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N英格兰医学杂志。作者手稿;PMC 2010年9月16日发布。
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NIHMSID公司:NIHMS41928
PMID:18256394

Hutchinson–Gilford早衰综合征的表型和病程

梅丽莎·梅里迪思医学博士、公共卫生硕士。,莱斯利·B·戈登医学博士、博士。,萨拉·克劳斯,平均日。,Vandana Sachdev公司医学博士。,安·C·M·史密斯,文学硕士。,莫妮克·佩里医学博士。,卡门·C·布鲁尔,博士。,克里斯托弗·扎勒夫斯基,文学硕士。,H.杰弗里·金医学博士。,贝斯·所罗门医学硕士。,布莱恩·布鲁克斯医学博士、博士。,林恩·高伯医学博士。,玛丽亚·特纳医学博士。,德米特里奥·L·多明戈、D.D.S.、。,托马斯·哈特、D.D.S.、。,詹妮弗·格拉芙医学硕士。,詹姆斯·雷诺兹医学博士。,安德烈亚·格罗普曼医学博士。,杰克·亚诺夫斯基医学博士、博士。,玛丽·格哈德·赫曼医学博士。,弗朗西斯·柯林斯医学博士、博士。,伊丽莎白·纳贝尔医学博士。,理查德·O·坎农三世医学博士。,威廉·加尔医学博士和博士Wendy J.简介医学博士。

摘要

背景

Hutchinson–Gilford早衰综合征是一种罕见的散发性常染色体显性综合征,涉及过早衰老,通常会导致大约13岁时因心肌梗死或中风死亡。该综合征大多数病例的遗传基础是层粘连蛋白a的608密码子从甘氨酸GGC变为甘氨酸GGT(LMNA公司)激活隐秘剪接供体位点产生异常层粘连蛋白a的基因;这会破坏核膜并改变转录。

方法

在2005年2月至2006年5月的一项综合临床方案中,我们招募了15名1岁至17岁的儿童,占世界上已知的Hutchinson–Gilford早衰综合征患者的近一半。

结果

临床调查证实,所有15名患者都有皮肤硬化、关节挛缩、骨骼异常、脱发和生长障碍;心血管和中枢神经系统后遗症也被记录在案。以前未被认可的发现包括凝血酶原时间延长、血小板计数和血清磷水平升高、关节活动范围缩小、低频传导性听力损失和口腔功能缺陷。生长障碍与营养不足、胰岛素无反应或生长激素缺乏无关。少数患者接受生长激素治疗后,身高增长10%,体重增长50%。心血管研究表明,随着年龄的增长,血管功能逐渐减弱,包括血压升高、血管顺应性降低、踝肱指数降低和血管外膜增厚。

结论

确定Hutchinson–Gilford早衰综合征的详细表型非常重要,因为了解该综合征的进展可能有助于了解正常衰老。异常层粘连蛋白A(progerin)在正常细胞中似乎随着衰老而积累。

Hutchinson–Gilford早衰综合征是一种极为罕见的散发性疾病,在某些方面,人类衰老似乎显著加速(图1).1在出生后大约13年内,受影响的儿童死于心血管疾病。其原因是异常的层粘连蛋白A(表示为“前体蛋白”,以区别于正常层粘连蛋白质A),它是由层粘连抗原A外显子11的密码子608中甘氨酸GGC变为甘氨酸GGT所产生的激活的隐秘剪接供体位点产生的(LMNA公司)基因。4,5孕激素以主要的负向方式破坏内核膜的结构完整性。610我们前瞻性地描述了15名受影响儿童的Hutchinson–Gilford早衰综合征的临床特征,寻求对疾病的病理生理过程的见解,阐明以前未被认可的表型方面,并提出评估治疗干预的结果变量。

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Hutchinson–Gilford Progeria综合征患儿的体格检查结果

图A显示患者2在21个月大时身材矮小。B组显示患者5在4岁时脱发。C组显示患者9在7岁时逐渐衰老。D组显示患者12在最大被动伸展下的突出静脉、膝关节和挛缩。面板E显示患者13的手指簇状。F组显示患者14的指骨关节挛缩。面板G显示患者4左腿的凹陷。面板H显示患者2的色素沉着的皮肤区域。第一组显示患者8腹部凸出的网状色素沉着皮肤,其间点缀着色素沉着的皮肤。J组显示患者5的口周紫绀。

