Clinical Characteristics and Genetic Testing of A Pedigree with Early-onset Parkinson's Disease Caused by PRKN Gene Mutation
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摘要:
目的 探讨2个常染色体隐性遗传早发型帕金森病（autosomal recessive early-onset parkinsonism，AREP）家系中2名患者的临床特征及基因突变情况。 方法 对2个中国汉族家庭中共2名患者进行临床资料的收集和基因突变分析。使用靶区捕获和高通量测序筛选与帕金森病（Parkinson’s disease，PD）、震颤、脊髓小脑性共济失调和肌张力障碍等疾病相关的基因；应用多重连接依赖探针扩增（multiples ligation-dependent probe amplification，MLPA）法检测SNCA、LRRK2、PARK2、PINK1、PARK7、ATP13A2、UCHL1、GCH1等基因外显子的重排和大缺失突变。 结果 2名临床确诊为PD的患者表现出明显的临床及遗传异质性。基因检测发现家系1的患者存在PRKN基因2号外显子杂合缺失变异和c.619G > T/p.Glu207Ter*杂合变异2种突变，该复合杂合变异与疾病存在家系共分离。家系2的患者存在PRKN基因3~4号外显子纯合缺失变异，且存在LRRK2基因c.4827+6T > A杂合变异及PINK1基因c.1474C > T/p.Arg492* 杂合变异；生物信息学分析发现LRRK2基因的c.4827+6T > A变异可能导致其剪切改变。 结论 PRKN基因突变所致的早发型帕金森病临床表现及基因突变形式多样；AREP患者可能同时存在多个PD基因致病突变，且其临床发病年龄更早，症状更重更复杂，病情进展更快。 Abstract:Objective To investigate the clinical characteristics and gene mutations of 2 patients in 2 families of autosomal recessive early-onset Parkinson’s disease （AREP）. Methods Clinical data and gene mutation analysis were performed on 2 patients from 2 Chinese Han families. Target capture and high-throughput sequencing were used to screen genes related to Parkinson’s disease （PD）, tremor, spinocerebellar ataxia, and dystonia; Multiple ligation-dependent probe amplification （MLPA） was used to detect the rearrangement and large deletion mutations of SNCA, LRRK2, PARK2, PINK1, PARK7, ATP13A2, UCHL1, GCH1 gene exons. Results 2 patients with clinically confirmed PD showed the obvious clinical and genetic heterogeneity. Gene detection found that there were two mutations in the PRKN gene exon 2 heterozygous deletion mutation and c.619G > T/p.Glu207Ter * heterozygous mutation in the patient of family 1. The compound heterozygous mutation was pedigree cosegregated in the family. The patients of pedigree 2 had homozygous deletion mutation in exon 3-4 