特發性震顫(essential tremor,ET)是最常見的成年起病的神經系統變性疾病之一。ET 分為家族性和散發性 2 種,約一半以上患者存在家族史,遺傳因素可能發揮著重要作用。目前,大量研究致力于尋找 ET 發病的風險位點及致病基因。進行 ET 遺傳學分析有助于進一步研究其病理生理機制,因此文章從該病的單基因遺傳模式及復雜疾病遺傳模式 2 個方面對 ET 的遺傳學進展進行了闡述。
引用本文: 王玲, 彭蓉. 特發性震顫的遺傳學研究進展. 華西醫學, 2017, 32(5): 688-693. doi: 10.7507/1002-0179.201702217 復制
特發性震顫(essential tremor,ET)是最常見的運動障礙性疾病之一,特征性的臨床表現為雙上肢 4~12 Hz 的動作性或姿勢性震顫,隨著疾病的發展可累及如頭頸部、聲音、下頜、軀干及腿部等部位[1]。世界范圍內 ET 患病率為 0.9%,≥65 歲人群 ET 患病率達 4.6%,≥95 歲人群 ET 患病率高達 21.7%,發病率隨年齡增長而增高,男女患病率約為 1.08∶1[2]。ET 有 2 個發病高峰,分別為青少年時期及中老年時期[3]。起初 ET 被稱為“良性震顫”,但目前認為,ET 是一種復雜的臨床異質性疾病[4],因 ET 患者除震顫外,還可以出現如認知功能障礙、精神系統癥狀、睡眠障礙及感覺障礙(如聽力下降)等非運動癥狀[5]。據統計,15%~25% 的患者不堪疾病的影響而過早地離開工作崗位,60% 的患者因患病而嚴重影響進食、說話、書寫等日常活動,給社會及家庭都帶來很大損失和壓力[6-7]。
ET 的發病可能是遺傳因素與環境因素共同作用的結果。研究表明,至少 50% 以上的 ET 患者有家族史,提示遺傳因素參與 ET 的發病[8]。研究顯示家族性 ET 是一類常染色體顯性遺傳性疾病,且患者一級親屬的患病率接近正常人群的 5 倍,若先證者為早期起病,其一級親屬的患病率可達到正常人群的 10 倍左右。基于雙胞胎的研究更加證實了遺傳因素在 ET 中占據的重要作用[9-10]。然而,散發性患者的存在、同一家系中患者起病年齡的變異以及同卵雙胞胎患者臨床表現的不一致性等均提示非遺傳因素(如環境等)參與 ET 發病[11]。目前,一些基于環境毒素的研究仍在進行當中,包括 β-咔啉生物堿(如哈爾堿)及鉛等。但是越來越多的觀點認為遺傳易感性可能發揮著更重要的作用[11]。
由于 ET 高遺傳率以及家族聚集等特點,之前的觀點認為該疾病符合孟德爾遺傳規律。然而更多的研究發現,ET 與帕金森病(Parkinson disease,PD)、阿爾茨海默病(Alzheimer disease,AD)等其他疾病一樣,可同時存在孟德爾/單基因遺傳及復雜疾病遺傳 2 種模式[12]。
1 孟德爾/單基因遺傳模式
1.1 連鎖分析
1.1.1ETM1 1997 年 Gulcher 等[13]通過對冰島的包含 75 例患者,共 16 個 ET 家系進行全基因組掃描研究,發現位于染色體 3q13 的ETM1 位點[OMIM 190300]。然而,隨后來自美國、意大利、塔吉克斯坦、法國/丹麥/德國的 8 個獨立研究,共包含 37 個家系,每個家系中 ET 患者的數量為 2~19 個,并未發現該位點與 ET 的相關性[12,14-20]。
在 2006 年,法國的研究者們通過對 30 個 ET 家系進行連鎖分析發現,在 23 個家系中,位于ETM1 位點上的多巴胺 D3 受體基因(dopamine receptor D3,DRD3)位點 Ser9Gly(rs6280)達到了家系共分離,同時在包括 275 例散發性 ET 患者及 184 例正常對照的美國人群中對該位點進行了驗證(P=0.035),并且該突變純合型較雜合型患者臨床表現更重,起病年齡更早[21]。進一步的功能研究發現,轉染人 HEK293 細胞后,突變型較野生型蛋白多巴胺親和力高 4~5 倍,多巴胺介導的環磷酸腺苷增多,絲裂原蛋白激酶信號延長,證明該突變為功能獲得性突變。2007 年—2016 年,在新加坡、法國/丹麥/德國、意大利、拉脫維亞、西班牙完成的 7 項關聯性研究中[17,22-27],只有在 2009 年西班牙人群中發現DRD3 基因 rs6280 位點增加了 ET 的發病風險(P<0.017)[26]。換言之,ETM1 位點或DRD3 基因 rs6280 位點與 ET 的相關性仍有待進一步研究。
