专题笔谈│Alström综合征诊治及研究进展

学术   2024-12-05 10:21   辽宁  
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专题笔谈Alström综合征诊治及研究进展

汪莉波a,b,张倩文a,b,王秀敏a,b

中国实用儿科杂志  2024 Vol.39(11):830-836

摘要

  Alström综合征(Alström syndrome,ALMS)是一种由ALMS1基因变异引起的罕见常染色体隐性遗传病,具有复杂的多系统临床表现。最显著的特征包括儿童肥胖、2型糖尿病、视网膜病变,症状多在婴儿期开始出现,并随年龄逐渐进展。由于ALMS临床表现复杂、预后差且具有年龄依赖性,误诊与漏诊现象普遍存在。该文将探讨ALMS的诊断与治疗及研究进展,强调早期识别和干预的重要性,以期改善患儿的多器官功能障碍,延长寿命并提升生活质量。

关键词

  Alström综合征;ALMS1基因;机制;临床表现 
基金项目:国家重点研发计划(2022YFC2703102);国家自然科学基金(82170910);上海市儿童罕见病临床研究中心项目(20MC1920400);浦东新区卫健委联合攻关项目(PW2021DG13)
作者单位:上海交通大学医学院附属上海儿童医学中心  上海市罕见病临床研究中心  a 内分泌代谢科,b 医学遗传科,上海  200127
通信作者:王秀敏,电子信箱:wangxiumin1019@126.com

Alström综合征(Alström syndrome,ALMS)是一种由ALMS1基因变异引起的常染色体隐性遗传病。这种复杂的多系统遗传疾病的主要临床特征包括儿童肥胖、2型糖尿病和视网膜病变[1-2]。ALMS的表型通常在婴儿期开始出现,随着年龄增长,多系统性症状逐渐增加[2]。

ALMS极为罕见,目前全球已报道的病例数约1000例[3]。由于其临床表型复杂且具有年龄依赖性,极易误诊和漏诊。本文旨在阐述ALMS的诊断与治疗进展,探讨早期识别、诊断及治疗方法,期望减少患儿多器官功能障碍的进展,提高生活质量。

1 病因及发病机制

ALMS是由ALMS1基因突变引起的,该基因编码的蛋白在许多组织中广泛表达,并与中心粒近端和纤毛基体相关联[4]。初级纤毛是由从细胞膜突出的微管结构的感觉细胞器,在细胞周期的控制、迁移和分化等过程中起关键作用[5]。ALMS1蛋白对于纤毛的维持和功能、内体运输、细胞周期控制、代谢平衡和细胞分化都至关重要[6-7]。纤毛存在于人体的几乎所有细胞中,包括呼吸道、肾脏、性腺细胞[7],这可能解释了ALMS患儿中观察到的肥胖症及广泛的器官功能障碍。

1.1 视力障碍及听力障碍 初级纤毛在维持出生后许多组织和细胞的健康方面起着关键作用,包括视网膜感光细胞和内耳感觉细胞[8]。在ALMS患儿中,视网膜感光细胞的功能受损导致严重的视力障碍,而耳蜗外毛细胞和血管纹的功能障碍则是ALMS听力损失的主要原因[9]。
1.2 心血管疾病 对ALMS患儿心脏功能障碍的机制研究仍然有限。近期在4例ALMS婴儿中发现了由于有丝分裂性心肌病(定义为出生后心肌细胞持续有丝分裂)而死亡或接受心脏移植的病例[10-11]。ALMS的心脏病理可能是婴儿期心肌细胞自主发育缺陷的结果。随着年龄增长,动脉粥样硬化的加速和进行性纤维化在青年期变得突出。部分原因可能是由糖尿病、胰岛素抵抗、血脂异常、高血压和肾功能受损等外源性因素驱动。然而,目前尚不清楚纤维化是心脏功能障碍的主要原因,还是ALMS功能丧失突变后修复过程中的附带现象[12]。
1.3 肥胖、胰岛素抵抗、糖尿病 ALMS代谢紊乱的发病机制尚未阐明。动物模型及体外细胞模型表明,中枢神经系统在食欲调节[13]、脂肪细胞分化[14]和胰腺功能上存在多重功能障碍[15]。Alms1基因突变小鼠表现出摄食增加、肥胖及脂肪组织储存增加的现象。ALMS1在下丘脑中表达,且ALMS1蛋白定位于下丘脑神经元的纤毛基部,这与饱腹感的控制有关[13]。下丘脑Alms1 mRNA在Alms1 基因突变小鼠中的表达显著降低,这些小鼠下丘脑具有纤毛的神经元比例在出生后显著减少[13],表明下丘脑神经元信号传导的改变可能对ALMS的肥胖产生了影响。
在外周组织中,ALMS1在前脂肪细胞中表达。在肥胖和高胰岛素血症发生之前,Alms1基因缺陷会诱导6周龄小鼠脂肪细胞形态和基因表达谱的改变,且ALMS1蛋白通过GLUT4转运途径在葡萄糖稳态中发挥直接作用[14]。在最新的文献中,通过特异性敲除小鼠间充质中的Alms1基因,能够再现ALMS的代谢特征,包括脂肪肝、胰岛素抵抗和血脂异常[16]。这些结果确认了ALMS1在脂肪组织谱系中的关键作用,其缺失足以引发系统性代谢效应[16]。
此外,ALMS1对于响应葡萄糖的持续β细胞扩增也是必需的。在斑马鱼模型中,alms1表达减少导致β细胞质量显著下降,这进一步支持了ALMS1在代谢调控中的重要性[15]。

