文摘
摘要目的:研究流行、分子的事业,遗传性运动系统疾病的临床表现有一大群人从英格兰北部的病人。
方法:详细的神经和电生理学的评估和新一代面板测试或全外显子组测序在105年执行远端遗传性运动神经病变的患者临床症状(dHMN, 64名患者),轴突运动神经病变(运动疾病[CMT2]腓骨肌萎缩,16个病人),或复杂的神经系统疾病主要影响电机神经(遗传性运动神经病变+ 25例)。
结果:dHMN的患病率为2.14影响个人每100000名居民(95%置信区间1.62 - -2.66)在英格兰的北部。诱发突变被发现在73指数中的26个病人(35.6%)。dHMN子群的诊断率为32.5%,这比之前报道的(20%)。我们发现7例神经肌肉传递的一个重要缺陷,识别潜在的致病突变患者4多病灶的脱髓鞘运动神经病变。
结论:许多基因dHMN和电动机之间共享CMT2,表明相同的疾病机制;因此,我们建议改变分类和包括dHMN也作为一个子类的疾病腓骨肌萎缩。某些遗传异常神经肌肉传导形式提供了一个开发疗法治疗的目标。
术语表
- CI=
- 置信区间;
- CMT=
- 疾病腓骨肌萎缩;
- dHMN=
- 远端遗传性运动神经病变;
- 卫生计量系统网络=
- 遗传性运动神经病变;
- 领导=
- 下肢的主导地位;
- 加=
- 轻微的等位基因频率;
- nc=
- 神经传导研究;
- 总会在=
- 新一代测序;
- NMJ=
- 神经肌肉接头;
- SMA=
- 脊髓性肌肉萎缩症;
- SMARD1=
- 脊髓性肌肉萎缩症和呼吸窘迫;
- 韦斯=
- 全外显子组测序
远端遗传性运动神经病变(dHMN)是临床和遗传异质性疾病引起的低运动神经元功能障碍。1的经典表型dHMN length-dependent虚弱和萎缩,最初影响内在脚腿的肌肉和腓骨的隔间,经常导致脚部畸形,如pes和pes扁平,抓的脚趾。2大多数情况下显示缓慢进行性疾病课程逐渐涉及近端腿部肌肉或影响内在手的肌肉。发病年龄变量、多样化的临床过程和相关的神经功能复杂的表型和帮助临床子分类。先天性或infantile-onset形式的无力和萎缩的脚和腿没有分组或非常缓慢的疾病进展与脊髓性肌肉萎缩症下肢主导地位(SMA-LED)。其他临床亚组的dHMN分类的基础上,附加功能如膈麻痹(dHMN-IV),上肢优势(dHMN-V)、SMA和呼吸窘迫(SMARD1或dHMN-VI),成人与声带麻痹(dHMN-VII)和锥体特性或x连锁遗传。3
基因识别dHMN以前基于连锁研究罕见的大家庭。然而,最近下一代技术的发展使研究孤立的患者或小家庭,小说和大量新的疾病基因和表型被发现。47和13个染色体基因位点相比十年前,5,6迄今为止我们承认大约30负责常染色体显性遗传的基因,隐性,x连锁的dHMN形式。识别分子运动神经病变的原因,我们进行详细的临床调查和最先进的基因研究在一个大的人口基数从英格兰北部。
方法
病人。
在2010年和2015年之间,我们选择了105例患者的461个遗传神经病变诊断出患有遗传疾病在我们的诊所在纽卡斯尔医院NHS基金会的排水区总人口299万人。纳入的患者是基于运动神经病变的存在/ neuronopathy没有或只有亚临床电生理感官变化。后天原因被详细的实验室分析/不排除反应免疫抑制治疗。一些影响患者的家属证实基因诊断是包含在这一群人,即使没有电生理学的数据是可用的。
标准协议的审批、登记和病人同意。
参与者提供书面知情同意,由当地研究伦理委员会批准,所有实验用人类参与者,可能出版的照片。
电生理学。
我们进行电生理学的检查显示患者90年标准技术和解释同样的神经生理学专家。八个家庭成员没有进行电生理学的研究;7病人测试在不同的医院。运动和感觉神经传导研究(nc)进行定性和定量分析的运动单位电位和自发的EMG活动进行评估。病人分类成学习小组是基于这些分析。额外的评估神经重复刺激和单纤维肌电图进行了27个病人,和盈亏计算百分比。使用Natus神经肌电图进行(CA)普林斯顿可支配30克同心首页针的带通范围10 - 10000赫兹。单纤维肌电图研究,低通滤波器增加到2000赫兹和纤维的比例对显示增加抖动或屏蔽计算。
分子遗传分析。
