Leigh 綜合征（Leigh syndrome，LS）是一種罕見的致死性亞急性腦病，是兒童線粒體病的常見表型，核基因及線粒體基因上多種基因位點突變均可導致這一罕見病，其中丙酮酸脫氫酶 E1α 亞基（PDHA1）基因所致的 LS（PDH-LS）約占比 10%，主要臨床表現為肌無力、共濟失調、神經退行性障礙等，但卻缺乏特異性。該疾病預后較差，目前尚無特異性治療方案，早期診斷及干預有助于改善 PDH-LS 預后，除了傳統的藥物治療及改善營養狀態外，生酮飲食亦是一種有益的治療選擇，因此早期明確診斷及相關基因型改變具有重大意義。LS 臨床表現多變且缺乏一致的特異性，為早期診斷治療帶來了挑戰。文章討論了 PDH-LS 的臨床表現，并總結了文獻報道的 PDH-LS 患者的表現及有預警意義的表現，以期提高其早期診斷率和相關的治療建議，希望能夠對此類患者的診治有所幫助。
引用本文： 張會婷, 廖建湘. 丙酮酸脫氫酶 E1α 亞基基因突變所致 Leigh 綜合征的臨床進展. 癲癇雜志, 2020, 6(5): 423-427. doi: 10.7507/2096-0247.20200069 復制
Leigh 綜合征（Leigh syndrome，LS）是一種由德國學者 Leigh 于 1951 年在進行性亞急性壞死性腦脊髓病變中發現，基因突變是其主要病因，包括核基因和線粒體基因突變，1993 年在臨床上發現了 LS 相關的第一個核基因突變，即丙酮酸脫氫酶 E1α 亞基（PDHA1）基因 [1]，這一突變在 LS 相關核基因突變中占第二位。據統計目前已有 89 個相關基因突變可導致 LS，最常見為 SURF1 基因突變[2, 3]。
LS 主要表現為神經系統退行性疾病，不同年齡及基因突變形式的病例之間表現差異較大，但同一突變也具有異質性，常見癥狀包括智能退化、習得技能喪失、斜視、肌無力、共濟失調等[4]；發病年齡從新生兒至 18 歲不等，主要為 3～12 月齡[5]，PDH-LS 發病年齡與其他類型的 LS 相似，然而通常確診年齡較晚，多在 5 歲之前由丙酮酸脫氫酶復合物缺乏癥（Pyruvate dehydrogenase complex deficiency disease，PDCDD）發展而來[6]，18 歲以上的遲發性 LS 也偶見報道。LS 患者的頭部核磁共振（MRI）或斷層掃描（CT）成像具有其特征性。生化反應及臨床表現不具有特異性，主要診斷手段為 MRI、基因測序及病理解剖。
1 丙酮酸脫氫酶復合物
丙酮酸脫氫酶復合物（Pyruvate dehydrogenase complex，PDC）是一組存在于線粒體基質的限速酶。PDC 催化依賴硫胺素的丙酮酸氧化生成乙酰輔酶 A，在連接糖酵解、三羧酸循環和氧化磷酸化中起到了關鍵作用，因此在線粒體能量代謝中具有重要作用。PDC 由 33 個催化組份：丙酮酸脫氫酶（Pyruvate dehydrogenase，E1，PDH）、二氫硫辛酰胺乙酰轉移酶（Dihydrolipoamideacetyl transferase，E2）和二氫硫辛酰胺脫氫酶（Dihydrolipoamide dehydrogenase，E3），E3 結合蛋白（E3 binding protein，E3BP），以及調節酶活性的丙酮酸脫氫酶激酶（Pyruvate dehydrogenase kinase，PDK）、丙酮酸脫氫酶磷酸酶（Pyruvate dehydrogenase phosphatase，PDP）共同組成，其中，E1 亞基是由 α 亞基和 β 亞基組成的異四聚體（αα'ββ'）。PDH 功能障礙時，丙酮酸不能生成乙酰輔酶 A，導致丙酮酸在體內堆積而乙酰輔酶 A 生成減少。體內過多的丙酮酸，可經乳酸脫氫酶催化生成大量乳酸。丙酮酸與谷氨酸結合，經谷丙轉氨酶催化生成丙氨酸和 α-酮戊二酸。乙酰輔酶 A 生成不足，導致三羧酸循環的原料不足，三磷酸腺苷（ATP）生成減少。而三羧酸循環中生成的煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（NADH）、黃素腺嘌呤二核苷酸遞氫體（FADH2）亦減少，進一步導致氧化磷酸化的原料不足，影響 ATP 生成，ATP 產生不足，導致細胞功能不全[7]，而細胞功能活躍，耗能多的部位更易受影響[8]。主要引起四種主要的神經系統表現：新生兒乳酸酸中毒性腦病、非進行性嬰兒腦病、LS 和復發性共濟失調[9]。其中 LS 約占 20%，是 PDHA1 基因突變較常見的表型[10]。而 PDHA1 基因突變是病理報道中 PDH 基因突變的主要形式，約占 90%。
