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編者按:《協(xié)和醫(yī)點(diǎn)通》專欄為《協(xié)和醫(yī)學(xué)雜志》與“醫(yī)學(xué)界”聯(lián)袂推出,旨在將立足臨床實(shí)際,聚焦《協(xié)和醫(yī)學(xué)雜志》中常見(jiàn)病與疑難癥的診療方案、學(xué)科指南前沿動(dòng)態(tài),以“協(xié)和標(biāo)準(zhǔn)”為基石,通過(guò)醫(yī)學(xué)界的全平臺(tái)渠道,為全國(guó)醫(yī)務(wù)工作者、醫(yī)學(xué)生以及對(duì)深度醫(yī)學(xué)知識(shí)有需求的公眾,搭建一座權(quán)威、可靠的知識(shí)橋梁。期待每一期文章,都能為您“點(diǎn)”透迷霧,“通”達(dá)新知,助各位在醫(yī)學(xué)探索的道路上行穩(wěn)致遠(yuǎn)。
01
病例介紹
患者女性,11歲1個(gè)月,2022年8月19日因“生長(zhǎng)遲緩7年,口干、多飲、多尿1年余”收入北京協(xié)和醫(yī)院內(nèi)分泌科。
患兒足月順產(chǎn)(第1胎第1產(chǎn)),出生時(shí)體重2.4kg,為雙胞胎之姐,否認(rèn)窒息及產(chǎn)傷。母乳喂養(yǎng)至6個(gè)月,否認(rèn)喂養(yǎng)困難、肌張力低下。患兒4歲開(kāi)始身高落后于同胞妹妹,9歲開(kāi)始身高明顯落后(圖1)。2021年4月(9歲9個(gè)月),出現(xiàn)口干、多飲、多尿,體重下降2.5kg,于當(dāng)?shù)蒯t(yī)院就診,查空腹血糖14.11mmol/L,餐后2h血糖20.93mmol/L,糖化血紅蛋白(hemoglobin A1c,HbA1c)12.0%,尿酮體(+),尿糖(4+),總二氧化碳結(jié)合力22.4mmol/L。予胰島素強(qiáng)化降糖治療,后改為口服二甲雙胍,0.25g/次,每日3次。監(jiān)測(cè)空腹血糖5~6mmol/L,餐后2h血糖9~10mmol/L,復(fù)查HbA1c波動(dòng)范圍為6.0%~6.4%。
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圖1患者生長(zhǎng)曲線
2022年7月,因飲食控制不嚴(yán)導(dǎo)致血糖較之前升高,空腹血糖7~10mmol/L,餐后2h血糖9~15mmol/L。二甲雙胍加量至0.5g-0.25g-0.25g(早-中-晚),每日3次,加強(qiáng)生活方式干預(yù),主食以粗糧為主,同時(shí)增加運(yùn)動(dòng)量,血糖較之前有所改善。
家族史:祖父(身高169cm)70歲時(shí)查空腹血糖7.2mmol/L,口服吡格列酮;祖母(身高156cm)50歲時(shí)診斷為糖尿病,口服阿卡波糖聯(lián)合胰島素治療;父親(身高180cm)患高尿酸血癥;母親(身高166cm)多次查空腹血糖正常;雙胞胎妹妹(身高154cm)血糖正常。既往史:無(wú)特殊。
體格檢查:血壓91/61mmHg(1mmHg=0.133kPa),脈搏86次/min;身高132cm(-2SD~-3SD),上部量67cm,下部量65cm;體重28.8kg(-1SD~-2SD),體質(zhì)量指數(shù)(body mass index,BMI)16.53kg/m2,腰圍55cm,體型偏瘦,未見(jiàn)特殊面容;全身脂肪分布均勻,未見(jiàn)局部脂肪萎縮;未見(jiàn)黑棘皮征;雙乳發(fā)育(3期);心肺腹查體未見(jiàn)異常;脊柱及四肢無(wú)明顯畸形;陰毛Ⅰ期。
