面肩肱型肌营养不良症1型（FSHD1）是最常见的肌营养不良症之一，其特征是面部、肩膀和上臂最初出现肌肉无力，并逐渐扩展到躯干和下肢。最终，FSHD1可能导致丧失独立行走的能力，甚至需要依赖轮椅。最近，美国研究团队报告了他们队列中相对较高的残疾率，达到了23.7%。在我国，经过基因确认的FSHD1患者中，约有12.0%的人在首次出现肌肉无力症状后的40年内可能会失去独立行走的能力。目前，该病还无法有效治疗。FSHD1与其他典型的遗传性肌病不同，FSHD1致病基因结构特殊，发病机制复杂，由特异性的4qA单倍型D4Z4大卫星重复序列（D4Z4 repeats）缩短（多数患者D4Z4重复数低于10），引起该区域DNA甲基化水平下降，导致DUX4异常表达而产生肌病表型。既往研究表明，D4Z4区域CpG甲基化可作为FSHD表观诊断的生物标志物参考，此外，它还可以解释几种临床特征，如表现度的可变性、性别差异以及肌肉萎缩的不对称性。然而，D4Z4低甲基化是否与疾病的严重程度及FSHD1的进展有关，目前尚未详细探讨。
针对以上科学问题，福建医科大学附属第一医院神经内科王志强教授团队【郑富泽硕士、邱凉凉医师为共同第一作者，王志强主任为通讯作者】在《Neurology》杂志（IF=7.70，中科院一区）发表研究论文“Association of 4qA-Specific Distal D4Z4 Hypomethylation With Disease Severity and Progression in Facioscapulohumeral Muscular Dystrophy”。本研究通过队列随访数据分析4qA型D4Z4远端特异性位点的甲基化水平与FSHD疾病发生、发展之间的关系，支持了D4Z4区域低甲基化改变是疾病外显程度决定因素，揭示了D4Z4区域低甲基化水平与疾病严重程度和残疾进展的内在联系。
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1. 研究人群
本项研究为长达21年（2001-2021）的回顾性病例-对照队列样本关联研究：包含823例FSHD1确诊患者与341例健康对照。
从外周血样本中提取基因组DNA，MethylTarget®方法测量了4qA型D4Z4远端特异性位点的基因中10个CpG位点的DNA甲基化水平。【DNA甲基化测序分析由Genesky Biotechnologies Inc., Shanghai, China上海天昊生物科技有限公司完成】。研究人员对823例FSHD1确诊患者进行了最远端D4Z4重复单位的10个CpG位点的甲基化水平分析。根据CpG6位点的甲基化水平，将患有FSHD1的患者分为四个组别：(Q1;组1) 低甲基化组（(LM1）、(Q2;组2)低中甲基化组（LM2）,(Q3;组3)中高甲基化组（LM3）、(Q4;组4)高甲基化组（HM）。HM高甲基化水平被作为FSHD1疾病进展的Cox回归分析参考。FSHD临床评分（CS），年龄校正的临床严重程度测量（ACSS）和改良的Rankin测量来评估运动功能。所有10个CpG位点的甲基化水平和10个CpG位点的甲基化平均值在FSHD1患者中显著低于健康对照组 (所有p <0.0001; 图1A)。![]()
图1 D4Z4远端低甲基化状态的诊断准确性和外显率预测图图
ROC分析显示，所有10个CpG位点的甲基化水平具有相对较大的AUC，范围从0.8201到0.9684。尤其是CpG6甲基化水平的信息量最大，显示出最大的0.9684 AUC(0.9584-0.9785，p<0.0001)；当临界值为72.79% 时，它对区分FSHD1患者和健康对照的灵敏度和特异性分别达92.4%和90.8%(图1B)。在CpG6甲基化临界值为65.97% 时，ROC分析显示了43.9% 的适度灵敏度和77.0%的特异性，用于区分有或没有下肢受累的FSHD1患者，AUC为0.6386 (0.5816-0.6956，p <0.0001)(图2B)。
在823例FSHD1患者中，324例(39.4%)有下肢受累，而499例(60.6%) 没有这种受累。下肢受累的FSHD1患者的CpG6甲基化水平(中位54.20%; 范围14.35%-76.66%) 明显低于严重面部或上肢受累的患者(中位63.71%;范围20.39%-81.95%)；而在非下肢受累患者中，重度面部或上肢受累患者与无重度面部或上肢受累患者的CpG6甲基化水平无差异 (p = 0.999; 图2A)。