1.1.2ETM2 1997 年 Higgins 等[28]通過對一個大的美國 ET 家系進行連鎖分析(共納入 67 位,其中 18 例 ET 患者),發現定位于染色體 2p24 上的ETM2 位點[OMIM 602134]。然而,隨后在美國、意大利及法國/德國完成的包括 34 個家系的 8 項獨立研究,并未證實該位點與 ET 的相關性[12,15-20,29]。2005 年 Higgins 等[30]通過對 2 個 ET 家系進行連鎖分析發現, 5 例患者存在位于ETM2 位點的 HS1 結合蛋白 3 基因(hematopoetic lineage cellspecific protein binding protein 3,HS1-BP3)Ala265Gly 突變,并達到了家系共分離。隨后,在美國和英國人群中完成的 2 項獨立病例對照研究,僅在美國人群中發現該基因突變與 ET 相關[31-32]。
1.1.3ETM3 2006 年,Shatunov 等[33]在對包含 65 例 ET 患者在內的 7 個北美家系進行連鎖分析發現,定位于染色體 6p23 的ETM3 位點[OMIM 611456]。隨后,2008 年、2011 年及 2012 年,在意大利及法國/德國人群中完成的幾項共包括 21 個家系的連鎖分析均未發現該位點與 ET 的相關性[17-20]。
1.2 外顯子測序
1.2.1 肉瘤融合基因(fused in sarcoma,FUS) 2012 年,Merner 等[34]通過應用全外顯子測序的方法,在 1 個大的加拿大家系中,發現FUS 基因 p.Q290X 無義突變位點與 ET 相關。隨后,在美國、中國、加拿大及西班牙人群中進行的幾項獨立研究共發現 4 個新的FUS 基因錯義突變,包括 p.Arg216Cys、p.Pro431Leu、p.M392I 及 p.R377W 各 1 例,但基因分型結果均未發現 p.Q290X 無義突變及以上 4 個錯義突變與 ET 之間相關[35-40]。2016 年,來自新加坡的一項功能研究發現,hFUS-Q290X 轉基因果蠅蛋白表達在多巴胺能神經元無明顯異常,但可導致果蠅運動障礙伴 γ-氨基丁酸(gamma-aminobutyric acid,GABA)能系統損傷[41]。綜上表明,在 ET 患者中,FUS 基因突變極少見或具有家族特異性,且功能研究較少,因此其與 ET 的關系仍有待進一步探索。
1.2.2 HtrA 絲氨酸肽酶 2 基因(HtrA serine peptidase 2,HTRA2) 2014 年,一項在包括 6 代人的 1 個土耳其家系(該家系存在 ET 與 PD 兩種疾病)中 2 例(ET+PD)表型患者及 1 例 ET 患者進行的全外顯子測序發現HTRA2 基因 p.G399S 突變,且該突變在此家系中 ET 和(ET+PD)兩種表型均達到了家系共分離。隨后,研究者在所有家系成員中對該突變進行了基因分型,結果顯示,p.G399S 突變純和型較雜合型患者震顫起病年齡更早(P<0.000 1),姿勢性震顫(P<0.000 1)及動作性震顫(P=0.001 9)均更嚴重[42]。2015 年 Tzoulis 等[43]在挪威納入 103 例 ET、204 例 PD、101 例頸部肌張力障礙先證者(72 例伴震顫)及 640 例健康對照中進行 p.G399S 突變基因分型發現,有 2 例 PD 患者及 1 例健康對照存在 p.G399S 雜合突變,然而,在 ET 及頸部肌張力障礙患者中,均未發現該基因突變,進一步統計分析表明,震顫型患者與正常對照之間差異無統計學意義(P=0.69),表明該基因突變與震顫(包括ET)之間不相關。Chao等[44]在亞洲人群中完成的了一項包括 468 例 ET、778 例 PD、14 例 ET/PD 及 517 例健康對照的 p.G399S 突變基因分型研究,僅在 1 例健康對照發現該雜合突變,表明 p.G399S 突變在亞洲人群中較罕見且與 ET 易感性無關。最近,Renaud等[45]對 54 例法國人群的 ET 患者進行HTRA2 基因測序分析,并未發現任何突變位點。因此,有待在進一步的 ET 家系及病例對照研究來探討HTRA2 基因與 ET 的關系。
1.2.3 固生跨膜蛋白 4 基因(teneurin transmem- brane protein 4,TENM4) 2015 年,Hor 等[46]在西班牙人群中,通過對 1 個 ET 家系進行全外顯子測序,發現存在于TENM4 基因的 c.4100C>A(p.T1367N)錯義突變與 ET 的發病相關;同時應用靶向測序技術對 299 例家族性ET先證者進行研究,發現了TENM4 基因的 2 個新的錯義突變 c.4324 G>A 及 c.3412G>A,但在 2 個家系中均未達到共分離。隨后,該團隊進行了進一步的功能研究,通過體內外實驗發現突變蛋白不僅定位發生了改變,而且在斑馬魚胚胎表達突變的人類 mRNA 后,軸索導向作用發生了缺陷。另外,先前研究也發現TENM4 基因敲除的小鼠可以表現出類似 ET 的表型[47],因此,研究者們認為TENM4 基因在中樞神經系統髓鞘形成及軸索導向過程中的作用與 ET 之間可能存在相關性。
