动症。随着疾病进展,神经系统症状更加明显,包括进行性的运动功能倒退、视力及听力障碍、肢体无力、小脑共济失调和癫痫发作等,发病的男孩可以失去理解语言的能力,最终卧床不起、失明、无力发声,需要全职护理和鼻饲管注食或胃造瘘进食。该病通常于出现症状后2-4年内死亡或呈植物人状态。

 

图3 X-ALD患者的临床表现[5]

 

  二、青少年脑型

  发病年龄较儿童型晚,多在10-20 岁,临床表现和病情进展情况与儿童脑型相似,逐渐出现中枢神经系统受累表现,病情进展相对缓慢。也有人将此型与儿童脑型合并,称为儿童及青少年脑型。

  三、成人脑型

  发病年龄在21岁以上,临床表现与儿童脑型类似,脑部呈急性进行性炎症脱髓鞘病变,不伴有肾上腺脊髓神经病变,主要表现可有行为、认知和情绪方面的障碍以及视觉及听力减退等,早期认知功能的下降在工作和生后中很少被家人认可,随着疾病的进展,类似精神分裂症或精神分裂症的精神障碍精神病并不少见。

  四、肾上腺脊髓神经病型(AMN)

  肾上腺脊髓神经病型(adrenomyeloneuropathy,AMN)是一种主要累及脊髓长束的以缺少或仅有轻微炎症反应为特征的疾病,这样的患者可以拥有正常寿命。该病一般在30-40岁发病,约2/3患者神经功能障碍在10-15年间缓慢进展,其余则在3-5年间迅速进展。临床表现为进行性痉挛性瘫、感觉性共济失调伴震动感受损、括约肌功能障碍、腿痛和性功能障碍。某些患者可以有特征性的弥漫性脱发。通常有轻微的脑部症状,有时候也出现认知障碍、人格改变和抑郁。20%-30%的AMN患者晚期阶段可进展为脑部受累,预后跟儿童脑型一样差。

  五、Addison病型

  许多患者神经系统和肾上腺均受累,但也有相当数量的患者只累及二者之一。Addison病型肾上腺脑白质营养不良(ALD)无神经系统受累表现,但这类患者很多以后会出现神经系统症状。以原发性肾上腺皮质功能不全为主要表现,包括皮肤色素沉着、虚弱无力、多汗、嗜盐,伴有呕吐、腹泻甚至低血压晕厥等。

  六、无症状型

  有的ALD男性直到40-50岁仍然完全无症状,仅有基因异常,而无神经系统和内分泌系统异常。对一些临床已经发病的先证者同胞进行检查发现,尽管他们已有超长链脂肪酸代谢和肾上腺皮质功能的生化异常指标,但却无任何临床表现。

  七、女性杂合子

  既往认为女性杂合子没有症状,但目前发现,这些杂合子患者至60岁时大约65%会出现AMN样症状。一般来说,女性神经系统症状会比男性出现得晚,典型症状常在40-50岁出现,疾病表现一般不严重,但有一个显著特点,伴有AMN症状的女性患者出现感觉共济失调,大便失禁和腿部疼痛也更加严重。女性也可以出现头发稀疏,仅有很少的女性发展成了CALD,这归因于X染色体上携带的突变的ABCD1基因。

  疾病诊断

  目前,X-连锁肾上腺脑白质营养不良(X-linked adrenoleukodystrophy,ALD)的诊断方式主要有以下几种[1、3、7]。

  一、影像学检查

  所有已经确诊为ALD患者,包括有临床表现的女性杂合子,都应该完善头颅MRI检查以确定颅内是否有病变。对于还没有出现临床表现的3至12岁的男性患者,前期应该每6个月进行1次头部MRI检查,以后改为每年1次,直到45岁为止。脑型ALD患者一般头颅MRI异常早于临床症状,而有临床症状者头颅MRI具有特征性改变,双侧脑白质对称性T1W低信号、T2W高信号,病变常常首先开始于双侧枕叶,逐渐向前向上发展,早期就累及胼胝体压部,增强扫描见病灶边缘有强化,具有“蝴蝶样”外观,偶尔有单侧的,尤其是由于脑部外伤导致的脑型ALD,ALD的不同阶段在头部MRI上表现不同,可借此作为治疗转归和判断预后的指标。

 

