综述：α- 肌营养不良聚糖核心 M3 畸形是肌营养不良聚糖病的主要病因

这篇综述聚焦肌营养不良聚糖病（DGPs），阐述其发病机制、临床特征及治疗进展。

　　

引言

在生命科学的微观世界里，蛋白质糖基化扮演着至关重要的角色，它就像给蛋白质穿上了一层特殊的 “糖衣”，影响着蛋白质的结构与功能。其中，肌营养不良聚糖病（Dystroglycanopathies，DGPs）作为一类特殊的先天性糖基化疾病（CDGs），吸引了众多科研人员的目光。DGPs 主要是由于 α- 肌营养不良聚糖（α-Dystroglycan，α-DG）的 O - 甘露糖基糖基化出现缺陷所导致的。α-DG 可不是一个简单的角色，它是连接细胞内细胞骨架与细胞外基质（ECM）的关键桥梁，对维持肌肉纤维和神经肌肉突触的完整性起着不可或缺的作用。一旦 α-DG 的糖基化出了问题，就如同桥梁出现了裂缝，会引发一系列的神经肌肉疾病，还常常伴有大脑和眼睛的异常症状。目前，虽然已经发现了 18 个与 DGPs 相关的基因，但仍有相当一部分患者的病因尚未明确。

α-DG 的翻译后修饰

α-DG 由三个结构域组成，分别是 α-DG N 端结构域（α-DGN；1 - 312 aa）、富含丝氨酸 / 苏氨酸的粘蛋白样结构域（MLD；313 - 485 aa）和 C 端结构域（486 - 653 aa）。α-DGN 在被弗林蛋白酶切割后并不影响 α-DG 的功能，而且它还能帮助 MLD 进行 O - 糖基化，同时对抵御甲型流感病毒（IAV）感染也有一定的作用。MLD 区域含有至少 21 个 O - 糖基化位点，这使得 α-DG 成为一个高度糖基化的蛋白质，其实际分子量比预测分子量要大得多，而且糖基化状态会随着发育阶段和组织类型的不同而发生变化。

α-DG 的 O - 糖基化过程十分复杂，就像一场在细胞内精心编排的 “舞蹈”，需要众多酶的协同参与。整个过程在内质网（ER）和高尔基体（GA）中进行，首先是位于内质网的蛋白质 O - 甘露糖基转移酶（POMT）将甘露糖（Man）添加到 α-DG 的丝氨酸或苏氨酸残基上，POMT 由 POMT1 和 POMT2 两个基因产物组成，它们共同发挥作用才能保证酶的活性。之后，N - 乙酰葡糖胺（GlcNAc）会被转移到 O - 连接的甘露糖上，形成三种不同的核心基序：核心 M1、核心 M2 和核心 M3。核心 M1 由蛋白质 O - 连接 - 甘露糖 β-1,2-N - 乙酰葡糖胺基转移酶 1（POMGNT1）催化形成；核心 M1 可以在 α-1,6 - 甘露糖基糖蛋白 β-1,6-N - 乙酰葡糖胺基转移酶同工酶 B（MGAT5B）的作用下转化为核心 M2；而核心 M3 的生成则更为复杂，需要蛋白质 O - 连接 - 甘露糖 β-1,4-N - 乙酰葡糖胺基转移酶 1（POMGNT2）、β-1,3-N - 乙酰半乳糖胺基转移酶 2（B3GALNT2）、蛋白质 O - 甘露糖激酶（POMK）、福库汀（FKTN）、福库汀相关蛋白（FKRP）以及双功能糖基转移酶 LARGE1 或其旁系同源物 LARGE2 等多种酶的共同参与。最终形成的核心 M3 上的 GlcA-Xyl 二糖单元（即基质聚糖 matriglycan），是 α-DG 与含有层粘连蛋白球状（LG）结构域的 ECM 蛋白结合的关键位点。

肌营养不良聚糖病（DGPs）

DGPs 是一组临床表现和遗传方式都具有高度异质性的神经肌肉疾病。患者的症状多种多样，从轻到重，轻者可能只是在成年后出现肢带型肌营养不良（LGMD），而重者则可能在先天性阶段就表现出严重的肌肉营养不良，同时还伴有大脑和眼睛的明显异常。通过肌肉活检可以发现，患者的肌肉存在营养不良的特征，α-DG 糖基化水平降低，与层粘连蛋白的结合能力也出现缺陷。部分患者还会出现心肌病和呼吸窘迫等症状，利用超声成像技术，甚至可以在产前就检测到患者存在多系统异常。

目前已知至少有 18 个基因与 DGPs 相关，根据这些基因的功能，可以将它们分为三类：第一类是由于 DAG1 基因本身变异导致的原发性 DGPs；第二类是编码催化 α-DG 糖基化的酶的基因发生变异引起的继发性 DGPs；第三类则是编码参与 α-DG 修饰酶的供体底物合成和修饰的酶的基因变异导致的三级 DGPs。虽然最初认为每个与 DGP 相关的基因变异会导致一种独特的临床疾病，但后来发现这些基因变异所产生的表型有相似之处，根据临床严重程度可以分为三个不同的组，而且同一个基因也可能导致不同的表型，表型的严重程度与基因变异对 α-DG 糖基化的影响程度密切相关，变异对糖基化影响越大，表型越严重。