of PRKN gene, and had heterozygous mutation in LRRK2 gene c.4827+6T > A, and heterozygous mutation in PINK1 gene c.1474C > T/p.Arg492*; Bioinformatics analysis found that the c.4827+6T > A mutation of LRRK2 gene may lead to its shear change. Conclusion The clinical manifestations and gene mutations of early-onset Parkinson’s disease caused by PRKN gene mutations are diverse; AREP patients may have multiple PD gene pathogenic mutations at the same time, and their clinical onset age is earlier, the symptoms are more severe and complex, and the disease progresses are faster. -
Key words:
- Early onset Parkinson’s disease /
- PRKN gene /
- LRRK2 gene /
- PINK1 gene
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神经根型颈椎病（cervical spondylotic radiculopathy，CSR）是因颈椎间盘、钩椎关节、关节突关节增生肥大的骨赘向侧方突出，刺激或压迫颈神经根而出现的一系列相应节段的感觉、运动功能障碍的一类疾病，以颈肩部、上肢及手指的麻木、疼痛、无力为主要临床表现。CSR经正规保守治疗后仍有不能忍受的根性疼痛和（或）感觉运动功能受损时，需要手术治疗。目前手术治疗CSR应用最多的术式有前路椎间盘切除椎间融合术（anterior cervical discectomy fusion，ACDF）及后路椎间孔成型术（posterior cervical laminoforaminotomy，PLF）[1]。近期有文献报道，后路手术及前路手术术后短期临床效果相当[2-3]。ACDF手术对颈部软组织破坏小、术后手术部位疼痛少，可以更好地恢复颈椎生理曲度，但存在脊髓、食管、颈部神经损伤及远期邻近融合节段退变加速等问题；PLF手术脊髓损伤风险及颈部其他组织损伤的风险较小，大部分地保留了前方椎间盘及韧带结构、减少邻近节段退变风险，治疗费用较低，但手术对后方肌肉剥离较多、术后容易出现颈部轴性疼痛，手术无法通过椎间隙撑开以减压神经根管等缺点。鉴于此，笔者尝试采用经后路部分侧块切除、神经根管扩大减压联合椎弓根钉固定术治疗单节段CSR。术中部分切除相应节段单侧椎板、关节突，采用单侧椎弓根钉固定适当撑开椎间隙、椎间孔提升椎间孔容积，并防止后方结构破坏带来的不稳，减少术后轴性颈痛的发生，初期观察获得较好临床效果，现报告如下。
1. 资料与方法
1.1 纳入与排除标准
纳入标准[1-3]：（1）退变所致的神经根型颈椎病；（2）存在单节段椎间盘突出或关节突关节退变导致的神经根管狭窄并有单侧相应根性疼痛症状；（3）采用经后路减压单侧椎弓根固定术；（4）保守治疗6个月以上无效。排除标准：（1）伴严重骨质疏松；（2）双侧根性疼痛症状；（3）伴后纵韧带骨化；（4）术前颈椎CT扫描证实颈椎椎弓根细小无置钉条件。
1.2 一般资料
选取2016年1月至2018年12月收治的单节段神经根颈椎病患者共26例。其中，男16例，女10例；年龄39～62岁，平均50.5岁。患者临床表现为颈肩部疼痛伴有单侧上肢的神经根分布区域的疼痛、麻木、感觉过敏，可同时存在肌力障碍或腱反射异常，椎间孔挤压试验、臂丛神经牵拉实验阳性。术前颈椎神经根性疼痛视觉模拟（visual analogue scale，VAS）评分，评分6～8分，平均（6.9±0.8）分，术前颈椎功能残障指数量表（neck disability index，NDI）评分，评分25～39分，平均（32.4±4.3）分。手术节段C6/77例、C5/612例、C4/57例。术前常规行颈椎正侧位X线、CT、MRI检查。