方法

患者

我们在2005年2月至2006年5月间的一项研究方案中招募了15名无关的白人儿童(包括4名西班牙裔儿童)。种族是自我报告的。这项研究得到了国家人类基因组研究所机构审查委员会的批准,并分别获得了所有患者及其父母的书面知情同意和同意。此前曾报道过四名儿童的分子突变,4患者9是另一份报告中的患者3,11患者7在Hutchinson–Gilford早衰综合征回顾中拍摄。12美国国立卫生研究院(NIH)记录的患者体重包含在一篇文章中,该文章提出了哈钦森-吉尔福德早衰综合征体重增加的统计预测模型,13在上述对本病的回顾中,我们报告了五名患者(患者5、7、9、10和14)的先前体重。12在本研究中,我们测量了患者的体重、身高、骨密度和体脂百分比随年龄的变化(图2).

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15例Hutchinson–Gilford Progeria综合征儿童的体重、身高、骨密度和体脂百分比与年龄的关系

面板A显示了根据年龄绘制的体重。红色方块代表男孩和女孩的正常第三个百分位,大约比平均值低2 SD。蓝钻石和I条代表Hutchinson-Gilford早衰综合征患者的平均值(±SD)。每个时间段的点居中。例如,0到4个月之间的所有值都是平均值,并绘制为2个月。可获得数据的Hutchinson–Gilford早衰综合征患者人数如下所示。排除患者接受生长激素治疗时获得的数据。B组显示了根据年龄绘制的身高,如A组所示。排除了生长激素治疗期间获得的数据。C组显示骨密度与年龄的关系。每个z评分单位代表与年龄的正常平均值相差1 SD。D组显示了身体脂肪与年龄的关系。圆圈代表女孩,钻石代表男孩。打开的符号表示正常值,用条表示1 SD;闭合符号代表Hutchinson–Gilford早衰综合征儿童的数值。

心血管研究

根据美国超声心动图学会指南,使用飞利浦7500系统(飞利浦医疗系统)进行经胸超声心动图检查14并制定了儿童协议。使用标准程序获取心电图。使用改良的Bruce方案进行跑步机压力测试15采用Acuson Sequoia超声机(西门子)进行颈动脉超声检查,该超声机配备有高频线阵换能器。

从内膜-内腔边界到中外膜边界测量颈总动脉内膜-中膜厚度,16并评估斑块的存在(图3A). 使用edge-detection软件(医学成像应用程序),在颈总动脉远端2cm段上测定近壁和远壁的内膜-中层厚度,其中壁平行。176名儿童使用SphygmoCor 7.01版(AtCor Medical)进行颈动脉压平眼压测量。对于每分钟75次的心率,校正了增强指数(中心动脉波形的第一和第二峰值之差除以脉压)。使用脚踝处8厘米Hokanson TMC7儿童袖带和8兆赫多普勒探头测定踝肱指数。肱动脉内皮反应性的研究18使用12-MHz超声检查(HDI 5000,Philips Medical Systems)。

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Hutchinson–Gilford Progeria综合征患儿的血管、骨骼、牙齿和听觉表现

在面板A中,标记物显示了患者15颈总动脉斑块的边界。B组显示患者15颈动脉的血管病变(箭头)。C组显示患者14在12岁时发生肢端骨溶解。远端指骨表现为对丛的吸收。D组显示患者13在10岁时锁骨吸收和锥形胸。面板E显示患者13的髋关节外翻。髋臼相对于股骨的角度减小。左髋关节的特点是破坏和移位。图F显示患者14双侧颈动脉虹吸高度狭窄(箭头)。G组显示患者9的卵形腭。图H显示了右耳的复合听力图,表明11名Hutchinson-Gilford早衰综合征患者的低频听力损失。黑线表示右耳的平均空气传导阈值,橙色线表示右耳朵的骨传导阈值。

专业考试

肌肉骨骼评估包括病史、体检、轴向运动范围测量19和外周关节,以及6分钟步行测试。20家长填写了儿童健康评估问卷,21它测量日常生活活动。对口腔感觉和运动功能、吞咽、发音和言语进行评估。听力测试包括纯音评估、鼓室测量和畸变耳声发射。