1.1 PDHA1 基因
PDH E1α 編碼基因有兩種，分別為 PDHA1 和 PDHA2。PDHA1 基因位于 X 染色體短臂 Xp22.1-22.2，而人體僅有睪丸中存在 PDHA2 基因的表達，因此，PDHA1 基因對于 PDH 的編碼表達起主要作用[11]，同時由于 PDHA1 基因位于 X 染色體，PDH-LS 為 X 連鎖性遺傳性疾病[10]。
1.2 生酮飲食
生酮飲食（Ketogenic diet，KD）是一種特殊的配方飲食，包含高比例的脂肪、低比例的碳水化合物、合適的蛋白質和其他營養素，臨床上多用來治療癲癇、遺傳代謝病及腫瘤等[12]。
2 丙酮酸脫氫酶 Leigh 綜合征的相關臨床特征
2.1 流行病學
目前報道表明 LS 發病率約為 1：40 000 活產嬰[13]，LS 國內外報道 400 余例。而 PDH-LS PDHA1 基因突變所致的 LS 占所有 LS 的 10%，產前 LS 發病率未見統計。
2.2 主要臨床表現
PDH-LS 患者出生史及發育史多正常，可能有高額頭、大耳朵以及室間隔缺損等先天畸形[6]，無明顯高度特異性的特殊面容。臨床主要表現為神經退行性變化及運動異常、發育倒退、功能退化、肌無力、共濟失調、癲癇發作、嗜睡等，最終因呼吸衰竭死亡。不同年齡段及不同性別起病情況不一[1]，多由感染及應激等引起代謝激變的因素誘發[14]，通常進展迅速，預后較差。值得注意的是，有報道提示患者起病于共濟失調，可完全恢復，繼而復發，表現為間歇性共濟失調，或起病模仿格林巴利綜合征，逐漸發展出基底節或腦干功能障礙，以典型的 LS 結束[15]。
嬰幼兒主要以發育停滯倒退為首發癥狀，包括習得的技能喪失，繼而出現喂養困難、神經退行性改變如肌張力障礙、共濟失調、吞咽困難、低眼壓等，繼而出現呼吸困難。大部分患者進展較為迅速，最終結局多為死亡[13]。
少年型 LS 患者一般發育正常，生長發育史無特殊事件。主要以肌張力障礙及共濟失調為首發癥狀，錐體外系癥狀在少年型更為多見。少年型癥狀可進展緩慢穩定多年，亦可急劇惡化進展為呼吸困難等多臟器衰竭。
LS 的產前表現多與其他線粒體病相似表現為腦神經影像的異常，此外還有發育遲緩、羊水過少等 [16]。Gerards 等[1]認為，在產前診斷中應注意鑒別 LS。Pirot 等[6]的一項回顧性研究中 PDC 缺乏的患者胎兒期產前影像學檢查表現為胼胝體異常、腦回異常、腦室周圍白質信號異常、小腦發育不良以及腦成熟和發育延遲，因此在回顧患者個人史時應高度注意這些征象。
不同性別的 PDHA1 基因突變導致的患者癥狀總體來講有所差別，男女發病率大致相同[8]。據目前公開的報道可知，女性患者的癥狀較男性患者更嚴重[8, 17]，具體機制不明，女性癥狀的嚴重程度與基因突變的雜合程度以及殘存的酶活性呈正相關[18]。LS 患者病死率極高，尤其是嬰幼兒發病者，盡管疾病進展和病程不一，疾病預后通常很差。
2.3 實驗室相關檢查
LS 的實驗室檢查缺乏特異性，多見高乳酸血癥、酸中毒，腦脊液中乳酸升高，血尿篩查可見代謝異常。其中當乳酸/丙酮酸比例降低或正常時應考慮 PDC 缺乏，考慮 PDH 相關基因變異[19-21]。
2.4 病理學檢驗
PDH 活性的測定多在培養的皮膚成纖維細胞中完成。通過測定丙酮酸［1-14C］生成14C-CO2 的速率來測定 PDC 的總活性。在部分患者的淋巴細胞和/或骨骼肌活檢中也測量了 PDC 活性，活性以正常對照平均值相對于蛋白質濃度和檸檬酸合成酶的百分比表示[9]。這些酶活性的檢查有助于縮小目標基因范圍，但為有創檢查，培養周期長且易受環境影響，使其應用起來較為局限化。且臨床表現及 PDC 殘余活性相關性較差[7]，條件允許的情況下，建議直接行基因測序[9]，無需做不必要的病理學檢查。
病理學尸檢結果對該疾病的早期診斷、治療，以及加深對疾病的認識有一定意義。病變主要表現為脫髓鞘、海綿樣變、膠質增生、壞死和毛細血管增生[3]，但是總體來講對于臨床的早期診斷幫助較少，此處不做贅述。
2.5 影像學表現
