35例MELAS临床与病理研究

班瑞 蒲传强 石强 陈婷 牛军伟 毛燕玲 刘洁晓

35例MELAS临床与病理研究

班瑞 蒲传强 石强 陈婷 牛军伟 毛燕玲 刘洁晓

目的 探讨MELAS患者的临床与病理特点。方法 收集35例MELAS患者的人口学资料、症状、体征、血清肌酶、影像学资料及肌肉酶组织化学检查结果资料。结果 80%MELAS患者均在30岁以前发病，病程中位数2年，起病方式包括急性、亚急性和慢性。最主要首发症状为癫痫发作(48.6%)，最主要临床表现则是癫痫发作(71.4%)、智能减退(40.0%)、听力下降(34.3%)、肌肉无力(28.6%)等。MELAS患者肌酶轻至中度升高，乳酸丙酮酸试验阳性率93.8%；肌电图主要表现为正常或肌源性受损，影像学检查表现为不同脑叶T2和DWI高信号、T1低信号改变。骨骼肌病理以Gomori染色发现破碎红纤维为特征性表现。结论 MELAS可发生于任何年龄，临床表现具有特殊性，脑磁共振、肌肉酶组织化学检查有助于诊断。

MELAS综合征；临床表现；病理学，临床

线粒体脑肌病伴高乳酸血症和卒中样发作(mitochondrial encephalomyopathy with lactic acidemia and stroke like episodes，MELAS)是一组以脑卒中样发作为主要特征的线粒体脑肌病，该病好发于青少年，其临床表现复杂多样，主要累及脑和骨骼肌，也可表现为身材矮小、听力损害、糖尿病以及胃肠道症状等。近年来国内已有不少有关该病的研究报道，但多为个案或少数病例报道[1]。该研究对确诊的35例MELAS患者的临床与病理特点进行总结。

1 对象和方法

1.1 对象 收集2003-01-2014-06因疑似为肌肉病而在作者医院行肌肉活检的1941例患者，经临床表现、影像学特征、肌肉酶组织化学和电镜技术诊断为MELAS的患者共35例。 MELAS诊断标准[2]：40岁以前出现卒中样发作；有脑病症状(如癫痫发作和/或痴呆)；乳酸酸中毒或病理出现破碎红纤维(RRF)。同时除外内分泌系统疾病、肝肾功能不全、中毒、自身免疫系统疾病及服用降脂药、抗癫痫药等患者。

1.2 方法

1.2.1 资料收集：收集患者的人口学资料、临床症状与体征、个人史与家族史、相关实验室检查结果、肌肉酶组织化学结果等资料。

1.2.2 乳酸丙酮酸试验：静态下取患者静脉血3 mL，检测乳酸和丙酮酸水平。然后对患者进行乳酸丙酮酸试验检测，嘱患者平卧，一手握住一个1 kg重圆柱形容器，以最快速度反复做抬举-放下动作，直至不能再抬起手臂为止，随后于运动后即刻以及运动后2、5、10 min分别抽取运动侧手臂静脉血，检测以上不同时间患者血乳酸和丙酮酸水平。血乳酸的正常值为0.7～2.1 mmol/L；血丙酮酸的正常值为 0.03～0.10 mmol/L；乳酸/丙酮酸比值大于20提示线粒体呼吸链氧化酶功能障碍。以运动前后至少一个时间点的乳酸大于2.1 mmol/L和/或丙酮酸大于0.1 mmol/L为乳酸丙酮酸试验异常标准。

1.2.3 肌肉酶组织化学检查：患者均在签署知情同意书后，在局麻下行股四头肌、腓肠肌或肱二头肌活检。肌肉组织大小约为1 cm×1 cm×2 cm，立即放入经液氮冷却的异戊烷中速冻，之后保存于-80℃低温冰箱备用。均于第2天取出新鲜的肌肉组织块在冷冻切片机上切片，厚度为5 μm。常规进行组织学和酶组织化学染色，包括苏木精-伊红(HE)染色、改良Gomori(MGT)染色、三磷酸腺苷酶(ATPase)染色(pH为4.3、4.6、10.6、10.8)、琥珀酸脱氢酶(SDH)染色、ACP染色、糖原及糖原消化酶(PAS)染色、非特异性酯酶(NSE)染色、还原型辅酶I(NADH-TR)染色、油红O(ORO)染色及苏丹黑(SBB)染色，光镜下观察并照相，观察肌肉组织病理学改变情况。

1.3 统计学处理 采用SPSS17.0统计软件进行分析，符合正态分布的计量资料以均数±标准差表示，两均数间比较采用独立样本t检验；非正态分布的计量资料以中位数和四分位数间距表示，采用秩和检验。年龄、病程与运动前后乳酸、丙酮酸水平的相关分析采用Pearson相关分析和Spearman相关分析；计数资料行卡方检验。以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 一般临床特征 35例患者中，男20例(57.1%)，女15例(42.9%)，发病年龄5～62岁，平均(25.14±12.88)岁。男性平均发病年龄(26.05±12.48)岁，女性为(23.93±13.73)岁，两组间比较差异无统计学意义(P>0.05)。MELAS的发病主要集中在<30岁，占80.0%；各年龄阶段男女性别构成比无统计学差异(P>0.05，表1)。至就诊时病程7 d～20年，中位数2.0年，四分位数间距为6.75年。急性发病12例(34.3%)，亚急性发病17例(48.6%)，慢性发病6例(17.1%)。5例患者具有可疑的家族遗传史，第1例母系家族中7人表现癫痫发作，均死亡；第2例母系家族中出现2人不耐受运动，2人智能障碍；第3例母系家族中3人发病，表现为双眼睑下垂、眼球固定；第4和第5例母系家族中各有1人出现癫痫发作。