1.4 多器官纤维化 目前尚不清楚多器官纤维化是ALMS1蛋白功能障碍的直接后果,还是继发性代谢改变的结果。TGF-β信号通路是与纤维化有关的主要途径之一,控制细胞周期、细胞凋亡、细胞迁移和上皮-间充质转化[17]。转录组测序技术和蛋白质组学分析表明,ALMS1缺失会影响 TGF-β通路及其与其他信号通路(如 PI3K/AKT、EGFR1)的交叉信号传导,改变的交叉信号会影响细胞外基质相关过程和脂肪酸代谢的调节[18]。ALMS的病因及其复杂的临床表现和多系统影响强调了纤毛在人体生理功能中的关键角色,并揭示了ALMS1基因突变带来的广泛病理效应。

2 ALMS临床特征

ALMS首次于1959年被报道,由于患者的临床表型高度异质,并且随年龄变化呈现不同症状,即使在同一家族中,诊断也极为困难[19]。2020年的指南解读指出,高度提示ALMS的主要临床表现包括视力障碍、听力障碍、心肌病、儿童期肥胖、严重胰岛素抵抗、进展性非酒精性脂肪肝、肾功能异常、呼吸系统疾病以及泌尿系统疾病[20]。

2.1 视力障碍及听力障碍 ALMS的视网膜营养不良通常在出生后几周内出现,早期表现为眼球震颤和光敏感,视网膜营养不良首先影响锥体细胞,最终导致几乎所有患儿在16岁前失明,或存在囊下白内障的表型[21-22]。大多数患者还会出现进行性双侧感音神经性听力损失,主要影响高频,少数患者可能发展为重度耳聋[21],且中耳炎和胶耳等并发症可能加重听力损伤[23]。
2.2 心血管疾病 ALMS患者中,约三分之二会在其生命中的早期发展为扩张型心肌病和充血性心力衰竭,部分患者的心脏功能在3岁后有所改善,但在青春期或成年期可能会复发[21]。心血管疾病的诊断主要依赖超声心动图和心血管磁共振成像[24-25]。心肌纤维化是其特征之一,尸检和成像均显示心脏内存在纤维化[22,26]。虽然冠状动脉疾病相对少见[27],但代谢紊乱显著增加了动脉粥样硬化的风险。其余如肾血管性高血压、肺动脉高压、肥厚型心肌病的发生也存在[3]。
2.3 内分泌代谢紊乱 Alström综合征患儿通常在6个月至1岁间出现肥胖,胰岛素抵抗和高胰岛素血症在1岁时已见,常发展为2型糖尿病,这些症状与三分之一的患者出现黑棘皮病相关[21]。生长初期迅速但骨骺早闭,导致青春期后身高低于平均水平[28]。男性常见小睾丸、青春期延迟,提示性腺功能减退,女性月经不规律,多毛症和卵巢囊肿常见[22]。高甘油三酯血症普遍,部分患者易患胰腺炎[29]。甲状腺功能减退症在患者中比例高,可能与自身免疫有关[30-31]。
2.4 呼吸系统疾病 ALMS患者在儿童时期呼吸道感染发病率较高,但成年后有所减少,多显示出限制性通气障碍,同时支气管炎、肺炎和鼻窦炎也频发[2,23]。限制性肺病可能与肥胖引起的肺外限制或脊柱侧弯有关,有时伴随肺泡和间质纤维化[2]。
2.5 肾功能异常及泌尿系统疾病 ALMS成人患者常出现缓慢进展的肾病,表现为肾小球纤维化和肾脏逐渐损毁,严重程度因人而异,具体表现包括肾小管间质性肾炎、肾钙化、肾炎[3,32]。泌尿系统症状包括尿急、排尿困难、尿频及反复尿路感染,部分患者可能发展为更严重的尿失禁和尿潴留,需手术治疗[22,33]。
2.6 消化系统紊乱 ALMS患者常出现门静脉高压、肝大、肝脂肪变性、肝纤维化、肝硬化、慢性肝功能衰竭、慢性活动性肝炎等一系列肝功能异常表现[21,34-35]。胃肠道功能异常,如上腹痛和胃食管反流病,尽管尚无系统性研究报告,但部分基因确诊的患者因严重反流接受治疗,并有成功的胃折叠术案例[36-37]。
2.7 发育及神经系统异常 ALMS患者常在发育上表现出粗大和精细运动技能的延迟,约46%出现发育里程碑的延迟[22]。神经系统方面,多达20%的患者出现癫痫和反射低下,影像学显示脑部的体积和密度有细微变化[38]。心理社会方面,完全失明或意识到病情的严重性会在青春期后期引发焦虑和抑郁,诊断年龄和文化背景也会影响这些心理问题的发展[2]。