1.3 手术方法
气管插管全身麻醉，患者取俯卧位，面部置于Mayfield托上。根据术前根性疼痛症状范围及影像学检查资料明确责任节段。颈部屈曲，消除颈部生理前屈，后正中切口，显露相应节段单侧椎板及关节突关节。参照Zheng等[4]方法进行椎弓根置钉，具体步骤：C4、C5进钉点定位，侧块侧边缘与上关节突基底下缘3 mm交点；C6进钉点定位，侧块侧边缘与上关节突基底下缘2 mm交点；C7进钉点定位，侧块中份与上关节突基底下缘2 mm交点，进钉点确定后，用高速磨钻磨除进钉点骨皮质，显露椎弓根入口，手钻开道，头尾倾角度参照术中C臂透视，内倾角根据术前CT测量，探查钉道及透视监测位置良好后置入直径3.5 mm，长度18～24 mm万向螺钉。使用超声骨刀切除减压节段单侧椎板，用椎板咬骨钳去除上位椎体的部分下关节突，暴露出下位椎体的上关节突后用磨钻打磨后再行椎板咬骨钳咬除，暴露出神经根后，结合术前颈椎MRI、CT，若同时存在椎间盘突出、钩椎关节增生，用神经剥离子向上轻轻牵开神经根，显露突出的组织，若需要更多的显露，最好切除更多的骨质，避免牵拉神经根，用髓核钳咬除突出的组织。减压完成后使用神经探钩探查确认神经根已彻底减压。塑形矫形棒后植入，适当撑开后锁紧螺帽。冲洗术区，留置橡胶引流管后，逐层关闭切口。
1.4 术后处理
术后密切观察神经功能情况，术后2 d静脉给予甘露醇125 mL每日两次静滴、甲泼尼龙80 mg每日两次静滴，口服镇痛、神经营养药物治疗。术后24 h拔除引流管，同时佩戴颈托保护下地活动。
1.5 评价指标
记录手术时间、术中出血量及手术相关并发症，术后2 d复查颈椎正侧位X线片及颈椎CT，在颈椎侧位X线片上测量病变节段椎间隙高度（disc height，DH）。术后1个月、2个月、3个月、6个月、1 a复查颈椎X线、CT、MRI，测量病变节段DH以评估随访时间内有无椎间隙不稳、塌陷，评估根性疼痛VAS评分、NDI评分，根据患者术后主观感受行Odom分级。
1.6 统计学处理
采用SPSS软件进行统计学分析，计量资料以均数±标准差表示，手术前、后VAS评分、NDI评分比较采用配对t检验；术后2 d及末次随访时间DH值比较采用自身配对t检查，P < 0.05为差异有统计学意义。
2. 结果
本组26例患者均获得随访，平均随访时间16～25个月，平均（18.1±4.8）个月；平均手术时间60～100 min，平均（76.9±12.8） min；术中出血量70～120 mL，平增多（87.3±14.3） mL。末次随访时根性疼痛VAS评分平均0～3分，平均（1.4±0.6）分（表1），与术前根性疼痛VAS评分比较，差异有统计学意义（P < 0.05）；末次随访时NDI评分平均7～30分，平均（16.3±6.7）分（ 表1），与术前NDI评分比较，差异有统计学意义（P < 0.05）。术后2 d平均DH为5.1～6.9 mm，平均（5.8±0.6） mm，末次随访时DH为4.9～6.3 mm，平均（5.7±0.4） mm，两者比较，差异无统计学意义（ P > 0.05）。术后颈椎病疗效Odom评级优8例（30.8%），良14例（53.8%），可4例（15.4%），优良率为84.6%。本组病例术中共置入椎弓根螺钉52枚，植置钉时未出现脊髓、神经根及椎动脉损伤情况；术后CT检查见：C 4椎弓根螺钉穿破内壁2枚，C5外壁穿破1枚。随访时间内均未出现感染、内植物松动、C5神经根麻痹等并发症。1例患者术后3个月残留颈肩部乏力、酸胀不适，给予局部理疗，口服乙哌立松片、塞来昔布胶囊2周后好转。典型病例见图1。
表 1 术前、末次随访神经根性疼痛VAS评分、颈部疼痛NDI评分[（$ \bar x \pm s$ ），n = 26]Table 1. VAS score for radiculopathy and NDI score for neck pain before operation and last follow-up[（$ \bar x \pm s$ ），n = 26]指标 术前 末次随访 t P VAS评分 6.9 ± 0.76 1.4 ± 0.9△ 20.6 < 0.05 NDI评分 32.4 ± 4.3 16.3 ± 6.7△ 9.4 < 0.05 与术前比较，△P < 0.05。 