在临床诊断方面，短读外显子组测序（WES）是一种常用的方法，它具有快速、经济、准确的特点，能够在大约 50% 的病例中检测到变异。然而，由于其产生的读数较短（50 到 300 个碱基对），一些读数无法映射到参考基因组上，这就导致了诊断率相对较低。相比之下，长读测序技术能够读取更长的序列（5000 到 30,000 个碱基对），有望提高神经肌肉疾病的诊断率，转录组测序（RNA-Seq）也可以辅助诊断并对报告的变异进行优先级排序，但这些先进技术在 DGPs 诊断中的实际效果还需要进一步的研究来验证。

准确诊断 DGPs 对于解释患者的健康问题、指导后续的医疗决策至关重要。通过揭示遗传病因，还可以通过婚前、产前和植入前基因检测来降低疾病的发生率，同时也有助于发现新的临床特征，深入研究基因型与表型之间的关系，以及鉴定新的相关基因。

不同类型 DGPs 的临床特征

先天性肌营养不良 - 肌营养不良聚糖病伴脑眼异常 A 型（MDDGA）是 DGPs 中最为严重的一种类型，患者会出现进行性肌肉营养不良、严重的智力障碍，同时伴有较为严重的脑和眼畸形。脑部结构的缺陷包括无脑回畸形、脑积水、胼胝体发育不全、小脑发育不全或发育异常、小脑囊肿、脑室扩张、小脑蚓部发育不全以及脑桥和脑干扁平；眼部异常则有小眼症、牛眼症、白内障、近视、角膜混浊、视网膜发育异常和青光眼等。此外，患者还可能出现神经管缺陷、癫痫发作、肌张力低下、唇腭裂和感音神经性听力损失等症状。MDDGA 包括 Walker-Warburg 综合征（WWS）和肌肉 - 眼 - 脑病（MEB），其中 MEB 患者的脑部异常相对 WWS 患者较轻，但总体来说，WWS 患者往往在出生后的第一年就会死亡，而 MEB 患者也很难获得行走和说话的能力。目前已经发现有 14 个基因的变异与 MDDGA 相关。

先天性肌营养不良 - 肌营养不良聚糖病伴或不伴智力障碍 B 型（MDDGB）的特征是先天性肌肉营养不良，同时伴有中度或轻度的结构性脑部异常。几乎所有患者都存在认知障碍，不过在大多数情况下，眼部异常要么不存在，要么相对较轻，比如近视、斜视和白内障。常见的疾病特征还包括肌张力低下、关节挛缩、小头畸形、癫痫和心脏功能障碍等。目前，MDDGB 表型与 8 个基因的变异有关。

肢带型肌营养不良 - 肌营养不良聚糖病 C 型（MDDGC）的患者在早期能够达到运动发育的里程碑，这与先天性肌营养不良有所不同。患者的发病年龄差异很大，从婴儿早期到成年都有可能发病，主要症状是肌肉无力和运动困难，随着年龄的增长，可能会逐渐丧失行走能力。值得注意的是，在一些临床上无症状的个体中也发现了致病基因变异，这些人可能会出现小腿肥大和肌酸激酶（CK）水平升高的情况。患者的认知能力可能会有不同程度的延迟，但也有相当一部分患者智力发育正常，而且脑部和眼部异常在 MDDGC 患者中并不常见。目前，已经有 11 个不同的基因与 MDDGC 表型相关联。

除了上述典型的 DGPs 相关疾病，一些与 DGPs 相关的基因发生致病性变异时，还可能导致其他非肌肉营养不良的表型。例如，POMGNT1 基因变异除了与不同形式的 DGPs 有关外，还可能导致部分患者出现视网膜色素变性；B3GALNT2 基因缺陷在一名女孩中被发现与神经发育迟缓有关，但她并没有肌肉无力的症状；FKTN 基因缺陷则在一些家庭中导致了扩张型心肌病，患者的肢体带肌肉受累较轻，认知功能正常。

治疗方法

尽管对 DGPs 的分子病理生理学有了一定的了解，但目前仍然没有能够有效治愈这类疾病的方法。在众多研究中，与 FKRP 相关的疾病由于是 DGPs 中最常见的形式，受到了较多的关注，科学家们开发了多种动物和人类模型来进行研究。

