肌肉萎缩;杜氏肌营养不良症

Duchenne肌营养不良症是由编码肌营养不良蛋白(DMD; 300377)的基因突变引起的。

与肌营养不良蛋白相关的肌营养不良症的范围从严重的杜兴氏肌营养不良症(DMD)到轻度的贝克尔肌营养不良症(BMD; 300376)。定位和分子遗传学研究表明,这两者都是编码肌营养不良蛋白(也称为DMD)的巨大基因突变的结果。两种形式中大约三分之二的突变是肌营养不良蛋白基因中一个或多个外显子的缺失。尽管在缺失的程度和疾病的严重程度之间没有明确的相关性,但DMD缺失通常会导致移码。Boland等(1996)研究人员回顾性研究了1953年至1983年之间出生的33例男性患者。DMD诊断的平均年龄为4.6岁。轮椅依赖者的中位年龄为10岁;15%的患者出现心肌衰竭,中位年龄为21.5岁;消化道或泌尿道的平滑肌功能障碍分别发生在21岁和6%的患者中位年龄为15岁。在该队列中,死亡发生在中位年龄为17岁。作者评论说,DMD的诊断年龄较小,但存活率并未改变。

Phenotype-Gene Relationships

Location Phenotype Phenotype
MIM number
Inheritance Phenotype
mapping key
Gene/Locus Gene/Locus
MIM number
Xp21.2-p21.1 Duchenne muscular dystrophy 310200 XLR 3 DMD 300377

▼ 临床特征
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骨骼肌

杜兴氏肌营养不良症最鲜明的特征是进行性近端肌营养不良症伴小腿典型假性肥大。延髓(眼外)肌肉被保留,但心肌受到影响。血液中的肌酸激酶水平大量升高,肌电图引起肌病性改变,肌活检时肌纤维变性伴纤维化和脂肪浸润。杜兴氏肌营养不良症的发作通常在3岁之前发生,受害人在12岁时坐轮椅并在20岁时死亡。Becker肌营养不良症的发作通常在20到30年代,并且到相对高龄的生存率很高。

Moser和Emery(1974)发现,一些女性杂合子的肌病类似于常染色体隐性隐性带状腰肌营养不良(253600)。这些患者的血清肌酸激酶特别升高。在大多数人群中,出现杂合子的频率与患有肢带肌肉萎缩症的女性的频率相同。

Soloway and Mudge(1979)指出,患有晚期肌肉营养不良的患者可能会因侮辱(呕吐,腹泻,利尿剂)而发生低钾血症,而这对正常人几乎没有影响。减少的细胞内钾存储是造成这种危险状况的原因,这可能是死亡的机制。

Prelle等人在一个患有先天性肌病的意大利男孩中生出了非近亲的父母(1992年)发现通过免疫组织化学方法在患者的肌肉中没有肌营养不良蛋白和肌营养不良蛋白基因的5 -prime末端的删除。尽管该患者显示出严重的智力障碍,但没有脑萎缩。心肌病也存在。

Frigeri等(1998)分析了mdx小鼠骨骼肌中AQP4的表达。免疫荧光实验显示aquaporin-4(AQP4; 600308)表达明显降低,表明在DMD膜改变中起关键作用。

和歌山等(2002年)分析了6名DMD患者的骨骼肌样本,发现与对照组相比,通过免疫组织化学染色显着降低了AQP4表达,并通过RT-PCR测定了AQP4 mRNA的水平显着降低。AQP4基因的基因组分析未发现异常。作者得出结论,mRNA的降低是由于转录降低或信息降解增加所致。

野口等(2003)对6例DMD患者的骨骼肌活检标本进行了cDNA微阵列分析。与免疫反应,肌节,细胞外基质蛋白以及信号或细胞生长有关的基因表达增加。这些基因的上调反映营养不良的变化,肌纤维坏死,炎症和肌肉再生。与肌肉动态平衡和能量代谢有关的基因被下调。

心脏肌肉

大约6岁时,高比例的DMD患者出现了心肌受累。到生命的最后几年,它已占95%的病例。BMD在21岁之前没有发生严重的心肌病,在13岁之前很少有患者出现任何心脏体征(Nigro等,1983)。

Mirabella等(1993)指出,有6.6%至16.4%的DMD杂合子雌性患者报告了心电图异常,并且在一种携带者中,女性严重心肌病与肌肉无力有关。他们报告了2例携带扩张型心肌病且血清CK升高但无肌无力症状的携带者。两名患者的心脏活检均显示许多肌纤维中均无肌营养不良蛋白。

平滑肌

Barohn等人 指出,在DMD中,胃肠道平滑肌功能受损会导致急性胃扩张和肠假性梗阻,可能是致命的(1988)研究了11名DMD患者的胃排空。观察到胃排空时间显着延迟。

神秘地,在杜氏肌营养不良的过程中,眼外肌(EOM)在临床上不受影响(Kaminski等,1992)。Khurana等(1995)结果表明,肌营养不良蛋白缺乏不会导致EOM中的肌坏死或细胞内钙的病理升高。他们报道了体外实验,表明与眼部肌肉组织相比,眼外肌固有地对药理学上升高的细胞内钙水平引起的坏死具有更强的抵抗力。他们认为EOMs在DMD中是多余的,因为它们比其他横纹肌群具有更好的维持钙稳态的内在能力。这进一步表明,调节肌肉中细胞内钙的水平可能在DMD中具有潜在的治疗用途。

神经系统

轻度的智力障碍是Duchenne基因的多效性效应(Zellweger和Niedermeyer,1965)。如后所述,在大脑中发现肌营养不良蛋白mRNA可能与DMD患者的智力低下有关。埃默里等(1979)寻求DMD的异质性作为高出生率的一种解释。受影响的男孩根据他们是否患有严重的智力障碍进行分类。患有严重精神缺陷的人发病年龄较晚,只能坐轮椅,肌酸激酶随年龄的下降幅度较小,某些氨基酸的尿排泄量更大。Bresolin等人在50名平均年龄为11.1岁(范围3.5至20.3)的DMD患者中(1994)发现31%的Wechsler智商(FIQ)低于75,而只有24%的智商水平符合该指数。

Bushby等(1995)研究了肌营养不良蛋白突变的性质可能影响智力发育迟缓的假说。以前,已经证明去除脑特异性启动子的缺失与正常智力是相容的。Bushby等(1995年)研究了74名DMD男孩,其中18%的智商低于70。作者发现有启动子缺失的患者和没有启动子缺失的患者之间,智商没有显着差异,他们也没有发现两者之间的关系删除和全面的智商。然而,他们发现,远端缺失的男孩比近端缺失的男孩更容易出现智力障碍。

视网膜功能

Cibis等人 在患有DMD的男孩中观察到通过视网膜电图(ERG)测量的异常视网膜神经传递(1993)和Pillers等(1993)。视网膜电描记术是当受到闪光刺激时视网膜产生的总电信号的记录。在暗视测试条件下记录的暗适应性ERGs显示出正常的a波(由感光器产生的负极性响应),但振幅减小的杆隔离b波(主要来自于ON-的正极性响应) DMD患者中的双极细胞)。这种类型的ERG异常具有强烈的b波抑制作用,通常与夜盲有关。然而,尚无DMD男孩夜盲或其他视觉异常的报道,并且暗适应法研究是正常的。Fitzgerald等(1994)通过长期的刺激来分离ON(去极化双极细胞)和OFF(超极化双极细胞)对视锥细胞主导的ERG的贡献,以更好地了解DMD男孩的视网膜功能。在11名DMD男孩的ERG中,他们在杆和锥产生的反应中,在感光器和ON双极细胞水平发现异常信号传输。Jensen等(1995年)检查了16名DMD / BMD男孩,其中10名ERG阴性。8名男孩在第44外显子下游有DMD基因缺失。在所有患者中均观察到正常的黑暗适应阈值,并且没有视觉功能异常。因此,DMD / BMD中的ERG阴性与眼疾无关。在6名DMD / BMD男孩中发现了正常的ERG。Jensen等(1995) 推测ERG阴性的男孩视网膜或神经胶质肌营养不良蛋白可能被截断或缺失。

DMD的眼科特征包括正常的ERG a波和降低的b波,正常的视敏度以及正常的视网膜形态。免疫细胞化学显示,小鼠视网膜的Muller细胞和视神经的纤维状星形胶质细胞中AQP4水通道表达强烈。Li等(2002年)比较了野生型小鼠和无Aqp4的转基因敲除小鼠的ERGs和视网膜形态。在10个月大的空小鼠中记录到ERG的b波电位显着降低,而在1个月大的小鼠中变化较小。通过光学和电子显微镜对视网膜进行形态学分析表明,视网膜超微结构没有差异。在Aqp4无效的小鼠中视网膜功能受到轻度损害,提示Aqp4在穆勒细胞液平衡中的作用。作者认为,AQP4在神经系统支持细胞中的表达促进了附近电兴奋性细胞中神经信号的传导。

Costa等(2007年)我们使用4种不同的颜色测试评估了44例杜兴氏肌营养不良患者的色觉。根据肌营养不良蛋白基因的缺失区域将患者分为两组:12位患者在外显子30上游缺失,32位在外显子30下游缺失。DMD患者中,47%(21/44)的患者出现红色-绿色视觉缺陷。在外显子30下游缺失的患者中,有66%具有红绿色缺陷。在外显子30上游缺失的患者中未发现颜色缺陷。对照组和DMD患者的颜色阈值与年龄之间呈负相关,表明是非进行性颜色缺陷。红绿缺陷患者的百分比(66%)显着高于正常男性人群的预期值(小于10%)(P小于0.001)。Costa等(2007)建议,该发现可能部分解释为与肌营养不良蛋白亚型Dp260有关的视网膜损伤。

携带者女性

Schade van Westrum等人 在对99名荷兰女性DMD或BMD突变携带者进行了为期9年的跟踪研究中(2011年)发现11例携带者(10%)(10例DMD和1例BMD)符合扩张型心肌病(DCM)的标准。在随访期间有9名患者患上了DCM。与没有DCM的变异携带者相比,这些携带者平均年龄更大,症状更严重,患有高血压,劳累性呼吸困难和胸痛的频率更高。研究结果表明,突变的女性携带者可发展为进行性心脏异常,应接受常规心脏评估,最好通过超声心动图检查。