实验室和人口统计评估

范科尼综合征指数测量了每日尿中21种氨基酸的排泄量。22在口服葡萄糖耐量测试中,孩子们禁食8到10小时,然后每公斤体重摄入1.75克葡萄糖。在0和2小时时测量葡萄糖、胰岛素和游离脂肪酸。Hologic(马萨诸塞州贝德福德)提供了骨密度和体脂百分比的正常值。为了绘制图表,将患者的身高和体重与健康儿童的身高和重量进行比较,我们获得了第一年每4个月、第二年每6个月以及之后每12个月的身高和权重平均值。

结果

一般调查结果

在所有15名患者中,根据发育不良和皮肤异常(所有患者)、脱发(13名患者)、睁眼睡觉(11名)、口周紫绀(9名)、头皮静脉突出(8名)和关节活动范围缩小(7名),临床诊断的中位年龄为19个月(3.5个月至4.0岁)。每个患者的G608G突变都是杂合的LMNA公司患者14例和15例分别在13岁5个月和17岁11个月时死于心肌梗死。

所有15名儿童看起来都很老,眼睛突出、小颌畸形、皮下脂肪减少、脱发、皮肤凹陷和斑点、皮肤血管突出、指尖簇毛和远端关节异常(表1图1A通过至1F)。1楼). 大多数患者(表1)也有硬化性皮肤(图1G),色素沉着改变(图1H和1I)和口周紫绀(图1J).

表1

Hutchinson-Gilford早衰综合征患儿的临床表现。*

患者编号。性别年龄脂营养不良脱发指尖植绒改变的皮肤色素口周紫绀硬化性皮肤牙缺失舌强直奥吉瓦尔宫延迟性牙菌斑双排牙齿愿景眼压角膜干燥
视线眼镜的使用
年,月
1F类1, 6是的是的是的是的是的是的ND(无损检测)是的ND(无损检测)正常
2M(M)1, 9是的是的是的是的是的是的ND(无损检测)是的是的远视的ND(无损检测)
F类2, 1是的是的是的是的是的是的ND(无损检测)是的正常正常
4F类2, 3是的是的是的是的是的ND(无损检测)是的是的是的正常ND(无损检测)
5F类4, 8是的是的是的是的是的是的远视的ND(无损检测)
6F类5, 0是的是的是的是的是的是的是的正常ND(无损检测)是的
7M(M)6,10是的是的是的是的是的是的是的是的是的ND(无损检测)是的ND(无损检测)
8F类6,11是的是的是的是的是的是的是的是的远视的ND(无损检测)
9F类7, 3是的是的是的是的是的是的是的是的远视的正常
10M(M)8, 5是的是的是的是的是的是的是的是的是的是的远视的是的正常
11M(M)8, 5是的是的是的是的是的是的是的是的是的是的远视的是的正常是的
12M(M)8, 7是的是的是的是的是的是的是的是的是的是的是的远视的是的正常是的
13M(M)10, 2是的是的是的是的是的是的是的是的是的是的远视的是的正常是的
14F类12, 1是的是的是的是的是的是的ND(无损检测)ND(无损检测)
15M(M)17, 8是的是的是的是的是的ND(无损检测)是的ND(无损检测)是的正常是的
*ND表示未确定。
远视是指需要2个以上屈光度的难治性矫正。
该患者患有神经营养性角膜病,双眼角膜瘢痕致密,右眼视力为20/125,视力仅限于左眼的手部运动。

生长、营养和代谢

所有15名儿童出生时的平均体重都是正常的,到2个月大时体重下降到第三个百分位以下(图2A). 2至10岁之间,健康儿童每年增加1.80公斤(r2= 0.996); 10名未接受生长激素治疗的哈钦森-吉尔福德早衰综合征患儿每年仅增加0.65公斤体重(r2= 0.981). 5名患者(患者5、6、7、10和13)接受了总计150个月的生长激素治疗;在本研究中,四名患者接受了生长激素治疗。这五名患者平均每年增重1.01公斤。Hutchinson–Gilford早衰综合征患儿的身高在15个月大时降至正常身高的第三个百分位以下(图2B). 2至10岁之间,健康儿童每年长5.84厘米(r2= 0.997); 10名没有接受生长激素治疗的哈钦森-吉尔福德早衰综合征患儿每年增长3.58厘米(r2= 0.985). 接受生长激素治疗的患者每年增长3.98厘米。在9名儿童中,体重指数(以公斤为单位的体重除以以米为单位的身高的平方)的年龄值低于第三个百分位数。