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图2 D4Z4远端低甲基化的下肢受累预测能力图
在CpG6甲基化甲基化临界值为65.97% 时，ROC分析显示了43.9% 的适度灵敏度和77.0% 的特异性，用于区分有或没有下肢受累的FSHD1患者，AUC为0.6386 (0.5816-0.6956，p <0.0001)(图2B)。
在评估FSHD1疾病严重程度时，观察到随着CpG6甲基化水平的升高，CS和ACSS均降低。通常，CpG6甲基化水平与CS (r =−0.392，p <0.0001) 和ACSS (r =−0.432，p <0.0001) 均呈负相关(图3A和3B)。
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图3 CpG6甲基化水平与临床参数的相关性图
一般情况下，CpG6甲基化水平与第一次肌肉无力的发病年龄呈正相关(r=0.297, p<0.0001)(图 3C)，LM1、LM2、LM3和HM组的首次肌肉无力的中位发病年龄分别为15 (范围2-50)，16(范围1-52)，16(范围1-63)和21(范围5-81)(p <0.0001，Kruskal-Wallis H检验)。
临床评估发现823例患者中下肢受累(CSS≥3.0）的FSHD1患者有324例（44.9%）。随着患者CpG6甲基化水平的升高，下肢受累患者的比例降低，而下肢受累的发病年龄随着甲基化水平的升高而增加。CpG6甲基化水平通常也与下肢受累程度呈正相关(r=0.247，p<0.0001; 图3D)。
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图4 Kaplan-Meier曲线显示不同D4Z4甲基化程度的FSHD1患者下肢受累和独立行走损失的结果图对这些下肢受累患者的Log-rank (Mantel-Cox)检验显示，LM1患者检出中位年龄为31岁(95% CI 26-36)，LM2患者为39岁(95% CI 36-42)，LM3患者为42岁(95% CI 36-48)，HM患者为61岁(95% CI58-64)。此外，LM1组丧失独立行走能力的中位年龄为31岁（95% CI 23-39），LM2组为29岁（95% CI 21-37），LM3组为35岁（95% CI 27-43），HM组为52岁（95% CI 47-58））（图4）。
本研究主要探讨面肩肱型肌营养不良症1型（FSHD）中4qA特异性D4Z4重复单位最末端的甲基化水平与疾病严重度和进展之间的关系。研究的主要结论有：1. 所有患者均显示出D4Z4重复单位的显著低甲基化；D4Z4甲基化水平越低，患者的临床症状（包括面部、肩部及下肢肌肉无力）越严重，且更早出现这些症状。2. 特别是CpG6位点的甲基化状态能够有效区分不同临床表现的患者，并且与疾病进展至下肢功能障碍的风险呈负相关；随着甲基化程度的降低，患者发展为无法独立行走的可能性增加。3. 较低的D4Z4甲基化水平与更早出现的首次肌肉无力发作年龄、较高的FSHD临床评分和年龄校正后的临床严重度评分相关。这项研究的意义在于揭示了4qA特异性D4Z4重复单位末梢区域的低甲基化状态是预测FSHD1型疾病严重性和进展的重要指标，对早期识别高风险患者具有潜在价值。这对于FSHD的预防和治疗有着重要的指导作用。
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福建医科大学附属第一医院是国家疑难病症诊治能力提升工程项目单位、全国罕见病诊疗协作网福建省牵头单位、福建省医学会罕见病分会挂靠单位。2023年5月，医院成立罕见病医学科，形成了跨学科团队共同研究和探索罕见病的诊断和治疗，为罕见病患者提供 “一站式”临床诊疗服务。医院神经内科为国家临床重点专科，是福建省神经医学中心挂靠单位，发展了神经遗传病、神经肌肉病、脑血管病、神经免疫与感染、癫痫与睡眠、运动障碍、神经变性、神经心理与认知障碍、神经重症等亚专业。其中，神经遗传及肌病亚专业是传统优势学科，王柠教授、陈万金教授、王志强教授团队多年来致力于神经肌肉遗传病的病因学与治疗研究，目前积累了丰富的病例资源和实践经验，建立了“临床诊断-分子机制-干预治疗”一体化诊治流程，取得了一系列原创性成果，培养了合理的人才梯队，并长期招收研究生、规培进修生及博士后。
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