LS 患者的頭部 MRI 或 CT 成像可見多灶性、雙側對稱性的改變。CT 上基底節的雙側對稱性低密度或 MRI T2 加權圖像中的雙側對稱性高信號是 LS 的特征性表現[3, 22]。這些病變常見于基底節，特別是殼核，或腦干內的不同區域，如黑質、紅核和延髓。它們也可出現在其他幾個中樞神經系統區域，如小腦，丘腦和脊髓[23]。除對稱性病變外，還可能發生類似白質變性或壞死性白質腦病、幕上卒中樣病變以及皮質或小腦萎縮。此外，彌散加權成像中的短暫對稱性白質異常，甚至在最初癥狀出現之前就可見[14]。不對稱病變亦可見報道。疾病不同時期的 MRI 成像特點也有所不同，疾病初期病變部位較少且改變可能并不典型[24]。
2.6 基因學
目前報道的 PDHA1 基因突變形式有錯義突變、插入、缺失等，共 170 多種[17]。然而值得注意的是，同一種基因突變在不同年齡或性別的病例癥狀表現不盡相同，PDHA1 基因突變具有高度異質性[25, 26]。
25% 有 PDHA1 致病變異體的患兒，其母親被發現是 PDHA1 變異體雜合子[27]。
3 PDHA1 突變導致的 Leigh 綜合征的臨床診斷
Baertling 等[14]對 LS 做出了嚴格定義：由于遺傳性基因缺陷引起的線粒體功能障礙導致的神經退行性疾病，伴有雙側中樞神經系統損害，可能與診斷影像學進一步異常有關，“Leigh-Like Syndrome（利樣綜合征）”一詞應用于僅部分符合這些標準，或患者出現非典型癥狀、實驗室檢查結果或放射學特征，但總體臨床情況表明 LS。但我們認為“利樣綜合征”與“利綜合征”是同一個概念，這些患者的發病機制相同，臨床表現及治療方法均高度相似，而且 LS 是一個高度連續發展的疾病狀態，Leigh 樣癥狀可看作 LS 的前期表現，均應按照 LS 來處理。
LS 臨床癥狀及實驗室檢查缺乏特異性，早期多為死亡后的病理尸檢，逐漸發展為依靠組織活檢，例如檢驗肌肉組織中 LDH 的相關活性，但病理活檢為有創檢驗，且不同組織中酶隨機失活也為臨床診斷帶來了挑戰[18]。早期的影像學檢查有助于早期識別特征性的 LS，然而也有一部分早期病例病變局限且不典型，延誤了診斷及治療。隨著基因診斷技術的發展，LS 的診斷也逐漸變得清晰。全外顯子基因測序（Whole-exome sequencing，WES）作為一種新型有效的基因檢測手段，為高異質性的線粒體疾病帶來了極大的幫助，為疾病基因譜的完善起到了重要的作用[19]。
當患者出現報警癥狀且早期的腦部影像提示基底節病變，同時可以排除圍生期腦部病變，在適當的觀察期及干預措施后，應考慮 WES 來排除有病理意義的基因突變，以早期明確診斷及進行早期干預，改善患者預后，提高患者的生存質量。
早期的基因診斷技術落后，且線粒體疾病多檢測已知的靶基因，導致檢出的多為線粒體基因突變，隨著全外顯子基因測序的擴大應用，LS 的基因譜可能有所改變。Rahman 等[2]于 2017 年提出了“Leigh map”的概念，以期利用分子網絡通過臨床表現及生化檢驗對相關基因學診斷做出指導，這一工具的有效性及準確性有待驗證。
對于 PDH-LS，有意義的報警癥狀及影像學特征為：突然出現的喂養困難、發育倒退，且一段時間的適當干預后仍未出現好轉，或是患者出現共濟失調癥狀，上述患者影像學檢查出現基底節病變征象時，建議有條件的患者進行 WES 篩查，或是針對 PDC 基因的篩查，以早期識別病變。若暫時未行基因篩查，要密切隨訪觀察，嚴格預防感染，尤其注意癥狀反復，表現為間歇性或出現惡化時，可酌情先行大劑量硫胺素治療，觀察治療反應，積極完善基因學檢測。對于已診斷為 PDC 缺乏癥患者，需警惕病情變化，因為早期的 PDC 缺乏癥表現可能為 PDH-LS 連續疾病譜的早期表現[15]。
4 治療
目前 LS 尚無有效的治愈方法，絕大部分為姑息性治療。由于患者數量較少且病死率高，大型的前瞻性或回顧性的對照研究亦未見報道。
4.1 藥物治療
常用的治療藥物為大劑量的輔酶 Q10、維生素 B1，新的藥物有氯乙酸酯在部分病例中可有效緩解癥狀，延緩疾病進展。此外行之有效的治療還有 KD 療法。
4.1.1 維生素 B1
由于相關病例數少，無法開展大量的臨床對照試驗，但有研究表明高水平的維生素 B1 可能會增強 PDC 活性[9]，絕大部分由于 PDHA1 突變而導致 PDC 缺陷的患者已被報道為維生素 B1 反應性患者[20]。這些反應性患者中的突變可能影響輔助因子焦磷酸硫胺素（TPP）與 PDC 的結合或復合物的穩定性，大劑量維生素 B1 可以克服這一問題，增加酶活性，可以分解丙酮酸。但對于任何一例 LS 或疑似 LS 患者，都應立即給予大劑量的維生素 B1［100～300 mg/d，兒童 10 mg/（kg·d），對于嚴重腦病可采用 20 mg/（kg·d）的劑量］ 開始早期治療，可有效改善預后[14, 28, 29]。
