发作性运动诱发性运动障碍临床表现和遗传学研究进展

发作性运动诱发性运动障碍(Paroxysmal Kinesigenic Dyskinesia, PKD)(MIM 128200)是发作性运动障碍(Paroxysmal dyskinesia)中的最常见的一种，是一组由突然运动所诱发的非随意运动障碍疾病，发作时以异常运动或异常姿势为特征，如肌张力障碍、舞蹈样动作、手足徐动、投掷样动作等，每次持续数秒至数十秒，发作间期正常1, 2。PKD是一种高度异质性疾病，大部分研究认为与遗传有关，随着分子生物学和遗传学技术的发展，该病的首个致病基因被发现3-5，由此对其的研究也在不断深入，本文将该疾病的临床表现及其遗传学的研究进展综述如下。

1.PKD临床特征

PKD由Kertesz于1967年首次报道2，2004年Bruno等提出了PKD的临床诊断标准1:由突然动作诱发；发作持续时间短暂（小于1分钟）；发作期间意识清晰；发病年龄1-20岁，如有家族史，起病年龄可适当放宽；苯妥因钠或卡马西平能有效控制发作；神经系统体格检查及神经电生理检查正常且排除其他疾病。

PKD发病年龄可从6个月至33岁不等，但多见于7-15岁青少年，男女比例4:1～8:1，尤其在散发病例中，男女差异更为明显6。典型的PKD发作往往由突然动作诱发，比如起跑、起立开门或者接电话等，运动形式、速度、幅度的改变，意图动作甚至在持续动作中加入其他动作时也能诱发6-8，此外声音或图像的刺激、过度通气、情绪紧张等也可诱发6。70%的PKD患者发作前有预感，多数表现为受累肢体无力感1。部分患者在出现预感后可通过减慢患侧肢体动作以阻止发作6。PKD发作形式包括肌张力障碍、舞蹈样动作、投掷动作或以上非随意运动形式的任意组合6，其中肌张力障碍是最常见的发作形式7。通常发作多累及一侧肢体，也可两侧肢体同时受累或一侧重于另一侧。30%的患者发作时可累及面部肌肉，并因此出现言语表达障碍9。在频繁发作的患者中，发作间期存在“不应期”，即在前次发作后的约20分钟内，任何运动都不能再次诱发发作10。95%的患者发作时间小于1分钟1，对于发作持续时间过长的“PKD”患者，须考虑是否存在继发性因素，如心因性运动障碍等。值得注意的是，部分PKD患者还合并有婴儿惊厥（Infantile Convulsions，IC）、良性家族性婴儿惊厥(Benign Familial Infantile Seizures，BFIS)、婴儿惊厥伴阵发性舞蹈手足徐动症(Infantile Convulsions and Paroxysmal Choreoathetosis，ICCA)、偏头痛(migraine)、偏瘫型偏头痛(Hemiplegic migraine, HM)、发作性共济失调(Episodeic ataxia, EA)等发作性疾病4, 11-31。PKD患者每天发作频率各异，多数患者每日发作1-20次不等，也有患者每日发作20次以上1。PKD发作频率的高峰期往往出现在青春期，发作频率最高可至30-100次/天。PKD有自愈倾向，多数患者发作次数在20岁后逐渐减少，部分在30岁后甚至完全消失1。绝大多数患者对抗癫痫药物敏感，尤以卡马西平为著，研究表明86%的患者对卡马西平或苯妥英钠敏感1。在儿童PKD患者中，苯妥英钠用量与治疗癫痫时用量相似，而在成人患者中小剂量即可控制症状6。Houser等建议成人患者药物用量苯妥因钠每日5mg/kg或卡马西平每日7-15mg/kg9。托吡酯、巴比妥类药物亦可作为治疗药物6。由于PKD的自愈性，该疾病预后良好，对患者远期生存无影响1，但对于未确诊和治疗的病人，频繁发作会明显影响患者生活质量。

2.PKD遗传学研究

已报道的PKD病例中大部分呈家族性，也有散发病例。家族性PKD遗传方式多为常染色体显性遗传，伴有不完全外显，但也有隐性遗传的家系报道32-36。家族性PKD中，单纯性PKD较少见，多伴有IC、BFIS、ICCA、偏头痛或其他神经系统疾病。目前共发现了三个与PKD有关的位点EKD1（Episodic Kinesigenic Dyskinesia 1），EKD2，EKD336-38。