實(shí)驗(yàn)室及其他輔助檢查:空腹血糖4.7mmol/L,C肽(C-peptide,C-P)0.50μg/L,胰島素15.6pmol/L;餐后2h血糖6.1mmol/L,C-P 1.65μg/L,胰島素87.6pmol/L;HbA1c 6.3%,糖化白蛋白16.9%;1型糖尿病自身抗體譜:谷氨酸脫羧酶抗體(glutamic acid decarboxylase antibody,GADA)、胰島素自身抗體(insulin autoantibodies,IAA)、胰島細(xì)胞抗體(islet cell antibody,ICA)、蛋白酪氨酸磷酸酶抗體(tyrosine phosphatase antibody,IA2)(-);尿白蛋白肌酐比3mg/g,24h尿蛋白0.10g;血脂:總膽固醇5.02mmol/L,甘油三酯0.51mmol/L,高密度脂蛋白膽固醇1.89mmol/L,低密度脂蛋白膽固醇2.79mmol/L,超敏C反應(yīng)蛋白0.11mg/L,游離脂肪酸788μmol/L,隨機(jī)靜脈乳酸1.1mmol/L。停用二甲雙胍1.5d后,完善乳酸運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)(表1):運(yùn)動(dòng)前乳酸1.6mmol/L,運(yùn)動(dòng)后即刻乳酸8.4mmol/L,運(yùn)動(dòng)后10min乳酸5.7mmol/L。眼底鏡檢查:未見(jiàn)眼底病變及視神經(jīng)萎縮。純音測(cè)聽(tīng)+聲導(dǎo)抗:左耳高頻中度感音神經(jīng)性聽(tīng)力下降,右耳輕度感音神經(jīng)性聽(tīng)力下降(平均聽(tīng)閾約35dB)(圖2A)。骨齡:10歲。垂體MRI:雙側(cè)基底節(jié)大致對(duì)稱異常信號(hào),異常離子沉積可能。頭顱CT:雙側(cè)基底節(jié)區(qū)斑片狀鈣化(圖2B)。腦電圖:可見(jiàn)多發(fā)慢波節(jié)律。外周血管超聲:右側(cè)椎動(dòng)脈阻力指數(shù)增高,雙側(cè)頸動(dòng)脈、鎖骨下動(dòng)脈、下肢動(dòng)脈未見(jiàn)明顯異常。心電圖:竇性心動(dòng)過(guò)速,心率108次/min,V1~V3導(dǎo)聯(lián)T波倒置。超聲心動(dòng)圖:左心室射血分?jǐn)?shù)64%,心臟結(jié)構(gòu)及功能未見(jiàn)明顯異常。
表1患者簡(jiǎn)易乳酸運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)結(jié)果
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圖2患者頭顱CT及純音測(cè)聽(tīng)圖示
A.純音測(cè)聽(tīng)提示雙耳感音神經(jīng)性聽(tīng)力下降;B.頭顱CT提示雙側(cè)基底節(jié)區(qū)域?qū)ΨQ性鈣化
簽署知情同意書后,從患者外周血單個(gè)核細(xì)胞中提取基因組DNA,使用特異性引物進(jìn)行線粒體DNA全長(zhǎng)擴(kuò)增。擴(kuò)增產(chǎn)物片段化后構(gòu)建基因組DNA文庫(kù),然后通過(guò)高通量測(cè)序儀(Illumina)進(jìn)行測(cè)序,結(jié)果發(fā)現(xiàn)線粒體基因m.8649-m.16084 del7436bp雜質(zhì)性變異(圖3),對(duì)應(yīng)的臨床表型為Kearns-Sayre綜合征。
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圖3一代測(cè)序驗(yàn)證本例患者外周血單個(gè)核細(xì)胞中線粒體基因存在m.8649-m.16084 del7436bp雜質(zhì)性變異