10名儿童的头围低于第三个百分位;他们的平均(±SD)z分数(分数以标准偏差单位表示,与年龄匹配的对照组的给定平均值相比)平均为−3.5±0.9。年龄最大的两个孩子分别为12岁和17岁,为Tanner发育II期(首次出现阴毛、乳房芽、阴茎和睾丸轻微增大);其余为第一阶段(青春期发育前阶段)。

所有14名受试儿童的腰椎骨密度均下降;11人在骨质疏松范围内有z评分,3人在骨质减少范围内有评分(图2C). 骨骼年龄23平均比计时年龄少3个月,8个最小的孩子延迟,3个最大的孩子提前。

体脂的平均(±SE)百分比仅为16±1%,并且随着年龄的增长而下降(图2D). 根据11名儿童7天的完整食物记录评估的平均(±SE)能量摄入为预测能量需求的116±8%24根据静息能量消耗的测量,需要125±5%。

心血管特征

我们观察到血管功能随着年龄的增长而降低。与年龄匹配和身高匹配的健康儿童相比,7名儿童(患者4、5、6、7、10、12和14)的收缩压或舒张压升高(表2). 五名年龄最大的儿童脉搏频率随年龄增长而升高。13名受试儿童的血氧饱和度均超过95%。

表2

Hutchinson–Gilford Progeria综合征患儿的心血管表现。*

患者编号。性别年龄血压(最高读数)脉冲心电图静息超声心动图Intima–介质厚度踝-臂指数
收缩性的舒张性赖特左侧赖特左侧
年,月毫米汞柱拍/分毫米
1F类1, 610876103–150正常正常0.290.28ND(无损检测)ND(无损检测)
2M(M)1, 912378115–143正常正常ND(无损检测)0.36ND(无损检测)ND(无损检测)
F类2, 110860118–129正常正常0.390.47ND(无损检测)ND(无损检测)
4F类2, 313685125–142QT,463毫秒§正常0.320.321.171.37
5F类4, 81077995–119正常正常0.460.361.081
6F类5, 01246497–115正常正常0.300.281.101.13
7M(M)6, 101288098–129QT,458毫秒§正常0.440.370.990.95
8F类6, 1111758114–123正常正常0.360.441.060.98
9F类7, 311569101–111正常正常0.440.411.061.11
10M(M)8, 51247892–123正常异常0.410.411.081.10
11M(M)8, 512164111–133正常正常0.450.421.031.05
12M(M)8, 71287069–155正常正常0.460.490.921.03
13M(M)10, 21107282–124QT,452毫秒§正常0.460.400.970.82
14F类12, 1169100115–142QT,456毫秒§异常0.530.51ND(无损检测)ND(无损检测)
15M(M)17, 81327593–112QT,458毫秒§异常0.450.470.910.87
*ECG表示心电图,ND未确定。
儿科正常值为0.43±0.07 mm。16
对于年龄匹配和身高匹配的正常对照,该值超过了第99个百分位。在入院期间,平均测量了六次血压和脉搏。
§正常QT小于440毫秒。
数据是在第二次就诊时获得的。

五名儿童,包括三名年龄最大的儿童,QT间期较长(表2)心电图测试。其中两名患者有双心室肥大和双心室扩大的迹象。患者14的V导联出现深Q波1患者15的ST-T波异常,PR间期短。

12名儿童的静息超声心动图正常(表2),但患者10的主动脉瓣轻度增厚,伴有主动脉、二尖瓣和三尖瓣反流。患者14患有中度左心室肥厚,主动脉瓣和主动脉膜下增厚。患者15有风湿热病史,有向心性左心室肥厚伴舒张功能障碍、主动脉瓣和二尖瓣狭窄和反流以及轻度肺动脉高压的证据。对5至14名患者进行的超声心动图运动负荷测试显示,平均(±SD)运动持续时间为566±90秒,平均消耗代谢当量为6.0±0.8。运动期间,平均心率从每分钟104次增加到164次,平均收缩压从99毫米汞柱增加到112毫米汞柱,平均舒张压保持在69毫米汞柱。患者7出现远端前束运动减退,提示缺血;其余9例负荷超声心动图正常。没有儿童出现与缺血相关的胸痛或心电图改变。

14名儿童的颈动脉内膜-中膜厚度正常,有外膜增厚的迹象。患者12的左颈内动脉完全闭塞,超声检查发现另外两名儿童有狭窄病变(图3B).