2.1 EKD1与PRRT2基因

对PKD致病基因定位研究的突破来源于对PKD与ICCA综合征同质性的认识35。ICCA综合征于1997年由Szepetowski等首次报道，该疾病患者主要表现在婴儿时期出现非热性惊厥和青少年期发生发作的性舞蹈手足徐动症(choreoathetosis，CA)39。家族性ICCA综合征亦呈常染色体显性遗传。连锁分析和单倍型分析将致病基因定位于16号染色体D16S401与D16S517之间约10cM的区域(16p12-q12)39。之后Tomita等于1999年对8个日本PKD家系进行连锁及单体型分析，将PKD基因定位于16p11.2-q12.1,并命名为EKD1（Episodic Kinesigenic Dyskinesia 1）38，该区域与之前的ICCA位点有6．6cM的重叠区域39, 40，这些家系具有典型的PKD发作特点，且其中部分患者有婴儿期非热性惊厥病史。由于交叉的临床表现及定位，故许多学者认为PKD与ICCA综合征可能是同一种疾病的不同临床表现。之后，Bennettn等对一个美国PKD家系的研究将并将致病位点定位于16p11.2- q12.1上的D16S3100和D16S771之间约18cM的区域内32，这个区域与先前日本家系的PKD位点有9.8cM的重叠，而与ICCA综合征的位点有3.4cM的重叠，这个结果更进一步证实了PKD和ICCA遗传同质性的观点。2011年，中国的研究小组率先证实PRRT2基因(Proline-rich transmembrane protein 2, PRRT2)为家族性PKD的致病基因3-5。

2.1.1 PRRT2突变与表型

PRRT2基因位于染色体16p11.2，包含4个外显子。自PRRT2基因被证实为家族性PKD的致病基因以来，迄今为止已有约20种PPRT2基因突变在PKD患者中得以明确41, 42，其中突变c.649dupC(p.R217PfsX7) 为突变热点，约占64%41-43。此外，由于PKD病人常合并其他神经系统发作性疾病，例如ICCA、BFIS等，且由于部分疾病的定位与EKD1接近，因此这些发作性疾病也引起学者的关注。近期的研究发现，在IC、BFIS、ICCA、HM、ET、热性惊厥(Febrile Seizures,FS)、偏头痛、发作性非运动源性运动障碍(Paroxysmal Non-kinesigenic Dyskinesia, PNKD)及发作性过度运动发性运动障碍(Paroxysmal Exercise-induced Dyskinesia, PED)家系及散发患者中也存在PRRT2基因突变4, 11-31, 41, 42, 44-53。这些结果提示上述一系列发作性疾病包括PKD有可能是同一疾病的不同表型。由于与PRRT2基因相关的疾病谱不断扩大，PRRT2-相关疾病（PRRT2-related Disorders，PRD）这一名称被提出41, 42，目前在PRD中发现的突变有57种，致病突变多位于PRRT2基因2号及3号外显子，其中无义突变占31种（54%），其他突变类型包括错义突变16种（33%）、剪切位突变6种（11%）和插入突变1中（2%）（表2）41, 42。而在所有突变中c.649dupC(p.R217PfsX8)出现的频率最高，由该突变导致的PRD患者占所有PRD患者的69%，该突变仍为突变热点（表2）41, 42。该突变为移码突变，其造成终止密码子提前出现，引起肽链截短，因此推测此突变导致PRRT2编码蛋白功能缺失进而引起疾病产生。目前PRRT2基因突变基因型与表型间的关系尚不明确，同一突变，例如c.649dupC，可导致几乎所有PRD表型3-5, 11-31, 41-44, 46-49, 52-58，其确切原因尚不得而知，但推测可能在于存在其他的突变引起修饰或甲基化形式的不同。

值得注意的是在目前已报道的与PRD病例中，具有阳性家族史的患者存在PRRT2基因突变的比例为88%，而散发病例只有35%存在PRRT2基因突变41, 42。其中对于PKD同样如此，PKD家系中发现PRRT2基因突变的占到91%，而散发病人仅有35%41, 42,并且散发PKD病人多为单纯性PKD，提示散发PKD的致病基因也许存在于EKD3（先前定位于EKD2的家系被证实存在PRRT2基因突变）14, 36, 37, 59。基于上述情况，对于存在阳性家族史的PRD患者，PRRT2基因筛查首选，在筛查策略上可优先筛查热点突变c.649dupC（p.R217PfsX7）。