本例患者突出的臨床特征包括早發(fā)糖尿病、身材矮小、雙耳感音神經(jīng)性聽(tīng)力下降,結(jié)合線粒體基因檢測(cè)結(jié)果,考慮線粒體糖尿病診斷明確。經(jīng)全科大查房討論后,停用二甲雙胍,監(jiān)測(cè)空腹血糖5.4~7.5mmol/L,餐后2h血糖6~11.3mmol/L。輔以艾地苯醌30mg每日3次、維生素B1 10mg每日3次、輔酶Q10 10mg每日3次、甲鈷胺0.5mg每日2次治療。出院后因空腹血糖升高,加用甘精胰島素7U每晚1次皮下注射,監(jiān)測(cè)空腹血糖4.4~8.3mmol/L,餐后2h血糖7.6~14.1mmol/L。2022年12月,調(diào)整為德谷門冬雙胰島素早餐前及晚餐前各5U、門冬胰島素1~2U午餐前皮下注射,患者血糖控制良好。
02
線粒體堪稱細(xì)胞內(nèi)最關(guān)鍵的細(xì)胞器之一,其核心功能是生成三磷酸腺苷(adenosine triphosphate,ATP)并廣泛參與細(xì)胞的各類代謝活動(dòng)。線粒體疾病是由于線粒體DNA(mitochondrial DNA,mtDNA)或核DNA(nuclear DNA,nDNA)發(fā)生突變,進(jìn)而影響線粒體代謝酶的正常功能,最終導(dǎo)致線粒體能量代謝障礙的疾病。研究顯示,此類疾病的發(fā)病率約為1/5000~1/1000[1]。在細(xì)胞進(jìn)行有絲分裂時(shí),線粒體被隨機(jī)分配至子代細(xì)胞中。只有當(dāng)突變線粒體數(shù)量累積到一定閾值時(shí),才引發(fā)組織器官的功能紊亂。此種情況多發(fā)生于能量代謝需求旺盛的組織和器官,如大腦、心肌、骨骼肌、胰腺、胃腸道、肝臟等[2-3]。值得注意的是,由于不同組織和器官中突變線粒體與正常線粒體的比例不同,線粒體疾病的臨床表型呈現(xiàn)出顯著異質(zhì)性。這意味著即使在同一家系中,攜帶相同基因突變的患者也可能出現(xiàn)輕重不同的表型。同時(shí),不同的基因突變還可能導(dǎo)致表型重疊的臨床綜合征[4]。
線粒體糖尿病(mitochondrial diabetes mellitus,MDM)作為糖尿病的一種特殊類型,約占糖尿病總數(shù)的3%,其發(fā)病機(jī)制獨(dú)特且復(fù)雜[5]。線粒體氧化磷酸化是胰島素響應(yīng)葡萄糖刺激的重要步驟。mtDNA突變可導(dǎo)致線粒體呼吸亞基的表達(dá)下降,ATP生成不足,進(jìn)而引發(fā)胰島素分泌障礙。此外,線粒體功能異常還可減少體內(nèi)活性氧的清除,導(dǎo)致胰島β細(xì)胞數(shù)量減少和胰島素分泌不足。這些突變進(jìn)一步影響胰島素受體底物(insulin receptor substrate,IRS)-1和IRS-2的酪氨酸磷酸化修飾過(guò)程,造成外周組織的胰島素抵抗。其中,編碼mt-tRNALeu(UUR)的MT-TL1基因發(fā)生m.3243A>G突變是MDM中最常見(jiàn)的基因突變位點(diǎn),占比高達(dá)85%。除此之外,還有20余種mtDNA位點(diǎn)突變與MDM相關(guān),如m.3156 A>G,m.3252 A>G,m.3256 C>T和m.3260 A>G等[3,6]。1992年,Ballinger等[7]首次報(bào)道了1例母系遺傳糖尿病伴耳聾的家系,揭示了線粒體基因突變與糖尿病之間的緊密關(guān)聯(lián),并將這一特殊疾病表型命名為母系遺傳糖尿病伴耳聾(maternally inherited diabetes and deafness,MIDD)。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道,攜帶m.3243A>G點(diǎn)突變的患者中,高達(dá)85%在70歲前被診斷為糖尿病。值得注意的是,感音神經(jīng)性耳聾往往在糖尿病之前出現(xiàn),平均起病年齡為6歲。此類患者起病時(shí)體型偏瘦,平均BMI約為20kg/m2,且1型糖尿病自身抗體檢測(cè)呈陰性[2,8-9]。此外,與其他類型糖尿病患者相比,具有m.3243A>G點(diǎn)突變的患者更易出現(xiàn)并發(fā)癥,如周圍神經(jīng)病(58%)、糖尿病視網(wǎng)膜病變(62%)及糖尿病腎病(56%)[2]。這些發(fā)現(xiàn)不僅深化了人們對(duì)MDM發(fā)病機(jī)制的理解,也為臨床診斷和治療提供了重要參考。