2017 年,加拿大的一項研究對 269 例 ET 患者及 288 例健康對照進行了TENM4 基因全部閱讀框的靶向高通量測序分析,在蛋白質編碼區共發現 157 個變異位點,其中 99 個為錯義或無義突變,然而關聯性研究發現所有位點與ET之間均不相關[48]。
2 復雜疾病遺傳模式
2.1 全基因組關聯分析(genome-wide association study,GWAS)研究
目前,共有 3 個已發表的有關 ET 的 GWAS 研究[49-51]。
2.1.1 富含亮氨酸重復序列和含勿動蛋白 lg 域的受體作用蛋白基因成員 1(leucine rich repeat and Ig domain containing 1,LINGO1) 2009 年 Stefansson 等[49]在冰島人群中完成了第 1 項關于 ET 的 GWAS 研究,此研究在發現階段共納入 452 例 ET 患者及 14 378 例健康對照,發現位于LINGO1 基因的第 3 內含子上的 2 個變異位點 rs11856808 及 rs9652490,隨后結合發現與復制 2 個階段,共納入 752 例 ET 患者及 15 797 例對照,表明LINGO1 基因 rs9652490 位點增加了 ET 的發病風險。隨后在奧地利、新加坡、北美及德國人群中完成的病例對照研究均證實了 rs9652490 位點與 ET 發病呈正相關[49,52-54]。然而另外的多項研究卻未發現該位點與 ET 之間具相關性[51,55-60]。對于 rs11856808 位點,先后也進行了多項重復驗證,其中,僅在奧地利、法國人群中完成的病例對照研究發現該位點增加了 ET 的發病風險[49,52]。2014 年,Kuhlenb?umer 等[61]完成的 Meta 分析表明,LINGO1 基因 rs9652490 增加了 ET 的發病風險[比值比(odds ratio,OR)=1.09,95% 置信區間(confidence interval,CI)1.02,1.17)],而 rs11856808 位點與 ET 發病無關。
2.1.2 富含亮氨酸重復序列和含勿動蛋白 lg 域的受體作用蛋白基因成員 2(leucine rich repeat and Ig domain containing 2,LINGO2) 2010 年,北美的一項研究通過對LINGO1 基因的同源類似物LINGO2 基因進行測序及關聯研究發現,rs1412229 位點 T 等位基因降低了 ET 的發病風險(P=0.015)[62]。隨后一項關聯研究共納入 327 例 ET 與 499 例健康對照,對LINGO2 基因 8 個位點進行分析,首次發現 rs7033345 及 rs10812774 位點增加了中國人群 ET 的發病風險[63]。
2.1.3 溶質載體家族 1 成員 2 基因(solute carrier family 1 member 2,SLC1A2) 2012 年,一項歐洲人群中完成的 GWAS 研究共納入 990 例 ET 及 1 537 例對照組患者,發現SLC1A2 基因 rs3794087 位點增加了 ET 的發病風險(OR=1.59)[50]。隨后,Tan 等[64]對共納入 357 例 ET 及 1 935 例對照的中國人群進行關聯研究發現,此位點降低了 ET 發病風險。同年,臺灣的一項研究(273 例 ET 及 269 例對照)得到的結果與最初的 GWAS 研究一致(OR=1.37)[65]。然而,在另外的幾項亞洲、歐洲及西班牙人群中進行的關聯研究及 Meta 分析并未發現兩者之間的相關性[51,66-69]。
2.1.4 絲氨酸/蘇氨酸激酶 32B 基因(serine/threonine kinase 32B,STK32B)、過氧化物酶體增殖激活受體 γ 共激活劑 1α 基因(peroxisome proli-ferative activated receptor,gamma,coactivator 1 alpha,PPARGC1A) 2016 年,在歐洲完成的 GWAS 研究在發現階段共納入 1 178 例 ET 患者和 5 376 例對照及 416 462 個遺傳變異,并在 1 029 例 ET 患者和 1 065 例對照者的獨立隊列對 59 個位點進行重復驗證,發現STK32B 基因 rs10937625 位點及PPARGC1A 基因 rs17590046 位點均降低了 ET 的發病風險(OR=0.77,OR=0.75)[51]。