图 1 女，61岁。反复颈肩痛3 a加重伴左手麻木、无力2周入院。诊断：神经根型颈椎病（C6/7）a～e：术前颈椎侧位、过屈过伸位及左右斜位X线片示：颈椎生理屈度变直；C6/7节段失稳，左侧后方钩锥关节处骨赘形成并椎间孔狭窄；f～g：术前颈椎CT、MRI示：C6/7左侧神经根明显受压；h～i：术后2 d颈椎正侧位X线示：颈椎生理曲度恢复正常，C6/7椎间高度及椎弓根钉固定良好；j～n：术后18个月颈椎正侧位X线、二维CT重建及横轴位CT、MRI示：颈椎生理曲度正常，C6/7椎间高度及内固定良好，同术后2 d；C6/7左侧减压充分，神经根管通畅。Figure 1. Female，61 years old. She had repeated neck and shoulder pain for 3 years，and was admitted to hospital for 2 weeks with aggravated left hand numbness and weakness. Diagnosis：Cervical Spondylopathy of Nerve Root Type （C6/7）3. 讨论
CSR选择何种术式治疗主要依据术前致压原因，病变位置、范围，颈椎生理曲度，神经根受压程度及疼痛程度等[5]。手术治疗的目的是：解除受压神经根的压迫，恢复颈椎生理曲度，重建病变节段的局部稳定性[6]。CSR的手术方式主要分为前路手术及后路手术两大类，即ACDF术式及PLF术式。ACDF术式能够较好地重建颈椎的生理曲度，恢复颈椎力线及稳定性。Peolsson等[7]的一项对95例接受ACDF患者的前瞻性研究报道，在平均76个月的随访时间内，症状的缓解率可达90%。Korinth等[8]报道了在平均72个月随访时间内，154例接受ACDF手术的颈椎间盘疾病患者术后优良率达到了93.6%。然而手术疗效取决于颈椎前路减压手术的减压范围，一般认为，横向减压范围需要达到15～18 mm，而神经根自椎管发出后位于钩椎关节侧后方，椎动脉后方，那么横向减压范围过大可能存在椎动脉损伤的风险，如果需要直接解除对神经根的压迫则需要扩大减压范围，需要以横突孔内侧壁为切入点，单椎动脉和横突孔内侧壁厚度仅约3 mm，减压过程中损伤椎动脉风险较大[9-10]。
相对于前路手术，PLF术式通过暴露病变节段的椎板以及关节突关节，切除部分椎板以及部分关节突关节后，可直视下根据神经根受压情况进行适度减压。Koc等[11]认为，后路减压的优势在于直接暴露神经根对其进行减压、保留椎间盘同时保留了节段运动功能、减少融合带来的相关并发症。Korinth等[8]回顾性分析了168例颈椎间盘退变患者接受后路单纯减压术后症状改善优良率为85.8%，并且与154例接受前路手术患者术后的优良率比较差异无统计学意义。虽然后路手术较前路损伤周围组织风险较低，但仍然存在局限，术后因为肌肉剥离、后方结构不稳定引起的轴性颈痛[12]，以及术后随患者年龄增长出现的鹅颈畸形，并且若神经根受压范围较大，需要切除的后方骨性结构较多，单纯减压后可能导致节段不稳。Chang等[13]采用后路椎间孔切开减压的技术治疗了26例单发或多发颈椎椎间孔狭窄导致的神经根型颈椎病患者，分别在26例（76%）和8例（24%）中看到了完全和部分神经根疼痛症状的改变。并且后路减压术式，可以保留更多的小关节和囊膜。因此，前路或后路手术的选择主要取决于影像学检查的表现、患者的症状以及患者的一般情况。若压迫来源于中央偏一侧的软性或硬性椎间盘及骨赘，宜选择前路椎间盘切除椎间融合术；若压迫来源于侧方脱出的椎间盘或椎间孔边缘的骨赘，则宜选择后路椎间孔扩大减压术[3]。
本组病例均为椎间盘向侧方突出、钩椎关节、关节突关节周围骨质增生导致的神经根管狭窄。选择后路手术的原因是：因侧后方的椎间盘突出，钩椎关节侧后方、上关节突内侧缘的骨质增生通过前路的减压，较难达到直接解除神经根管入出口，后方骨赘压迫的目的。并且考虑到单纯内窥镜下后路PLF术中切除范围相对有限，难于彻底减压；术后存在远期节段不稳，轴性疼痛以及椎间隙塌陷的问题[12]。若为了术后的稳定，始终保留超过50%的小关节将导致减压不彻底，特别是在需要进一步增加切除范围的严重的神经根管、椎间孔狭窄病例，为了避免术后颈椎失稳，减压后给与减压节段单边椎弓根内固定。通过适当地对椎间隙的撑开扩大神经根管容积，进一步达到神经根管间接减压的目的。本组病例在手术中采取头高脚低位，控制性降压，可减少术中椎管内静脉丛出血，首先在神经根管入口处用超声骨刀切除上位椎体下关节突，暴露出下位椎体的上关节突后再使用磨钻打磨（务必控制转速、避免失手），用微型椎板咬骨钳辅助咬除上关节突，从而扩大神经根管；用双极电凝沿神经根周围仔细电凝，配合明胶海绵轻柔填塞可减少术野出血。用神经剥离子向上轻柔牵开神经根，用髓核钳咬除突出的前方组织。既达到了彻底直接减压的目的又维持了颈椎的稳定性。术后经过平均（18.1±4.8）个月随访，颈椎生理曲度以及椎间隙高度良好；均未出现继发性的轴性疼痛。