本例患者起病年齡偏小,同時(shí)存在糖尿病和雙耳感音神經(jīng)性聽(tīng)力下降,在糖尿病分型評(píng)估中,首先高度懷疑MDM的可能性。為進(jìn)行初步篩查,筆者選用了乳酸運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)。具體方法為:在靜息狀態(tài)下采集血清乳酸樣本,隨后以中等速度(約為最大運(yùn)動(dòng)速度的40%~50%)連續(xù)上下樓梯5min,并分別在運(yùn)動(dòng)后即刻、靜坐10min或30min后再次采集血清乳酸標(biāo)本。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道,若患者運(yùn)動(dòng)后即刻乳酸水平超過(guò)正常值的5倍,或休息10min后乳酸仍高于正常值的3倍,則強(qiáng)烈提示MDM的可能性[10]。本中心曾對(duì)MDM與1型糖尿病患者的乳酸運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)運(yùn)動(dòng)后即刻乳酸濃度超過(guò)5.5mmol/L時(shí),其對(duì)MDM的診斷靈敏度為83%,特異度高達(dá)100%[11]。對(duì)于本例患者,乳酸運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)一步指向MDM,為疾病的準(zhǔn)確診斷提供了重要線索。最終通過(guò)線粒體基因測(cè)序,發(fā)現(xiàn)患者存在大片段基因缺失,這一發(fā)現(xiàn)與之前的臨床判斷高度一致,從而證實(shí)了MDM診斷。
文獻(xiàn)中報(bào)道的MDM,雖主要由線粒體基因的點(diǎn)突變引發(fā),但不容忽視的是,線粒體基因的大片段缺失同樣可導(dǎo)致全身多個(gè)系統(tǒng)受累,其中約11%~19%的線粒體基因缺失患者可呈現(xiàn)糖尿病臨床表型[3,12]。本例患者經(jīng)mtDNA測(cè)序,明確顯示存在線粒體基因大片段缺失,對(duì)應(yīng)臨床表型考慮Kearns-Sayre綜合征。該綜合征是由單個(gè)大片段線粒體DNA缺失(single large-scale mitochondrial DNA deletions,SLSMDs)引起的線粒體疾病,最常累及中樞神經(jīng)系統(tǒng)、骨骼肌、心肌等關(guān)鍵系統(tǒng),其早期癥狀常表現(xiàn)為單側(cè)或雙側(cè)眼瞼下垂、眼外肌麻痹、視力下降等眼部異常,并可能伴室性心動(dòng)過(guò)速、房室傳導(dǎo)阻滯、QT間期延長(zhǎng)等心律失常以及肥厚型心肌病、擴(kuò)張型心肌病等心臟病變[13]。值得注意的是,Kearns-Sayre綜合征患者中約50%可出現(xiàn)感音神經(jīng)性耳聾,僅11%~14%出現(xiàn)糖尿病,且糖尿病的遺傳方式較特殊,非典型的母系遺傳,且多為散發(fā),通常僅先證者表現(xiàn)出糖尿病,其他家庭成員則多數(shù)不受影響[3,8]。與之相比,在攜帶線粒體m.3243A>G熱點(diǎn)突變的患者中,糖尿病的患病率高達(dá)85%,且多為母系遺傳,兩種疾病的遺傳方式存在顯著差異。
