小儿脊髓肌性萎缩(pediatric spinal muscular atrophy,简称pSMA)又名进行性脊髓性肌萎缩症、脊肌萎缩症,为常染色体隐性遗传病,是发生在婴幼儿的一组较常见的疾病。
19世纪末,
奥地利卡尔·弗朗岑斯格拉茨大学Guido-Werdnig教授描述了脊髓性肌萎缩症的首个病例,并且第一次提出其临床、病理特点。小儿脊髓性肌萎缩是由于
肌萎缩侧索硬化存活基因1(survival motor neuron,SMN1)致病性变异所导致的脊髓前角
细胞和
脑干运动神经元变性的神经变性病。该病在临床上可分为5q-SMA和非5q-SMA两类。其中5q-SMA是最常见的脊髓性肌肉萎缩症形式,根据患者发病年龄与所能达到的最高运动功能(如独自坐稳、站立或行走),可分为SMAI型、SMAII型、SMAIII型、SMAIV型四种类型。
小儿脊髓性肌萎缩具有高致残和致死率,发病年龄可从出生前(宫内发病)开始,也可在成年后发病。致病基因携带率非常高,新生儿发病率约为1/10000。该病的临床表现为肢体和躯干的进行性、对称性
肌无力和肌萎缩,患者的典型现象为运动发育显著落后于正常儿童,全身肌无力、肌张力低、肌萎缩、正常站立、行走等运动功能受限等。病情会导致骨骼系统、呼吸系统、消化系统等其他系统异常,严重肌无力产生的并发症有
肺炎、
营养不良、骨骼畸形、行动障碍和精神社会性问题等,重症患儿常死于呼吸衰竭。该病常通过肌活检、血清
肌酸磷酸激酶、基因缺失检测等,在
实验室检查,主要运用基因测试和神经肌肉诊断检测,进行诊断与
鉴别诊断,治疗方式主要有综合治疗、分子治疗以及药物治疗。该病的预后不佳,发病年龄愈小,病情发展愈快者,其预后愈差。该病可通过新生儿筛查、婚育前筛查以及膳食护理等方式,进行预防。
命名
1891年,
奥地利卡尔·弗朗岑斯格拉茨大学病理解剖系的Guido-Werdnig教授描述了脊髓性肌萎缩症的首个病例,发现脊髓前角
神经元的退行性变。1894年,他再次对这一疾病做了系统综述,从而第一次提出脊髓性肌萎缩症的临床、病理特点。1893年、1897年和1900年,德国
海德堡医科大学的神经病学家Johann Hoffmann(Hoffmann征的命名者)连续发表了3篇文章,纳入了包括Werdnig教授首个家系在内的共4个家系,9名患者,详细描述了患者的临床特点,并绘图展示了肌肉萎缩和脊髓前角
肌萎缩侧索硬化退行性变等病理改变。由于此2位教授对发现这一疾病的卓越贡献,在此后很长一段时间,脊髓性肌萎缩症也被称为Werdnig-Hoffmann病。近百年后,对SMA进行重新命名和分类时,Werdnig-Hoffmann病被定义为SMA-Ⅰ型。1990年年末,SMA研究领域的临床专家和基因学家在美国纽约举行了首次国际SMA协作组会议,讨论了基因定位后脊髓性肌萎缩症的诊断要点、临床分型等重要问题,首次确立了SMA的诊断标准和临床分型(Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型)原则。
临床分类
5q型脊髓性肌肉萎缩症
5q型脊髓性肌肉萎缩症 (5q Spinal Muscular Atrophy,简称5q-SMA)是最常见的脊髓性肌肉萎缩症形式,约占所有脊髓性肌肉萎缩症病例的95%。该病是由位于第五号
染色体的
肌萎缩侧索硬化存活 (Survival Motor Neuron gene 1,简称SMN1) 基因缺失或突变引起的。该病可出生即有,也可直到成年不发生。起病即有对称性近端肌肉无力和萎缩,因而一直被称为近端脊肌萎缩。根据患者发病年龄与所能达到的最高运动功能(如独自坐稳、站立或行走),临床上可分为4种类型。但这些“类型”不是严格的类别,即使是同一类型的患者,其病发速度及症状也可有较大差异。
参考资料:
非5q型脊髓性肌肉萎缩症
有其它一些形式的脊髓性肌肉萎缩症不是由SMN1基因的突变所致,它们的形式种类繁多 (如SMARD伴有呼吸窘迫SMA、远程SMA等),病因和症状有很大的差异,因而被称为非5q-SMA,也称为SMA变异型。