Mercier等(2013年)回顾了DMD基因中26种具有致病性突变的女性携带者的特征,这些携带者因17岁之前与该病症相关的症状而被转诊。5例在15岁之前出现了Duchenne样表型,但没有活动能力; 13例在15岁之后出现了具有肌肉无力的Becker样表型,但是在15岁以后仍然保持下肢运动;还有8例运动不耐。最初的症状包括明显的肌肉无力(88%)(主要影响下肢)或运动不耐受(27%)。心脏功能障碍者占19%,认知障碍者占27%。认知障碍与基因远端的突变有关。肌肉活检显示营养不良性改变为83%,肌营养不良蛋白的镶嵌免疫染色为81%。X染色体失活模式在62%的情况下存在偏差。Mercier等(2013年)得出结论,携带者女性可能具有该疾病的明显症状。

▼ 其他功能
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布劳等(1983)提出DMD缺陷是未分化成肌细胞固有的。这是基于以下观察:每克DMD肌肉组织获得的存活成肌细胞数量大大减少,而在培养中生长的成肌细胞则具有降低的增殖能力和异常形态。通过确定成肌细胞缺陷是否X连锁来检验该假设。Webster等(1986)从5位女性杂合子中获得了DMD和G6PD的肌肉细胞(305900)。在总共1,355个肌肉克隆中,尽管缺陷克隆的比例有所增加,但细胞缺陷并未始终与成肌细胞克隆中单个个体的单个G6PD表型区分开。Hurko等人进一步检验了DMD基因在骨骼成肌细胞中表达并限制增殖的假说(1987)建立了女性的原代肌肉培养,该女性对于DMD和G6PD都是杂合的。克隆培养和大众培养均生长直至衰老,并对G6PD表型进行评分。在G6PD位点表达2个不同等位基因的成肌细胞的增殖能力没有差异,这表明Duchenne基因的表达不会导致成肌细胞增殖能力的降低。因此,假设布劳等(1983)被反对。

Baricordi等(1989年)研究了淋巴母细胞样细胞系的封盖现象,发现它们保留了在非转化淋巴细胞中看到的封盖类型的损伤(Verrill等,1977)。这被认为是封盖障碍是DMD中固有的细胞缺陷,而不是继发于疾病进展或活动的现象。此外,这可能表明在这种情况下存在全身性膜紊乱。

Haslett等(2002年)使用表达微阵列比较了12例DMD患者和12例未患病对照患者的骨骼肌活检的个体基因表达谱。他们确定了105个基因,它们在未受影响的肌肉和DMD肌肉之间的表达水平显着不同。许多差异表达的基因反映了组织病理学的变化。例如,免疫应答信号和细胞外基质基因在DMD肌肉中过表达,表明炎症细胞和结缔组织浸润。在营养不良的肌肉中,过量表达的基因明显多于表达不足的基因,而肌营养不良蛋白则表达不足,而编码肌肉结构和再生过程的其他基因则过度表达,反映出该疾病的再生特性。

Straub等(2002年)发现在Duchenne患者中,与肌肉膜相关的神经元一氧化氮合酶(NOS1;163731)的表达受损。与11位年龄相匹配的成年人和17位成人对照相比,13位DMD男性的平均呼出气一氧化氮水平显着降低。

在16位DMD患者中的13位的肌肉活检样本中,Kleopa等人(2006年)观察到的随年龄增长的Utrophin(UTRN; 128240)染色,与正常成人组织相比平均增加了11倍。在疾病组织中,在肌膜的整个圆周上都存在卵磷脂,而对照中仅在血管和神经末梢存在。在DMD中,依赖于轮椅的DMD在疾病组织中的表达与年龄呈正相关,表明UTP的表达对DMD的严重程度具有改善作用。

与非DMD患者相比,DMD患者在脊柱外科手术期间出血量增加。在Duchenne患者中,Labarque等人(2008)发现与对照相比,抗肌萎缩蛋白同工型Dp71和Dp116在血小板和皮肤成纤维细胞中的表达降低。这些同工型的表达降低与Gs升高有关(参见,例如,GNAS;139320))刺激后的信号传导和活动。功能研究表明,DMD血小板对胶原蛋白的响应较慢,其聚集具有广泛的形状变化,并且在流动条件下血小板粘附性降低。血小板膜受体正常。胶原蛋白活化降低表明是由Gs活化和细胞骨架破坏共同引起的。总体而言,研究结果表明DMD血小板由于功能障碍的肌营养不良蛋白Dp71功能失调而具有混乱的细胞骨架,并且还表现出Gs过度活跃,血小板胶原反应性降低,这可能导致手术中出血增加。

▼ 遗传
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Haldane规则(Haldane,1935年)预测,遗传致死性X连锁隐性病例的三分之一将是新突变的结果。Haldane(1956)进一步认为,男性的杜兴氏肌营养不良症的突变率可能更高。这将导致较低比例的新突变病例。卡斯基等(1980)得出结论,在他们的系列中,由新突变引起的病例接近理论上预期的三分之一。Ionasescu等(1980年)得出的结论是,通过判别函数分析的核糖体蛋白质合成方法可鉴定出95%的已证实和推定的DMD携带者。Bucher等(1980)使用此方法测试霍尔丹规则。他们发现,在55位母亲中,只有9位(16.4%)没有携带者。当仅对孤立病例的母亲进行研究时,有23.1%(39个中的9个)被归为非携带者。他们认为,造成这种差异的原因是男性突变率高于女性突变率。

Yasuda和Kondo(1982)在对构成日本已知病例三分之二的514个先证者的研究中,没有证明先祖的年龄对先证者母亲出生的影响。他们指出,与血友病A的产妇祖父年龄效应相关的数据是矛盾的,正如DMD的数据与Bucher等人的数据不一致(1980)。Lane等人研究了37例最初“零星” DMD病例的次生男性同胞中受影响男孩的频率(1983)发现频率明显大于Haldane理论预测的频率(p = 0.029)。在106个家庭的合并临床人群中,新突变病例的估计比例为0.127(SE = 0.111)。他们提出,在孤立病例的家庭中,较早的几代人中没有受影响的男性,部分原因可能是男女死产和婴儿死亡的比例很高,在这项研究中,这是普通人群的三倍以上(请注意,至少还有另一条“哈尔丹法则”(Haldane,1922年):“在两个不同种族的F1后代中,一种性别不存在,稀有或不育,该性别为杂合,异配或XY性。参见Orr(1993)的讨论。

Danieli和Barbujani(1984)得出结论,在意大利的135个家庭中,结合其他数据集,散发病例的比例为0.227 +/- 0.048。在对1885个DMD家族的隔离分析中,Barbujani等(1990年)得出的零星病例估计为0.229,与基于突变选择平衡的预期0.333显着偏离。他们提到了先前讨论的发现的可能解释,例如突变率的性别差异,并增加了一个新的解释,即由于母体生殖细胞的突变镶嵌而在同一同胞中发生了多个DMD病例。在许多情况下记录的现象。

正如可能预料到的那样,出现了一份有关DMD男子的报告,该男子育有2个孩子,一个正常的儿子和一个携带的女儿(Thompson,1978)。

通过分析一个有2个患病兄弟的家庭的Xp21 DNA标记,Borresen等人(1987)证明突变最有可能发生在祖父母的精子中。因此,除非发生性腺镶嵌症,否则母阿姨及其女儿不可能是DMD基因的携带者。

Miciak等(1992年)研究了3名患有DMD的男孩,其中2名是第一堂兄弟姐妹,第三名是第二堂兄弟姐妹,所有这些都是通过男性进行的。他们证明了每种分子缺陷都是不同的,并推测出DMD基因的不稳定性和转座子的可能参与。他们提到了Zatz等人的类似观点(1991年)纳入4个巴西家庭。Vitiello等(1992年)没有发现来自意大利东北部的115名无关的DMD和BMD患者中DMD基因的肌肉启动子区域发生突变。在正常水平的肌营养不良蛋白低水平表达的3例中,启动子区域的DNA序列未显示异常。

性腺马赛克

Wood和McGillivray(1988) 讨论了DMD基因座性腺镶嵌的一个可能例子,他描述了一个家庭,其中患有杜氏肌营养不良症的女性的女性祖先向其后代遗传了3种不同类型的X染色体,如RFLP分析所示。作者推测在该个体中,该突变是由于合子后缺失而引起的,从而导致生发镶嵌。

Witkowski(1992)对怀疑有性腺花叶病的病例提出了另一种解释:这样的雌性可能代表了一种嵌合体,该嵌合体起源于2个受精卵,其中一个带有突变。当然,这对于先证者的母亲姨妈是携带者的风险具有完全不同的含义。Melis等(1993)报道了一个3代家庭,其中2个同胞受DMD影响。肌肉肌营养不良蛋白的免疫组织化学分析和DMD基因座的单倍型分析表明,携带DMD基因的X染色体从健康的外祖父遗传给了他的三个女儿,包括先证者的母亲。在2种可能的携带者中定义携带者身份,可以进行准确的遗传咨询,并防止患病男孩的出生。

Witkowski(1992)提出了一个具有常染色体常态易位的家族谱系,共有3代:携带者的儿子表现出具有正常核型的淋巴细胞以及具有正常易位的淋巴细胞。她还列举了47,XXX核型作为种系镶嵌的可能替代解释。在已知的同胞关系中,男孩在母亲的X染色体上接受了3种不同的单倍型。出乎意料的是,Passos-Bueno等人(1992年)观察到,在24个已证实的种系镶嵌病例中,有19个(79%)有近端突变,而只有5个(21%)有远侧突变。

体细胞镶嵌和杂种雌性

Yoshioka(1981)观察到异常严重影响杂合子雌性的现象,并建议可能涉及除赖氨酸化以外的其他因素。其中一名妇女是近亲交配的产物,表明在常染色体位点纯合性修饰了表达。

Burn等(1986年)报道了单卵双胞胎女孩,尽管女性核型正常,其中一个具有典型的DMD临床特征,而第二个则正常。Burn等(1986)提出,液化的差异解释了这一发现。每个双胞胎的成纤维细胞与缺乏HPRT的RAG小鼠细胞系杂交显示,在受影响的双胞胎中,母亲的X染色体主要是活跃的,而在正常的双胞胎中则是父亲的X染色体。理查兹(Richards)等人在女性单卵双胞胎中出现肌肉营养不良的情况(1990)表明两个双胞胎的肌营养不良蛋白都有突变。理查兹等人(Richards et al。)排除了单亲二体性和染色体异常,但基于父和母X染色体的甲基化差异(1990)得出结论,不均匀的液化是受影响女性中疾病表达的潜在机制。