2.2 參與基因研究
從 2000 年開始,大量的研究致力于尋找 ET 的參與基因,包括分析一些與其他神經系統變性疾病[如 PD、肌張力障礙、脆性 X 染色體相關震顫/共濟失調綜合征(fragile x-associated tremor/ataxia syndrome,FXTAS)、脊髓小腦性共濟失調(spinocerebellar ataxia,SCA)、肌萎縮側索硬化、額顳葉癡呆]等相關的已知基因變異位點與 ET 之間的關聯。
由于 ET 與 PD 部分臨床表型及病理學特點的重疊,迄今為止,許多研究對一些已知 PD 風險基因位點與 ET 之間的關系進行了調查。發現亞甲基四氫葉酸還原酶基因(methylenetetrahydrofolate reductase,MTHFR)、微管相關蛋白基因 tau(microtubule associated protein tau,MAPT)、富含亮氨酸重復序列激酶 2 基因(leucine rich repeat kinase 2,LRKK2)、HTRA2、RIT2(Ras-like without CAAX 2)、DnalJ 熱休克蛋白家族成員 C13 基因(DnaJ heat shock protein family member C13,DNAJC13)、血紅素氧化酶 1 基因(heme oxygenase 1,HMOX1)、血紅素氧化酶 2 基因(heme oxygenase 2,HMOX2)及LINGO1 等基因位點與 PD 和 ET 發病風險均相關[42,54,70-75]。然而 2016、2017 年,在中國人群中進行幾項研究并未發現 PD 相關基因CHCHD2(coiled-coil-helix-coiled-coil-helix domain containing 2)、纖維母細胞生長因子 20 基因(fibroblast growth factor 20,FGF20)及成對同源盒 3 基因(paired like homeodomain 3,PITX3)與 ET 之間的關聯性[76-79]。
為了探究 SCA 常見基因與ET的關系,2015 年,Clark 等[80]對共包括 323 例 ET 患者及 299 例健康對照的美國人群進行 10 個常見 SCA 相關基因 CAG 重復次數的分析發現,CAG 重復次數與 ET 發病無關。2004 年,一項納入 81 例 ET 患者的研究發現,FXTAS 致病基因脆性 X 染色體智力低下 1 基因(fragile X mental retardation 1,FMR1)的 CGG 重復次數異常擴增在 ET 中并不常見,表明該基因與 ET 發病不相關[81]。隨后,在 2015 年,來自美國哥倫比亞大學的一項研究共納入 321 例 ET 患者及 296 例對照,再次表明FMR1 并不是 ET 的風險基因[82]。9 號染色體開放閱讀框 72 基因(chromosome 9 open reading frame 72,C9orf72)GGGGCC 重復數異常擴增(>30 次)是肌萎縮側索硬化及額顳葉癡呆的常見致病因素,考慮到與 ET、PD 及 AD 之間臨床表現及病理機制的重疊性,2013 年中國人群中進行的一項研究共納入 152 例 ET、279 例 AD、911 例 PD 及 314 例對照,發現重復數≥7 與 PD 發病相關,然該基因 GGGGCC 重復數擴增與 ET 及 AD 均無關[83]。
神經病理學證據表明小腦尤其是 GABA 能普肯野細胞異常參與 ET 發病[84],GABA 受體 α1 亞基(gamma-aminobutyric acid type A receptor alpha1 subunit,GABRA1)基因敲除的小鼠表現出 ET 的臨床表型,正電子發射計算機斷層顯像研究發現 ET 患者 GABA 能系統的缺陷,ET 患者小腦齒狀核 GABA 受體密度下降,乙醇對一部分 ET 患者震顫的改善也是通過 GABA 模擬效應發揮作用[85-86]。因此,許多研究者對參與 GABA 能神經傳遞的多個基因與 ET 之間關系進行了探究。然而。先后進行的 4 項關聯性研究均未發現 GABA 相關基因(包括:GABRA1、GABRR1、GABRR2、GABRR3、GABRA4、GABRE、GABRQ 等)與 ET 發病之間的關系[87-90]。
3 總結及展望