从外周血DNA得到。最初,PMP22删除/复制,进行MFN2,GJB1在所有患者被排除在外。基因面板分析利用新一代测序(上天)进行了46个指数在英国布里斯托尔遗传学实验室后病人基因检测网络批准标准。变体的分类是基于临床遗传科学协会实践指南(2013)。我们进行全外显子组测序(韦斯)40例。DNA是支离破碎,exome-enriched和测序(Illumina公司(圣地亚哥,CA) TruSeq 62 Mb和HiSeq 2000, 100个基点paired-end读)。生物信息学分析包括重复序列与FastUniq读删除,7对齐和BWA UCSC的hg198与FreeBayes变异检测,并与ANNOVAR变异注释。变体被注解为其实/拼接,排除同义变体,与一种罕见的小等位基因频率(加< 0.01)的基因型(杂合的乘加< 0.001;纯合乘加< 0.01)在几个数据库下载通过ANNOVAR (ExAC、NHLBI_ESP6500 cg69)也在281年内部外显。蛋白质进化序列预测和保护算法通过ANNOVAR下载被用来分析准则后的硅效果的美国大学医学遗传学和基因组学。9变量被定义为证实致病性如果他们曾是致病性或者他们小说在已知neuropathy-associated基因变异,预测是有害的(影响蛋白质的结构和功能,高度保守的),和种族隔离的疾病至少1额外的家庭成员的影响。10高度保守的,在硅片有害的罕见的序列变异的已知或小说尽可能确定致病基因如果隔离研究涉及至少一个附加影响家庭成员不能被执行。假定的致病性变异经Sanger测序,检测隔离。
结果
临床表现。
我们确定了与继承了来自73个家庭的105名患者运动神经病变。基于神经电生理学的研究成果,所有患者分为3组1:dHMN,电动机主要疾病腓骨肌萎缩(CMT2)(电机CMT2),与其他神经症状和运动神经病变(遗传性运动神经病变(卫生计量系统网络)+)。dHMN的诊断是基于保护感觉神经研究正常或降低复合运动单位动作电位或神经源性变化对肌电图检查。2患者dHMN但与降低感觉神经动作电位,陪同感觉axonopathy的象征,被分组为电机CMT2。我们认为卫生计量系统网络+运动神经病变的主要特性,但伴随着其他神经症状。nc数据上可用的所有病人都请求。
所有患者在我们的中心从我们的排水区在2011年英国人口普查(299万人),导致影响最小dHMN患病率为2.14每100000居民个人(95%可信区间[CI] 1.62 - -2.66)。
六十四的105名患者(60.9%)有dHMN。16个病人电动机CMT2(15.2%)和25卫生计量系统网络+ (23.8%)(图1 - 3)。有男性优势表型组。开始出现症状在dHMN年轻(平均16年)和卫生计量系统网络+(平均17.6年)相比,电动机CMT2(平均23.8年)。主要是常染色体显性遗传模式CMT2(7/10[70%])的家庭而孤立的病例更频繁的在卫生计量系统网络+。dHMN组由一个几乎相同数量的占主导地位的家庭(n = 16)和隔离患者负面的或者不可用家族史(n = 20)。
远端遗传性运动神经病变(dHMN)(前2行),电机2疾病腓骨肌萎缩(CMT2) 2(第三行),卫生计量系统网络+(底下一行):(一)患者2和3:空对空导弹;(B)病人19:IGHMBP2;(C)病人23:TRPV4;(D)病人32:IGHMBP2;(E)没有诊断dHMN;(F)病人18:DYNC1H1;(G)病人10:SYT2;病人(H) 16:BICD2;(I, J)尚未诊断脊髓性肌肉萎缩症下肢主导地位;(K)病人42:aar活动;(左)病人39:aar活动;(M)家庭22:DNM2;(N)病人51:付家;(O)患者53:ATP7A;(P)患者57:TBX5;(问)患者58:STAT5B;(R)没有诊断卫生计量系统网络+。
(A)突变基因检测的频谱和分布在我们群内3表型组。(B)重叠的临床表型相关识别基因和关键额外的临床特征相关。*上运动神经元参与。ALS(肌萎缩性脊髓侧索硬化症。