Lupski等(1991)指出,从未在男性单卵双胞胎中描述DMD表型的不一致。Lupski等(1991)描述了携带相同突变的雌性单卵双胞胎,涉及DMD基因外显子42和43的重复。一个是表现出的杂合子,而另一个是正常的。与Richards等人的研究不同(1990),其中偏斜的失活模式在相反的方向上是对称的,一个双胞胎受到DMD的影响,而另一对是正常的,这种情况下的偏斜只涉及受影响的双胞胎,而正常的双胞胎则表现出随机的X灭活模式。他们认为结果与Nance(1990)提出的孪生和X灭活模型一致。因为这些双胞胎可能代表了内部细胞团(ICM)的不对称分裂:受影响的双胞胎很可能是在冻干后发生一小部分ICM分裂时出现的。在这种情况下,最初的ICM可能会产生具有随机冷冻作用的正常双胞胎,而新分裂的细胞会出现追赶性生长并导致受影响的双胞胎。

许多DMD患者具有稀有的肌营养不良蛋白阳性纤维染色。可以提高体细胞镶嵌的可能性,但是体细胞逆转/抑制是另一种可能性。实际上,肌营养不良蛋白阳性纤维已被称为“回复体”。在家族和非家族病例中都发现了回复突变体。克莱因等(1992)发现在缺失的患者中,回复子没有被缺失的多肽序列的抗体染色。这些结果表明阳性染色的纤维不是缺失患者体细胞镶嵌的结果。克莱因等(1992)得出结论,引起纤维染色阳性的最可能机制是第二个位点在框内缺失。Thanh等(1995)为了校正单个回复肌纤维中的阅读框,使用了exon特异的单克隆抗体来确定去除哪些外显子。他们显示,DMD患者中外显子45移码缺失的15条回复纤维通过从肌营养不良蛋白mRNA中另外缺失了外显子44(或某些纤维中的外显子46)而纠正了移码,但没有较大的缺失。该结果与RT-PCR和活检中具有外显子43/46连接的次要肌营养不良蛋白mRNA的测序一致。结果与逆转纤维核中的体细胞突变一致,后者导致肌营养不良蛋白mRNA去除了其他外显子。这些数据不能清楚地区分额外的体细胞删除和肌营养不良蛋白mRNA拼接的体细胞效应,但是,这两种机制都可能起作用。

佩纳等(1987年)报道了一个异常病例,DMD导致杂合单卵雌双胞胎在28岁时死亡。她的妹妹临床上正常,但有一个患病的儿子。已知3世代中有11例受影响的男性和7个孤立的亲属。Glass等人提出了未检测到的单合子孪生事件(1992)解释了一位表现出女性的贝克尔肌营养不良症。他们得出的结论是,与BMD杂合的女性相比,BMD杂合的女性表现出肌营养不良的可能性较小。Abbadi等(1994)报道了一对雌性单卵双生双胞胎,杂合子的DMD基因缺失,与疾病的临床表现不一致。淋巴细胞和皮肤成纤维细胞系的结果表明,部分镜子失活,正常的X染色体在未受影响的双胞胎中优先活跃,而母体缺失的X染色体在受影响的双胞胎中优先活跃。

Pegoraro等(1994)研究了13位女性肌营养不良症患者--10例孤立病例和3例男性DMD阳性家族史。所有13个人的外周血DNA均具有偏斜的X灭活模式。在他们的测定中提供信息的9例分离病例中,有8例显示了来自父系种系的肌营养不良蛋白基因突变的遗传。仅一例显示出母亲的继承权。Pegoraro等(1994年)估计,在这些情况下,肌营养不良蛋白基因突变的父系遗传发生率高10倍,与贝叶斯预测和基因突变发生率相差30倍。因此,他们认为新的肌营养不良蛋白基因突变,父系遗传和偏斜的X失活之间存在一定的机制相互作用。

Chelly等(1986年)报道了首次观察到典型DMD和典型的45,XO Turner综合征的女孩。女孩的一条X染色体通过高分辨率条带是正常的,但是通过Southern杂交和与7个克隆的探针杂交的DNA分析以及Xp21区域中的7个克隆探针显示缺失了3个探针。在这种情况下,父系染色体丢失,而母系X染色体在Xp21.2区域发生缺失突变。Suthers等(1989年)描述了一个患有Becker肌肉营养不良和Klinefelter综合征的人,与他的三个侄子相比,受到的影响要轻得多。轻度的表达可能是由于他的肌营养不良症突变是杂合的。这些侄子确实可能患有杜氏肌营养不良症。

Geifman-Holtzman等人在13位女性中,由34位分娩产生的35名儿童中,男是男性,母亲正在参加营养不良症诊所(1997)发现有6个(17%)以臀位分娩,比足月妊娠的国家标准高5倍。在6个有臀位表现的婴儿中,有2名是DMD感染的男性,1名是女性杂合子,1名是围产期死亡的男性,其他2名女性的携带者身份未知。大多数受DMD感染的雄性(12/14)均在顶点位置分娩。因此,作者得出结论,母亲而不是胎儿的肌肉无力是决定足月胎儿位置的重要因素。他们认为,子宫或骨盆带肌张力的微妙变化可能会导致DMD基因携带者的臀位出现率更高。

吉冈等(1998年)分析了X失活的4个表现出杂合子,5个无症状携带者和32个女性对照。92%的雄激素受体(AR; 313700)基因中的CAG重复是杂合的。所有表现出的携带者表现出70-93%的偏斜失活,而无症状携带者表现出随机的失活(50-60%)。在对照组女性中,有6%的女性表现出大于70%的偏斜失活。

报道的女性DMD的遗传机制包括(1)DMD突变的女性携带者中X染色体失活的偏态模式(Azofeifa et al。,1995)(2)X;破坏DMD基因的常染色体易位(Cantagrel等,2004);(3)X染色体或Turner综合征,与其余X染色体中的DMD突变有关(Chelly等,1986);(4)带有DMD突变的X染色体的母亲等位线切割(Quan et al。,1997)。片山等(2006年)报告通过基因分析证实了越南儿童DMD的第五种机制。尽管该孩子是表型上的女性,但其核型显示为46,XY,并且发现她的AR基因存在突变,导致雄激素不敏感综合征(AIS; 300068)。患者的姐姐也有AR突变和AIS,但没有DMD突变。未受影响的母亲被发现是AR突变的杂合子,但没有DMD突变,表明它是先证者。片山等(2006年)得出结论,DMD和AR基因中孤立突变的同时出现构成了女性DMD的第五种机制。

Rajakulendran等(2010年)报道了2个不相关的DMD突变女性携带者,这些携带者在成年后出现明显的右侧血肿和手臂和腿部肌肉无力。MRI显示患侧肌肉萎缩和脂肪替代,组织学研究显示肌营养不良蛋白染色减少。两者都有增加的血清肌酸激酶。老年妇女患侧反射乏力,无肌营养不良家族史,并显示淋巴细胞X失活率偏高。这位年轻的妇女有一个患病的儿子,淋巴细胞正常X失活。Rajakulendran等(2010年)表明,肌肉组织中偏斜的X灭活和体细胞镶嵌的结合是明显的不对称表现。

▼ 细胞遗传学
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Greenstein等(1977年)在一个X相互易位的16岁女孩中发现了DMD。人们认为母亲不是携带者。Xp21处的断裂可能导致无效突变。正常的X染色体被灭活。Verellen等(1978)报道了X; 21易位和Xp21断裂的情况。Canki等(1979)描述了在Xp21断裂的X; 3易位女孩中的类似发现。母亲被认为是杂合子。

Zneimer等(1993年)使用传统和分子细胞遗传学技术的组合来研究理查兹等人首次报道的双胞胎(1990)。这对双胞胎在一个X染色体上的肌营养不良蛋白基因内携带了大约300 kb的缺失。由缺失中的外显子产生的独特DNA片段与两个双胞胎的中期染色体原位杂交,该探针大概只会与正常的X染色体杂交而不与携带缺失的X染色体杂交。通过反向谱带(R谱带)和在培养物中添加5-溴脱氧尿苷来鉴定染色体,以区分早期复制的X染色体和晚期复制的X染色体,分别对应于活跃和不活跃的X染色体。实验表明,DMD双胞胎的正常X染色体主要失活。Werner and Spiegler(1988)利用高分辨率R 波段的改进方法在一个智力正常且除DMD以外没有其他疾病的8岁男孩中显示Xp21.13缺失。他健康的母亲在缺失中是杂合的,该缺失在淋巴细胞中随机X失活。

Saito-Ohara等(2002年)研究了一名16岁的Duchenne肌营养不良症,严重智力低下,无力症和眼球震颤的患者,该患者被证明具有X染色体的周围性反转,46,Y,inv(X)(p21.2q22.2)。他的母亲在一个等位基因上进行了倒转。患者的病情最初被误诊为脑瘫。由于DMD基因位于inv(X)的一个断裂点Xp21.2,并且由于其缺陷很少与严重的智力低下有关,因此该患者的其他临床特征被认为可能与相反的情况有关。 Xq22的断点。这两个断点的分子细胞遗传学特征揭示了3个可能对神经肌肉和认知发育产生灾难性影响的遗传事件:Xp21.2处DMD基因的一部分缺失,300401)在Xq22.2和RAB40AL基因(破坏300405)。Saito-Ohara等(2002年)推测,RAB40AL的破坏是造成患者严重的智力低下的原因。

Tran等(2013)报告了一个3岁的日本男孩,患有Duchenne肌营养不良症和中度智力障碍,伴有染色体内倒置,inv(X)(p21.2; q28),涉及肌营养不良蛋白和KUCG1(300892)基因。KUCG1是长的非编码RNA,可显示大脑表达。KUCG1的第一个外显子剪接到肌营养不良蛋白基因的脱位部分,产生嵌合肌营养不良蛋白转录物。患者的脑部MRI正常。Tran等(2013)假设KUCG1基因的中断可能导致了该患者的智力低下。但是,在另外10个日本X族智力低下的家庭中,对KUCG1基因的测序未发现任何突变。

▼ 测绘
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杜兴氏肌营养不良症与色盲或G6PD无关(Emery等人,1969;Zatz等人,1974)。找不到与Xg的链接;总的lod得分分别为theta 0.10和0.30,分别为-14.6和-2.4(Race和Sanger,1975年)。