2.1.2 PRRT2与PKD发病机制

PRRT2基因编码340个氨基酸，为跨膜蛋白，包含2个胞外区（氨基酸残基1-268及339-340），1个胞浆区（氨基酸残基290-317）和2个跨膜区（氨基酸残基269-289及318-338），且其跨膜区高度保守，提示具有重要的生理功能。PRRT2的mRNA在苍白球、小脑、丘脑底核、小脑脚、尾状核及大脑皮层均有高表达3。小鼠中PRRT2基因的表达量随年龄而有所不同，在胚胎期16天前小鼠脑组织中PRRT2基因表达量始终保持低水平而后逐渐上升，至出生后7日时在脑和脊髓大量表达，而到生后14日，PRRT2基因表达量达到最高峰，随后再次出现下降并且进入成年后继续维持下降趋势3。小鼠组织中PRRT2表达量随年龄而变化的现象符合PKD发病和缓解具有年龄依赖性的特征。

PRRT2基因突变中无义突变占到多数，且大部分位于N端的胞外区（表2），其结果是引起肽链不同程度的截短，并导致C端跨膜区的缺失。通过对这些截短蛋白的功能研究后证实截短的PRRT2蛋白不能锚定于胞膜，由此推测膜定位功能的缺失可能与疾病的发生有关3。而大部分错义突变位于含有跨膜区的C端（表2），这些点突变可能直接造成跨膜区功能的异常而同样导致膜定位功能的改变。体外培养的细胞系中截短的PRRT2蛋白并没有表达，这一现象推测可能与无义突变介导的mRNA降解 (Nonsense-mediated mRNA Decay, NMD) 有关18。NMD是一种mRNA水平的调控机制，其通过识别和降解含有提前终止密码子的转录产物阻止有潜在毒害作用的截短蛋白的表达60。在PKD中由于PRRT2 mRNA降解引起单倍体不足（haploinsufficiency）61同样可能造成PRRT2蛋白功能缺失进而导致疾病的发生。 然而PRRT2是如何进一步引发疾病的发生仍不明确，但PNKD的致病机制给了PRRT2功能研究一丝启示。PNKD同样是发作性运动障碍疾病中的一种，其临床表现和PKD有着一定的相似，这提示两者的致病机制同样可能存在共通之处。PNKD蛋白参与了神经突触调节过程，并且PNKD基因突变会干扰多巴胺能信号传导过程62。巧合的是，既往一项酵母双杂交筛选研究中曾发现，PRRT2与囊泡蛋白SNAP25(Synaptosomal-associated protein,25kDa)存在相互作用63。近期的研究也证实了PRRT2与SNAP25是相互作用蛋白18。SNAP25是Q-SNARE突触前蛋白，其与突触融合蛋白1（syntaxin-1）及突触泡蛋白-2（synaptobrevin2），也称为囊泡相关膜蛋白－2(vesicle-associated membrane protein-2,VAMP-2）共同组成胞吐复合体（SNAP receptors, SNARE）参与神经突触囊泡胞吐过程64。此外，SNAP25还参与电压门控的钙离子通道(Voltage-gated calcium channels,VGCC)的调控，其中包括与偏瘫型偏头痛相关的Cav2.1钙离子通道42。SNAP25蛋白在基底节区高表达且参与了突触前膜钙离子介导的胞吐过程。研究发现在兴奋的神经元中SNAP25能负向调控VGCC，而SNAP25突变的小鼠兴奋性较野生型明显增高，但通过抗癫痫药物能改善小鼠的兴奋状态65。提示PKD的致病机制可能与PNKD类似由于参与突触调控过程的蛋白功能异常引起，并继而引起神经元的高兴奋性。作为SNAP25相互作用蛋白的PRRT2发生功能缺失后很可能通过影响SNAP25介导的突触囊泡胞吐过程或VGCC调控导致疾病的发生。

2.2 EKD2

2000年，通过对一个印度PKD家系的研究，将致病基因位点定位于16q13-q22．1之间的15.8cM的区域。由于该位点和之前在日本家系中发现的位点和ICCA综合征的位点不同，故把它认定是PKD的第二个位点，命名为EKD236。该家系后证实存在PRRT2基因突变14, 36。

2.3 EKD3

2002年，Spacey等人37报道了一个英国PKD家系，该家系成员中PKD患者发病年龄6-13岁，且均为单纯性PKD，不伴有IC、BFIC、ICCA等其它神经系统疾病。通过连锁分析和单倍体分析，其疾病位点与之前两个PKD位点和ICCA综合征的位点不连锁，并且在16号染色体上没有找到相关连锁区域，因此认为存在第三个PKD位点，且该家系为单纯性PKD，故认为第三个位点与单纯性PKD相关37, 59。

综上，随着首个PKD致病基因的明确，对于PKD及其相关疾病的认识在不断加深，虽然目前PKD的致病机制仍不完全明了，但随着研究的不断深入，PKD临床症状复杂多样及遗传异质性之谜将解开。同时也将会给其他PKD致病基因的发现和基因产物的研究提供新的视野。