4.1.2 輔酶 Q10 一項針對輔酶 Q10 的替代藥物
EPI-743（300 mg/d）的研究表明，輔酶 Q10 對 LS 有治療作用，可在一定程度上改善患者的生存質量，早期應用能夠更好的提升患者的運動及認知功能，減輕患者癥狀，且未見不良反應[30]。但值得注意的是該試驗仍是小樣本研究，大樣本對照試驗仍未出現。另外有學者建議使用還原性輔酶 Q10 ［2～8 mg/（kg.d）］，每日兩次，可更好吸收[29]。
4.1.3 氯乙酸酯
氯乙酸酯（DCA）可通過激活 PDC 降低血乳酸水平，亦有可能增強酶的穩定性。據報道，大多數接受持續治療數月或數年的患兒對 DCA 的耐受性似乎很好，可有效降低血乳酸濃度，但可能有潛在的周圍神經毒性、加重某些癥狀，應慎重考慮[7]。
大部分 LS 相關癲癇患者具有耐藥性，此外應避免使用對呼吸鏈有抑制作用的藥物，如丙戊酸鈉、巴比妥鹽類藥物[27]。
4.2 飲食療法
對于 PDH-LS 行之有效的治療還有 KD 療法[14]。KD 對 PDH -LS 患者代謝功能改善有所幫助，可以減緩腦損傷，診斷后早期應用對于神經元有益，可以改善生存質量，對于共濟失調、癲癇及運動和認知功能方面有積極作用[6, 31, 32]。有證據表明，KD 對于 PDC 缺乏癥患者生存時間有一定的延長作用[33]，這是一個令人激動的結論，但仍需進一步驗證。KD 通過旁路代謝為腦部提供能量以減少 PDC 障礙帶來的傷害[3]。Kavi 等[34]認為只有脂肪至少占總熱量 65% 比例的 KD 適用于 PDC 缺乏癥患者。在 Sofou 等[32]的試驗中，患者啟動生酮比例為 2.5∶1，并逐漸改為更高。此外，對于 LS 相關性癲癇，KD 可通過抑制糖酵解途徑，減少癲癇發作能量來源而減少癲癇發作[31]。
4.3 并發癥的處理
對于疾病過程中出現的肌張力障礙、發作性運動障礙常使用左旋多巴或抗膽堿能藥物來治療，抗膽堿能藥物對全身性的肌張力障礙有效，但兒童不良反應較高，而左旋多巴不良反應相對較少，因此推薦使用左旋多巴。
4.4 代謝危象的處理
PDH-LS 與許多其他的先天性代謝性疾病一樣，容易發生代謝危象，是患者主要死因，因此及時有效的搶救，對于逆轉患兒的疾病狀態，提高其生存率有重要意義。對于 PDH-LS 引起的代謝危象，應該及時提供高效生命循環支持，及時糾正其引起的酸中毒，當血碳酸氫根<10 mmol/L 時，應予碳酸氫鈉，開始劑量為 0.25～0.5 mmol/（kg·h），必要時可達 0.5～1.0 mmol/（kg·h）。此外，對于可能存在的高血氨也應及時采用藥物或血液凈化的方式予以處理[35]。
盡管 LS 患者主要表現為神經系統疾病，但在病情進展中可能出現多系統多器官功能障礙，例如心肌病、肝功能異常，需要跨學科協作治療，包括營養科、重癥醫學科、康復科、神經內科等多個診療組，來解決患者的營養、進食困難、呼吸困難、共濟失調、肌張力障礙、長期臥床帶來的肌肉萎縮功能失調、感染以及疾病中的神經系統癥狀等。
5 預防
目前尚無有效的預防措施，感染是重要的誘導因素，因此加強營養、預防感染至關重要。對于已有直系親屬屬于 LS 或 PDC 缺乏患者的夫婦，孕前及孕期篩查須高度警惕，必要時完善基因學檢查，避免 LS 嬰兒的出生。但值得注意的是，女性攜帶 PDHA1 基因變異者可能產生嵌合體，因此產前診斷對該部分胎兒出生后的患病風險參考價值有限[18]。
6 展望
目前，LS 仍是困擾醫學界的一種致死性線粒體疾病，臨床癥狀異質性高、發病多樣、無快速治愈性治療措施，患者平均壽命短，病程多變，為患者、家庭及社會帶來了極大的負擔。其中 PDH-LS 疾病起病及病程不一，但是早期應用 KD 治療效果較好，可為患者腦部損傷的恢復及發育帶來積極作用，甚至可能會延長患者預期壽命。本文希望能提高醫學界對這一類型 LS 的認識，對于疑似 LS 或 PDC 缺乏的患者提高警惕。隨著基因檢測手段的進步，基因檢測變得更加簡易可行，更廣泛的基因檢測將會使我們對于這一疾病基因譜及致病基因有更好的認識，對于臨床診斷線粒體疾病有更多的參考意義。早期明確基因型也對臨床針對性的治療有所幫助。提高 PDH-LS 治療的積極性，尤其是社區保健醫師，應加強對這一類疾病的認知，幫助疑似患者進行早期篩查，積極行基因學檢測。