笔者团队建立了中国最大的ALMS队列,发现中国ALMS患者平均发病年龄(视力障碍或心肌病)为0.7岁,72%的患者首发症状为视力障碍,包括眼球震颤、畏光和视力下降,且ALMS患者存在新表型——嗅觉识别障碍[39]。中国ALMS队列中三分之一的患者有心肌病病史,超过50%的患者观察到肥胖和肝脏症状。临床特征与土耳其、美国和波兰的队列相似,但在听力损伤、糖尿病和肾功能异常的发病率上存在显著差异,可能由于患者年龄差异和部分患者缺乏必要的肾脏和肝功能评估所致[39]。

3 ALMS遗传学诊断

ALMS1基因位于染色体2p13,包含23个外显子,编码由4169个氨基酸组成的蛋白质[40]。迄今为止,报道的ALMS1基因变异主要为功能丧失型变异(97%),包括无义变异和移码变异,这些变异会导致提前终止密码子(Premature termination codon,PTC)的形成[3]。目前(截至2024年8月21日),ClinVar数据库中报告了837个ALMS1基因的功能丧失变体,而gnomAD数据库中则报告了253个此类变体。在基因型与表型研究的分析中,c.8164C>T是最常见的变异,而c.2090C>A是中国最常见的变异。中国队列和其他地区的ALMS队列的有害变异均主要集中在基因的外显子8、10和16中。这可能是因为这些外显子覆盖的总基因序列比例较大,而非某种特定的相关性[39-40]。最新发表的全球ALMS队列的基因变异与表型相关性研究显示,外显子10的致病变异与肝病的较高患病率有关[3],而中国队列携带第8号外显子之前截断变异的患者更容易出现婴儿期心肌病[39]。

由于ALMS预后差且病死率高,早期诊断对于改善患者的生活质量极为重要。当前,ALMS的临床诊断仍采用2007年Marshall等[21]提出的基于年龄分层的标准。如果患儿在出生后几年内出现视力障碍和(或)心肌病、心力衰竭,应考虑ALMS的可能性。一旦临床表现提示ALMS,进行基因检测是确诊的主要手段,特别是检测到两个ALMS1基因的双等位基因致病性突变时[20]。对于具有典型ALMS临床特征的个体,推荐进行基因靶向检测(如单基因检测或多基因组);而对于具有非典型表型且诊断ALMS可能性较低的患者,则应优先考虑全基因组测试(如外显子组测序、外显子组阵列或基因组测序)[41]。

4 ALMS鉴别诊断
ALMS与Bardet-BiedI综合征(Bardet-Biedl syndrome,BBS)等其他纤毛类疾病在多个临床表现上存在重叠。两类患者均可能出现肥胖、胰岛素抵抗、视网膜色素变性、听力障碍、性腺发育不全、心脏病和肾功能障碍等症状[42]。然而,与BBS患者相比,ALMS患者通常表现出更严重的感音神经性耳聋和早发的2型糖尿病,而BBS患者则更常见多指畸形和认知障碍[1]。在遗传学诊断方面,迄今为止,已有26个基因与BBS的发生相关,包括BBS1至BBS21、IFT74等[42]。
5 ALMS治疗