发病机制
小儿脊髓性肌萎缩是由于
肌萎缩侧索硬化存活基因1(survival motor neuron,SMN1)致病性变异所导致的脊髓前角
细胞和
脑干运动神经元变性的神经变性病。
致病基因与修饰基因
已知与5qSMA相关的4个基因H4F5、SMN、NAIP、P44中SMN(运动神经元存活基因)为唯一的致病基因,其余三个为修饰基因。他们同位于5q11.2~13.3长约750kb的区域内,其在同一
染色体端粒侧(tel)的拷贝(SMN1)与着丝粒侧(cen)的拷贝(SMN2)里的排列顺序恰成反向。
SMN1与SMN2仅有5个
碱基(3个
内含子与2个外显子)的差别。由于其中只外显子7+6c/t具有功能成为外显子7的
剪接位点,同时外显子7前后的两个内含子较大而容易引发剪接,使SMN1与SMN2在
转录时出现两种不同结果:SMN1(外显子7 +6c)可进行100%的全长转录、编码含有294个氨基酸的功能稳定的全长
蛋白质(flSMN、
肌萎缩侧索硬化存活蛋白);SMN2(外显子7+6t)转录时外显子7被 “跳过”,主要编码一种不稳定而快速降解的 “截短蛋白质”(Δ7SMN)和少量(约10%~30%)的全长蛋白质。
全长蛋白普遍存在于人体各种组织
细胞的细胞浆和
细胞核的gems中,一般随年龄增长而减少,只在运动神经元中稳定不减并呈高水平表达。全长蛋白的主要已知功能在于装配每个细胞核内小的核糖核蛋白(snRNPs)供
剪接装置及
内含子微小剪接途径之需,这对
肌萎缩侧索硬化尤为重要。约95%的5qSMA患者由于SMN1外显子7的两个拷贝纯合子缺失,而其余病例则有小的较轻微的SMN1基因内复合突变(指1个SMN1
等位基因缺失与另一等位基因的小突变),因之全长蛋白产生减少,SMN2 产生的少量全长蛋白又不能充分代偿 SMN1全长蛋白的表达不足而导致运动神经元变性死亡的缘故。
基因修复作用
健康群体中SMN2拷贝数目0~3不等。在5q型脊髓性肌肉萎缩症患者,不同的SMN2拷贝数目对临床严重性却起着重要的修饰作用:95%的SMA I型有1或2个、大多数2型有3个、几乎100%的SMA III型有3或4个SMN2拷贝,而某些有5或6个者受累很轻或完全被保护而无临床表现。神经元凋亡抑制基因(NAIP)的修饰作用与SMN2类似,其缺失在SMA I型远比II型、III型患者常见。P44作用于
转录、转录介导的
脱氧核糖核酸修复及细胞周期调控;其缺失或突变可能损害
肌萎缩侧索硬化发育过程中的切除修复机制。此三者都可能但并非总能提示表型或预后。
流行病学
小儿脊髓性肌萎缩为常染色体隐性遗传,临床上以运动神经元存活基因1(SMN1)缺失和(或)微小变异导致的5q型脊髓性肌萎缩症最为常见,具有高致残和致死率,为仅次于纤维囊样变性的最常见的致死性AR遗传病。该病的发病年龄可以从出生前(宫内发病)开始,表现为胎动减少,也可以在成年后发病。致病基因携带率非常高,每40-50个人中就有一个是致病基因携带者,只携带一个致病基因不发病,如果夫妻双方同为致病基因携带者,则每一胎生下的孩子患SMA的概率为25%。新生儿的发病率约为1/10000,是一种多在儿童期起病的“
肌萎缩侧索硬化”,是导致婴幼儿死亡的头号遗传病。
该病在白人中发病率为1/6000-1/10000,在欧美人群存活新生儿中发病率约为1/10000。该病在中国人群中的携带率约为1/42,是一种相对常见的
罕见病,占2岁以下儿童致死性遗传病的首位。2018年5月,该病被列入国家卫健委等部门联合制定的《第一批罕见病目录》。
临床表现
小儿脊髓性肌萎缩的临床表现为肢体和躯干的进行性、对称性
肌无力和肌萎缩。患者的典型现象为运动发育显著落后于正常儿童,全身肌无力、肌张力低、肌萎缩、正常站立、行走等运动功能受限等。该病不影响智力发育。
5q型脊髓性肌萎缩症