綜上所述,盡管已經發現了一些可能與 ET 發病相關位點及基因,然而其致病性仍需要進一步功能研究來驗證。目前,ET 遺傳學研究仍面臨許多挑戰。首先,ET 的診斷主要依靠患者的臨床特點,診斷標準仍存在爭議,并且 ET 可以與 PD 及張力障礙等其他疾病的臨床表現發生重疊。另外,ET 的遺傳異質性、研究的樣本量大小、種族差異、檢驗效能等均會影響 ET 遺傳因素研究的進展。目前尚無關于 ET 表觀遺傳學、非編碼區功能及拷貝數變異等方面的研究。我們希望,第 2 代測序技術的出現,可以闡明 ET 的遺傳結構,為疾病的確診、分型、確定發病機制以及改善診斷和治療策略奠定基礎。
特發性震顫(essential tremor,ET)是最常見的運動障礙性疾病之一,特征性的臨床表現為雙上肢 4~12 Hz 的動作性或姿勢性震顫,隨著疾病的發展可累及如頭頸部、聲音、下頜、軀干及腿部等部位[1]。世界范圍內 ET 患病率為 0.9%,≥65 歲人群 ET 患病率達 4.6%,≥95 歲人群 ET 患病率高達 21.7%,發病率隨年齡增長而增高,男女患病率約為 1.08∶1[2]。ET 有 2 個發病高峰,分別為青少年時期及中老年時期[3]。起初 ET 被稱為“良性震顫”,但目前認為,ET 是一種復雜的臨床異質性疾病[4],因 ET 患者除震顫外,還可以出現如認知功能障礙、精神系統癥狀、睡眠障礙及感覺障礙(如聽力下降)等非運動癥狀[5]。據統計,15%~25% 的患者不堪疾病的影響而過早地離開工作崗位,60% 的患者因患病而嚴重影響進食、說話、書寫等日常活動,給社會及家庭都帶來很大損失和壓力[6-7]。
ET 的發病可能是遺傳因素與環境因素共同作用的結果。研究表明,至少 50% 以上的 ET 患者有家族史,提示遺傳因素參與 ET 的發病[8]。研究顯示家族性 ET 是一類常染色體顯性遺傳性疾病,且患者一級親屬的患病率接近正常人群的 5 倍,若先證者為早期起病,其一級親屬的患病率可達到正常人群的 10 倍左右。基于雙胞胎的研究更加證實了遺傳因素在 ET 中占據的重要作用[9-10]。然而,散發性患者的存在、同一家系中患者起病年齡的變異以及同卵雙胞胎患者臨床表現的不一致性等均提示非遺傳因素(如環境等)參與 ET 發病[11]。目前,一些基于環境毒素的研究仍在進行當中,包括 β-咔啉生物堿(如哈爾堿)及鉛等。但是越來越多的觀點認為遺傳易感性可能發揮著更重要的作用[11]。
由于 ET 高遺傳率以及家族聚集等特點,之前的觀點認為該疾病符合孟德爾遺傳規律。然而更多的研究發現,ET 與帕金森病(Parkinson disease,PD)、阿爾茨海默病(Alzheimer disease,AD)等其他疾病一樣,可同時存在孟德爾/單基因遺傳及復雜疾病遺傳 2 種模式[12]。
1 孟德爾/單基因遺傳模式
1.1 連鎖分析
1.1.1ETM1 1997 年 Gulcher 等[13]通過對冰島的包含 75 例患者,共 16 個 ET 家系進行全基因組掃描研究,發現位于染色體 3q13 的ETM1 位點[OMIM 190300]。然而,隨后來自美國、意大利、塔吉克斯坦、法國/丹麥/德國的 8 個獨立研究,共包含 37 個家系,每個家系中 ET 患者的數量為 2~19 個,并未發現該位點與 ET 的相關性[12,14-20]。
在 2006 年,法國的研究者們通過對 30 個 ET 家系進行連鎖分析發現,在 23 個家系中,位于ETM1 位點上的多巴胺 D3 受體基因(dopamine receptor D3,DRD3)位點 Ser9Gly(rs6280)達到了家系共分離,同時在包括 275 例散發性 ET 患者及 184 例正常對照的美國人群中對該位點進行了驗證(P=0.035),并且該突變純合型較雜合型患者臨床表現更重,起病年齡更早[21]。進一步的功能研究發現,轉染人 HEK293 細胞后,突變型較野生型蛋白多巴胺親和力高 4~5 倍,多巴胺介導的環磷酸腺苷增多,絲裂原蛋白激酶信號延長,證明該突變為功能獲得性突變。2007 年—2016 年,在新加坡、法國/丹麥/德國、意大利、拉脫維亞、西班牙完成的 7 項關聯性研究中[17,22-27],只有在 2009 年西班牙人群中發現DRD3 基因 rs6280 位點增加了 ET 的發病風險(P<0.017)[26]。換言之,ETM1 位點或DRD3 基因 rs6280 位點與 ET 的相關性仍有待進一步研究。
1.1.2ETM2 1997 年 Higgins 等[28]通過對一個大的美國 ET 家系進行連鎖分析(共納入 67 位,其中 18 例 ET 患者),發現定位于染色體 2p24 上的ETM2 位點[OMIM 602134]。然而,隨后在美國、意大利及法國/德國完成的包括 34 個家系的 8 項獨立研究,并未證實該位點與 ET 的相關性[12,15-20,29]。2005 年 Higgins 等[30]通過對 2 個 ET 家系進行連鎖分析發現, 5 例患者存在位于ETM2 位點的 HS1 結合蛋白 3 基因(hematopoetic lineage cellspecific protein binding protein 3,HS1-BP3)Ala265Gly 突變,并達到了家系共分離。隨后,在美國和英國人群中完成的 2 項獨立病例對照研究,僅在美國人群中發現該基因突變與 ET 相關[31-32]。