由于目前尚不清楚ALMS1蛋白与纤毛之间的具体机制联系,因此ALMS仍缺乏根治性药物治疗。由于该病涉及多系统,多学科合作是确保ALMS患者获得全面管理的关键[2]。治疗主要以对症治疗为主,旨在减少并发症的发生。具体的检查和治疗措施可以参考《2020年欧洲Alström综合征临床管理指南介绍及解读》[20]。生长发育方面,患儿应每半年至一年评估一次身高、体重等指标;成年患者则需定期监测BMI和体脂分布。代谢综合征是ALMS患者亟待解决的问题,在Alms1突变小鼠模型中,胰高血糖素样肽-1受体激动剂治疗可减少肝细胞脂滴和肝脏重量[43]。来自30例成人ALMS患者的真实世界数据表明,接受胰高血糖素样肽-1受体激动剂治疗的ALMS患者体重和糖化血红蛋白均得到有效控制,同时改善了代谢变量,如血清总胆固醇、甘油三酯等[44],这表明胰高血糖素样肽-1受体激动剂有望在儿童中开展相关临床试验,达到早期减缓肥胖发展进程的目的。另一项多中心临床试验表明,MC4R激动剂赛美拉肽能够显著降低BBS患者的体重[45],但其在ALMS患者中的疗效仍需进一步验证。视力在确诊后应立即检查,并定期随访,及早采取盲文和生活技能培训等辅助措施。听力评估应在确诊时进行,并每年复查,助听设备的使用应根据需要调整[46-47]。心血管系统的评估需在确诊时进行,并定期随访;心力衰竭患者应采用标准治疗,若药物无效可考虑机械循环支持。呼吸系统检查应在确诊时进行,必要时进行高分辨率胸部CT,预防和管理下呼吸道感染。代谢方面,由于ALMS患者容易肥胖和胰岛素抵抗,应定期筛查代谢并发症,并制定个性化生活方式计划。对于非酒精性脂肪性肝病和肾病患者,应进行定期肝功能和肾功能监测。遗传咨询在确诊后应进行家族遗传分析,确定父母是否为携带者。心理健康评估也需纳入常规管理,必要时进行转诊。

ALMS各器官纤维化的病因将指导未来试验治疗方法的选择。例如,心脏纤维化的高发生率表明抗纤维化疗法具有潜在价值[48],而目前没有有效的方法能够逆转心肌纤维化[2]。与常见的代谢综合征相关非酒精性脂肪性肝炎相比,ALMS脂肪肝进展迅速,50%的患者在成年早期表现出严重纤维化或肝硬化。PBI-4050在许多肝、肾、肺、心脏或胰腺纤维化动物模型中表现出强大的抗纤维化活性,已被证明可显著减少肥胖和糖尿病小鼠模型中的肝纤维化,Grouix等[48]研究了PBI-4050是否可以改善ALMS患者的肝纤维化,但未发布该药物成功治疗ALMS多器官纤维化的结果,未来需要进一步研究ALMS各器官纤维化的机制来指导治疗。

迄今为止,已有50多篇文献在近40种由无义突变引起的遗传疾病的非临床模型中记录了药物PTC124(Ataluren)的PTC通读活性。PTC124和Amlexanox均为转化通读诱导药物,可以促进PTC的通读,以恢复全长蛋白表达[49]。研究发现,在BBS和ALMS两种不同的无义突变的人类纤毛病细胞模型中,在用PTC124或Amlexanox处理后,全长BBS2和ALMS1蛋白的含量明显恢复了35%~40%[50]。由于无义突变占ALMS病例的40%,这些突变引入了一个PTC,从而停止翻译。ALMS患者来源的成纤维细胞、诱导多能干细胞等是研究ALMS基因治疗的理想模型[49]。
6 结语

大多数ALMS患者在30岁之前病情显著恶化[3]。对ALMS的机制研究不仅对于患者未来的治疗至关重要,还能为其他纤毛病、肥胖症和糖尿病等疾病的治疗提供宝贵的指导。此外,许多已报道的ALMS患者临床数据缺失或不完整,有必要建立一个汇编所有可用临床和遗传信息的数据库。随着基因编辑技术的发展,未来有望在ALMS等罕见病的临床实践中应用这些技术,进一步改善患者的预后和治疗效果。


参考文献 (略)


(2024-08-30收稿)

中国实用儿科杂志
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