目前 PDH-LS 的治療均為姑息性輔助性治療，且不良反應較大，需要對 PDH-LS 患者的管理及長期跟蹤隨訪規范化，其中對于感染和應激事件的預防應該得到充足的重視，而對于 KD 治療的患者應加強教育，提高依從性，嚴格遵循并建立統一的檢測及調整指標，以達到較好的效果[32]，我們期待多中心協作的前瞻性臨床研究，為 LS 患者的治療帶來希望，同時期待新療法的誕生。
Leigh 綜合征（Leigh syndrome，LS）是一種由德國學者 Leigh 于 1951 年在進行性亞急性壞死性腦脊髓病變中發現，基因突變是其主要病因，包括核基因和線粒體基因突變，1993 年在臨床上發現了 LS 相關的第一個核基因突變，即丙酮酸脫氫酶 E1α 亞基（PDHA1）基因 [1]，這一突變在 LS 相關核基因突變中占第二位。據統計目前已有 89 個相關基因突變可導致 LS，最常見為 SURF1 基因突變[2, 3]。
LS 主要表現為神經系統退行性疾病，不同年齡及基因突變形式的病例之間表現差異較大，但同一突變也具有異質性，常見癥狀包括智能退化、習得技能喪失、斜視、肌無力、共濟失調等[4]；發病年齡從新生兒至 18 歲不等，主要為 3～12 月齡[5]，PDH-LS 發病年齡與其他類型的 LS 相似，然而通常確診年齡較晚，多在 5 歲之前由丙酮酸脫氫酶復合物缺乏癥（Pyruvate dehydrogenase complex deficiency disease，PDCDD）發展而來[6]，18 歲以上的遲發性 LS 也偶見報道。LS 患者的頭部核磁共振（MRI）或斷層掃描（CT）成像具有其特征性。生化反應及臨床表現不具有特異性，主要診斷手段為 MRI、基因測序及病理解剖。
1 丙酮酸脫氫酶復合物
丙酮酸脫氫酶復合物（Pyruvate dehydrogenase complex，PDC）是一組存在于線粒體基質的限速酶。PDC 催化依賴硫胺素的丙酮酸氧化生成乙酰輔酶 A，在連接糖酵解、三羧酸循環和氧化磷酸化中起到了關鍵作用，因此在線粒體能量代謝中具有重要作用。PDC 由 33 個催化組份：丙酮酸脫氫酶（Pyruvate dehydrogenase，E1，PDH）、二氫硫辛酰胺乙酰轉移酶（Dihydrolipoamideacetyl transferase，E2）和二氫硫辛酰胺脫氫酶（Dihydrolipoamide dehydrogenase，E3），E3 結合蛋白（E3 binding protein，E3BP），以及調節酶活性的丙酮酸脫氫酶激酶（Pyruvate dehydrogenase kinase，PDK）、丙酮酸脫氫酶磷酸酶（Pyruvate dehydrogenase phosphatase，PDP）共同組成，其中，E1 亞基是由 α 亞基和 β 亞基組成的異四聚體（αα'ββ'）。PDH 功能障礙時，丙酮酸不能生成乙酰輔酶 A，導致丙酮酸在體內堆積而乙酰輔酶 A 生成減少。體內過多的丙酮酸，可經乳酸脫氫酶催化生成大量乳酸。丙酮酸與谷氨酸結合，經谷丙轉氨酶催化生成丙氨酸和 α-酮戊二酸。乙酰輔酶 A 生成不足，導致三羧酸循環的原料不足，三磷酸腺苷（ATP）生成減少。而三羧酸循環中生成的煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（NADH）、黃素腺嘌呤二核苷酸遞氫體（FADH2）亦減少，進一步導致氧化磷酸化的原料不足，影響 ATP 生成，ATP 產生不足，導致細胞功能不全[7]，而細胞功能活躍，耗能多的部位更易受影響[8]。主要引起四種主要的神經系統表現：新生兒乳酸酸中毒性腦病、非進行性嬰兒腦病、LS 和復發性共濟失調[9]。其中 LS 約占 20%，是 PDHA1 基因突變較常見的表型[10]。而 PDHA1 基因突變是病理報道中 PDH 基因突變的主要形式，約占 90%。
1.1 PDHA1 基因
PDH E1α 編碼基因有兩種，分別為 PDHA1 和 PDHA2。PDHA1 基因位于 X 染色體短臂 Xp22.1-22.2，而人體僅有睪丸中存在 PDHA2 基因的表達，因此，PDHA1 基因對于 PDH 的編碼表達起主要作用[11]，同時由于 PDHA1 基因位于 X 染色體，PDH-LS 為 X 連鎖性遺傳性疾病[10]。