Lindenbaum等(1979)发现DMD具有X-1易位,并建议DMD基因座在Xp1106或Xp2107。Xp21带断裂点处具有X常染色体易位的许多女性表现出Duchenne肌营养不良。一种解释是基因基因座在那个区域,而正常X上的基因座被灭活了。Murray等(1982)发现DMD与限制酶多态性的连锁在大约10cM的距离处。通过研究体细胞杂种,将具有多态性的克隆DNA序列(λRC8)分配给Xp22.3-p21。Spowart等(1982)概述了怀疑DMD基因在Xp21位置的原因。

Wieacker等(1983)研究了由克隆的DNA序列RC8定义的限制性片段长度多态性和X连锁鱼鳞病之间的联系。在一个信息丰富的家庭的9个中观基因中至少发现2个交叉点,这表明RC8和STS可能相距25 cM。由于STS距离Xg基因座近15 cM,并且RC8和Duchenne肌营养不良症密切相关,因此DMD与Xg可能相差50 cM或更多。沃顿等(1984年)研究了具有DMD和X; 21易位的女性,该位在21p上分裂了编码核糖体RNA的基因块。因此,核糖体RNA基因探针可用于从易位位点鉴定连接片段,并在DMD基因座处或附近克隆X的片段。

金斯顿等(1983年,1984年)发现与克隆的序列L1.28 BMD的连接(由第七人类基因图谱研讨会在洛杉矶指定DXS7; d = DNA,X = X染色体,S =段,7圈定=序列)。估计间隔大约为16 cM,这也是DXS7和DMD之间的近似间隔。DXS7位于Xp11.0和Xp11.3之间。因此,这两种形式的X连锁肌营养不良症似乎是等位基因,在X染色体常染色体易位的女性中发现重度和轻度疾病(Duchenne和Becker,如果愿意的话)也支持这种可能性。与其他人的报道相反,金斯顿等(1984)没有发现BMD与色盲有关的证据。Xg也显示没有链接。

Francke等(1985年)研究了患有3种X连锁疾病的男性患者:慢性肉芽肿性疾病,伴有细胞色素b(-245)缺乏和麦克劳德红细胞表型,杜兴肌营养不良和色素性视网膜炎(参见RP3,300029))。Xp21的一部分的非常细微的间隙缺失被证明是这种“连续基因综合征”的推测基础。患者基因组中没有1个DNA探针,证明这是缺失而不是易位。由于该探头(称为754)显然非常接近DMD,并且可以识别高频RFLP,因此证明对DMD的连锁研究非常有用。这些发现表明CGD,DMD和RP的紧密聚类与单独的连锁数据不一致,这表明McLeod和CGD接近Xg,而DMD和RP则相距遥远(也许至少为55 cM),并且多达彼此相距15 cM。Francke等人提出了至少4种可能的差异解释(1985)。一个建议是该缺失包含可能影响细胞膜成分的单个缺陷,随后存在数种疾病。

Mulley等(1988)报道了DMD和来自8个信息性家族的基因内标记之间的重组频率,这些信息性家族包含30个信息性基因。没有观察到重组体。作者评论说,基因内标记和DMD之间的平均theta可能为1-2%。Grimm等人(1989)报道了肌营养不良蛋白基因座内DNA片段DXS164的2个亚克隆之间的重组率为4%,这表明重组的热点。

▼ 分子遗传学
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Tuffery-Giraud等(2009年)描述了DMD基因突变的法国数据库,其中包括2,411个条目,其中包括在2,046名男性患者和38名表达女性中鉴定的2,084个孤立突变事件。在法国,通过遗传学诊断为“肌营养不良症”,这对应于估计的每百万39个频率。数据库中的突变包括1,404个大缺失,215个大重复和465个小重排,其中39.8%是无意义的突变。大约24%的突变是从头事件。发现法国BMD的真实频率几乎是DMD的一半(43%)。

Oshima等人在624个评估DMD突变的指数病例中(2009年)报道在238个样本(38.1%)中检测到基因组重排。188例(79.0%)被检测到缺失,包括单外显子缺失的31例和多外显子缺失的157例。大多数缺失落在该基因的外显子45和52之间以及外显子8和13之间。在44(18.5%)例中检测到重复,其中12个涉及单外显子和32个多外显子。在6(2.5%)例中检测到复杂的重排。其余386例结果正常。大岛等(2009年)选择了15个唯一的重排,其中没有一个共享一个共同的断点,并使用数组CGH和MLPA分析来评估机制的重排。其中的14个缺失具有微同源性,并且在断裂点处有小插入,这与DNA损伤和修复后的非同源末端连接(NHEJ)机制一致。对3种复杂的基因内DMD基因重排的分析确定了可能导致基因组不稳定的几个特征,包括与重复序列对齐的断点,涉及茎环结构的倒位/缺失,依赖复制的前叉失速和模板转换(FoSTeS),以及重复导致二级删除。

修饰基因

Pegoraro等(2011)检查了106名DMD患者29种基因的变异,这些基因被选作疾病严重程度的候选修饰因子。骨骼肌mRNA谱分析确定了编码骨桥蛋白的SPP1基因启动子rs28357094的G等位基因(166490),对疾病进展和对糖皮质激素的反应均具有显着影响。在常染色体显性遗传模型中,G等位基因的携带者(占受试者的35%)进展更快,抓地力降低12-19%。该关联已在156名患者的第二个队列中得到验证。

▼ 诊断
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有症状的半合子

患有DMD的男性的临床诊断非常简单。从三岁开始的步态困难,进行性肌病性肌无力,小腿假性肥大和血清肌酸激酶水平的大量升高允许进行诊断。肌电图和肌肉活检是确定的。如果不仔细检查营养不良的组织学特征,则在疾病早期进行的活检中发现的炎症改变可能会错误地提示诊断为多发性肌炎。

Heyck等(1966年)报道了来自一个有风险的家庭的9日龄婴儿中高水平的CPK(和其他酶)。根据Dubowitz(1976)的研究,尚未证实脐带血在确诊病例中的升高。此外,许多围产期因素似乎导致CPK升高。Mahoney等(1977)证明胎盘穿刺获得的胎儿血液中的CPK升高,并通过证实流产胎儿骨骼肌的组织学变化,证实了这是一种产前诊断方法。

Darras等(1987年)报道的经验表明,尽管当时存在大量的基因内和侧翼DNA多态性,但在DMD的产前诊断中通常仍存在不确定性。

Bartlett等(1988)指出,与使用RFLP相比,缺失的作图是进行产前诊断和携带者检测的更可靠,更简便的方法。他们建议,一旦整个基因可用于筛选,大多数DMD男孩将显示缺失。片山等(1988)证明了RFLP在DMD的产前诊断和携带者检测中的有用性。在引用的一些示例中,作者还利用了肌酸磷酸激酶水平。Speer等(1989)综述了使用cDNA探针进行产前诊断和载体检测的状况。Clemens等(1991)利用了人类基因组中大约50,000-100,000(CA)n位点的存在(Tautz and Renz,1984),用于DMD和BMD中的携带者检测和产前诊断(CA)n基因座是所有短串联重复序列(STR)序列的子类。由于它们通常是多态的,即所谓的pSTR,因此可用于连接目的,并易于通过PCR进行研究。

比伯(Bieber)等人(1989年)描述了在无法鉴定基因缺失且RFLP模棱两可的情况下,将免疫印迹用于肌营养不良蛋白分析以诊断DMD。Evans等(1991年)用于子宫胎儿肌肉活检,以评估X染色体与患病同胞相同的男性胎儿的肌营养不良蛋白。Evans等(1993年)使用相同的程序来评估对高龄产妇进行的羊膜穿刺术中发现的女性胎儿,其携带的是de novo X; 1易位,断裂点位于Xp21。妊娠20周时子宫内活检显示肌营养不良蛋白正常,婴儿出生时血清肌酸激酶正常。回顾了通过胎儿肌肉活检检测肌营养不良蛋白的情况。Sancho等(1993)证明,当常规DNA分析不能为DMD的产前和产后诊断提供信息时,可以通过用含有MYOD的逆转录病毒载体感染培养的皮肤成纤维细胞,羊膜细胞或绒毛膜绒毛细胞来诱导肌发生(159970)。 ,一个调控肌生成的基因。肌节蛋白转化肌细胞中肌营养不良蛋白的免疫细胞化学分析是证明肌营养不良蛋白缺乏的有效方法。

Beggs和Kunkel(1990)提出了说明DMD或BMD分子诊断程序的流程图。对于具有一致临床特征,CPK水平和肌肉活检的男性,他们建议首先进行肌营养不良蛋白的蛋白质印迹测试。如果这是正常的,则应该对患者进行其他神经肌肉疾病的研究。如果肌营养不良蛋白的大小减少或增加,而肌营养不良蛋白的量减少或不减少,则应怀疑BMD。如果不存在肌营养不良蛋白,则应怀疑DMD。此后,应进行PCR测试和Southern blot分析,寻找缺失/重复。这些程序可检测约65%的患者,Southern印迹可通过区分90%以上病例的框内突变和移码突变来预测严重程度。如果找不到删除或重复项,因此,有必要诉诸基于RFLP的链接研究,不幸的是,这很费力且费时。诊断完成后,该信息可用于载体检测和产前诊断。对于患有肌营养不良症症状的女性,可以使用针对肌营养不良蛋白的免疫组织化学技术,以显示肌营养不良蛋白的少量丢失,并且当发现异常时,可以进行相同的PCR,Southern印迹和连锁研究方法。如果免疫组织化学正常,则可以对女性进行其他神经肌肉疾病的研究(异常指示载体的状态。)对于患有肌营养不良症症状的女性,可以使用针对肌营养不良蛋白的免疫组织化学方法,以显示肌营养不良蛋白的片状丢失,当发现异常时,可以进行相同的PCR,Southern印迹和连锁研究方法。如果免疫组织化学正常,则可以对女性进行其他神经肌肉疾病的研究(异常指示所显示的载体状态。)对于患有肌营养不良症症状的女性,可以使用针对肌营养不良蛋白的免疫组织化学技术,以显示肌营养不良蛋白的少量丢失,并且当发现异常时,可以进行相同的PCR,Southern印迹和连锁研究方法。如果免疫组织化学正常,则可以对女性进行其他神经肌肉疾病的研究(异常指示载体的状态。)Beggs and Kunkel(1990)提供了有用的说明性病史,以及一个假设病例,其中一个新生儿在筛查程序中发现CPK升高,但体格检查正常,家族史阴性。如果Western印迹显示肌肉中没有可检测到的肌营养不良蛋白,并且PCR分析检测到缺失,而Southern印迹证实了这种缺失,那么他的母亲可能携带该缺失或正常。即使正常,也可以为她提供产前诊断,因为她很有可能是种系镶嵌。值得考虑的是,这种筛查程序在诊断可能对父母有用的阶段诊断DMD的有用性。