我们确定了诱发突变26 73个家庭,提供一个突变检出率35.6% (图2)。候选基因测序基于临床表现导致了分子诊断在5 105名患者(4.7%),而12指数患者诊断由46个门店面板进行测试(26%)和病人的进一步18指数韦斯(共40分析)(45%)。没有小说共享基因/突变的外显子组-病例。
在dHMN突变谱。
我们实现了可能的基因诊断在17/40的家庭中,导致检出率为42.5% (图2)。13指数变异被认为是确认致病病例(32.5%);7人进行已知致病dHMN突变在6家庭小说有害变异被发现在已知基因与表型(表e-1A隔离首页Neurology.org)。
先前报道的杂合的c。> 421 G、p。(Lys141Glu)的突变HSPB8看到一个进步下肢主要表型(家庭1)。我们发现2小说空对空导弹突变在2个独立的家庭(家庭2 - 3)。杂合的c。647一个>G, p.(His216Arg) was detected in a mother and her son with predominant upper extremity involvement (dHMN-V) (图1一个)。c。1528一个>C, p.(Lys510Gln) mutation cosegregated in 3 generations with dominant distal motor neuropathy affecting both upper and lower extremities. Electrophysiologic examination revealed mildly increased jitter in one patient consistent with a motor neuropathy and significantly increased jitter with blocking in another patient. One patient with dHMN involving both upper and lower limbs carried the previously reported c.1834G>A, p.(Val612Met) mutation inDYNC1H1(家庭7)(图1 f)。迅速进步dHMN在一个15岁的男孩由于新创之前报道c。> 1126 G、p。(Met376Val)的突变进行MFN2(家庭12)。11杂合的c。2119C>T p.(Arg707Trp)进行MFN2突变被发现在一个70岁的老人与晚发性dHMN(家庭13)。12
纯合子移码c。29日2_303delinsATGCT p.(Gly98fs) mutation inIGHMBP2导致两兄弟姐妹SMARD1血缘的巴基斯坦裔家庭(8)(图1 b)。从另一个兄弟姐妹有儿童的家庭远SMA和缺乏呼吸介入进行杂合的c。1813 c > T p。(Arg605 *)无稽之谈IGHMBP2突变,半合的cDNA(家庭9)。13
我们以前报道6 nonprogressive神经病变患者,易疲劳的弱点c.923C > T;(Pro308Leu)页SYT2(4)家庭(图1 g),14远端先天性nonprogessive SMA患者5 c。320 c > T, p。(Ser107Leu)BICD2(家庭5 - 6)(图1 h),15患者和2TRPV4突变与儿童scapuloperoneal SMA和metatropic发育不良(家庭10)(图1 c)或成人dHMN(家庭11)。16
可能诱发突变被发现在4科(表e-1B)。杂合的小说。2752 c > T, p。(Arg918Cys)IGHMBP2变异检测与运动神经病变3兄弟姐妹,没有呼吸功能障碍(家庭14)。所有预测工具预测这种变化致病性,它没有在ExAC数据库中,虽然我们不能确定第二个突变在这个家庭。一个杂合的c。767 c > G、p。(Ala256Gly)IGHMBP2变种被发现在一个3.5岁的男孩兼容的表现型(家庭15)(图1 d)。3成员主导dHMN血统(家庭16),我们发现小说杂合的DHTKD1变体c。628G>T, p.(Ala210Ser). In a young female patient (family 17) we identified a heterozygous novel c.1949G>A, p.(Tyr650Cys) sequence change inARHGEF10。