1.2 生酮飲食
生酮飲食（Ketogenic diet，KD）是一種特殊的配方飲食，包含高比例的脂肪、低比例的碳水化合物、合適的蛋白質和其他營養素，臨床上多用來治療癲癇、遺傳代謝病及腫瘤等[12]。
2 丙酮酸脫氫酶 Leigh 綜合征的相關臨床特征
2.1 流行病學
目前報道表明 LS 發病率約為 1：40 000 活產嬰[13]，LS 國內外報道 400 余例。而 PDH-LS PDHA1 基因突變所致的 LS 占所有 LS 的 10%，產前 LS 發病率未見統計。
2.2 主要臨床表現
PDH-LS 患者出生史及發育史多正常，可能有高額頭、大耳朵以及室間隔缺損等先天畸形[6]，無明顯高度特異性的特殊面容。臨床主要表現為神經退行性變化及運動異常、發育倒退、功能退化、肌無力、共濟失調、癲癇發作、嗜睡等，最終因呼吸衰竭死亡。不同年齡段及不同性別起病情況不一[1]，多由感染及應激等引起代謝激變的因素誘發[14]，通常進展迅速，預后較差。值得注意的是，有報道提示患者起病于共濟失調，可完全恢復，繼而復發，表現為間歇性共濟失調，或起病模仿格林巴利綜合征，逐漸發展出基底節或腦干功能障礙，以典型的 LS 結束[15]。
嬰幼兒主要以發育停滯倒退為首發癥狀，包括習得的技能喪失，繼而出現喂養困難、神經退行性改變如肌張力障礙、共濟失調、吞咽困難、低眼壓等，繼而出現呼吸困難。大部分患者進展較為迅速，最終結局多為死亡[13]。
少年型 LS 患者一般發育正常，生長發育史無特殊事件。主要以肌張力障礙及共濟失調為首發癥狀，錐體外系癥狀在少年型更為多見。少年型癥狀可進展緩慢穩定多年，亦可急劇惡化進展為呼吸困難等多臟器衰竭。
LS 的產前表現多與其他線粒體病相似表現為腦神經影像的異常，此外還有發育遲緩、羊水過少等 [16]。Gerards 等[1]認為，在產前診斷中應注意鑒別 LS。Pirot 等[6]的一項回顧性研究中 PDC 缺乏的患者胎兒期產前影像學檢查表現為胼胝體異常、腦回異常、腦室周圍白質信號異常、小腦發育不良以及腦成熟和發育延遲，因此在回顧患者個人史時應高度注意這些征象。
不同性別的 PDHA1 基因突變導致的患者癥狀總體來講有所差別，男女發病率大致相同[8]。據目前公開的報道可知，女性患者的癥狀較男性患者更嚴重[8, 17]，具體機制不明，女性癥狀的嚴重程度與基因突變的雜合程度以及殘存的酶活性呈正相關[18]。LS 患者病死率極高，尤其是嬰幼兒發病者，盡管疾病進展和病程不一，疾病預后通常很差。
2.3 實驗室相關檢查
LS 的實驗室檢查缺乏特異性，多見高乳酸血癥、酸中毒，腦脊液中乳酸升高，血尿篩查可見代謝異常。其中當乳酸/丙酮酸比例降低或正常時應考慮 PDC 缺乏，考慮 PDH 相關基因變異[19-21]。
2.4 病理學檢驗
PDH 活性的測定多在培養的皮膚成纖維細胞中完成。通過測定丙酮酸［1-14C］生成14C-CO2 的速率來測定 PDC 的總活性。在部分患者的淋巴細胞和/或骨骼肌活檢中也測量了 PDC 活性，活性以正常對照平均值相對于蛋白質濃度和檸檬酸合成酶的百分比表示[9]。這些酶活性的檢查有助于縮小目標基因范圍，但為有創檢查，培養周期長且易受環境影響，使其應用起來較為局限化。且臨床表現及 PDC 殘余活性相關性較差[7]，條件允許的情況下，建議直接行基因測序[9]，無需做不必要的病理學檢查。
病理學尸檢結果對該疾病的早期診斷、治療，以及加深對疾病的認識有一定意義。病變主要表現為脫髓鞘、海綿樣變、膠質增生、壞死和毛細血管增生[3]，但是總體來講對于臨床的早期診斷幫助較少，此處不做贅述。
2.5 影像學表現
LS 患者的頭部 MRI 或 CT 成像可見多灶性、雙側對稱性的改變。CT 上基底節的雙側對稱性低密度或 MRI T2 加權圖像中的雙側對稱性高信號是 LS 的特征性表現[3, 22]。這些病變常見于基底節，特別是殼核，或腦干內的不同區域，如黑質、紅核和延髓。它們也可出現在其他幾個中樞神經系統區域，如小腦，丘腦和脊髓[23]。除對稱性病變外，還可能發生類似白質變性或壞死性白質腦病、幕上卒中樣病變以及皮質或小腦萎縮。此外，彌散加權成像中的短暫對稱性白質異常，甚至在最初癥狀出現之前就可見[14]。不對稱病變亦可見報道。疾病不同時期的 MRI 成像特點也有所不同，疾病初期病變部位較少且改變可能并不典型[24]。
2.6 基因學