Kristjansson等(1994)使用引物延伸预扩增(PEP)通过产生足够的模板来进行多个后续DNA分析(使用PCR)来增加单细胞遗传诊断的范围和能力。他们报告了对5个通常缺失的肌营养不良蛋白外显子进行单细胞同时分析。在93%的PEP与单羊细胞,绒毛膜绒毛细胞和卵裂球的反应中,获得了成功的结果,对受影响男性单淋巴母细胞的盲法分析得出93%的诊断准确性。他们建议,通过对同一卵裂球进行多位点重复分析,可以实现未受影响的雄性胚胎的转移并提高诊断可靠性。

帕森斯等(1996)讨论了用于新生儿筛查后向父母公开诊断杜氏肌营养不良症的程序。1990年,威尔士开始对DMD进行新生儿筛查。虽然仍在对DMD进行新生儿筛查,但初步证据表明,可以通过实施严格的披露和支持方案来避免因症状而预先进行此类披露的过度创伤。从筛查到诊断的每个阶段都应促进父母的选择,并应为父母提供最大的公正信息,以作为他们做出决定的依据。家庭在获得结果时不应有延迟,这可能会带来额外的压力。与初级卫生保健小组和儿科医生的会面为家庭的持续支持提供了便利。

杂合子

玫瑰等(1977年)得出结论,乳酸脱氢酶的同工酶5与肌酸磷酸激酶一样,是一种敏感的载体状态指标。实际上,LDH-5鉴定出一些具有正常CPK的携带者女性。通过将两种酶的测定结果结合起来并进行广泛的家谱筛选,他们发现30位母亲中有28位可能是杂合子。Lesch-Nyhan综合征(308000)和血友病(306700)的数据也表明,男性携带者比例高与男性高于女性的突变率一致。在某些DMD携带者中血红蛋白(142290)升高。Percy等(1981)发现与肌酸激酶结合使用的血红蛋白能改善载体的识别。佐藤等(1978)提供了证据表明红细胞膜以及肌肉膜都参与了。贝克曼等(1978)指出,血浆CPK对携带者女性的诊断在新生儿或婴儿时期是最好的。他们建议对所有婴儿进行筛查。

尽管使用与肌营养不良蛋白基因互补的探针对DNA进行分析可以使至少三分之二的成年男性患者明确诊断,但是在女性患者中,这种方法因杂合性导致分子缺失的混淆而令人沮丧,而仅靠基因剂量还不够可靠。脉冲场凝胶电泳可以检测这些患者中肌营养不良蛋白基因的异常大小,分析肌营养不良蛋白本身可能会有所帮助。

Tangorra等(1989)提出,当暴露于L-α-溶血磷脂酰胆碱时,红细胞形成棘突细胞(脊柱细胞)的趋势会增加,可以用作检测DMD载体的方法。

随着肌活检蛋白的肌营养不良蛋白分析在分子诊断中的应用越来越广泛,许多以前没有任何神经肌肉疾病家族史的女性肌病患者在肌肉活检中发现了马赛克肌营养不良蛋白免疫染色模式(Minetti et al。,1991)。这些患者一般通过肌营养不良蛋白检测被诊断为女性肌营养不良症患者,然后被重新分类为四肢带状肌营养不良症(推测为常染色体隐性遗传)(Arikawa et al。,1991)。Hoffman等人在一项针对女性肌病患者的505次肌肉活检的大型随访研究中(1992)发现使用抗肌萎缩蛋白免疫荧光法检测时,约有10%的高CK血症,通过肌肉活检的肌病模式且没有DMD家族史的女性可被确定为DMD的携带者。据推测,这种女性肌营养不良症患者是杂合子携带者,其携带正常肌营养不良蛋白基因的X染色体表现出优先失活。例如,在两组不一致的单卵双胞胎中就显示出这种情况(Bonilla等,1990;Richards等,1990)。

然而,仅在血液中肌酸激酶水平升高的杂合子雌性中检测到镶嵌染色模式。没有症状或无肌酸激酶升高的无症状女性的诊断仍然是一个问题。Hurko等人在一项研究中发现了一种潜在的DMD杂合子,它对 G6PD同工酶也是杂合的(1989)发现只有那些表达G6PD-A同工酶的成肌菌落也表达肌营养不良蛋白。他建议肌营养不良蛋白表达的体细胞测试可能在模棱两可的情况下的遗传载体测试中很有用。

Hoogerwaard等(2005年)检查了50种DMD和BMD明确携带者的骨骼肌活检,包括22例表现携带者,5例具有运动依赖型肌痛或痉挛的携带者和23例非表现携带者。尽管42%的活检显示非特异性异常,但在组织病理学改变与肌肉无力,扩张型心肌病,血清肌酸激酶活性,肌营养不良蛋白异常或年龄之间未发现关联。例如,5例患有心肌病的携带者没有肌营养不良蛋白异常,而6例不表现出携带者的免疫组织化学肌营养不良蛋白模式异常。

家族内变异

Sifringer等(2004年)研究了两个兄弟的DMD病程不同的非常罕见的骨骼肌活检组织表达谱之间的差异。比较两个兄弟发育过程中的重要参数,可以清楚地看出,哥哥比年轻人更容易受到肌肉无力的影响。小弟弟比大哥早了9个月就可以坐下,走了22个月。哥哥在9岁时被轮椅束缚,而弟弟预计不会在同一年龄成为轮椅依赖者。此外,大男孩智障。尽管未检测到DMD基因的缺失或点突变,Sifringer等(2004年)比较了两个兄弟中骨骼肌的转录组,以确定可能与轻度表型有关的过度表达的转录本。与受影响较严重的男孩相比,在受影响较小的患者中发现了六个基因过表达3至20倍。酪蛋白激酶1(600505)显示出略高的表达。发现具有较温和表型的肌球蛋白轻多肽2(MYL2;160781)的上调是肌纤维再生的最敏感标志之一。这些研究的目的是鉴定在杜氏肌营养不良症中可用于治疗的修饰剂。

▼ 临床管理
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DMD的管理主要是有症状的:提供用于行走,预防脊柱侧弯和呼吸道洗手的辅助设备。Goertzen等(1995年)报道了32例平均年龄为6.1岁的Duchenne肌营养不良症患者中,脊柱肌肉的早期释放,筋膜阔肌切除术和跟骨延长的功效,可以安全地预防严重的挛缩和延缓脊柱侧弯的发展。

Zatz等人在之前有9种DMD病例中发现了这种情况(1981)观察到一个男孩受到异常轻微的影响,也许是由于生长激素缺乏症的巧合。根据这一观察结果(Zatz和Betti,1986年),Zatz等人(1986)在与DMD一致的单卵双胞胎中使用了生长激素抑制剂mazindol。另一对双胞胎接受了安慰剂。一年后,“密码被打破”,发现用安慰剂治疗的双胞胎比他的“马新多”治疗的兄弟差得多,后者实际上“被捕”。

根据一项为期6个月的试验研究,Mendell等人(1989年)得出的结论是,泼尼松可改善DMD患者的强度和功能。尽管尚无改善的机制,但尚不清楚是否有必要长期应用皮质类固醇激素治疗,尽管有副作用。

研究表明营养不良性肌中钙蛋白酶(114220)的活性与肌肉坏死之间存在相关关系,但尚未测试钙蛋白酶激活是在细胞死亡之前还是其死亡。Spencer和Mellgren(2002)假设钙蛋白酶可能在营养不良性肌肉的坏死过程中发挥积极作用,而抑制钙蛋白酶可能为DMD的治疗提供选择。

Malik等(2010年)研究人员发现,在14天的庆大霉素静脉注射治疗后,由于肌营养不良蛋白基因终止密码子突变而导致DMD的10名男孩的血清肌酸激酶水平较基线水平降低了50%。相比之下,这种治疗对8个具有移码突变的男孩没有影响。在接受治疗6个月的12例患者中,有6例在一系列骨骼肌活检中肌营养不良蛋白水平升高,其中3例具有潜在的治疗范围(肌营养不良蛋白水平升高300%或更多)。这些患者的平均肌肉规模在研究期间并未减少,有些患者的强制肺活量甚至略有增加,表明具有临床益处。只有1位患者对新型抗原决定簇产生了T细胞免疫应答。

基因治疗

理论上,注射到DMD患者肌肉中的供体成肌细胞可以与宿主肌肉纤维融合,从而贡献其细胞核,从而有可能替代不足的基因产物。门德尔等人(1995年)将未受影响的父亲或兄弟捐赠的肌肉细胞每月注射一次,持续6个月,共12个DMD男孩的每只手臂的二头肌肱二头肌。尽管在1名患者中,有10.3%的肌纤维在成肌细胞转移后表达了供体来源的肌营养不良蛋白,而其他3例患者的供体肌营养不良蛋白水平较低,但注射成肌细胞的手臂和对照组的肌肉力量没有显着差异。

Van Deutekom等(2001年)探索了一种遗传疗法,旨在通过靶向调节肌营养不良蛋白前体mRNA剪接来恢复DMD患者肌肉细胞中的阅读框。考虑到外显子45是DMD中最容易缺失的外显子,而外显子(45 + 46)缺失仅引起轻度的BMD,因此作者设计了一种基于反义的系统来诱导外显子46从培养的肌管中转录本中跳过。无论是老鼠还是人类。在来自2位携带外显子45缺失的不相关DMD患者的肌管培养物中,在约15%的mRNA中诱导的外显子46的跳跃导致了至少75%的肌管中正常量的适当的肌营养不良蛋白。作者假设该策略可能不仅适用于超过65%的DMD突变,而且还适用于许多其他遗传疾病。

Aartsma-Rus等(2003年)扩大了反义挽救方法的应用(van Deutekom等,2001年),用于从6名DMD患者身上培养出的肌肉细胞,这些患者带有不同的缺失和无义突变。在每种情况下,都诱导了目标外显子的特异性跳跃,从而在超过75%的细胞中恢复了肌营养不良蛋白的合成。转染后16小时可检测到该蛋白质,并在2天内在膜上增加至显着水平,并维持至少一周。从肌营养不良蛋白-糖蛋白复合物中恢复了4种相关蛋白的膜表达,进一步表明了其适当的功能。