盡管本例患者的基因檢測(cè)結(jié)果與Kearns-Sayre綜合征存在關(guān)聯(lián),但是否可直接確診為Kearns-Sayre綜合征仍需審慎考慮。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道,Kearns-Sayre綜合征的臨床診斷需滿足3個(gè)主要標(biāo)準(zhǔn)和1個(gè)次要標(biāo)準(zhǔn)。主要標(biāo)準(zhǔn)包括發(fā)病年齡小于20歲、眼外肌麻痹及視網(wǎng)膜色素變性,而次要標(biāo)準(zhǔn)則包括完全性心臟傳導(dǎo)阻滯、腦脊液蛋白高于1g/L或小腦共濟(jì)失調(diào)[14-15]。肌肉活檢是該疾病診斷的金標(biāo)準(zhǔn),光鏡下Gomori三色染色可觀察到大量破碎的紅色纖維和細(xì)胞色素C氧化酶染色陰性纖維,而電鏡則可發(fā)現(xiàn)異常線粒體數(shù)目增多及線粒體嵴排列紊亂等超微結(jié)構(gòu)異常。此外,外周血和/或尿液標(biāo)本的線粒體基因組測(cè)序?yàn)樵\斷提供了重要的遺傳學(xué)信息[3,13]。然而,本例患者主要表現(xiàn)為早發(fā)糖尿病、感音神經(jīng)性聽(tīng)力下降及生長(zhǎng)落后,這些癥狀并不完全符合Kearns-Sayre綜合征的主要及次要診斷標(biāo)準(zhǔn)。盡管如此,外周血線粒體基因測(cè)序揭示7436個(gè)堿基的大片段缺失(m.8649-m.16084 del),強(qiáng)烈支持了線粒體疾病的診斷,但根據(jù)當(dāng)前對(duì)線粒體疾病的認(rèn)識(shí),尚無(wú)法將其準(zhǔn)確歸類為某一特定的線粒體疾病表型[3]。有文獻(xiàn)指出,同一患者中線粒體肌病與MDM的起病時(shí)間可能存在較大差異,糖尿病可能先于肌病出現(xiàn)[16]。單個(gè)大片段線粒體DNA缺失可能導(dǎo)致不同的組織、器官隨疾病進(jìn)展而受累。有研究顯示,在34例兒童期起病的SLSMDs患者中,孤立性眼瞼下垂是最常見(jiàn)的首發(fā)癥狀(47%),其次是出生后需依賴輸血支持的嚴(yán)重貧血(32%)。隨著疾病進(jìn)展,腎臟和內(nèi)分泌腺體成為最易受累的器官,約85%的患者出現(xiàn)腎小球或腎小管功能異常,內(nèi)分泌系統(tǒng)受累則可表現(xiàn)為腎上腺皮質(zhì)功能減退、甲狀腺功能減退癥、甲狀旁腺功能減退癥、糖尿病、性腺功能減退、生長(zhǎng)激素缺乏癥(growth hormone deficiency,GHD)等[17]。因此,對(duì)于此類患者,進(jìn)行全生命周期的密切隨訪至關(guān)重要,以便及時(shí)評(píng)估可能的受累器官,并采取相應(yīng)的干預(yù)措施。本例患者不排除處于Kearns-Sayre綜合征的早期階段,隨疾病進(jìn)展可能逐漸出現(xiàn)進(jìn)行性眼外肌麻痹、視網(wǎng)膜色素變性等典型臨床表現(xiàn)。鑒于此,多學(xué)科密切隨診尤為重要,需定期評(píng)估患者的眼部癥狀和體征、神經(jīng)系統(tǒng)癥狀和體征及心電圖等,以全面掌握其疾病進(jìn)展情況。
針對(duì)MDM患者,不推薦使用二甲雙胍治療。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道,攜帶m.3243A>G突變的患者服用二甲雙胍后,神經(jīng)系統(tǒng)并發(fā)癥(如卒中樣發(fā)作)的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)增加了3.5倍,且乳酸酸中毒的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)也可能隨之增加[18-19]。