SMA I型也称为Werdnig-Hoffman病或严重的婴儿型SMA,是最严重和最常见的形式,占儿童期SMA的50-70%。一般父母在婴儿出生后的前6个月会注意到婴儿无法独坐,哭声微弱,吞咽和进食困难等最初的症状 (有些婴儿甚至在出生前就被诊断出患有此病)。 患者看起来全身软趴趴,肌肉
张力显著低下,呈现严重无力,仰卧时下肢会呈现像
青蛙一样的外翻姿势。患者永远没有独立稳坐、抬起头、翻身或爬行的能力。他们通常有严重吞咽、喂食及呼吸困难,
吸入性肺炎是他们死亡的重要成因。
脊椎侧弯和舌束颤动也很常见。该病起病急,病情重,患者一般会在2岁前去世。但若通过使用支持性的方法,如使用机械吹气排气装置、胃管喂养和无创通气,预期寿命可能大幅延至儿童晚期甚至成年期。年长的SMA I型儿童也会出现
脊柱侧凸(脊柱弯曲)。
SMA II型也称为Dubowitz疾病或中性婴儿SMA。婴儿经常在6-18个月之间出现症状 (尽管在出生后的最初几个月,可能会注意到弱的肌张力)。受影响的婴幼儿可以独立坐着 (部份患者会随着时间的推移,丧失这种能力),但无法自行走路,肌腱反射减低甚至消失,会出现远程
手震颤。在患者中,肺部和喂养问题以及
脊椎侧弯也很常见,但与SMA I型婴儿相比,病情较轻且病发较缓慢。SMA II型患者病发速度有很大差异,预期寿命可以从幼儿期到成年期,取决于患者病情的严重程度。
SMA III型也称为Kugelberg-Welander病。受影响的患者在18个月至17岁之间出现症状。SMA III型儿童能独立行走,尽管其中大约一半最终会在成年之前失去行走能力。随着时间推移,大多数患者最终走起路来步履蹒跚,会经常摔倒,以及从坐姿起立就有困难。患者经常有轻微的手指震颤,但儿童时期的喂养和吞咽问题并不常见。部份患者会发展为
脊椎侧弯,需要支具或手术矫正。与正常人相比,患者预期寿命没有显著差异。
SMA IV型的特征在于成人时才发病,大多数报道的病例,都是在30岁后病发 (尽管也有些患者在青少年晚期和成年早期被诊断出来),并且行动能力正常。患者身体虚弱呈渐进式,首先影响大腿和臀部,然后影响上臂和肩膀。患者的疲劳状态很普遍,经常出现肌疼痛。患者预期寿命正常,呼吸和吞咽功能很少受到影响。
非5q型脊髓性肌萎缩症
早期表现去神经无力,但与上述病例的临床症状不同,其不典型症状包括关节挛缩、远端(而非近端)
肌无力、膈麻痹引起的早期呼吸衰竭以及桥
小脑变性等。
实验室检查
EMG
典型失神经性改变:束颤或纤颤
电势、正锐波。一般运动神经传导速度正常、波幅下降;感觉神经传导速度及波幅正常。偶见神经肌肉混合性损害。
肌活检
典型表现为失神经支配及神经再支配、束性萎缩。可伴有轻微肌源性损害。
血清肌酸磷酸激酶
正常或稍高,最高也不超过
正常值的10倍。检测骨形成标志物(如血清里的骨特异性碱性磷酸酶活性)及骨吸收标志物(如 尿中的N-telopeptide)可用来估价SMA患儿的骨吞吐。
基因缺失检测
SMN1外显子7(或同时有8)纯合子缺失,具诊断特异性。方法有PCR-SSCP、PCR-RFLP、DHPLC等。点突变不能用纯合子缺失检测检查出来。
SMN1 点突变检测
对约5%非由于外显子7纯合子缺失的SMA特异。错义突变大多引起轻型病例、结构移位突变则多引起严重病例。
SMN1 基因剂量分析
以定量PCR对SMN1基因拷贝数目或SMN1基因
转录产物,进行定量分析,以发现携带者和受累的复合杂合子。
产前诊断
目的在于对有先证者家庭避免再生SMA 患儿。可应用绒毛、胎儿脐血、羊水
细胞或植入前
受精卵检测,但有导致流产的可能。非侵入性法是利用孕妇外周血中的胎儿细胞进行基因诊断。
诊断与鉴别诊断
基因测试
脊髓性肌萎缩的致病基因为
肌萎缩侧索硬化存活基因(SMN),因而
基因检测是主要的确诊手段。当怀疑孩子患有脊髓性肌萎缩,须先进行基因缺失测试 (gene deletion)。 如发现有纯合 (homozygous) SMN1第七外显子(exon) 基因缺失 (加减第八外显子的缺失 ), 就能确诊患有5q-SMA和与SMN相关的SMA。SMN1处于第5对