1.1.3ETM3 2006 年,Shatunov 等[33]在對包含 65 例 ET 患者在內的 7 個北美家系進行連鎖分析發現,定位于染色體 6p23 的ETM3 位點[OMIM 611456]。隨后,2008 年、2011 年及 2012 年,在意大利及法國/德國人群中完成的幾項共包括 21 個家系的連鎖分析均未發現該位點與 ET 的相關性[17-20]。
1.2 外顯子測序
1.2.1 肉瘤融合基因(fused in sarcoma,FUS) 2012 年,Merner 等[34]通過應用全外顯子測序的方法,在 1 個大的加拿大家系中,發現FUS 基因 p.Q290X 無義突變位點與 ET 相關。隨后,在美國、中國、加拿大及西班牙人群中進行的幾項獨立研究共發現 4 個新的FUS 基因錯義突變,包括 p.Arg216Cys、p.Pro431Leu、p.M392I 及 p.R377W 各 1 例,但基因分型結果均未發現 p.Q290X 無義突變及以上 4 個錯義突變與 ET 之間相關[35-40]。2016 年,來自新加坡的一項功能研究發現,hFUS-Q290X 轉基因果蠅蛋白表達在多巴胺能神經元無明顯異常,但可導致果蠅運動障礙伴 γ-氨基丁酸(gamma-aminobutyric acid,GABA)能系統損傷[41]。綜上表明,在 ET 患者中,FUS 基因突變極少見或具有家族特異性,且功能研究較少,因此其與 ET 的關系仍有待進一步探索。
1.2.2 HtrA 絲氨酸肽酶 2 基因(HtrA serine peptidase 2,HTRA2) 2014 年,一項在包括 6 代人的 1 個土耳其家系(該家系存在 ET 與 PD 兩種疾病)中 2 例(ET+PD)表型患者及 1 例 ET 患者進行的全外顯子測序發現HTRA2 基因 p.G399S 突變,且該突變在此家系中 ET 和(ET+PD)兩種表型均達到了家系共分離。隨后,研究者在所有家系成員中對該突變進行了基因分型,結果顯示,p.G399S 突變純和型較雜合型患者震顫起病年齡更早(P<0.000 1),姿勢性震顫(P<0.000 1)及動作性震顫(P=0.001 9)均更嚴重[42]。2015 年 Tzoulis 等[43]在挪威納入 103 例 ET、204 例 PD、101 例頸部肌張力障礙先證者(72 例伴震顫)及 640 例健康對照中進行 p.G399S 突變基因分型發現,有 2 例 PD 患者及 1 例健康對照存在 p.G399S 雜合突變,然而,在 ET 及頸部肌張力障礙患者中,均未發現該基因突變,進一步統計分析表明,震顫型患者與正常對照之間差異無統計學意義(P=0.69),表明該基因突變與震顫(包括ET)之間不相關。Chao等[44]在亞洲人群中完成的了一項包括 468 例 ET、778 例 PD、14 例 ET/PD 及 517 例健康對照的 p.G399S 突變基因分型研究,僅在 1 例健康對照發現該雜合突變,表明 p.G399S 突變在亞洲人群中較罕見且與 ET 易感性無關。最近,Renaud等[45]對 54 例法國人群的 ET 患者進行HTRA2 基因測序分析,并未發現任何突變位點。因此,有待在進一步的 ET 家系及病例對照研究來探討HTRA2 基因與 ET 的關系。
1.2.3 固生跨膜蛋白 4 基因(teneurin transmem- brane protein 4,TENM4) 2015 年,Hor 等[46]在西班牙人群中,通過對 1 個 ET 家系進行全外顯子測序,發現存在于TENM4 基因的 c.4100C>A(p.T1367N)錯義突變與 ET 的發病相關;同時應用靶向測序技術對 299 例家族性ET先證者進行研究,發現了TENM4 基因的 2 個新的錯義突變 c.4324 G>A 及 c.3412G>A,但在 2 個家系中均未達到共分離。隨后,該團隊進行了進一步的功能研究,通過體內外實驗發現突變蛋白不僅定位發生了改變,而且在斑馬魚胚胎表達突變的人類 mRNA 后,軸索導向作用發生了缺陷。另外,先前研究也發現TENM4 基因敲除的小鼠可以表現出類似 ET 的表型[47],因此,研究者們認為TENM4 基因在中樞神經系統髓鞘形成及軸索導向過程中的作用與 ET 之間可能存在相關性。