图1 ALD患者头颅MRI 

提示双侧顶、枕叶、右侧额叶、双侧侧脑室后角周围、胼胝体顶部、基底节区、大脑脚及脑干多发对称性片状长T2信号[8]

 

  二、极长链脂肪酸(VLCFA)测定

  VLCFA增高是诊断疾病的主要生化指标,见于几乎所有男性患者及85%的女性携带者。VLCFA 升高水平与病情的严重程度无关。检测羊膜细胞和绒毛膜细胞中VLCFA,可用于产前诊断;需要注意,10%-15%的女性杂合子携带者的VLCFA水平并不高,所以基因检测是女性杂合子诊断的金标准。

  三、ABCD1基因突变的检测

  研究表明,ALD患者ABCD1基因均有突变。在ALD家族表型分析和产前诊断,确定女性携带者和男性患者时,ABCD1基因突变分析是必不可少的检测手段,基因诊断能为无症状型和女性杂合子携带者提供可靠的遗传咨询。

 

图2 ABCD1基因的序列分析 A 正常对照ABCD1基因部分序列图;B ALD患者ABCD1基因部分序列图[9]

 

  四、产期诊断

  ALD是一种单基因遗传病,受父母传递的突变等位基因的影响是可以准确地预测的,所以对于有ALD患者的家族产前应进行遗传咨询。产前检查最好通过基因分析,但对于尚未建立ABCD1基因突变的地方也可以采用生化方法进行检查。基因检测可以通过绒毛膜在孕11-13周时或羊膜穿刺取样在孕15-18周时进行。

  五、新生儿筛查

  并不是所有的国家都会对ALD的家庭进行扩展的早期诊断及筛查,更可悲的是,在没有家族史的情况下,难以将患者早期较弱的症状与ABCD1基因突变进行关联,因此许多患者发现时相对较晚且治疗比较困难。因此,ALD新生儿筛查的发展是一个重大的进步,这样可以保证患者的及时诊断和监测。在疾病早期造血干细胞移植是唯一有效的治疗手段,因为炎症性脑病进展期一般为12-18个月,此外,亚临床肾上腺功能不全的患者早期监测和使用激素替代疗法可避免肾上腺危象危及生命的事件发生。

  动物模型

  动物模型可以模拟疾病的发展、诊断以及类似于人类的治疗。在药物的开发中:就药物效率、安全性、毒理学研究等基本药代动力学参数而言,动物模型被认为是最重要的体内模型。自X-连锁肾上腺脑白质营养不良致病基因确定以来,多种相关动物模型开始建立,其中小鼠模型包括:Cnptm1(cre)Kan、Abcd1tm1Kds、Abcd1tm1Kan、Abcd1tm1Ym、Acsbg1tm1Mld、Gt(ROSA)26Sortm2.1(CAG-ELOVL1)Geno[10]

 

图3 12个月大时的野生型和CNP缺陷小鼠,受影响严重的突变体(底部)有后肢损伤和一个驼背[11]

  治疗方式

  目前该病无有效的治疗方法。对于ALD患者应早诊断,并积极干预,采用综合治疗的方法,以提高患者的生活质量,延长患者生命,目前主要有以下几种方式延缓疾病的发展[1、3、7]

  一、饮食治疗

  包括限制VLCFA饮食,补充Lorenzo油(三油酸甘油脂和三芥酸甘油脂按4:1的混合物)。油酸和芥子酸是单非饱和脂肪酸,可和饱和脂肪酸被同一酶所催化,故加入过量单非饱和脂肪酸可以抑制VLCFA的生成。尽管Lorenzo油能使血中VLCFA恢复正常,但临床却未见神经系统症状的改善。故认为该方法对ALD的疗效尚难肯定。

  二、异基因造血干细胞移植(HSCT)

  异基因造血干细胞移植(allogeneic hematopoietie stem celltransplantation,HSCT)是唯一能够阻止ALD病情进展,改善疾病预后的治疗方法,主要是对儿童脑型治疗有效,可使神经系统症状稳定,偶尔会有改善,因此早期移植才有效。HSCT治疗ALD是通过细胞胞饮转运酶、细胞间接触转运酶以及定植于器官/组织的细胞替代作用。虽然HSCT对ALD治疗有效,但因为治疗的时间窗较短,且目前我国的ALD的新生儿筛查及产前诊断尚未普及,导致很多儿童确诊时已丧失手术时机,因此早期诊断是关键。