染色体的长 臂 (5q) 。如没有以上缺失,就要做其它测试。
神经肌肉诊断检测
对主诉或者表现有肢体
肌无力的患儿,要仔细询问发病时间、病情经过、伴随症状(全身或局部、感觉与植物神经症状等)、 个人出生史、围产期情况、运动发育史及家族史。然后观察其卧、坐、站、走及从卧位站起的姿态;全面体检尤其是双侧肢体肌力(程度、远或近端为主、对称与否)、肌肉质地、深腱反射并观察有无肌束颤和萎缩。
治疗
综合治疗
脊髓性肌萎缩没有特殊治疗方法, 但随着无创技术的进展和小儿内科、小儿神经科、营养专家及矫形康复专家等的合作,综合治疗可使严重病例延长生命、轻型病例的生活质量大为改善。除一般支持(如营养、水电酸碱平衡)与存在感染的治疗外,主要是对症特别是针对危及患儿生命的呼吸问题。对咳嗽无力者要帮助翻身、拍背、吸痰,也可用化痰药物;对呼吸困难者可考虑检查肺功能、咳嗽流量峰值与睡眠图,给予夜间/间断性(不得已时持续)非侵袭性通气支持(小面罩、新的小型可携带正压呼吸器及脉冲测氧仪等)、预防感染;为保证足够营养对喂养困难而易于发生吸入者,可考虑行经皮胃造瘘和胃底折术(fundoplication)、便秘可食用多纤维食物与充分饮水而缓解;较大儿童的畸形可选择性手术治疗。适度运动有利于改善肠蠕动,减缓肌肉关节挛缩的发展,增强体质以及患者的信心。
分子治疗
分子治疗是针对5q脊髓性肌萎缩发病不同阶段提出的治疗对策,包括SMN1置换(
干细胞与基因治疗)、SMN2激活、强化SMN外显子7内涵、稳定SMN蛋白、神经保护等。
药物治疗
尚无证据证明药物治疗能够影响SMA的进程,无一疗法在结局评估上对2型SMA和3型SMA参试患者产生具
统计学意义的效果。
沙丁胺醇(一种β-
盐酸肾上腺素受体激动剂)在一些国家的临床实践中经常用于能独坐和独走的SMA患者。推荐服用抗生素,或促进骨骼健康的药物/补充剂,如
维生素D、钙和
焦磷酸盐,或用于治疗胃
食管反流的药物。已上市的三款SMA疾病修正药物(
诺西那生钠、利司扑兰和索伐瑞韦),可显著改善疾病预后,改变疾病自然病程。
危害
小儿脊髓性肌萎缩患者常常伴有严重骨质稀疏、有时极轻的外伤就引发再发性
骨折,此外还有先天性骨折和
肋骨极薄的婴儿严重病例,以及明显的
高血钙和高钙尿症。严重
肌无力产生的并发症有
肺炎、
营养不良、骨骼畸形、行动障碍和精神社会性问题等。随病情进展,该病会进一步导致骨骼系统、呼吸系统、消化系统等其他系统异常,严重的甚至无法进行自主咀嚼、吞咽、呼吸等一些维持生命活动的最基本动作,重症患儿常死于呼吸衰竭。
预后
小儿脊髓性肌萎缩的预后不佳,56%患者起病后1年内死亡,80%在4岁内死亡。发病年龄愈小,病情发展愈快者,其预后愈差。
预防
新生儿筛查
SMA的新生儿于症状前诊断并给予疾病修正治疗,优于症状后治疗。大多数欧美国家及
日本、
韩国等
亚洲国家均已开展全国范围的SMA新生儿筛查,中国大陆和台湾地区也有多个SMA新生儿筛查研究。2021年《中国新生儿筛查专家共识:高通量测序在单基因病筛查中的应用》中,也将SMA纳入建议筛查疾病列表。
婚育前筛查
对于生育过SMA患者的家庭,再次生育前的遗传咨询、产前诊断极为重要,一定要做好产前基因诊断,再考虑是否生育孩子。同时,由于SMA在人群中携带率较高,对于备孕的夫妇,可在婚前或生育前进行SMA携带者基因筛查。
膳食护理
很多研究表明,SMA患儿骨密度下降的比例较高,会使患儿
骨折风险增加。因而,饮食中多摄入钙、镁和
维生素D,有利于增强骨密度,推荐每天保证奶制品、豆制品摄入以及钙片以确保钙的摄入,紫菜、小米、黄豆和深绿色蔬菜中的镁含量较高,维生素D可通过口服维生素D制剂补充,还可通过日晒合成维生素D(日晒30-60分钟/日),部分
深海鱼、动物内脏等食物中也含有维生素D含量。
参考资料
脊髓肌肉萎缩.Community Health Centers of the Rutland Region.2024-12-21
常见问题.美儿SMA关爱中心.2024-12-21