在电机CMT2突变谱。
电动机CMT2被认为是在16个病人从10家庭。我们突变检出率达到70%这一群体的分子诊断结论7 CMT2家庭(图2)(表依照)。我们确定了复发性c。986 g > A, p。(Arg329His)aar活动突变在从4 6例家庭(家庭21页)(图1中,K和L)。173与早发性主导的家人中间运动神经病变,分裂手畸形,听力损失,我们发现前面描述的c。1739 t > C、p。(Met580Thr)DNM2突变(家庭22)(图1米)。18一位女患者上肢无力进行致病性c。1403 g > A, p。(Arg468His)进行MFN2突变(家庭23)。12外显子组测序的男性同卵双胞胎与早发性严重的汽车主要神经病变显示最近报道的杂合的c。754 c > T, p。(Arg252Trp)的突变MORC2基因(24家)。19
卫生计量系统网络+家庭的突变谱。
25患者23家庭的主要运动神经病变有额外的神经功能。确认致病突变被发现在6例(26%)和可能的疾病原因在进一步确定5指数患者(21.7%)(图2、表3 a)。杂合的c。1529日一个>G p.(Lys510Arg)付家突变检测在一个52岁的男人不对称下肢运动神经病变。发展与进化快速运动神经元疾病,额叶痴呆,半年内失去移动(家庭27)(图1 n)。韦斯c半合。2279 > G、p。(Tyr760Cys)小说ATP7A变体与上、下运动神经元症状(家庭29)(图1 o)。20.我们发现复合杂合的c。916 g > A, p。(Gly306Arg)和c。1016T>C, p.(Leu339Pro) mutations inSLC52A225(家庭)21和一个纯合子的c。96_99dupATCC, p.(Pro34Ilefs*25) mutation in thec12orf65家族基因(26)。22远端运动神经病变与共济失调和肌张力障碍与c。3823 c > T p。(Arg1275Cys)DCTN1(家庭28)。23复合杂合的c。1580C>G, p.(Ser527*) and c.6781C>A, p.(Leu2261Ile) mutations in囊幼年发病引起的运动神经病变、共济失调和痉挛状态在一个71岁的老人(家庭30)。24可能诱发突变被发现在5科(表e-3B)。一名17岁的男子与远端运动神经病变和视神经萎缩(CMT类型6)进行一个之前报道的杂合的c。2386 c > T, p。(Gln796 *)的突变图三。25杂合的图三突变与成人肌萎缩性脊髓侧索硬化症有关但没有视神经萎缩。26我们找到了杂合的c。137年1C>G, p.(Phe457Leu) mutation inSLC52A3在一名19岁的男子Brown-Vialetto-Van-Laere综合症,核黄素治疗反应良好。然而,我们甚至认不出第二次突变,通过分析韦斯在这个基因拷贝数变化(家庭32)。一名19岁的男子与肩带Holt-Oram综合症把之前报道中常见弱点c。331 g > T, p。(188金宝慱官网下载Asp111Tyr)TBX533岁的突变(家庭图1 p)。27我们确定了小说的纯合子的c。944T>G, p.(Glu315Ala) mutation in the transcriptional factorSTAT5B一对兄弟从一个血缘家庭生长迟缓,畸形的脸,和运动神经病变(家庭34)(图1问)。不对称运动神经元的弱点,颅神经介入,锥体的迹象,和多焦点的运动神经病变与导电块中观察到一个男人带着一本小说新创c。269 t > C、p。(Phe90Ser)的突变PTEN(家庭35)。
讨论
虽然休斯顿建议是罕见的,我们确定了105名患者在英格兰的北部,有299万人口。我们之前确定的最低CMT英格兰北部的患病率为11.8每100000个人。28,29日这里我们报告的最低dHMN患病率2.14相同的人口是影响个人每100000名居民(95% CI 1.62 - -2.66),高于建议早些时候。29日,30.