Harper等(2002)对肌营养不良蛋白结构域进行了详细的功能分析,结果表明该蛋白的多个区域可以以各种组合方式缺失,从而生成功能强大的微型和微型营养蛋白。对转基因mdx小鼠(DMD的模型)的研究表明,这些截短的营养不良蛋白可预防多种营养不良的功能特征。表达最小肌营养不良蛋白的肌肉受到充分保护,不会受到肌肉活动引起的损害,并且形态上与正常肌肉没有区别。此外,将携带微营养蛋白的腺相关病毒注射入具有免疫能力的mdx小鼠的营养不良肌中,导致该疾病的组织病理学特征发生显着逆转。Harper等(2002年) 结论认为,通过使用微量营养不良蛋白进行基因治疗,可以预防和逆转营养不良性病理。

为了满足对能够抑制过早终止的药物的需求,Welch等人(J.Biol.Chem。),37,1593-53(2007年)鉴定出的PTC124是一种化学实体,可以选择性地诱导早熟的核糖体通读,但不诱导正常的终止密码子。PTC124是连接到氟苯和苯甲酸环的284.24-Da,非手性1,2,4-恶二唑。PTC124活性(使用无意义的报告基因优化)可促进人和表达dystrophin无效等位基因的mdx小鼠的原代肌肉细胞中肌营养不良蛋白的产生,并在暴露于药物后2至8周内恢复mdx小鼠的横纹肌功能。动物血浆中的PTC124耐受性很好,大大超过了废话抑制所要求的暴露量。PTC124对过早终止密码子的选择性,其特征明确的活性,口服生物利用度,并且药理特性表明,该药物可能在治疗范围有限或没有治疗选择的情况下,对治疗大量遗传性疾病具有广泛的临床潜力。已经开始治疗两种囊性纤维化的临床试验(219700)和报告时的DMD。

多达50%的Duchenne肌营养不良症患者显示出罕见的肌营养不良蛋白阳性纤维(回复性纤维)是由自发的,克隆的,恢复框架的外显子跳跃所引起的(Aartsma-Rus等,2004)。这一发现促使人们对使用反义技术将DMD转化为框架内对应物Becker肌肉营养不良的可能性进行了研究。由于它们有能力通过在剪接过程中阻断特定的外显子来跳过外显子,因此反义寡核苷酸可以纠正DMD转录本的阅读框,产生内部截短的营养不良蛋白,例如与贝克尔肌营养不良症相关的营养不良蛋白。Aartsma-Rus等(2003年)结果表明,在DMD患者的培养细胞中,外显子反义寡核苷酸PRO051有效地诱导了特异性外显子51的跳跃。根据莱顿数据库中DMD患者的突变频率(Aartsma-Rus等,2006),van Deutekom等(2006)(2007年)得出结论,PRO051可以纠正所有该病患者中16%的阅读框。van Deutekom等[29]提出了反义化合物在纠正DMD基因开放解读码组,从而在体外和在动物模型中恢复肌营养不良蛋白表达的有效性(2007年)测试肌注PRO051在这种疾病患者中的作用。选择了四名对PRO051的外显子跳过反应阳性的患者进行治疗。对胫骨前肌进行单次注射,并在28天后进行活检。发现每位患者在64%至97%的肌纤维中均显示出特定的跳过外显子51和肌膜肌营养不良蛋白的现象。在肌营养不良蛋白与层粘连蛋白α-2的定量比中,总蛋白提取物中肌营养不良蛋白的量为对照样品中肌营养不良蛋白含量的3%至12%,为对照样品中肌营养不良蛋白含量的17%至35%(156225)。霍夫曼(Hoffman,2007)回顾了这种方法在个性化分子医学中的潜力。

Rodino-Klapac等(2007年)提供了有关DMD基因治疗研究现状的综述。

门德尔等人(2010年)报道了6例杜氏肌营养不良症患者向骨骼肌传递功能性肌营养不良蛋白转基因。治疗后检测到肌营养不良蛋白特异性T细胞,即使在骨骼肌中看不到功能蛋白时也提供了转基因表达的证据。在进行载体治疗之前,在2例患者中意外检测到了循环肌营养不良蛋白特异性T细胞。自发的框内剪接后,从缺失的内源基因表达功能性截短的肌营养不良蛋白的回复性肌营养不良蛋白纤维含有被自身反应性T细胞靶向的表位。门德尔等人(2010年) 告诫在设计和监测该疾病的实验疗法时应考虑T细胞对自身和非自身的肌营养不良蛋白表位免疫的潜力。

▼ 人口遗传学
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Nigro等人在意大利南部坎帕尼亚地区进行了为期12年的前瞻性研究(1983年)发现DMD的发病率为每10万例男性活产21.7,BMD的发生率为每10万例3.2。后者可能因严重程度较低而被低估了,但肯定不能解释DMD发病率的七分之一。在DMD患者中,有38.5%是家族性的;BMD病例中的50%。

威廉姆斯等(1983年)分析了244个DMD的多伦多谱系。在安大略省,DMD的发病率估计为每百万名男性出生292例。零星病例的比例为三分之一,表明男性和女性的突变率相同。发现一个多因素成分(H = 0.379)有助于CPK测量的家族相似性。他们说明了计算机程序COUNSEL在遗传咨询中的使用,该程序考虑了CPK中的多因素组成部分。

Mostacciuolo等(1987年)提供了有关贝克尔和杜兴肌型营养不良的发生率和患病率的人群数据,以及每种形式的估计突变率。Muller和Grimm(1986)指出,通过使用X染色体RFLP在3代DMD家庭中建立DNA单倍型,人们可以从继承其祖父X的DMD患者的比例中计算出男性和女性的突变率。 -染色体。在荷兰,van Essen等人(1992年)估计出生时DMD的患病率为男性活产1:4215。1983年1月1日,男性人口中的患病率估计为1:18,496。提供了以前数据的广泛列表。罗迪和邦迪(1992)观察到,在英国的西米德兰兹地区,DMD的发病率是亚洲印第安人的两倍,而巴基斯坦人的发病率却不及巴基斯坦。尽管数量很少,但无法通过确定性偏见加以解释,并且被认为是真实的。他们认为,印度人DMD频发的可能机制是野生型基因中容易发生突变的重复元件的存在。

Shomrat等(1994)提出,在以色列患有杜兴氏或贝克尔型肌营养不良症的患者中,DMD基因缺失的病例所占比例要比欧洲和北美人群小得多。以色列人的这一指趾为37%,而其他人口中这一指趾为55%至65%。他们指出,有报道表明突变的肌营养不良蛋白等位基因中的缺失比例在某些亚洲人群(如日本人和中国人)中也比西方国家要低。他们发现缺失的大小与疾病的严重程度之间没有关联。所有引起移码的缺失导致DMD表型。

Onengut等(2000年)比较了4个人口中DMD基因缺失的模式:土耳其人,欧洲人,北印度人和印度各地的印度人。统计测试显示小缺失比例的差异。相反,在4个种群中通常观察到的缺失断点的分布和特定缺失的频率没有显着差异。这些变化强烈表明内含子中存在序列差异,并且该差异与种群之间的遗传距离一致。相似性表明某些内含子序列已被保守,并且将触发重复缺失。

▼ 动物模型
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Krahn and Anderson(1994)研究了肌肉营养不良的mdx小鼠模型,并显示合成代谢类固醇治疗会增加肌纤维损伤。

Winand等(1994)发现在男性家养短发猫中,肌营养不良蛋白(300377)启动子的缺失,其具有普遍的肌肉肥大,僵硬和轻度的组织病理学营养不良。该突变消除了肌肉和浦肯野神经元肌营养不良蛋白亚型的表达。皮质神经元同工型在骨骼肌中可检测到表达,但在心脏中不表达。

曼等(2001年)报道了一种潜在的治疗杜兴肌营养不良的方法,可以替代通过细胞或基因置换将功能性肌营养不良蛋白引入营养不良组织的方法:使用2-prim-O-甲基反义寡核糖核苷酸修饰肌营养不良蛋白前体mRNA的加工DMD的mdx小鼠模型。通过靶向反义寡核糖核苷酸以阻断参与正常肌营养不良蛋白前体-mRNA剪接的基序,他们诱导了外显子23的切除和mdx无义突变,而不会破坏阅读框。免疫组化染色显示肌内递送反义寡核糖核苷酸-脂质体复合物后,mdx小鼠中肌营养不良蛋白和γ-糖蛋白的合成和正确的肌膜下定位。

Chamberlain(2002)在肌肉营养不良的小鼠模型的背景下回顾了与基因治疗相关的进展和陷阱。

因为胰岛素样生长因子I(IGF1; 147440)增强了肌肉再生和蛋白质合成途径,所以Barton等(2002)假设Igf1的肌肉特异性表达可以在mdx小鼠模型中保留肌肉功能。与mdx小鼠相比,在肌肉中过表达Igf1的转基因mdx小鼠表现出增加的肌肉质量,增加的力量生成,减少的纤维化和减少的肌坏死。此外,与肌肉再生和抗凋亡相关的信号通路显示出明显升高的活性。巴顿等(2002年) 结论是,促进肌肉再生能力和预防肌肉坏死相结合可以有效治疗因肌营养不良蛋白原发性丧失而引起的继发症状。

吉尔伯特等(2003年)用HDCBDysM向新生和幼年的肌营养不良蛋白缺陷(mdx)小鼠的胫前肌(TA)肌肉注射,该病毒构建体编码2个全长小鼠肌营养不良蛋白cDNA,它们由CMV增强子/β-肌节蛋白启动子调控。10天后,新生儿肌肉中TA纤维总数的42%为肌营养不良蛋白阳性(dys +),该值在6个月内没有下降(研究持续时间)。在治疗的幼虫中,最大的转导发生在30天后(TA纤维阳性的24%),但在6个月后下降了51%。在新生儿治疗过的肌肉中,dys +纤维中集中分布于肌核的百分比仍然较低,肌营养不良蛋白相关蛋白复合物的定位在质膜上得以恢复,肌肉肥大减少,最大的力量产生能力和抵抗收缩引起的伤害增加。除减少肌肉肥大和最大力量产生能力外,治疗过的青少年的病理状况得到改善。在两个动物组中均明显表现出针对鼠肌营养不良蛋白的强烈体液反应,但仅在经过处理的幼体中发生了轻度的炎症反应。

