线粒体脑肌病伴高乳酸血症和卒中样发作三例
线粒体脑肌病(mitochondrial encephalomyopathy，ME)是由于线粒体结构或功能异常导致呼吸链乃至整个能量代谢过程紊乱的多系统受累疾病，属于线粒体细胞病[1]，是一种遗传性疾病，基因定位目前尚未统一。线粒体脑肌病伴高乳酸血症和卒中样发作(mitochondrial encephalomyopathywith lactic acidosis and stroke-like episodes，MELAS)为线粒体脑肌病的类型之一。现对本院神经内科收治的3例MELAS患者的临床资料分析如下。
临床资料
例1患者男性，17岁，主因头痛6d，言语不清、走路不稳、发热3d入院。7年前出现智力低下，反应迟钝，记忆力差，勉强完成小学学业。1年前患者左耳听力下降，2月前患者出现双耳听力下降。
入院时查体：T37.1℃，P74次/分，R18次/分，Bp125/75mmHg。消瘦，身材矮小，体质量35kg，身高138cm，心肺腹查体未见明显异常。
神经系统检查：意识清楚，言语欠流利，数学计算力差，记忆力差，四肢肌力5级，肌张力正常，四肢腱反射(++)，双侧病理反射未引出。
实验室检查：血常规、尿常规、便常规未见明显异常。血乳酸3.17mmol/L(正常参考值0.8~2.0mmol/L)。
心电图(electrocardiogram，ECG)示窦性心律，心率73次/分；PR间期156ms，可见预激波，提示预激综合征。
脑电图(electroencephalogram，EEG)示广泛中度异常。
肌电图(electromyography，EMG)示未见异常。
头颅CT示左颞叶低密度影、双侧基底核区钙化及双侧小脑蚓部发育不良。
头颅MRI示左侧颞顶叶异常信号，可见片状T1低信号T2高信号FLAIR高信号(图A)。
图A例1头颅MRIT2像：左侧颞、顶叶长T2异常信号
肌肉活检：镜下可见数个边界清楚的纤维束，在MGT染色中表现为典型和不典型的不整边破碎红纤维。ATP酶染色显示I型肌纤维占优势，提示肌源性损害，符合线粒体疾病的病理改变(图B)。
图B例1破碎红纤维改良Gomori三色法(MGT)×400
诊断：线粒体脑肌病伴高乳酸血症和卒中样发作
入院后给予维生素B1100mg·d-1肌肉注射、静脉滴注甲钴胺(石药集团欧意药业有限公司，批号H20052475)500μg·d-1、ATP40mg·d-1、注射用二丁酰环磷腺苷钙(上海第一生化药业有限公司，批号H31022649)40mg·d-1、磷酸肌酸钠(奇力制药有限公司，H20050193)2g·d-1等药物治疗，20d后言语与走路症状好转。
随访13个月，患者期间无再次发病，余同出院时。
例2患者男性，23岁，主因右上肢无力，言语不清6d入院。幼年时发育迟缓，学习差，未完成小学学业。糖尿病病史半年。
入院时查体：T36.5℃，P63次/分，R22次/分，Bp104/65mmHg。消瘦，体质量41kg，身高145cm。心肺腹未见异常。
神经系统检查：意识清楚，不完全性运动失语，方位、时间提问回答迟钝，进行100-7测验计算到第三步骤86-7不能继续，脑神经(-)。右上肢肌力3级，余肢体肌力正常。肌张力正常，双侧腱反射正常，双侧Babinski征未引出。
实验检测：血常规、肝功能、肾功能、同型半胱氨酸、自身抗体、抗核抗体均未见明显异常。空腹血糖(GLU)7.5mmol/L(正常参考值3.9~6.1mmol/L)，餐后2h血糖：11.3mmol/L(正常参考值3.89~7.8mmol/L)。血乳酸运动前2.48mmol/L(正常参考值0.8~2.0mmol/L)，经过爬楼梯30min运动后，检查血乳酸5.70mmol/L(正常参考值0.8~2.0mmol/L)。