先前的研究表明,分子导致绝大多数可以确定患者脱髓鞘CMT;然而,检出率在dHMN和运动CMT2低得多(∼20)。3我们确定了潜在的致病突变在47.9%(35/73)的家庭,由35.6%,证实突变的可能诱发变异在一个额外的12.3%。以前在dHMN,检出率为15% -20%。3,5,6,31日我们证实了基因诊断在dHMN 32.5%(13/40家庭),和可能的致病突变被发现一个额外的10% (图2),这是高于先前的研究(表e-4-e-6)。
dHMN严格视为纯电机CMT,许多病人显示轻微的感觉异常,1,6和相同基因的突变会导致dHMN和CMT2。2,31日卫生计量系统网络可能会复杂化SMA,痉挛性截瘫或其他神经系统异常。1,6,32受影响的途径与dHMN包括DNA / RNA代谢,蛋白质翻译和合成、应激反应、细胞凋亡,轴突引导,突触活动(细胞内贩卖,图4)。线粒体异常是常见的在我们的队列在所有形式的运动系统疾病和导致症状通过改变线粒体融合/裂变(进行MFN2、DNM2 SLC25A46),轴突运输(HSPB1, HSPB8)、蛋白质合成(C12orf65,囊)或代数余子式(SLC52A2/3)。
SMA-LED引入了描述先天性或早期儿童nonprogressive萎缩和疲软的影响远端和近端肌肉腿,造成运动神经元改变开发或功能。3临床表现可能重叠脊髓和远端运动神经元功能障碍。纠正畸形是很重要的,因为这些病人不恶化在以后的疾病。我们确定了17个患者临床症状类似SMA-LED,携带突变SYT2,BICD2,DYNC1H1,没有致病突变被发现4例(图1中,i j)。没有主要常见的途径可以通过这些基因的pathomechanism强调,虽然不同的相同基因的突变(如DYNC1H1)也可能导致不同的临床表现。
我们报道了突触蛋白的突变会导致nonprogressive运动神经病变和突触前神经肌肉接点易疲劳的弱点(NMJ)缺陷(SYT2),15它可以受益于3、4 diaminopyridine治疗。33神经肌肉异常传播所示果蝇和小鼠模型空对空导弹突变。34,35此外,基因缺陷的突触前胆碱运输导致卫生计量系统网络将SLC5A7突变。36基于这些发现,我们研究了27岁患者的神经肌肉传递和大量异常(超过预期的环境不成熟NMJs形成在去神经和神经移植术)检测在7例窝藏不同的基因突变。NMJ的进一步详细的研究是必要的,包括基因特征的病人。神经肌肉传递可以修改了,已经可用的化合物,已被广泛应用于先天性肌无力的症状,但不是遗传性疾病。我们建议执行重复的刺激和单纤维肌电图的常规电生理学的研究卫生计量系统网络,以发现潜在的治疗的患者传播的缺陷。
我们确定了继承了运动神经病变患者的一组中,类似多病灶的脱髓鞘运动神经病变或nodo-paranodopathy。畸形足和纯运动神经的参与是由一种新的突变造成的ARHGEF10。缓慢的神经传导速度已经涉及ARHGEF10突变和10个基点删除Leonberger狗导致盆腔肌肉无力、步态,和喉返神经麻痹。37
先前报道的致病突变TBX5脱髓鞘多病灶的患者中检测出运动神经病变。TBX5参与转录调节级联及其致病性突变,位于DNA结合T-box域,体现在一种非常罕见的病,叫做Holt-Oram综合征上肢畸形,腕管综合症,心脏异常。27我们建议TBX5可能导致脱髓鞘病变影响主要运动神经。在我们的病人未发现心脏症状。我们发现小说可能病因STAT5B一对兄弟的突变与运动神经病变,上睑下垂,身材矮小,变形的面部特征。纯合子突变STAT5B信号传感器和激活的转录,在只有少数的病人已报告在世界范围内,所有展现产后生长迟缓和偶尔的免疫学改变。38受损的STAT5B信号可能会导致异常的髓鞘形成外围通过细胞周期蛋白D1过度,可能有一个对神经元生长和分化的影响。39最后,我们发现一个可能诱发新创PTEN突变患者的运动神经病变,病灶髓鞘脱失,hamartoma-like皮肤损伤和自闭症谱系障碍。PTEN、脂质磷酸酶抑制磷酸肌醇3-kinase,也在一些形式的CMT(受损图三、FGD4 MTMR2 MTMR13 / SBF2)。与周围神经可塑性,轴突产物,hypermyelination。实验PTEN抑制小鼠导致进步与tomacula形成和髓outfoldings周围神经病变。40
