假肥大型肌营养不良

1、DMD 的致病基因为抗肌萎缩蛋白基因（dystrophin）（OMIM*300377），位于染色体 Xp21.2 区，全长约 2.2 Mb，共包含 79 个外显子，是已知最大的人类基因。DMD 基因的变异以外显子缺失/重复为主。DMD 基因突变也可导致 BMD³。在肌肉中，抗肌萎缩蛋白通过 N 端和 C 端结构域将细胞骨架 F-肌动蛋白与细胞外基质连接起来。移码突变涉及多个不能被三整除的核苷酸缺失或重复，无义突变是指由于点突变使原先编码氨基酸的密码子变为终止密码子；在 DMD 中，这两种突变均可导致蛋白质翻译被过早截断，致使产生无功能且不稳定的抗肌萎缩蛋白。无义介导的衰变似乎不会影响这些抗肌萎缩蛋白转录本，但表观遗传变化会导致转录本生成减少⁴。相比之下，在 BMD 中，基因中间的突变维持了阅读框（可被三整除的核苷酸缺失或重复），并允许产生具有较少的血影蛋白样重复序列但同时具有 F-肌动蛋白和细胞外基质结合域的抗肌萎缩蛋白，因此具有部分功能（图 1）。

2、在 DMD 或 BMD 患者中发现了数千种不同类型的 DMD 基因突变^3,5。DMD 患者中约 60~70% 的突变为缺失，5~15% 为重复，20% 为点突变、小缺失或插入^3,6。相比之下，BMD 患者中 60~70% 的突变为缺失，20% 为重复，5~10% 为点突变、小缺失或插入^3,7-8。缺失和重复集中在 DMD 基因的热点区域，位于外显子 45~55 和 3~9；约 47% 的 BMD 患者和 7% 的 DMD 患者分别在这些热点区域发生突变^9-10。

3、尽管超过 99% 的 DMD 或 BMD 患者存在缺失、重复或小突变，但也有报道称 X 染色体与常染色体（非性染色体）之间存在较大的基因组重排。少数累及 DMD 基因的易位病例已有报道¹¹；这些易位会在男性和女性中引起 DMD，女性患病是由于未受累 X 染色体非随机失活。在这些病例中，由于染色体易位对常染色体的灭活作用，突变 X 染色体失活的细胞将无法存活。只有未受累 X 染色体失活的细胞才能存活。然而，由于累及 DMD 基因的染色体易位，这些细胞不会产生抗肌萎缩蛋白。因此，携带这些易位的女性患者无法产生任何抗肌萎缩蛋白。

4、新生突变在 DMD 和 BMD 患者中很常见；在三分之一的患者中，DMD 和 BMD 是由新生种系突变引起的^12-16。卵母细胞或精子中种系嵌合体的频率因个体而异，但最高可达 14%¹⁷。

1、基因型-表型相关性研究对 DMD 的发病机制提供了独特的视角。对 BMD 患者的研究证实了关于抗肌萎缩蛋白结构与功能之间关系的基础研究结果。与具有其他变异的 BMD 患者相比，缺乏 ABD 或 R16/R17 nNOS 结合结构域的 BMD 患者通常病情更严重^18-19。基因型-表型相关性研究还涉及到对心脏病（如 R16-R19）和认知缺陷（如 CT 结构域）很重要的抗肌萎缩蛋白区域^20-22。

2、通过对具有相同突变但严重程度不同的 BMD 患者（即使在同一家族中）以及缺乏抗肌萎缩蛋白但疾病进展速度不同的 DMD 患者进行研究。这些研究强调了基因修饰因子的重要性，参与炎症或纤维化形成的基因变异可能影响疾病结局。例如，CD40 附近区域的基因变异会影响 CD40 的表达，而 CD40 参与 T 细胞极化。导致 CD40 表达增加的变异与疾病进展缓慢相关²³。

3、已经确定了六种可能减缓疾病进展的基因修饰因子。这些包括影响 SPP1、LTBP4、CD40、THBS1、ACTN3 和 TCTEX1D 的表达和功能的变异^24-25。未来可能会发现更多的基因修饰因子。由于 DMD 是一种罕见疾病，识别这些基因修饰因子具有挑战性；此外，与 CD40 修饰因子一样，有必要在独立的队列中验证研究结果，以排除由于样本量较小而导致的假阳性结果。

1、DMD 主要是一种肌肉变性和坏死疾病²⁶（图 2），尽管肌肉死亡的机制尚不清楚。在发现抗肌萎缩蛋白之前，关于肌肉死亡的几种假说一直存在争议，包括肌肉缺血、运动神经元异常、营养缺乏、代谢缺陷、钙调节异常和肌膜损伤²⁷。