  三、激素替代治疗

  对已有肾上腺功能受损的ALD患者必须进行糖皮质激素替代治疗。初诊时肾上腺功能正常的患者,应每年监测肾上腺功能。糖皮质激素替代的要求与其他类型原发性肾上腺功能不全相同,多数患者不需要盐皮质激素替代。如果在适量糖皮质激素替代的前提下仍存在高钾低钠、体位性低血压,则需用盐皮质激素。总体来说,肾上腺替代治疗不能改变神经系统损害的进展。男性患者如果有性腺功能低下,血清睾酮水平降低,应当用睾酮治疗。

  四、药物治疗

  洛伐他汀(Lovastatin)是一种3-HMG-CoA合成酶抑制剂,能够阻止星形细胞、小神经胶质细胞以及巨噬细胞释放炎性介质,加强VLCFA的β-氧化作用,可使ALD患者皮肤成纤维细胞中的VLCFA水平降为正常。4-苯基丁酸盐(4-phenyl-butyrate)能使小鼠脑中VLCFA水平降为正常,其机制可能是通过ALD相关蛋白基因的上调引起ALD相关蛋白的超表达。这两种药物的临床疗效尚在观察之中。

  五、对症支持及康复治疗

  对于出现癫痫、肢体活动障碍等症状的患者,可给予对症治疗。对存在的运动功能异常进行康复治疗。

  六、基因治疗

  基因治疗虽有望治愈,但目前尚在临床探索,目前有以下几款基因治疗药物正在研发:

  七、Lenti-D(NCT01896102):该疗法是由bluebird bio公司支持开展的,主要针对儿童脑型肾上腺脑白质营养不良症(CALD)。Lenti-D是一种治疗儿童脑型肾上腺脑白质营养不良症的一次性基因疗法。Lenti-D是第一个将患者造血干细胞在体外进行ABCD1基因转变之后再送回患者体内发挥作用的疗法。目前该试验已经进行到第三期,更多细节有待披露。

   八、MIN-102(NCT04528706):该疗法是由Minoryx制药公司支持开展的,主要针对AMN型和CALD型。MIN-102(Leriglitazone)被证实能够有效地提升共济蛋白水平,发挥神经保护和抗氧化作用,能够改善线粒体功能减少小胶质细胞活化,同时能够减少CALD早期阶段所发生的神经炎症,对髓鞘也有再生作用。目前该试验已经进行到第二期,更多细节有待披露[12]

 

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参考文献及图片来源:

[1]唐北沙,李海燕.X-连锁肾上腺脑白质营养不良病研究进展[J].国外医学.神经病学神经外科学分册,2001(03):185-188.DOI:10.16636/j.cnki.jinn.2001.03.015.

[2]程鹏. X-连锁肾上腺脑白质营养不良的诊治[D].南昌大学,2017.

[3]辛颖.X-连锁肾上腺脑白质营养不良诊治[J].中国实用儿科杂志,2016,31(06):429-433.

[4]包新华.X-连锁肾上腺脑白质营养不良[J].中国实用儿科杂志,2009,24(07):504-507.

[5]https://www.sohu.com/a/539633119_121118854

[6]张菁,应艳琴,罗小平,张义成,肖毅.异基因造血干细胞移植治疗X-连锁肾上腺脑白质营养不良[J].中国组织工程研究,2013,17(10):1868-1875.

[7]王爱花,包新华,熊晖,潘虹,吴晔,张月华,时春艳,秦炯,吴希如.X连锁肾上腺脑白质营养不良的携带者筛查及产前诊断探讨[J].中华儿科杂志,2005(05):345-349.

[8]尤桦菁,李洵桦.成年男性行走不稳、记忆力下降及视物障碍半年——X连锁肾上腺脑白质营养不良[J].中国神经精神疾病杂志,2020,46(05):318-320.

[9]王志红. X-连锁肾上腺—脑白质营养不良发病机制的研究[D].福建医科大学,2011.

[10]https://rddc.tsinghua-gd.org/details/disease?disease=xnBPkx

[11]Lappe-Siefke Corinna,Goebbels Sandra,Gravel Michel,Nicksch Eva,Lee John,Braun Peter E,Griffiths Ian R,Nave Klaus-Armin. Disruption of Cnp1 uncouples oligodendroglial functions in axonal support and myelination.[J]. Nature genetics,2003,33(3).

[12]https://zhuanlan.zhihu.com/p/403119229