在11名儿童中测定了踝臂指数,该指数用于测量腿部和手臂之间的血压差异。患者13和15的指数异常(<0.92),表明腿部动脉疾病。6名受试儿童的平均(±SD)增强指数为29.4±8.6%,平均校正增强指数为39.7±10.2%。14例Hutchinson–Gilford早衰综合征患者的肱动脉血流介导扩张与13名7至16岁的对照组相比无差异(与基线相比变化12.6±1.8%,与10.6±0.7%相比,P=0.34),表明内皮功能得到了合理的保护。

肌肉骨骼功能

每个18个月或以上的患者至少有三个外周关节的活动范围异常。腕关节、踝关节和髋关节旋转的平均运动范围分别为63度(正常值为150)、36度(正常价值为70)和69度(正常数值为90)。所研究的11名儿童的脊柱屈曲均减少。11名儿童肩膀弯曲,9名患有跟骨椭圆骨折,7名手部手指关节半脱位,4名患有膝外翻,3名患有后凸,1名患有跟骨内翻。肌肉力量得以保持。放射学检查显示,所有15名儿童均有肢端骨松解、锁骨吸收和髋关节外翻(图3C、3D和3E).

儿童健康评估问卷确定了5名功能轻度受限儿童和7名功能中度受限儿童。此外,两个患有严重限制的孩子不能系鞋带、扣紧纽扣、切自己的肉、洗浴缸、转动脖子回头看或打开罐子。受影响男孩的6分钟步行测试结果平均为946英尺(288.3米)(范围为828至1296[252.4至395.0];年龄匹配的健康儿童的范围为,25受影响女孩的身高为1043至2839英尺(317.9至865.3])和1121英尺(341.7米)(范围为928至1354英尺(282.8至412.7米);年龄匹配的健康儿童的身高范围为,251155至2440[352.0至743.7])。

神经介入

患者12从5岁起出现短暂性脑缺血发作,脑血管意外后出现左侧运动性癫痫。血管造影显示大脑中动脉、椎动脉和基底动脉严重狭窄。患者2出现凝视、发汗和潮红;先前的脑电图提示弥漫性脑病。这名21个月大的儿童在NIH被诊断为大脑假瘤。血管造影显示,患者10大脑前、中、后动脉不规则,提示动脉硬化。患者14颈动脉虹吸狭窄(图3F). 患者9通过磁共振血管造影检测到颈动脉闭塞。

口腔健康和牙齿

口腔异常包括牙缺失(最常见的是第二前磨牙缺失)、舌强直、卵形腭(图3G)双排牙齿和延迟出牙(表1). 14名患者的平均(±SE)牙龄26年龄为7.1±1.2岁,平均3.3±0.8岁。

眼科状况

8名儿童患有远视(表1). 五名儿童患有角膜干燥症,两名患有干眼综合征,一名患有角膜病。8名受试儿童的眼压正常。

演讲和语言

11名儿童的语言活动范围和力量下降。五名儿童有唇部无力(无法紧闭嘴唇以抵抗压力)。儿童倾向于将固体食物放在前沟和外侧沟;六名儿童保持垂直咀嚼,这通常会演变为旋转咀嚼。大多数孩子会用补偿口齿不清的方式扭曲他们的嘶嘶辅音。在15名儿童中,有4名儿童的自感鼻音影响了语言清晰度。八名受试儿童的听力理解和表达语言技能均为中等水平。

听力

所有接受过纯音评估的11名儿童的传导性听力损失都在250至500-Hz范围内(图3H). 患者14和15也有高频感音神经性听力损失。受试的11名儿童中有10名的鼓室电图正常;患者10双侧鼓室电图平。