2、在横纹肌中，抗肌萎缩蛋白直接或间接地与肌膜、细胞骨架（肌动蛋白微丝、中间丝、微管和其他相关结构蛋白）、通道蛋白和信号蛋白或骨架蛋白相互作用。总体而言，抗肌萎缩蛋白及其结合伙伴形成了抗肌萎缩蛋白相关蛋白复合物（dystrophin-associated protein complex，DAPC）²⁸。传统 DAPC 是在 20 世纪 90 年代初发现的，由于其中几种组分是糖蛋白，因此被称为抗肌萎缩蛋白-糖蛋白复合物（dystrophin glycoprotein complex，DGC）。DGC 包含 11 种蛋白质：抗肌萎缩蛋白、肌营养不良聚糖亚复合物（α-肌营养不良聚糖和 β-肌营养不良聚糖）、肌糖亚复合物（α-肌糖、β-肌糖、γ-肌糖和 δ-肌糖）、肌长蛋白、互养蛋白、异连蛋白和神经元型一氧化氮合酶（neuronal nitric oxide synthase，nNOS）²⁹。抗肌萎缩蛋白缺乏症可导致 DAPC 解体以及 F-肌动蛋白与细胞外基质之间的相互作用丧失。由于 DAPC 在维持肌肉细胞结构完整性和收缩活性方面具有重要的机械和信号转导作用，DAPC 降解会对肌肉细胞功能产生广泛的影响。

3、肌膜减弱

肌力是通过肌节反复的收缩和松弛循环产生的，这需要肌膜有效地处理机械应力。在 DMD 中，DAPC 降解会削弱肌膜，导致其极易受到收缩损伤。该机制得到了一些观察结果的支持。例如，使用电子显微镜在 DMD 患者的肌肉中检测到肌膜撕裂（所谓的“δ”病变）³⁰。

4、功能性缺血

小团簇的肌肉退化和再生是 DMD 患者首发可见的肌肉病变在缺乏抗肌萎缩蛋白的情况下，nNOS 被错误地定位在肌浆中，总细胞 nNOS 水平降低，从而损害保护性血管舒张并导致肌肉缺血性损伤^3132-34。

5、自由基损伤

在 DMD 中，由于抗肌萎缩蛋白-微管相互作用的丧失，微管晶格变得致密且无序，NOX2 介导的活性氧产生过程显著增强^35-37。活性氮由离域 nNOS 的胞浆活化产生，是 DMD 肌肉中自由基的另一个重要来源³⁸。此外，浸润的炎性细胞和功能失调的线粒体在 DMD 肌肉中进一步产生自由基。总的来说，这种自由基生成导致 DMD 肌肉中蛋白质、脂质和 DNA 氧化标志物增加，表明持续且反复的氧化损伤^39-40。营养不良的肌肉也比健康的肌肉更容易受到氧化应激的影响⁴¹。

6、胞浆钙超载

(1) 在 DMD 模型和患者来源的细胞模型中，肌肉细胞静息时胞浆中的钙离子浓度（尤其是肌膜下）高于健康肌肉⁴²。钙超载引起的线粒体功能障碍可导致代谢缺陷，钙超载还通过触发钙依赖性钙蛋白酶、磷脂酶 A2 和线粒体依赖性坏死等降解途径直接导致肌肉死亡⁴³。

(2) 但钙通道阻滞剂在 DMD 患者中几乎没有临床获益⁴⁴，这表明钙通道介导的钙流入可能仅在发病机制中起次要作用。

7、再生衰竭

DMD 患者再生衰竭可导致肌肉萎缩、纤维化和脂肪替代。一些研究表明，DAPC 在肌肉再生中发挥直接作用^45-46。健康肌肉的损伤可通过卫星细胞的不对称分裂进行修复，而 DPAC 蛋白的相互作用（抗肌萎缩蛋白-PAR1b 和 β1-互养蛋白-p38γ/Carm1）对该修复过程至关重要^45-46。DAPC 降解会破坏活化卫星细胞的肌原性，从而不利于肌肉再生。尽管这一理论揭示了抗肌萎缩蛋白缺失对再生的潜在直接影响，但仍需开展更多的研究来证明卫星细胞不对称分裂受损如何导致动物模型和 DMD 患者的再生衰竭^24,47-48。

8、肌肉损伤的后果

DAPC 降解诱导的肌肉损伤（如肌膜渗漏、缺血性损伤、氧化应激/亚硝基化应激以及钙依赖性蛋白酶和磷脂酶的异常激活）可导致营养不良肌肉的细胞器缺陷和细胞成分改变。在正常肌肉中，有缺陷的细胞器和蛋白质聚集体通过自噬作用清除⁴⁹；然而，在 DMD 中，由于 Akt（一种强效自噬抑制剂）的激活，自噬作用受到严重抑制⁵⁰。DAPC 降解可通过 ROS 介导的 Src/PI3 激酶通路促进 Akt 激活⁵¹。整合素上调和整合素-层粘连蛋白结合也可通过 PI3 激酶通路促进 Akt 激活⁵²。自噬作用受损导致功能失调的蛋白质和有缺陷的细胞器不受控制地积累，最终导致肌肉细胞退化⁵³。

女性携带者若出现发病较早或有严重的肌无力等症状，应考虑以下可能的机制：

1、除 DMD 基因缺失外，同时还有其他区域基因的异常；

2、DMD 基因存在纯合或复合杂合突变；

3、因 X 染色体失活偏倚，以正常的 X 染色体失活为主，突变的 DMD 基因所在的 X 染色体未失活或占少数。这种偏倚可能是由于 X 染色体本身的失活存在偏倚，也可能是 Xp21.2 区域的重组所致；

4、雄激素不敏感综合征患者核型为 46，XY，但社会性别为女性，一个 DMD 基因异常即可致病。