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目的:
1.从2009年02月至2011年01月在全国范围内收集遗传性视神经萎缩病变家系,并建立家系资料收集网络,同时研究分析并筛选出与Leber遗传性视神经病变(Leber’shereditaryopticneuropathy,LHON)相关的线粒体DNA(mitochondria1DNA,mtDNA)3个原发突变位点(ND1G3460A、ND4G11778A、ND6T14484C)的发病频率。绘制中国LHON人群的线粒体基因突变频谱,建立临床资料和分子遗传学资料数据库。
2.对不携带线粒体3个原发性突变位点的家系进行线粒体基因组突变分析,分析其他变异位点在LHON发病过程中的作用。
3.了解携带线粒体ND5T12338C突变的LHON家系的临床表型表达、外显率和表现度,分析该突变对LHON表型表达的影响。
4.分析携带线粒体ND5T12338C突变家系的线粒体单体型(haplotype)、核修饰基因、环境因素等其他因素对中国LHON家系外显率和表现度的影响。
材料与方法:
1.主要通过与温州医学院附属眼视光医院、北京中医药大学东方医院眼科、中国中医科学院眼科医院和河北省邢台市眼科医院合作,还有全国其他医院送来的少量家系,建立视神经萎缩病变家系收集网络。经温州医学院伦理道德委员会的许可,病人和所有受试者同意,签署知情同意书,采集外周静脉血样3mL,同时收集临床资料和家系资料(包括用Cyrillic软件画家系图)。
2.对所有受试者进行详细的眼科临床方面检查,包括标准对数视力表检测视力,俞自萍色觉图检查色觉,Humphrey视野计按程序SITA(HumphreyVisualFieldAnalyzerIii,SITAStandard)检查视野,德国罗兰电生理仪(RolandConsultRETIportgamma,patternorflashVEP)检查视觉诱发电位(VEP)以及佳能眼底数码彩照(CanonCR6-45NMfunduscamera)拍摄眼底。
3.用经典的苯酚-氯仿法或用全血DNA提取试剂盒提取基因组总DNA(内含mtDNA)并以其为扩增模板,首先对先证者及家系其他成员原发突变位点G11778A、G3460A和T14484C所在的3个片段进行PCR目的条带扩增、产物纯化,然后用自动测序仪进行测序。
4.为了进一步分析线粒体突变在LHON发病过程中的作用,使用24对有部分重叠的引物对先证者及其他母系成员的mtDNA全序列进行PCR扩增、纯化和测序。
5.使用生物软件包括DNAStar5.0、Chromas2.24、ClustalX1.83等对测序结果与剑桥序列进行比对分析,查找线粒体基因组变异位点,分析其对LHON的影响。
6.对携带有其它变异位点的家系根据Genbank选取24种不同进化物种如:人(Homosapiens)、牛(Bostaurus)、小鼠(Musmusculus)、非洲爪蟾(Xenopuslaevis)等对线粒体序列进行种系发生学分析。以及根据东亚线粒体单体型树对测序结果的多态性变异位点进行单体型分型。
7.同样,收集104例正常对照(汉族人群)根据上述方法抽取3mL外周静脉血后进行线粒体基因组分析。
结果:
1.从2009年02月至2011年01月共收集到视神经病变家系320个,其中检测到携带LHON的3个原发突变位点的家系共134个,其中ND4G11778A突变家系112个、ND1G3460A突变家系5个、ND6T14484C突变家系17个。
2.通过对不携带3个原发位点的家系进行分析,发现携带线粒体ND5T12338C基因突变的家系共8个,其中WZL007和WZL008家系还同时伴发有ND4G11696A突变。
3.这8个临床家系患者都表现出典型的LHON特征,其中他们的发病外显率都较低,WZL001-008家系的外显率分别是15.4%、5.9%、16.7%、8.3%、19.1%、9.5%、9%、7.1%,平均为11.4%,这8个家系先证者的发病年龄分别为39、28、31、22、19、16、16、17岁,平均为23.5岁,视力损伤程度均为轻度到重度不等。
4.携带T12338C突变的线粒体这8个家系先证者(WZL001、WZL002、WZL003、WZL004、WZL005、WZL006、WZL007和WZL008)经单体型分析发现mtDNA序列分别属于东亚单体型F2、F2、F2、F2、F2a、F2a、F2和F2。
5.线粒体ND5T12338C突变位于高度保守区(保守系数为100%)。
6.在104例正常对照者(汉族人群)中未发现携带ND5T12338C,而仅有1人携带ND4G11696A突变。
结论:
1.中国汉族人群中存在与LHON相关的3个原发性突变位点(ND1G3460A、ND4G11778A、ND6T14484C),并且可使携带者致病,但并不是每个携带者都出现LHON症状。其中G11778A突变比例较高,而G3460A和T14484C突变所占比例较低。
2.收集到携带ND5T12338C突变的家系共8个,而在104例正常对照者中没有携带该突变,说明ND5T12338C突变可能是与LHON相关的突变位点。
3.携带线粒体ND5T12338C突变的LHON家系外显率很低,提示其他因素如线粒体单体型、核修饰基因、环境因素等可能协同作用,从而影响LHON的表型表达。
4.线粒体单体型分析发现这8个家系的mtDNA序列均属于东亚线粒体单体型F2,线粒体ND5T12338C突变作为线粒体单体型F2的一个标记,说明线粒体单体型F2可能与LHON的外显率和病情严重程度相关。
5.WZL007和WZL008家系还同时伴发有ND4G11696A和ND5T12338C突变,已知ND4G11696A突变位点是与LHON相关的线粒体突变位点,因此,说明可能是这两个突变协同作用影响LHON的表达。