2017 年,加拿大的一項研究對 269 例 ET 患者及 288 例健康對照進行了TENM4 基因全部閱讀框的靶向高通量測序分析,在蛋白質編碼區共發現 157 個變異位點,其中 99 個為錯義或無義突變,然而關聯性研究發現所有位點與ET之間均不相關[48]。
2 復雜疾病遺傳模式
2.1 全基因組關聯分析(genome-wide association study,GWAS)研究
目前,共有 3 個已發表的有關 ET 的 GWAS 研究[49-51]。
2.1.1 富含亮氨酸重復序列和含勿動蛋白 lg 域的受體作用蛋白基因成員 1(leucine rich repeat and Ig domain containing 1,LINGO1) 2009 年 Stefansson 等[49]在冰島人群中完成了第 1 項關于 ET 的 GWAS 研究,此研究在發現階段共納入 452 例 ET 患者及 14 378 例健康對照,發現位于LINGO1 基因的第 3 內含子上的 2 個變異位點 rs11856808 及 rs9652490,隨后結合發現與復制 2 個階段,共納入 752 例 ET 患者及 15 797 例對照,表明LINGO1 基因 rs9652490 位點增加了 ET 的發病風險。隨后在奧地利、新加坡、北美及德國人群中完成的病例對照研究均證實了 rs9652490 位點與 ET 發病呈正相關[49,52-54]。然而另外的多項研究卻未發現該位點與 ET 之間具相關性[51,55-60]。對于 rs11856808 位點,先后也進行了多項重復驗證,其中,僅在奧地利、法國人群中完成的病例對照研究發現該位點增加了 ET 的發病風險[49,52]。2014 年,Kuhlenb?umer 等[61]完成的 Meta 分析表明,LINGO1 基因 rs9652490 增加了 ET 的發病風險[比值比(odds ratio,OR)=1.09,95% 置信區間(confidence interval,CI)1.02,1.17)],而 rs11856808 位點與 ET 發病無關。
2.1.2 富含亮氨酸重復序列和含勿動蛋白 lg 域的受體作用蛋白基因成員 2(leucine rich repeat and Ig domain containing 2,LINGO2) 2010 年,北美的一項研究通過對LINGO1 基因的同源類似物LINGO2 基因進行測序及關聯研究發現,rs1412229 位點 T 等位基因降低了 ET 的發病風險(P=0.015)[62]。隨后一項關聯研究共納入 327 例 ET 與 499 例健康對照,對LINGO2 基因 8 個位點進行分析,首次發現 rs7033345 及 rs10812774 位點增加了中國人群 ET 的發病風險[63]。
2.1.3 溶質載體家族 1 成員 2 基因(solute carrier family 1 member 2,SLC1A2) 2012 年,一項歐洲人群中完成的 GWAS 研究共納入 990 例 ET 及 1 537 例對照組患者,發現SLC1A2 基因 rs3794087 位點增加了 ET 的發病風險(OR=1.59)[50]。隨后,Tan 等[64]對共納入 357 例 ET 及 1 935 例對照的中國人群進行關聯研究發現,此位點降低了 ET 發病風險。同年,臺灣的一項研究(273 例 ET 及 269 例對照)得到的結果與最初的 GWAS 研究一致(OR=1.37)[65]。然而,在另外的幾項亞洲、歐洲及西班牙人群中進行的關聯研究及 Meta 分析并未發現兩者之間的相關性[51,66-69]。
2.1.4 絲氨酸/蘇氨酸激酶 32B 基因(serine/threonine kinase 32B,STK32B)、過氧化物酶體增殖激活受體 γ 共激活劑 1α 基因(peroxisome proli-ferative activated receptor,gamma,coactivator 1 alpha,PPARGC1A) 2016 年,在歐洲完成的 GWAS 研究在發現階段共納入 1 178 例 ET 患者和 5 376 例對照及 416 462 個遺傳變異,并在 1 029 例 ET 患者和 1 065 例對照者的獨立隊列對 59 個位點進行重復驗證,發現STK32B 基因 rs10937625 位點及PPARGC1A 基因 rs17590046 位點均降低了 ET 的發病風險(OR=0.77,OR=0.75)[51]。
2.2 參與基因研究
從 2000 年開始,大量的研究致力于尋找 ET 的參與基因,包括分析一些與其他神經系統變性疾病[如 PD、肌張力障礙、脆性 X 染色體相關震顫/共濟失調綜合征(fragile x-associated tremor/ataxia syndrome,FXTAS)、脊髓小腦性共濟失調(spinocerebellar ataxia,SCA)、肌萎縮側索硬化、額顳葉癡呆]等相關的已知基因變異位點與 ET 之間的關聯。