在药物治疗方面，一些药物通过通用机制对 DGPs 产生了有益的影响。例如，皮质类固醇在治疗杜氏肌营养不良（DMD）中是一种标准的治疗方法，它通过强大的抗炎作用来控制患者的症状，延缓疾病的进展。在 FKRP 突变小鼠和 GMPPB 突变患者中，皮质类固醇都改善了肌肉病理状况。双膦酸盐通常用于增加骨质疏松患者的骨密度，对肌肉的作用有限，但在 FKRP 小鼠模型中，它能够显著增强皮质类固醇的治疗效果，提高肌肉功能和力量。选择性雌激素受体调节剂（SERMs）可以阻断雌激素受体（ERs），具有抗炎和抗纤维化的作用，长期使用能够显著改善 FKRP 缺陷小鼠的肌肉力量，以及心脏和呼吸功能。雷帕霉素是一种强效的免疫抑制剂，它能够抑制哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mTOR），而 mTOR 是调节骨骼肌质量的关键蛋白激酶。在肌肉营养不良的情况下，mTOR 信号通路会被激活，使用雷帕霉素可以减少纤维化、炎症和肌肉损伤，同时增加 FKTN 基因敲除小鼠的肌纤维大小。喷替酸能够结合并使金属离子（如钙和镁）失活，在 FKRP 突变的斑马鱼中，它减少了肌肉和心脏的病变。补充辅酶烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD⁺）可以增强 FKRP 斑马鱼模型的肌肉结构和功能。此外，一些小分子，如 4BPPNit，能够增加 α-DG 的糖基化，还有一些其他分子也在患者来源的成肌细胞中对 α-DG 糖基化起到了积极的调节作用。

针对不同类型的 DGPs，也开发了一些基于缺陷基因的特异性治疗策略。以福山型先天性肌营养不良（FCMD）为例，这是一种主要在日本出现的 DGPs 类型，它是由于 FKTN 基因的 3′非翻译区插入了一个 3-kb 的转座子，导致基因剪接异常。通过给予能够纠正这种剪接异常的反义核苷酸，可以恢复 FKTN 在小鼠模型和患者来源细胞中的正常功能。另外，由于 CDP-Rbo 是 FKTN 和 FKRP 的 RboP 供体底物，CRPPA 基因缺陷会抑制 FKTN 和 FKRP 将 RboP 转移到核心 M3 上。补充 Rbo 及其前体核糖（Rib）能够增强 CRPPA 以及 FKRP 在缺陷模型中的酶活性，而且这种效果与残余酶活性成正比。在人类 FKRP 突变的肌管中，NAD⁺还能增强 Rbo 和 Rib 的治疗效果。目前，针对 FKTN 变异患者的核糖醇（BBP-418）给药的 2 期（NCT04800874）和 3 期（NCT05775848）临床试验正在进行中，初步结果显示出了积极的疗效。

在基因和细胞治疗方面，由于 DGPs 是单基因疾病，基因治疗为其提供了一种潜在的有效治疗方法。通过病毒载体（AAV）递送功能性基因拷贝，在 FKRP、FKTN 和 LARGE1 缺陷的小鼠模型中都改善了疾病病理。例如，在子宫内将 FKTN 和 LARGE1 基因电穿孔到胎儿小鼠的大脑中，能够抑制 FKTN 和 LARGE1 突变小鼠的严重脑部畸形。目前，已经启动了两项 1 - 2 期临床试验（NCT05230459 和 NCT05224505），用于评估静脉注射携带功能性 FKRP 基因的腺相关病毒载体（AAV）在 FKRP 变异患者中的耐受性和有效性。

此外，一些研究发现，过表达某些基因可以补偿其他参与 α-DG 糖基化的基因的缺失。比如，LARGE1 过表达能够挽救与 POMT1、POMGNT1、FKTN 和 FKRP 变异相关的表型，为 DGP 治疗提供了一种通用的方法。不过，全身上调 LARGE1 在小鼠模型中会加重肌肉营养不良。过表达 CRPPA 和 B4GALNT2 也能够显著减轻 FKRP 突变小鼠的肌肉病理。利用 CRISPR-Cas9 技术对患者特异性诱导多能干细胞（iPS）进行基因校正，是一种有前景的自体细胞治疗方法。将鼠和人的肌源性祖细胞注射到 FKRP 突变小鼠模型中，也改善了其肌肉表型。

总结

DGPs 的发病根源在于 α-DG 的糖基化缺陷，这种缺陷不仅影响肌肉功能，还涉及中枢神经系统（CNS）和眼睛的结构与功能。α-DG 经过复杂的糖基化过程形成三种核心基序，其中核心 M3 成熟过程中插入的基质聚糖是 α-DG 与 LG 结构域蛋白结合的关键，而 DGPs 大多是由于核心 M3 生成所需基因的缺陷导致的，只有 POMGNT1 是个例外，它虽然负责核心 M1 的合成，但它的缺乏也与 DGPs 相关，这可能是因为它在引导 FTKN 参与核心 M3 的糖基化过程中起到了重要作用。

目前，DGPs 的诊断面临着挑战，较低的诊断率（约 50%）是一个亟待解决的问题。不过，随着分子技术的不断进步，有望提高已知基因变异的检测率，还可能发现新的基因或疾病机制。而对 DGPs 发病机制的深入理解以及诊断技术的改进，也将为开发更有效的治疗方法带来希望，让我们期待在未来能够找到治愈这类疾病的方法，为患者带来新的曙光。