目前報道的 PDHA1 基因突變形式有錯義突變、插入、缺失等，共 170 多種[17]。然而值得注意的是，同一種基因突變在不同年齡或性別的病例癥狀表現不盡相同，PDHA1 基因突變具有高度異質性[25, 26]。
25% 有 PDHA1 致病變異體的患兒，其母親被發現是 PDHA1 變異體雜合子[27]。
3 PDHA1 突變導致的 Leigh 綜合征的臨床診斷
Baertling 等[14]對 LS 做出了嚴格定義：由于遺傳性基因缺陷引起的線粒體功能障礙導致的神經退行性疾病，伴有雙側中樞神經系統損害，可能與診斷影像學進一步異常有關，“Leigh-Like Syndrome（利樣綜合征）”一詞應用于僅部分符合這些標準，或患者出現非典型癥狀、實驗室檢查結果或放射學特征，但總體臨床情況表明 LS。但我們認為“利樣綜合征”與“利綜合征”是同一個概念，這些患者的發病機制相同，臨床表現及治療方法均高度相似，而且 LS 是一個高度連續發展的疾病狀態，Leigh 樣癥狀可看作 LS 的前期表現，均應按照 LS 來處理。
LS 臨床癥狀及實驗室檢查缺乏特異性，早期多為死亡后的病理尸檢，逐漸發展為依靠組織活檢，例如檢驗肌肉組織中 LDH 的相關活性，但病理活檢為有創檢驗，且不同組織中酶隨機失活也為臨床診斷帶來了挑戰[18]。早期的影像學檢查有助于早期識別特征性的 LS，然而也有一部分早期病例病變局限且不典型，延誤了診斷及治療。隨著基因診斷技術的發展，LS 的診斷也逐漸變得清晰。全外顯子基因測序（Whole-exome sequencing，WES）作為一種新型有效的基因檢測手段，為高異質性的線粒體疾病帶來了極大的幫助，為疾病基因譜的完善起到了重要的作用[19]。
當患者出現報警癥狀且早期的腦部影像提示基底節病變，同時可以排除圍生期腦部病變，在適當的觀察期及干預措施后，應考慮 WES 來排除有病理意義的基因突變，以早期明確診斷及進行早期干預，改善患者預后，提高患者的生存質量。
早期的基因診斷技術落后，且線粒體疾病多檢測已知的靶基因，導致檢出的多為線粒體基因突變，隨著全外顯子基因測序的擴大應用，LS 的基因譜可能有所改變。Rahman 等[2]于 2017 年提出了“Leigh map”的概念，以期利用分子網絡通過臨床表現及生化檢驗對相關基因學診斷做出指導，這一工具的有效性及準確性有待驗證。
對于 PDH-LS，有意義的報警癥狀及影像學特征為：突然出現的喂養困難、發育倒退，且一段時間的適當干預后仍未出現好轉，或是患者出現共濟失調癥狀，上述患者影像學檢查出現基底節病變征象時，建議有條件的患者進行 WES 篩查，或是針對 PDC 基因的篩查，以早期識別病變。若暫時未行基因篩查，要密切隨訪觀察，嚴格預防感染，尤其注意癥狀反復，表現為間歇性或出現惡化時，可酌情先行大劑量硫胺素治療，觀察治療反應，積極完善基因學檢測。對于已診斷為 PDC 缺乏癥患者，需警惕病情變化，因為早期的 PDC 缺乏癥表現可能為 PDH-LS 連續疾病譜的早期表現[15]。
4 治療
目前 LS 尚無有效的治愈方法，絕大部分為姑息性治療。由于患者數量較少且病死率高，大型的前瞻性或回顧性的對照研究亦未見報道。
4.1 藥物治療
常用的治療藥物為大劑量的輔酶 Q10、維生素 B1，新的藥物有氯乙酸酯在部分病例中可有效緩解癥狀，延緩疾病進展。此外行之有效的治療還有 KD 療法。
4.1.1 維生素 B1
由于相關病例數少，無法開展大量的臨床對照試驗，但有研究表明高水平的維生素 B1 可能會增強 PDC 活性[9]，絕大部分由于 PDHA1 突變而導致 PDC 缺陷的患者已被報道為維生素 B1 反應性患者[20]。這些反應性患者中的突變可能影響輔助因子焦磷酸硫胺素（TPP）與 PDC 的結合或復合物的穩定性，大劑量維生素 B1 可以克服這一問題，增加酶活性，可以分解丙酮酸。但對于任何一例 LS 或疑似 LS 患者，都應立即給予大劑量的維生素 B1［100～300 mg/d，兒童 10 mg/（kg·d），對于嚴重腦病可采用 20 mg/（kg·d）的劑量］ 開始早期治療，可有效改善預后[14, 28, 29]。
4.1.2 輔酶 Q10 一項針對輔酶 Q10 的替代藥物
EPI-743（300 mg/d）的研究表明，輔酶 Q10 對 LS 有治療作用，可在一定程度上改善患者的生存質量，早期應用能夠更好的提升患者的運動及認知功能，減輕患者癥狀，且未見不良反應[30]。但值得注意的是該試驗仍是小樣本研究，大樣本對照試驗仍未出現。另外有學者建議使用還原性輔酶 Q10 ［2～8 mg/（kg.d）］，每日兩次，可更好吸收[29]。