实验室结果

血液测试的正常结果包括中性粒细胞和淋巴细胞绝对计数、血红蛋白、糖化血红蛋白、C反应蛋白、同型半胱氨酸、钠、钾、钙、碱性磷酸酶、天冬氨酸转氨酶、总胆红素、乳酸脱氢酶、肌酸激酶、尿酸、血尿素氮、总蛋白、白蛋白、,前白蛋白、甲状腺刺激激素、游离甲状腺素、维生素D、IgM、IgG和IgA水平。淋巴细胞表型一般正常。15名儿童中有14名血小板计数升高,11名儿童中8名凝血酶原时间延长(表3). 15名儿童中有8名血清磷升高。一些儿童的血清甘油三酯、总胆固醇和低密度脂蛋白胆固醇水平升高,而高密度脂蛋白胆固醇水平降低27(表3); 患者12正在接受阿托伐他汀治疗。患者2和4的胰岛素样生长因子I(IGF-I)水平低于正常范围,患者10和13(均接受生长激素治疗)的水平高于正常范围,未在患者3中检测,其余患者的水平正常(数据未显示)。黄体生成素水平为青春期前(0至1.6 U/L),但患者1的黄体生成激素水平为18 U/L。

表3

Hutchinson–Gilford Progeria综合征患儿的实验室测试结果。

变量*正常范围研究小组
平均值(范围)结果异常患者人数/总人数。
血小板计数-每毫米150,000–350,000452,000±34,000 (265,000–714,000)14/15
凝血酶原时间-秒×10−310.6–14.713.0±0.2 (11.7–14.0)8/11
红细胞沉降率-mm/hr4–2016±4 (4–40)3/12
二氧化碳-毫摩尔/升20–2821±1 (16–25)4/15
镁-mmol/l0.75–1.000.92±0.02 (0.76–1.12)2/15
磷-mg/dl2.7–5.55.5±0.2 (4.5–6.9)8/15
丙氨酸转氨酶-单位/升6–4529±7 (4.5–6.9)2/14
γ-谷氨酰转移酶-U/l0–5216±2 (5–37)2/15
淀粉酶-U/升36–143103±8 (43–200)2/14
肌酐-mg/dl0.2–1.00.3±0.0 (0.2–0.4)3/15
维生素E-mg/dl3–201.4±0.3 (0.7–4.7)2/12
胆固醇-mg/dl
总计<170163±14 (118–308)4/14
低密度脂蛋白<110112±12 (60–232)4/14
高密度脂蛋白>4543±3 (30–73)10/14
甘油三酯-mg/dl<110108±20 (43–314)5/14
口服葡萄糖耐量试验
葡萄糖-mg/dl
  禁食的<10085±3 (66–103)1/13
  120分钟<140121±11 (76–207)2/13
胰岛素-μU/ml
  禁食的<1214±5 (2–63)5/13
  120分钟4–160136±63 (2–825)4/13
游离脂肪酸-mg/L
  禁食的70–564299±40 (100–501)0/10
  120分钟3–8591±23 (16–250)5/10
CD3细胞-每毫米800–45002625±452 (782–5909)3/12
CD4/CD3细胞-每毫米400–20001691±513 (395–3976)1/12
CD8/CD3细胞-每毫米200–1600928±156 (307–1866)5/12
CD19细胞-每毫米100–600863±187 (232–2589)2/12
自然杀伤细胞-每毫米70–1400556±129 (46–1681)3/12
尿液渗透压-mOsm/kg300–900698±84 (455–996)3/8
FSI-μmol/kg/天4–184172±21 (79–294)5/11
*正负值是指±SE。要将镁的值转换为每升的毫当量,请除以0.5。要将磷的值转换为每升毫克数,请乘以0.323。要将肌酐值转换为每升微摩尔数,请乘以88.4。将维生素E的值转换为每升微摩尔数,乘以23.22。要将胆固醇值转换为每升毫克数,请乘以0.02586。将甘油三酯值转换为每升毫克,乘以0.01129。要将葡萄糖值转换为每升毫克数,请乘以0.05551。将胰岛素值转换为每升皮摩尔,乘以7.175。FSI表示范科尼综合征指数(Fanconi Syndrome Index),是衡量氨基酸尿的指标。
这些是与年龄相关的正常值。将每个患者的结果与该患者年龄的正常范围进行比较。8名患者的凝血酶原时间超出了其年龄范围,尽管所有患者的值在1岁至成年的正常范围内。
这些细胞有两个亚组标记。