EEG示广泛明显异常。
头颅MRI示左侧颞枕叶可见片状TI低信号T2高信号FLAIR高信号DWI呈弥散受限高信号(图C)。
图C例2头颅MRI左侧顶枕叶长T2异常信号
头颅MRA示颅内动脉未见异常。
头颅MRS示左侧顶枕颞叶病变，病变区N-乙酰门冬氨酸(NAA)峰均减低，其后可见高大的乳酸(Lac)峰，符合线粒体脑肌病改变。
肌肉活检示镜下可见数个边界清楚的纤维束，HE染色可见肌束衣内结缔组织无明显增生。在MGT染色中表现为典型和不典型的不整边破碎红纤维，提示肌源性损害。
诊断示线粒体脑肌病伴高乳酸血症和卒中样发作
给予辅酶Q1030mg·d-1、维生素B1100mg·d-1肌肉注射及静脉滴注甲钴胺1000μg·d-1、ATP40mg·d-1，格列本脲片2.50mg·d-1口服监测血糖等药物治疗，经过14d治疗，患者肢体无力与言语不清症状好转出院。
随访11个月，患者症状与出院时无明显变化。
例3患者男性，28岁，主因言语不清半月余，右上肢无力10d入院。幼年时学习差，缺席体育课，勉强完成小学学业。青年时生活自理，不能胜任农田工作。
入院时查体：T36.8℃，P68次/分，R23次/分，Bp108/69mmHg。消瘦，身高148cm，体质量42kg，心肺腹查体未见明显异常。
神经系统检查：意识清楚，混合性失语，眼球各方向运动自如，表情肌对称，伸舌居中，右上肢肌力3级，右下肢肌力4级，左侧肢体肌力5级，四肢肌张力正常，双腱反射(++)，右侧双划征阳性，双侧Babinski征未引出。
实验室检测：血常规：WBC13.5×109/L，NE%79.9%。大便常规、电解质、肝功能、心肌酶未见明显异常。血乳酸2.56mmol/L(正常参考值0.8~2.0mmol/L)；空腹血糖(GLU)8.32mmol/L(正常参考值3.9~6.1mmol/L)，餐后2h血糖12.56mmol/L；尿常规：葡萄糖4+；糖化血红蛋白：9.3%(正常参考值4~6%)。
脑脊液检测：压力80mmH2O；常规检测：无色透明，白细胞数32个/UL(正常参考值0~10个/UL)；GLU5.13mmol/L(正常参考值2.5~4.4mmol/L)、蛋白(PRO)0.48g/L(正常参考值0.15~0.45g/L)、氯121mmol/L(正常参考值120~130mmol/L)；脑脊液细胞学检测，激活性单核粒细胞增多，可见4%嗜中性粒细胞。
ECG示窦性心律，心率69次/分，心电轴左偏，RV5+SV1>4.0mv，T波V3-V5高尖，提示左心室肥大。
头颅MRI示可见左侧颞枕叶以及右侧颞叶多发片状TI低信号T2高信号FLAIR高信号。
头颅MRA示未见明显异常。
肌肉活检病理示镜下可见数个边界清楚的纤维束，在MGT染色中表现为典型和不典型的不整边破碎红纤维，提示肌源性损害。
诊断：线粒体脑肌病伴高乳酸血症和卒中样发作
患者住院期间抽搐两次，给予口服奥卡西平片0.6g·d-1，控制痫性发作治疗。同时给予维生素B1100mg·d-1肌肉注射辅酶Q1030mg·d-1口服、静脉滴注甲钴胺1000μg·d-1、格列本脲片2.50mg·d-1监测血糖等药物治疗，经过14d治疗，期间未有痫性发作，空腹血糖控制在5.6~6.0mmol/L，言语不清及肢体无力症状好转出院。
随访12个月，患者言语与肌无力症状有明显改善。
讨论
1984年Pavlakis等[2]首先报道了MELAS综合征，是以酸中毒、卒中样发作为主要表现。常于40岁以前发病，儿童和青少年时期最多见；临床症状以发作性头痛最为常见，多伴有发育异常如身材矮小、智能减退、神经性耳聋、糖尿病、甲状腺功能低下、心肌病等多系统病变。