综上所述，经过本组病例随访研究，在严格掌握适应证的前提下，对于椎间盘侧方突出并椎间严重孔狭窄的CSR，经后路单侧减压椎弓钉棒固定是除前路手术外的另一种可选择术式；避免了ACDF术式颈椎前部的重要结构损伤的风险，以及单纯PLF术式后方减压范围受限、远期局部失稳等不足。然而，本研究病例数尚少，仅观察了初期的临床疗效，对该术式的长期临床疗效，有待进一步随访观察。
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图 1 家系1的系谱图及基因测序图
A：家系1系谱图；B：患者（先证者，II-2）存在PRKN基因c.619G>T/p.Glu207Ter*杂合变异；C：患者（先证者，II-2）存在PRKN基因2号外显子杂合缺失；D：患者父亲（I-1）携带PRKN基因c.619G>T/p.Glu207Ter*杂合变异；E：患者姐姐（II-1）携带c.619G>T/p.Glu207Ter*杂合变异；F：患者父亲（I-1）不携带PRKN基因2号外显子杂合缺失；G：患者姐姐（II-1）不携带PRKN基因2号外显子杂合缺失；H：患者的母亲（II-2）携带PRKN基因2号外显子杂合缺失；I：患者的母亲（II-2）不携带PRKN基因c.619G>T/p.Glu207Ter*变异。
Figure 1. Pedigree and gene sequencing of family 1
图 2 家系2的系谱图及基因测序图
A：家系2系谱图；B：患者（先证者，II-2）存在PRKN基因3-4号外显子纯合缺失变异； C：患者（先证者，II-2）存在PINK1基因c.1474C>T/p.Arg492* 杂合无义变异；D：患者（先证者，II-2）存在 LRRK2基因c.4827+6T>A杂合剪接型变异。
Figure 2. Pedigree and gene sequencing of family 2
图 3 LRRK2基因c.4827+6T>A变异的剪接预测（https://rddc.tsinghua-gd.org/tools/patho-predic/result?uuid=005c2fe7-8ebf-4489-a3b0-802b42aeabfb）
LRRK2基因的c.4827+6T>A变异可能导致剪切改变，插入332 bp碱基造成移码而提前终止翻译成截短蛋白。
Figure 3. Splicing prediction of LRRK2 gene c.4827+6T>A mutation
表 1 2名EOPD患者的临床特征及基因突变结果
Table 1. Clinical characteristics and gene mutation results of 2 EOPD patients
临床特征 家系1患者 家系2患者 性别 女 女 发病年龄（岁） 29 28 疾病持续时间（年） 3 13 静息震颤 + ++ 肌强直 + ++ 运动缓慢 + ++ 姿势不稳 − ++ 剂末现象 − + 开期/关期 − + 自主神经功能障碍 − ++ 快速动眼睡眠行为障碍 − + 嗅觉障碍 − + 起病时肌张力障碍 − + 反射亢进 − + 精神症状 − + 对左旋多巴反应性 + + Hoehn-Yahr 1.5 2.5 UPDRS III score 11 29 MMSE 25 20 HAMD 4 20 HAMA 2 8 PDQ39 4 18 基因检测结果 PRKN基因的复合杂合突变：
2号外显子杂合缺失变异、
c.619G>T/p.Glu207Ter*杂合变异PRKN基因：3-4号外显子纯合缺失变异；
LRRK2基因：c.4827+6T > A杂合变异；
PINK1基因：c.1474C>T/p.Arg492* 杂合变异“+”表示“存在”，“−”表示“不存在”；UPDRS III：统一帕金森病分级量表第三部分；NMSS：帕金森病非运动症状评分；MMSE：简易精神状态检查；HAMD：汉密尔顿抑郁量表；HAMA：汉密尔顿焦虑量表；PDQ39：帕金森病问卷。 
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