除了两个最小的孩子外,所有人都进行了糖耐量测试。患者13的空腹血糖水平升高(103 mg/dl[5.7 mmol/L]),患者14符合糖尿病标准(2小时血糖测试,207 mg/dl[11.5 mmol/L])。五名儿童空腹胰岛素值升高;葡萄糖负荷2小时后,平均胰岛素水平增加了10倍(表3). 游离脂肪酸水平在基线时正常,在2小时时随着胰岛素升高而适当降低。

8名患者中有3名患者的平均尿液渗透压略有增加,5名患者有轻度氨基酸尿(表3). 无糖尿、蛋白尿或钙尿;镁的平均(±SE)排泄分数为2.2±0.3%(正常值,<5%),磷的排泄分数为6.9±0.8%(正常数值,<20%)。平均尿肌酐排泄量为19毫克/千克/天,28表明24小时尿液收集完成。所有患者的平均(±SE)正常肌酐清除率为175±24 ml/min/1.73 m2车身表面面积。尿脱氧吡啶啉、吡啶啉和NTX末端肽在青春期前儿童的正常范围内。29尿有机酸正常,但患者6和8的代谢产物(如3-羟基异丁酸)中度增加的非特异性异常除外。

讨论

人类基因组中的新突变发生率约为每代1亿碱基对中的1个;胞嘧啶-鸟嘌呤(CG)到胸腺嘧啶-鸟氨酸(TG)的突变频繁发生。当1号染色体上的碱基对154375028至154375029从CG变为TG时,新序列类似于剪接供体,细胞的剪接体从LMNA公司mRNA。CAAX是基序半胱氨酸(C)、两种氨基酸(AA)和任何氨基酸(X)。与C-末端CAAX盒的半胱氨酸相连的法尼基将正常和突变的层粘连蛋白A(前体蛋白,在羧基末端附近缺乏50个氨基酸)连接到内核膜。10,30虽然正常的层粘连蛋白A是通过15个C末端氨基酸的酶解释放出来的,但缺乏裂解位点的前体蛋白仍然永久地固定在膜上,与其他蛋白质结合,导致细胞核起泡,破坏有丝分裂,31以及改变基因表达。这些异常并不是由于单倍体不足,因为完全缺乏层粘连蛋白A的小鼠具有正常的核形态特征和表型。8相反,前体蛋白以显性负向方式发挥作用,因为将突变等位基因转染到正常细胞会导致核泡。9

其结果是Hutchinson–Gilford早衰综合征,这是由180多个已知疾病引起的11种椎板病之一LMNA公司突变。我们对Hutchinson-Gilford早衰综合征的前瞻性研究证实了与该疾病相关的生长障碍、脱发、硬化性皮肤变化、骨骼生长异常、心血管和中枢神经系统并发症、牙列异常、偶尔轻度氨基酸尿和体脂减少。1,12,32我们还确认了血液学值、血清化学实验室值、肾小管和肾小球功能以及体液和细胞免疫功能的正常结果。新发现包括凝血酶原时间延长、血小板计数和血磷水平升高、远视、关节运动的特殊异常、特殊的低频传导性听力损失以及口腔运动异常,如舌运动范围缩小、唇无力和垂直咀嚼。此外,我们的Hutchinson–Gilford早衰综合征患者异常活跃,行动灵活;尽管血管顺应性降低,但在这些儿童中,6分钟步行测试的平均距离(约1000英尺[304.8m])与高功能相关,尤其是考虑到他们的肌肉骨骼损伤。

Hutchinson–Gilford早衰综合征患者的生长明显异常。在我们研究的患者中,身高前体重开始偏离正常值(图2A和2B)2岁至10岁之间的平均体重增加(每年0.65公斤)与Hutchinson–Gilford早衰综合征儿童的报告相似,这些儿童分别进行了回顾性研究(每年0.44公斤)和前瞻性研究(0.52公斤)。13