ADAM12(602714)是一种整合素和金属蛋白酶,可预防mdx小鼠的肌肉细胞坏死(Kronqvist等,2002)。Moghadaszadeh等(2003)发现过度表达ADAM12的转基因小鼠在急性损伤后仅表现出轻度的肌病性改变和加速的再生。在mdx / ADAM12转基因小鼠和mdx小鼠之间只发现了基因表达谱的微小变化,这表明mdx / ADAM12肌肉的显着变化可能在转录后发生。通过免疫染色和免疫印迹,Moghadaszadeh等人(2003)检测到表达增加2倍和的突触外定位的α-7B整联蛋白(ITGA7; 600536)和肌养相关蛋白(128240),肌营养不良蛋白的功能同源物。肌营养不良蛋白相关糖蛋白的表达也增加了。

Bassett和Currie(2003)回顾了斑马鱼模型的肌营养不良和先天性肌病。

Utrophin是6号染色体编码的肌营养不良蛋白相关蛋白,具有与肌营养不良蛋白相同的功能性基序。卵磷脂在发育过程中和转基因过度表达时补偿肌营养不良蛋白的能力为鉴定卵磷脂的激活因子提供了重要的推动力。促卵磷脂的启动子A部分受heregulin(142445)介导的GABP(α / β)转录因子复合物介导的细胞外信号相关激酶依赖性激活的调控(请参阅600610)。因此,该途径提供了调节肌肉中卵磷脂的表达的潜在机制。克拉格等(2004年)测试了调蛋白在DMD的mdx小鼠模型中改善营养不良表型的能力。腹膜内注射编码heregulin胞外域表皮生长因子样区域的小肽,在体内进行了3个月的体内注射,导致了卵磷脂的上调,肌肉机械性能的显着改善,如对离心收缩介导的损伤的抵抗力所证明。减少肌肉病理。通过heregulin介导的促性腺激素上调改善营养不良的表型,提供了一种药理学治疗方法,从而消除了与基于病毒载体的DMD基因治疗相关的许多毒性和递送问题。

Chakkalakal等(2004年)表明,表达增强的肌肉钙调神经磷酸酶(PPP3CA; 114105)活性(CnA *)的小鼠在其肌膜周围显示出升高的卵磷脂水平。作者将CnA *小鼠与mdx小鼠杂交,以确定提高钙调神经磷酸酶活性预防营养不良性病理的适用性。来自mdx / CnA *的肌肉显示Nfatc1的核定位增加(600489)和纤维类型向较慢的表型转变。测量mdx / CnA *肌肉中的卵磷脂水平表明,卵磷脂的表达有2倍的诱导。肌营养不良蛋白相关蛋白(DAP)复合物的成员存在于mdx / CnA *小鼠肌肉的肌膜中。卵磷脂/ DAP复合物的恢复伴随着中心成核程度和纤维尺寸变异性的显着降低。对肌纤维肌膜损伤的评估显示出膜完整性的净改善,免疫荧光研究表明,mdx / CnA *小鼠的肌肉中浸润性免疫细胞数量减少。Chakkalakal等(2004年)得出结论,钙调神经磷酸酶活性升高可减轻营养不良性病理。

Goyenvalle等(2004)实现了持续的外显子跳跃,通过单次施用表达与修饰的U7小核RNA(RNU7-)连接的反义序列的腺相关病毒(AAV)载体,去除了mdx小鼠的肌营养不良蛋白(300377)mRNA 上的突变外显子。1; 617876)。Goyenvalle等(2004)报道了在整个肌肉群中生理水平的功能性肌营养不良蛋白的持续产生和肌营养不良症的矫正。

岳等(2004年)生成了雌性杂合mdx小鼠,它们在50%的心肌细胞中持续表达全长肌营养不良蛋白基因。在没有外部压力的情况下,mdx小鼠的心脏功能正常。在3个月大的小鼠中使用β-异丙肾上腺素激发,mdx中的心肌细胞肉瘤完整性显着受损,而mdx和C57BL / 10杂合子中的心肌肉瘤完整性没有明显受损。体内封闭胸腔血流动力学测定显示在β-异丙肾上腺素刺激的杂合mdx小鼠中正常的左心室功能。杂合mdx小鼠中的肌营养不良蛋白表达模式不均匀,类似于病毒基因转移研究中的模式。岳等(2004年)得出结论,对50%的心脏细胞进行基因治疗校正可能足以治疗mdx小鼠的心肌病。

Shelton and Engvall(2005)在一篇评论中指出,金毛猎犬,小猎犬,罗威纳犬,德国短毛指针和日本波美丝犬品种中都描述了DMD犬模型。家猫短毛猫中也有猫DMD的报道。

Sampaolesi等(2006年)指出,唯一能再现肌营养不良蛋白基因和人类病理全谱的动物模型是金毛狗模型。患病动物的内含子6出现单一突变,导致肌营养不良蛋白完全缺失,以及早期和严重的肌肉变性,几乎丧失了运动能力和步行能力。由于呼吸肌衰竭,通常会在约1岁时死亡。Sampaolesi等(2006年)据报道,野生型犬中成血管细胞(与血管相关的干细胞)的动脉内递送导致肌营养不良蛋白表达,正常肌肉形态和功能的广泛恢复(通过测量单根纤维的收缩力得到证实)。作者得出的结论是,这种结果可显着改善临床症状并保持活动性。这些数据使中成血管细胞成为将来用于杜兴氏患者干细胞治疗的候选药物。

Wehling-Henricks等(2005)生产了肌营养不良蛋白缺陷型mdx小鼠,其中心肌表达了神经元一氧化氮合酶(NOS1; 163731)转基因。转基因的表达阻止了mdx小鼠的进行性心室纤维化,并大大减少了心肌炎。动态mdx小鼠的心电图仪(ECG)显示了DMD患者所特有的心脏异常。通过NOS1转基因表达改善或纠正了mdx小鼠中的所有这些ECG异常。此外,NOS1转基因表达显着减少了心率变异性降低所反映的mdx心脏自主神经功能缺陷。Wehling-Henricks等(2005年) 结论是,他们的发现表明营养不良性心脏产生NO的增加可能具有治疗价值。

在肌营养不良蛋白缺陷的mdx小鼠中,Cohn等人(2007)证明增加的TGF-β(TGFB1; 190180)活动导致肌肉再生失败。通过施用TGF-β中和抗体或AGTR1对TGF-β进行系统拮抗(106165)氯沙坦阻滞剂改善肌肉再生并减少纤维化。在使用氯沙坦治疗6到9个月后,对各种肌肉群的分析显示mdx小鼠的疾病进展显着减弱,而体内握力测试显示,氯沙坦治疗6个月后有所改善。移出的趾长伸肌的生理分析显示,氯沙坦诱导的肌肉质量增加与每块肌肉的纤维数量显着增加有关,氯沙坦处理过的肌肉在一定刺激强度范围内产生绝对力的性能在统计学上与野生型小鼠没有区别。

彼得等(2009年)表明,DMD小鼠模型中的肌源性Akt(164730)信号促进了促肌钙蛋白(UTRN; 128240)的表达增加,从而取代了肌营养不良蛋白的功能,从而防止了肌膜损伤和肌肉萎缩。

贝林格等(2009年)发现mdx小鼠骨骼肌中的钙通道Ryr1(180901)显示半胱氨酸残基的诱导型一氧化氮(NOS2A; 163730)介导的S-亚硝基化增加,这耗尽了calstabin-1(FKBP12; 186945)的通道复合物)。这导致钙通量增加的泄漏通道。这些变化与年龄有关,并与肌肉营养不良性变化相吻合。用S107预防Ryr1中的钙蛋白酶1消耗,该化合物结合Ryr1通道并增强结合亲和力,抑制肌质网钙泄漏,减少肌肉损伤的生化和组织学证据,改善肌肉功能,并增加mdx小鼠的运动能力。贝林格等(2009)提出通过有缺陷的Ryr1通道增加的钙通量通过增加钙激活的蛋白酶而导致肌肉无力和DMD变性。

岩田等(2009年)证明,通过对Trpv2的显性负抑制作用,mdx小鼠的肌营养不良症得以缓解(606676),Trpv2是Ca(2+)进入途径的主要候选者。当在肌肉中表达Trpv2突变体的转基因(Tg)小鼠与mdx小鼠杂交时,肌肉纤维中胞质Ca(2+)浓度的增加减少了。在mdx / Tg小鼠中,改善了营养不良病理的组织学,生化和生理学指标,如中枢核数目增加和纤维大小变异性/纤维化/凋亡,血清肌酸激酶水平升高和肌肉性能下降,均得到改善。岩田等(2009年) 提出TRPV2是主要的Ca(2+)进入途径,导致持续的Ca(2+)浓度增加和肌肉变性。

Li等(2009)产生了δ-肌聚糖(SGCD;601411)/肌营养不良蛋白(300377)双敲除小鼠(δ-Dko),其中从肌膜中完全消除了残留的糖聚糖。这些小鼠中的促肾上腺皮质激素水平升高,但不能减轻疾病。δ-Dko小鼠的临床表现比mdx小鼠差。他们表现出典型的营养不良迹象,身体消瘦,巨噬细胞浸润,寿命缩短,绝对肌肉力量减少以及对收缩性损伤的敏感性更高。Li等(2009)提出,亚生理性肌糖蛋白表达可能在改善mdx小鼠的肌肉疾病中起作用。

Li等(2009)研究了基质金属蛋白酶9(MMP9; 120361)蛋白水平升高导致肌营养不良蛋白缺陷型mdx小鼠肌病的作用和机制。在mdx小鼠的骨骼肌中,MMP9的水平显着增加,但MMPs的组织抑制剂没有显着增加。浸润性巨噬细胞也导致营养不良性肌肉中MMP9的水平升高。NFKB抑制肽NBD的体内给药可阻断mdx小鼠营养不良性肌肉中MMP9的表达。mdx小鼠中Mmp9基因的缺失改善了骨骼肌的结构和功能,并减少了肌肉损伤,炎症和纤维坏死。抑制MMP9会增加细胞骨架蛋白β-营养不良聚糖(DAG1; 128239)和Nos1减少mdx小鼠肌纤维中Caveolin-3(CAV3; 601253)和Tgfb的含量。MMP9的遗传消融显着增强了mdx小鼠的骨骼肌再生。MMP9活性的药理抑制作用也改善了mdx小鼠的骨骼肌发病机制并增强了肌纤维再生。