由于 ET 與 PD 部分臨床表型及病理學特點的重疊,迄今為止,許多研究對一些已知 PD 風險基因位點與 ET 之間的關系進行了調查。發現亞甲基四氫葉酸還原酶基因(methylenetetrahydrofolate reductase,MTHFR)、微管相關蛋白基因 tau(microtubule associated protein tau,MAPT)、富含亮氨酸重復序列激酶 2 基因(leucine rich repeat kinase 2,LRKK2)、HTRA2、RIT2(Ras-like without CAAX 2)、DnalJ 熱休克蛋白家族成員 C13 基因(DnaJ heat shock protein family member C13,DNAJC13)、血紅素氧化酶 1 基因(heme oxygenase 1,HMOX1)、血紅素氧化酶 2 基因(heme oxygenase 2,HMOX2)及LINGO1 等基因位點與 PD 和 ET 發病風險均相關[42,54,70-75]。然而 2016、2017 年,在中國人群中進行幾項研究并未發現 PD 相關基因CHCHD2(coiled-coil-helix-coiled-coil-helix domain containing 2)、纖維母細胞生長因子 20 基因(fibroblast growth factor 20,FGF20)及成對同源盒 3 基因(paired like homeodomain 3,PITX3)與 ET 之間的關聯性[76-79]。
為了探究 SCA 常見基因與ET的關系,2015 年,Clark 等[80]對共包括 323 例 ET 患者及 299 例健康對照的美國人群進行 10 個常見 SCA 相關基因 CAG 重復次數的分析發現,CAG 重復次數與 ET 發病無關。2004 年,一項納入 81 例 ET 患者的研究發現,FXTAS 致病基因脆性 X 染色體智力低下 1 基因(fragile X mental retardation 1,FMR1)的 CGG 重復次數異常擴增在 ET 中并不常見,表明該基因與 ET 發病不相關[81]。隨后,在 2015 年,來自美國哥倫比亞大學的一項研究共納入 321 例 ET 患者及 296 例對照,再次表明FMR1 并不是 ET 的風險基因[82]。9 號染色體開放閱讀框 72 基因(chromosome 9 open reading frame 72,C9orf72)GGGGCC 重復數異常擴增(>30 次)是肌萎縮側索硬化及額顳葉癡呆的常見致病因素,考慮到與 ET、PD 及 AD 之間臨床表現及病理機制的重疊性,2013 年中國人群中進行的一項研究共納入 152 例 ET、279 例 AD、911 例 PD 及 314 例對照,發現重復數≥7 與 PD 發病相關,然該基因 GGGGCC 重復數擴增與 ET 及 AD 均無關[83]。
神經病理學證據表明小腦尤其是 GABA 能普肯野細胞異常參與 ET 發病[84],GABA 受體 α1 亞基(gamma-aminobutyric acid type A receptor alpha1 subunit,GABRA1)基因敲除的小鼠表現出 ET 的臨床表型,正電子發射計算機斷層顯像研究發現 ET 患者 GABA 能系統的缺陷,ET 患者小腦齒狀核 GABA 受體密度下降,乙醇對一部分 ET 患者震顫的改善也是通過 GABA 模擬效應發揮作用[85-86]。因此,許多研究者對參與 GABA 能神經傳遞的多個基因與 ET 之間關系進行了探究。然而。先后進行的 4 項關聯性研究均未發現 GABA 相關基因(包括:GABRA1、GABRR1、GABRR2、GABRR3、GABRA4、GABRE、GABRQ 等)與 ET 發病之間的關系[87-90]。
3 總結及展望
綜上所述,盡管已經發現了一些可能與 ET 發病相關位點及基因,然而其致病性仍需要進一步功能研究來驗證。目前,ET 遺傳學研究仍面臨許多挑戰。首先,ET 的診斷主要依靠患者的臨床特點,診斷標準仍存在爭議,并且 ET 可以與 PD 及張力障礙等其他疾病的臨床表現發生重疊。另外,ET 的遺傳異質性、研究的樣本量大小、種族差異、檢驗效能等均會影響 ET 遺傳因素研究的進展。目前尚無關于 ET 表觀遺傳學、非編碼區功能及拷貝數變異等方面的研究。我們希望,第 2 代測序技術的出現,可以闡明 ET 的遺傳結構,為疾病的確診、分型、確定發病機制以及改善診斷和治療策略奠定基礎。