相同致病突变基因的识别dHMN和运动CMT表明dHMN不应该归类为一个不同的疾病组。罕见疾病基因突变的检测,不涉及神经病变,表明神经病变可以更复杂的基因疾病的一部分,主要临床症状是重要的认识到这些疾病。这些重叠的表型突出基本生物学途径可能有针对性的开发治疗周围神经遗传性运动系统疾病患者。
作者的贡献
Boglarka Bansagi:起草文稿,研究概念和设计,数据的采集、分析和解释。海伦格里芬:分析和解释数据。罗杰·维特克:数据的分析和解释。塔利亚Antoniadi:分析和解释数据。Teresinha伊万格丽斯塔:分析和解释数据。詹姆斯·米勒:数据的分析和解释。马克Greenslade:数据的分析和解释。娜塔莉·佛瑞斯特:分析和解释数据。詹妮弗·达夫:分析和解释数据。安娜·布莱德肖:数据的分析和解释。 Stephanie Kleinle: analysis and interpretation of data. Veronika Boczonadi: analysis and interpretation of data. Hannah Steele: analysis and interpretation of data. Venkatateswaran Ramesh: analysis and interpretation of data. Edit Franko: analysis and interpretation of data. Angela Pyle: analysis and interpretation of data. Hanns Lochmüller: analysis and interpretation of data, critical correction of the manuscript. Patrick F. Chinnery: analysis and interpretation of data, critical correction of the manuscript. Rita Horvath: study funding, drafting/revision of the manuscript, study concept and design, acquisition, analysis and interpretation of data.
研究资金
RH是威康信托基金会研究员(109915 / Z / 15 / Z),谁接收来自医学研究理事会(英国)支持(先生/ N025431/1),欧洲研究委员会(309548),威康信托基金会探路者计划(201064 / Z / 16 / Z)和牛顿基金(英国/土耳其/ N027302/1先生)。博是一个医学研究理事会(MRC)资助的临床研究员和接收MRC中心神经肌肉疾病的支持。上半叶收到资金从欧盟第七框架计划(fp7/2007 - 2013)根据授权协议。305444 (RD-Connect)和305121年(Neuromics)。P.F.C.是临床医学的威康信托基金会高级研究员(101876 / Z / 13 / Z)和英国NIHR高级调查员,他们收到的支持MRC线粒体生物学单位(MC_UP_1501/2),威康信托基金会线粒体研究中心(096919 Z / 11 / Z),湄公河委员会(英国)中心平移肌肉疾病(G0601943),欧盟FP7 TIRCON之下,美国国立卫生研究院研究(NIHR)基于生物医学研究中心的剑桥大学医院NHS信托基金会和剑桥大学。作者的观点是,不一定NHS, NIHR或卫生部。
信息披露
作者报告没有披露相关的手稿。去首页Neurology.org为充分披露。
承认
作者感谢临床团队的成员约翰·沃尔顿肌肉萎缩症研究中心(纽卡斯尔),他们可能看到了一些的病人包括在这群;遗传服务和UKGTN北部为一些患者提供诊断检测在这个集体;中心和医学研究委员会(MRC)神经肌肉疾病生物纽卡斯尔和EuroBioBank支持这个项目。
脚注
去首页Neurology.org为充分披露。资金信息和披露认为作者相关的,如果有的话,年底提供这篇文章。这篇文章加工费是由医学研究委员会/威康信托基金会支付。
补充数据首页Neurology.org
- 收到了2016年9月5日。
- 接受的最终形式2017年1月6日。
- 版权©2017年作者(年代)。发表的Wolters Kluwer健康,公司代表美国神经病学学会首页
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