目前临床仍沿用HiranoandPavlakis提出的MELAS诊断标准：140岁以前的卒中样发作；2表现为抽搐或痴呆或两者兼备的脑病；3高乳酸血症或破碎红纤维[3]或两者兼备。本文报道的3例患者，发病年龄分别为17、23、28岁，影像学特点头颅MRI示颞叶后部、顶枕叶，呈脑回样片状坏死，长T1长T2信号为主要特点，且不符合解剖学血管支配范围分布，符合诊断标准第一条。本文3例患者均表现出智力低下，消瘦，同时例3患者合并抽搐发作，符合诊断标准的第二条。3例患者血清中均存在高乳酸血症，肌肉活检病理，镜下可见数个边界清楚的纤维束，在MGT染色中表现为典型和不典型的不整边破碎红纤维，提示肌源性损害，符合线粒体疾病的病理改变，这两点符合诊断标准第三条。3例患者均诊断为线粒体脑肌病伴高乳酸血症和卒中样发作。
3例患者均以脑卒中发作为首要表现，所谓卒中样发作，是指相似而又有区别的缺血性脑卒中样偏瘫、失语，偏盲或皮质盲，症状多表现为可逆的，且可进展为神经系统受累和痴呆。病灶一般局限在皮质、灰白质交界区，深部白质较少受累，病灶的大小和影像学可以随着时间和病情变化而改变，呈现多发性、迁移性、多变性。本文报道的3例MELAS患者存在头颅影像学的改变。例1患者左侧颞顶叶异常信号；例2患者左侧颞枕叶可见片状TI低信号T2高信号；例3可见左侧颞枕叶以及右侧颞叶多发片状TI低信号T2高信号，同时三例患者的头颅血管均未见异常。这与MELAS患者影像学上颞、枕叶较常受累一致。细胞和突触在枕叶分布最密集，使枕叶较容易出现线粒体氧化磷酸化异常。例2患者头颅MRS示左侧枕颞叶病变区N-乙酰门冬氨酸(NAA)峰均减低，其后可见高大的乳酸(Lac)峰。头颅MRS示NAA波下降、NAA/肌酐(Cr)比值下降及1.33ppm处的Lac双峰波，直立或倒置的双峰乳酸波在线粒体脑肌病的诊断中敏感性较高[4]。DWI急性期呈高信号，联合应用DWI和MRS有助于早期发现MELAS。
本文3例患者头颅MRA检查均未见异常，头颅卒中样病灶与血管分布无相关性。Iizuka等[5]通过研究大量的临床、影像学和病理等资料提出非缺血性神经血管细胞学说解释了MELAS卒中样发作病灶不按血管分布。病变区域的神经元和星形胶质细胞内的线粒体代谢异常，使神经元细胞膜上能量依赖性的离子和蛋白质转运受阻，影响钾离子内流以及谷氨酸转运蛋白大肠埃希菌天冬氨酸氨基转移酶活性降低，导致钾离子和兴奋性氨基酸聚集在细胞外，激活N-甲基-D天冬氨酸(NMDA)受体，使钙离子的稳态遭到破坏，造成神经元兴奋性增高。血管内皮细胞的线粒体功能减退还会导致血-脑屏障破坏，加重离子稳态改变，导致神经元兴奋性过高[6]。随着电生理活动加剧便增高脑内能量代谢的需求，此时需要更多的无氧酵解供能，大量的乳酸堆积，通过神经元体液机制使血管舒张，脑血流量增多。另一方面，由于神经元对于能量的缺乏耐受力较差，加之癫痫发作时神经元处于高代谢状态[7]，出现神经元丢失，临床上则表现为卒中样发作[8]。
近年有文献报道一氧化氮(NO)减少导致MELAS患者出现卒中样发作。MELAS患者一方面存在NO合成的底物精氨酸生成不足，致使NO合成减少[9]。一方面MELAS患者能结合游离的NO，使体内NO含量减少。进而引起使血管收缩，血流减少，同时使氧分子分布异常，血管平滑肌功能失调，从而诱发MELAS患者的卒中样发作。