肌肉体积与体重成正比,每公斤体重肌酐的正常生成表明了这一点。尽管有放射学证据表明骨吸收,但实验室证据表明骨转换率正常。虽然我们计算的z评分表明骨质疏松或骨质减少,但与年龄匹配的对照组儿童相比,必须考虑哈钦森-吉尔福德早衰综合征儿童的身材矮小和骨骼小。33调整这些因素后,骨密度可能会高于本研究测定的骨密度。

排除了生长障碍的几种可能原因。营养不足不是原因,因为能量摄入足以促进生长,血清前白蛋白水平正常。生长激素分泌似乎充足,因为IGF-I水平正常。胰岛素抵抗最差为轻度;内源性胰岛素使血糖和血浆游离脂肪酸水平降低。

心血管并发症通常会导致Hutchinson–Gilford早衰综合征患者死亡。内侧平滑肌细胞丢失,继发性血管重塑适应不良,内膜增厚,弹性蛋白纤维断裂,细胞外基质沉积;主动脉和冠状动脉中形成的硬化斑块与狭窄有关。34,35

转基因小鼠模型概括了人类的血管病理特征,并有助于研究潜在的治疗方法。小鼠模型含有人类突变体G608GLMNA公司基因以及正常补体Lmna公司基因。它显示血管平滑肌细胞逐渐脱落,胶原和蛋白多糖沉积,中壁纤维化和增厚,内皮细胞层相对较少。36中间细胞丢失与血管扩张反应迟钝有关。

我们的临床发现还表明血管顺应性降低,收缩压和舒张压水平升高,动脉扩张率增加。两名儿童发生了外周血管疾病,踝肱指数降低,血管闭塞(图3B和3F). 内皮功能得到合理保护;肱动脉反应性正常。

Hutchinson–Gilford早衰综合征的一种可能治疗方法是抑制法尼西基转移酶活性,以防止早衰蛋白永久锚定在内核膜上。这种治疗使Hutchinson–Gilford早衰综合征成纤维细胞的核形态特征正常化30,3739; 在转基因小鼠模型中,36它维持血管平滑肌细胞,减少血管壁中的蛋白聚糖沉积。40Lmna公司HG公司/+小鼠敲除模型在一个等位基因上表达正常的层粘连蛋白A,在另一个基因上表达前体蛋白,突变的等位基因,使用法尼基转移酶抑制剂ABT100可以改善体重,增加脂肪组织和骨矿化,降低骨折率。41

这些有希望的结果导致了一项抑制哈金森-吉尔福德早衰综合征法尼基转移酶的开放性临床试验(ClinicalTrials.gov编号,NCT000425607)。这项以体重增加为结果变量的试验才刚刚开始。此类基于概念的试验需要详细了解疾病过程(出于安全考虑)和可靠的结果变量(出于疗效考虑)。血压和踝肱指数的测量(表2)可以帮助评估血管功能,并可以跟踪血脂水平。长期的改善措施可能包括低频听力、骨密度、体脂和手腕和脚踝运动范围的正常化。

最近的分子证据表明LMNA公司偶尔被识别并被正常细胞中的剪接机器使用。事实上,老年人的成纤维细胞比年轻人的成细胞细胞含有更多的前体素,42前体蛋白增加的单个细胞表现出核泡和其他膜异常。31因此,Hutchinson–Gilford早衰综合征可以作为正常衰老过程的模型。

致谢

我们感谢患有早衰症的家庭和儿童参与本研究;Progeria研究基金会(马萨诸塞州皮博迪),在患者父母的授权下提供基因检测和临床图表;弗拉基米尔·巴卡洛夫博士和卡罗琳·邦迪博士协助压平眼压计;以及Inez Ernst、Gloria Zalos、Kevin Smith、Annette Stine、Brad Tinloy、Allen Wyrick、Daryl Leja和Drs.Robert Kleta、Fabio Candotti、David Adams、Thomas Shawker、Zhengsheng Yao和Catherine Gordon,感谢他们卓越的技术专长和建议。

由美国国家人类基因组研究所、美国国家心脏、肺和血液研究所、英国国家耳聋和其他沟通障碍研究所、法国国家眼科研究所、加拿大国家癌症研究所、德国国家牙科和颅面研究所的院内研究计划提供支持,国家儿童健康与人类发展研究所,以及NIH临床中心,所有NIH。

工具书类

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