4.1.3 氯乙酸酯
氯乙酸酯（DCA）可通過激活 PDC 降低血乳酸水平，亦有可能增強酶的穩定性。據報道，大多數接受持續治療數月或數年的患兒對 DCA 的耐受性似乎很好，可有效降低血乳酸濃度，但可能有潛在的周圍神經毒性、加重某些癥狀，應慎重考慮[7]。
大部分 LS 相關癲癇患者具有耐藥性，此外應避免使用對呼吸鏈有抑制作用的藥物，如丙戊酸鈉、巴比妥鹽類藥物[27]。
4.2 飲食療法
對于 PDH-LS 行之有效的治療還有 KD 療法[14]。KD 對 PDH -LS 患者代謝功能改善有所幫助，可以減緩腦損傷，診斷后早期應用對于神經元有益，可以改善生存質量，對于共濟失調、癲癇及運動和認知功能方面有積極作用[6, 31, 32]。有證據表明，KD 對于 PDC 缺乏癥患者生存時間有一定的延長作用[33]，這是一個令人激動的結論，但仍需進一步驗證。KD 通過旁路代謝為腦部提供能量以減少 PDC 障礙帶來的傷害[3]。Kavi 等[34]認為只有脂肪至少占總熱量 65% 比例的 KD 適用于 PDC 缺乏癥患者。在 Sofou 等[32]的試驗中，患者啟動生酮比例為 2.5∶1，并逐漸改為更高。此外，對于 LS 相關性癲癇，KD 可通過抑制糖酵解途徑，減少癲癇發作能量來源而減少癲癇發作[31]。
4.3 并發癥的處理
對于疾病過程中出現的肌張力障礙、發作性運動障礙常使用左旋多巴或抗膽堿能藥物來治療，抗膽堿能藥物對全身性的肌張力障礙有效，但兒童不良反應較高，而左旋多巴不良反應相對較少，因此推薦使用左旋多巴。
4.4 代謝危象的處理
PDH-LS 與許多其他的先天性代謝性疾病一樣，容易發生代謝危象，是患者主要死因，因此及時有效的搶救，對于逆轉患兒的疾病狀態，提高其生存率有重要意義。對于 PDH-LS 引起的代謝危象，應該及時提供高效生命循環支持，及時糾正其引起的酸中毒，當血碳酸氫根<10 mmol/L 時，應予碳酸氫鈉，開始劑量為 0.25～0.5 mmol/（kg·h），必要時可達 0.5～1.0 mmol/（kg·h）。此外，對于可能存在的高血氨也應及時采用藥物或血液凈化的方式予以處理[35]。
盡管 LS 患者主要表現為神經系統疾病，但在病情進展中可能出現多系統多器官功能障礙，例如心肌病、肝功能異常，需要跨學科協作治療，包括營養科、重癥醫學科、康復科、神經內科等多個診療組，來解決患者的營養、進食困難、呼吸困難、共濟失調、肌張力障礙、長期臥床帶來的肌肉萎縮功能失調、感染以及疾病中的神經系統癥狀等。
5 預防
目前尚無有效的預防措施，感染是重要的誘導因素，因此加強營養、預防感染至關重要。對于已有直系親屬屬于 LS 或 PDC 缺乏患者的夫婦，孕前及孕期篩查須高度警惕，必要時完善基因學檢查，避免 LS 嬰兒的出生。但值得注意的是，女性攜帶 PDHA1 基因變異者可能產生嵌合體，因此產前診斷對該部分胎兒出生后的患病風險參考價值有限[18]。
6 展望
目前，LS 仍是困擾醫學界的一種致死性線粒體疾病，臨床癥狀異質性高、發病多樣、無快速治愈性治療措施，患者平均壽命短，病程多變，為患者、家庭及社會帶來了極大的負擔。其中 PDH-LS 疾病起病及病程不一，但是早期應用 KD 治療效果較好，可為患者腦部損傷的恢復及發育帶來積極作用，甚至可能會延長患者預期壽命。本文希望能提高醫學界對這一類型 LS 的認識，對于疑似 LS 或 PDC 缺乏的患者提高警惕。隨著基因檢測手段的進步，基因檢測變得更加簡易可行，更廣泛的基因檢測將會使我們對于這一疾病基因譜及致病基因有更好的認識，對于臨床診斷線粒體疾病有更多的參考意義。早期明確基因型也對臨床針對性的治療有所幫助。提高 PDH-LS 治療的積極性，尤其是社區保健醫師，應加強對這一類疾病的認知，幫助疑似患者進行早期篩查，積極行基因學檢測。
目前 PDH-LS 的治療均為姑息性輔助性治療，且不良反應較大，需要對 PDH-LS 患者的管理及長期跟蹤隨訪規范化，其中對于感染和應激事件的預防應該得到充足的重視，而對于 KD 治療的患者應加強教育，提高依從性，嚴格遵循并建立統一的檢測及調整指標，以達到較好的效果[32]，我們期待多中心協作的前瞻性臨床研究，為 LS 患者的治療帶來希望，同時期待新療法的誕生。