在不依賴胰島素治療的階段,盡管部分患者選擇了磺脲類降糖藥物,但鑒于胰島素促泌劑在體外實(shí)驗(yàn)中被發(fā)現(xiàn)可能加速胰島細(xì)胞凋亡,且MDM患者對(duì)磺脲類藥物引發(fā)的低血糖非常敏感,故選擇時(shí)應(yīng)傾向于半衰期短的藥物,且從小劑量開(kāi)始逐漸調(diào)整。當(dāng)前對(duì)于MDM患者的治療,雖然已有小樣本量研究探索了鈉-葡萄糖共轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白2抑制劑、胰高血糖素樣肽-1受體激動(dòng)劑及二肽基肽酶-4抑制劑的應(yīng)用,但這些藥物的有效性和安全性仍需更大樣本量的研究數(shù)據(jù)進(jìn)一步驗(yàn)證。相比之下,胰島素在MDM患者治療中顯示出較高的安全性。本例患者長(zhǎng)期使用二甲雙胍治療,暫未發(fā)現(xiàn)明確乳酸酸中毒證據(jù),但從安全性角度出發(fā),仍建議將治療方案改為胰島素治療,以確保患者病情得到更為穩(wěn)妥有效的管理。
本例患者的臨床表現(xiàn)除糖尿病外,尤為顯著的癥狀是身材矮小。研究證實(shí),生長(zhǎng)障礙是線粒體疾病中較為常見(jiàn)的臨床表現(xiàn)。尤其當(dāng)MT-TL1、MT-TK、IARS2、MTFMT等基因發(fā)生突變或mtDNA缺失時(shí),患者往往更易出現(xiàn)生長(zhǎng)障礙,且身高與疾病的嚴(yán)重程度呈負(fù)相關(guān)[2,20]。在線粒體疾病中,身材矮小的原因往往復(fù)雜多樣,可能是多種因素共同作用的結(jié)果。如患有線粒體疾病的患兒可能面臨胎盤功能障礙、低出生體重、吞咽困難、胃腸蠕動(dòng)障礙、肌肉量減少以及其它慢性多系統(tǒng)疾病的挑戰(zhàn),這些因素均影響身高的線性增長(zhǎng)[21]。此外,mtDNA缺失、核基因突變及m.3243A>G所致的線粒體疾病,有可能同時(shí)合并GHD。國(guó)外研究者曾針對(duì)8例合并GHD的Kearns-Sayre綜合征患者進(jìn)行了重組人生長(zhǎng)激素(recombinant human GH,rhGH)替代治療的嘗試,結(jié)果顯示其中6例患者身高明顯改善,平均身高從-3.9標(biāo)準(zhǔn)差評(píng)分(standard deviation score,SDS)提升至-2.9SDS。然而,這種替代治療對(duì)于Kearns-Sayre綜合征患者的遠(yuǎn)期獲益和風(fēng)險(xiǎn)尚不明確[22]。本例患者血清胰島素樣生長(zhǎng)因子-1水平正常,由于已確診糖尿病,故未進(jìn)一步行生長(zhǎng)激素興奮試驗(yàn)。對(duì)于不合并GHD的患者,rhGH治療的相關(guān)研究證據(jù)較為有限,對(duì)于成年后終身高是否改善仍有待更多數(shù)據(jù)支持。
03
小結(jié)
綜上所述,對(duì)于早發(fā)糖尿病且伴隨聽(tīng)力下降等多系統(tǒng)受累的患者,應(yīng)高度懷疑MDM的可能性。乳酸運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)可為MDM的診斷提供重要線索,而線粒體基因檢測(cè)則是確診該疾病的金標(biāo)準(zhǔn)。線粒體疾病的臨床表型存在顯著異質(zhì)性,且隨著病程進(jìn)展,可能出現(xiàn)多系統(tǒng)受累的情況。因此,對(duì)于此類患者,需多學(xué)科協(xié)同開(kāi)展全生命周期的隨診評(píng)估,以確保全面、準(zhǔn)確把握病情,并制訂有針對(duì)性的治療方案。
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本文來(lái)源丨協(xié)和醫(yī)學(xué)雜志
責(zé)任編輯丨蕾蕾
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