威尔曼等(2009)提供了对杜氏肌营养不良症的哺乳动物模型的回顾,重点是在临床前阶段最有效地测试治疗方案的模型。该评价包括小鼠,犬和猫模型。推荐将mdx小鼠作为临床前测试的首选模型,并将犬模型用于控制良好的实验环境中。

Wehling-Henricks等(2009年)测试了神经元一氧化氮合酶nNOS(NOS1; 163731)的丢失是否有助于增加mdx小鼠的易疲劳性。肌肉特异性nNOS转基因的表达增加了mdx小鼠的耐力并增强了跑步机跑步过程中的糖原代谢,但并未影响肌肉的血管灌注。磷酸果糖激酶(PFK; 610681),糖酵解中的限速酶,受到肌肉中nNOS的积极影响;PFK特异性活性在mdx肌肉和nNOS-null突变体的肌肉中显着降低,但在nNOS转基因肌肉和来自表达nNOS转基因的mdx小鼠的肌肉中显着增加。nNOS在变构条件下测得的PFK活性显着增加,但不受内皮NOS或诱导型NOS影响。通过克隆和表达不同的nNOS结构域并测定其对PFK活性的影响,可以测定正调节PFK活性的nNOS的特定结构域。这种方法产生了一种多肽,该多肽包括nNOS的黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)结合域,作为促进PFK活性的分子区域。Wehling-Henricks等(2009)提出糖酵解代谢的缺陷和营养不良性肌营养不良的增加可能部分是由于nNOS和PFK之间正构构相互作用的丧失所致。

Miura等(2009年)发现GW501516是一种过氧化物酶体增殖物激活的受体PPAR-β/δ(PPARD; 600409)激动剂,它通过促性腺激素A启动子中的一个元素刺激mdx肌肉细胞中的促性腺激素 A(UTRN; 128240)mRNA水平。与野生型小鼠相比,mdx骨骼肌中PPARD的表达更高。在为期4周的试验中,治疗增加了表达较慢的肌球蛋白重链同工型和刺激的卵磷脂A mRNA水平的肌纤维的百分比,从而导致肌膜中的表达增加。α-1-syntrophin(SNTA1; 601017)和β-dystroglycan(DAG1; 128239)的表达)也恢复了肌膜。mdx肌膜完整性得到改善,并且治疗还赋予针对偏心收缩引起的mdx骨骼肌损伤的保护。

抗肌萎缩蛋白(300377)的缺乏不能完全概括mdx小鼠的人类疾病,该疾病表现出较轻的骨骼肌缺陷和强效的肌纤维再生能力。萨科等(2010)证明,较温和的小鼠mdx表型是近交小鼠端粒更长导致功能性肌肉干细胞储备更大的结果。Mdx小鼠也缺乏端粒酶RNA成分(TERC; 602322(mTR)发展为严重的进行性肌营养不良症,与人的表型更为一致。Mdx / mTR双突变小鼠的肌肉细胞端粒缩短,与肌肉干细胞再生能力下降相关。通过移植野生型肌肉干细胞,从组织学上改善了mdx / mTR双突变小鼠的缺陷。萨科等(2010)提出,人类疾病的进展部分是由于肌肉干细胞无法维持自发性肌营养不良蛋白引起的损伤修复周期而导致的。

为了获得营养性营养不良性肌中Utrophin表达的治疗水平,Di Certo等人(2010年)开发了一种基于人工锌指转录因子(ZF ATF)的策略。ZF ATF'Jazz'是在体内进行工程设计和测试的,方法是生成在肌肉水平上特异性表达Jazz的转基因小鼠。为了验证用于DMD治疗的ZF ATF技术,作者通过将Jazz转基因小鼠与肌营养不良蛋白缺陷型mdx小鼠杂交,产生了第二个小鼠模型。人工爵士蛋白恢复了肌膜完整性,并阻止了mdx小鼠营养不良性疾病的发展。

除了在肌肉中存在肌营养不良蛋白(dystrophin)(300377),在脉管系统中也发现肌营养不良蛋白(dystrophin)(300377),其缺乏会导致血管缺乏和异常血流。为了创建具有增加的脉管系统的DMD小鼠模型,Verma等人(2010年)将Flt1基因敲除小鼠与mdx小鼠杂交,在胚胎发生过程中它们表现出增加的内皮细胞增殖和血管密度。与野生型和mdx小鼠相比,Flt1 +/-和mdx:Flt1 +/-成年小鼠的骨骼肌血管密度分别增加。与mdx小鼠相比,mdx:Flt1 +/-小鼠的肌肉组织学改善,纤维化,钙化和膜通透性降低。在功能上,与mdx小鼠相比,mdx:Flt1 +/-小鼠的肌肉血流和力量产生增加。由于utxhin在mdx小鼠中被上调并且可以补偿肌营养不良蛋白缺乏的功能,Verma等人(2010年)创建了一个三突变小鼠(mdx:utrophin-/-:Flt1 +/-)。与mdx:utrophin-/-小鼠相比,mdx:utrophin-/-:Flt1 +/-小鼠表现出比mdx小鼠更严重的肌肉表型,它们的肌肉组织学也得到改善,并且存活率显着提高。Verma等(2010)提出增加DMD的脉管系统可能会改善与这种疾病相关的组织学和功能表型。

Menazza等(2010)研究了单胺氧化酶(MAO)在线粒体中产生的活性氧(ROS)是否导致肌肉营养不良的发病机理。MAO抑制剂Pargyline减少了ROS的积累,并对Col6a1(120220)-/-小鼠,Bethlem肌病(158810)和Ullrich先天性肌营养不良(UCMD; 254090)的模型的营养不良表型产生了有益作用,杜氏肌营养不良的模型。肌原纤维蛋白的氧化,通过原肌球蛋白中二硫键跨桥的形成来探测(参见191010),同时在Col6a1-/-和mdx肌肉中都检测到。值得注意的是,在Col6a1-/-小鼠中,Pargyline显着减少了肌纤维凋亡并改善了肌肉强度。Menazza等(2010年)得出结论,MAO在肌营养不良中具有新颖和决定性的作用,增加了线粒体关键作用的证据,并暗示了MAO抑制的治疗潜力。

在mdx小鼠模型中,M1巨噬细胞在加剧肌肉损伤中起主要作用。但是,mdx肌肉含有促进组织修复的M2c巨噬细胞。Villalta等(2011)研究了调节mdx小鼠M1和M2c巨噬细胞之间平衡的因素。IL10的消融(124092)在mdx小鼠表达增加的体内的肌肉损伤和减少的小鼠强度。通过iNOS表达评估,用Il10处理mdx肌肉巨噬细胞可降低M1表型的激活。来自缺乏Il10的小鼠的巨噬细胞比来自野生型小鼠的巨噬细胞更具溶细胞作用。实时PCR和免疫组化分析检测到Il10受体(IL10RA; 146933)在mdx肌肉中。mdx小鼠中Il10表达的消融不影响卫星细胞数量,但在mdx病理的急性和再生阶段,它会增加体内肌生成素(MYOG; 159980)的表达。Villalta等(2011年)得出结论,IL10通过减少M1巨噬细胞激活和细胞毒性,增加M2c巨噬细胞激活以及调节肌肉分化,在肌肉营养不良中起重要作用。

Gehrig等(2012)表明增加肌内热休克蛋白72(Hsp72;140550)的表达可以保留肌肉力量并改善2种肌肉营养不良小鼠模型的营养不良病理。BGP-15是Hsp72的药理诱导剂,可以治疗肥胖引起的胰岛素抵抗,改善mdx营养不良小鼠的diaphragm肌严重受损的diaphragm肌的肌肉结构,强度和收缩功能。在dko小鼠中,DMD的表型导致严重的后凸,肌肉无力和过早死亡,BGP-15减少了后凸,改善了四肢和diaphragm肌的营养不良性病理生理,并延长了寿命。Gehrig等(2012年)发现肌质/内质网Ca(2 +)-ATPase(SERCA; 108730)在mdx和dko小鼠的严重受影响的肌肉中功能异常,并且Hsp72与Serca相互作用以在压力条件下保留其功能,最终促成Hsp72上调可减少肌肉变性。BGP-15的治疗类似地增加了营养不良性骨骼肌的Serca活性。Gehrig等(2012)得出的结论是,他们的结果提供了证据,证明通过使用BGP-15来增加Hsp72在肌肉中的表达对于DMD和相关疾病具有重大的治疗潜力,无论是作为孤立治疗还是作为具有其他潜力的佐剂治疗,包括基因,细胞和药物治疗。

组织蛋白酶S(CTSS; 116845)是一种半胱氨酸蛋白酶,在组织损伤和炎症区域活跃地分泌,在其中参与细胞外基质的重塑和愈合。Tjondrokoesoemo等(2016年)观察到在受伤的野生型小鼠肌肉或mdx小鼠肌肉中Ctss表达的显着诱导。mdx小鼠中Ctss的删除导致DMD发病机理的保护,包括减少的肌纤维更新和病理,减少的纤维化和提高的运行能力。在mdx小鼠中Ctss缺失显着增加了肌纤维肌膜膜的稳定性,并增强了Utrophin,整合素和β-dystroglycan的表达和膜定位,从而将膜锚定在基底层和基础细胞骨架蛋白上。骨骼肌中过表达Ctss的转基因小鼠表现出增加的肌纤维坏死,肌肉组织病理学和与肌营养不良症相似的缺陷。Tjondrokoesoemo等(2016年)结论认为,肌营养不良期间的CTSS诱导是病理机制,是疾病发病机理的基础。

Amoasii等(2018)使用腺相关病毒向具有DMD的δE50-MD狗模型的4只狗递送CRISPR基因编辑成分,并在2只狗的肌肉内递送后6周或在2只狗的系统递送后8周检查了肌营养不良蛋白的表达。在骨骼肌中全身递送后,视肌肉类型而定,肌营养不良蛋白可恢复至正常水平的3%至90%的水平。在心肌中,接受最高剂量的狗的肌营养不良蛋白水平达到正常水平的92%。经治疗的狗还显示出改善的肌肉组织学。Amoasii等(2018)得出的结论是,这些大动物数据支持这一概念,随着进一步发展,基因编辑方法可能被证明在临床上对DMD的治疗有用。