本文3例患者检查血乳酸分别为3.17mmol/L、2.48mmol/L、3.56mmol/L均高于正常范围，存在高乳酸血症。同时例2患者进行乳酸最小运动试验检测，安静状态下采血测得乳酸2.48mmol/L，然后经过爬楼梯30min运动后立即采血检测乳酸5.7mmol/L及恢复到第10min时再取检测血乳酸值5.66mmol/L，结果提示乳酸最小运动试验阳性。线粒体是细胞内能量产生的重要细胞器。线粒体负责的最终氧化的共同途径是三羧酸循环与氧化磷酸化。MELAS患者存在线粒体DNA点突变、重组、缺失等表现[10]，这些改变是自发性散在发生的。以上线粒体DNA缺陷导致了线粒体蛋白质翻译错误，使氧化磷酸化功能受损，导致呼吸链酶复合体I、IV合成缺陷，丙酮酸进入线粒体进行后，氧化过程中呼吸链不能传递电子合成ATP，造成线粒体呼吸链缺损[11]，有氧代谢障碍，相反无氧代谢大大增加，导致乳酸大量堆积，引起血中乳酸增高，进行血乳酸监测有助于本病的诊断。血乳酸在急性发作和骨骼肌呼吸链酶复合体活性缺乏时增高明显。线粒体克服ATP生成不足而代偿增多线粒体肌酸激酶沉积所致肌膜下与肌纤维之间的不规则红染颗粒状改变。同时高乳酸峰的出现及升高也是局部脑组织氧化磷酸化过程受阻或低氧的敏感指标，例2患者头颅MRS显示病灶部的高乳酸峰。
3例MELAS患者均表现为身材矮小，例2、例3患有糖尿病。糖尿病是MELAS患者常见的内分泌并发症之一。目前国内外学者公认的线粒体糖尿病致病基因是编码tRNA亮氨酸(Leu)基因的第3243位点由A变为G(A→G3243)点突变[12]，在全球范围的多个种族中均发现了线粒体tRNALeu(UUR)A3243G突变所致的糖尿病，且其突变率在不同人群中差别不大[13]。由这种突变造成的的糖尿病发病率目前还没有报道。
目前考虑线粒体疾病所致糖尿病的发病机制是基因突变导致胰岛细胞线粒体功能异常，而ATP合成减少造成能量缺乏，进一步使得能力依赖的敏感性K通道蛋白失活，导致胰岛素分泌减少和胰岛素抵抗，以及线粒体的功能障碍造成乳酸堆积而大量进入肝脏，促使糖异生增加等机制引发糖尿病。目前最新研究表明在我国汉族显示基因突变只是一个危险因素，而临床危险因素比如体质量、空腹血糖(FPG)等也有重大的影响[14]。治疗方面考虑二甲双胍由于可能造成乳酸酸中毒因此应该避免使用的，可以糖尿病饮食治疗或者使用磺酰脲类药物控制。
例1患者心律失常预激综合征，例3患者心肌肥厚。在MELAS患者常会出现心脏的受累，主要是由于心肌细胞的能量消耗多，MELAS患者因线粒体代谢障碍，常出现能量不足引起心脏损害，尤其是儿童患者中，心肌病可以作为首发症状，亦可以在没有出现脑病和精神症状的时候，成为独立的症状。通常表现为扩张型和肥厚型心肌病、心衰、心脏传导阻滞等。
MELAS综合征临床表现复杂。目前对于该病的治疗主要包括药物和基因治疗，但尚未达到满意效果。其中药物治疗主要有补充能量代谢所需的辅酶或中间产物(如多种维生素、辅因子和二磷酸果糖等)、自由基清除剂、血管扩张药物以及对症药物。辅酶Q10可将电子从复合物Ⅰ和Ⅱ传递到复合物Ⅲ，从而参与ATP的合成，改善机体氧化磷酸化缺陷。研究发现辅酶Q10与左卡尼汀联用能显著提高线粒体氧化磷酸化功能[15]。近期报道左旋精氨酸通过提高循环内一氧化氮的含量，进而影响谷氨酸的吸收来调节神经末梢的兴奋性递质降低改善卒中样发作的MELAS综合征患者的症状，临床常用改善细胞代谢及对症治疗[16]。
另外基因治疗[15]、阻止母系遗传的方法尚处于研究阶段。目前基因治疗的进展包括体外核基因表达转入患者体内以及内切酶靶向较少突变比例等技术增加基因治疗的可行性。随着对本病致病基因及相应的信号通路的研究，基因干预治疗的可能是未来的研究方向，有待今后的临床研究证实。
参考文献（略）