表 1 35例MELAS患者不同发病年龄的性别分布情况 〔n(%)〕

注：MELAS：线粒体脑肌病伴高乳酸血症和卒中样发作，表2～4、图1～2同

2.2 首发症状 以癫痫发作为首发症状最多，占48.6%(17/35)，其次为头痛17.1%(6/35)、肢体无力11.3%(4/35)、听力下降8.6%(3/35)、视力下降8.6%(3/35)、言语不清2.9%(1/35)、精神异常2.9%(1/35)。

2.3 主要临床表现 临床表现为癫痫发作25例(71.4%)；智能减退14例(40.0%)；听力下降11例(34.3%)；肌肉无力10例(28.6%)，主要累及四肢肌肉，多为轻度无力，9例(25.7%)累及双上肢，远近端同时受累，肌力3+～5-级，9例(25.7%)累及双下肢，其中近端受累者9例(25.7%)，远端受累者7例(20%)，肌力3+级～5-级，另有2例(5.7%)出现面肌无力，1例(2.9%)累及颈前肌并出现翼状肩胛；头痛9例(25.7%)；精神异常和视力下降各8例(22.9%)；呕吐和言语不清各7例(20.0%)；身材矮小和发作性偏瘫各6例(17.1%)；不耐受疲劳、眼球运动障碍和失语各5例(14.3%)，其中1例为感觉性失语，4例为混合性失语；视野缺损、发热和眼睑下垂各4例(11.4%)；肌肉萎缩2例(5.7%)；眩晕、饮水呛咳和肢体失认各1例(2.9%)。

2.4 血清肌酶 血清肌酸激酶(CK)正常24例(68.6%)，升高11例(31.4%)，升高者其水平为204～2432 U/L，中位数为91.9 U/L，四分位数间距为225.25 U/L。血清乳酸脱氢酶(LDH)正常17例(48.6%)，升高18例(51.4%)，升高者其水平为219.5～864.3 U/L，平均(350.4±161.0)U/L。

2.5 乳酸丙酮酸试验 共16例MELAS患者行乳酸丙酮酸试验，其中阴性1例(6.2%)，阳性15例(93.8%)。运动前乳酸增高者13例(81.2%)，丙酮酸增高者6例(37.5%)。运动前及运动后乳酸、丙酮酸水平见表2。15例乳酸丙酮酸试验阳性患者中只有1例有肌无力症状。运动前后乳酸、丙酮酸含量、乳酸/丙酮酸比值与年龄、病程长短均无相关性(P>0.05，表3)。

表 2 16例MELAS乳酸丙酮酸试验结果

注：血乳酸的正常值为0.7～2.1 mmol/L；血丙酮酸的正常值为 0.03～0.1 mmol/L；乳酸/丙酮酸比值大于20提示线粒体呼吸链氧化酶功能障碍；与正常参考值比较，*P<0.05

2.6 肌电图检查 21例行肌电图检查，其中未见特征性改变10例(47.6%)，为肌源性受损9例(42.8%)，为神经源性并肌源性受损1例(4.8%)，为神经性损害1例(4.8%)。肌源性损害组患者血LDH含量显著高于肌电图正常正常组(P<0.05)，而两组间病程、年龄、CK和乳酸含量比较均无统计学差异(P>0.05)。结果见表4。

2.7 影像学表现 22例行脑MRI检查，均发现异常表现，主要表现为大脑半球有典型的层状坏死灶，呈T2和DWI高信号，T1呈低信号。在受累脑叶方面，额叶受累6例(72.3%)，顶叶10例(45.5%)，枕叶19例(86.4%)，颞叶14例(63.6%)。单纯累及一个脑叶有8例(36.4%)，同时累及多个脑叶有14例(63.6%)。8例出现脑CT提示有底节区钙化性高密度影。图1为某例MELAS患者两次MRI检查的动态影像学变化图。

2.8 肌肉酶组织化学 HE染色显示可见散在分布的萎缩肌纤维呈小圆形、多角形或不规则形，少数肌纤维呈颗粒样变性和坏死，甚至出现凝固性坏变，部分坏变肌纤维出现紫红染现象及吞噬现象，伴有部分肌纤维增生、分裂及肥大，有少数核内移纤维；但未见炎性细胞，肌纤维间隙不增宽(图2A)。MGT染色显示患者均出现少量典型的RRF(图2B)。SDH染色显示病变肌纤维呈深染,尤其是病变明显的肌纤维呈深蓝色(图2C)。NADH染色显示多数肌纤维结构正常，少数肌纤维结构紊乱，尤其MGT染色出现RRF的整个纤维或周边膜下呈深染现象。ACP染色显示坏变肌纤维呈红染现象。ORO染色显示少数肌纤维呈极弱阳性。PAS染色均呈阴性。NSE染色显示部分肌纤维略深染。ATP染色显示肌纤维发育良好，受累肌纤维为Ⅰ或Ⅱ型，均无群组化现象。图2为MELAS患者不同染色的连续切片图。

表 3 16例MELAS患者年龄、病程与运动前后乳酸、丙酮酸的相关分析结果

表 4 MELAS患者肌电图不同表现者间年龄、病程及肌酶水平比较

注：a数据以中位数(四分位数间距)形式表示；与正常组比较，*P<0.05

图1 某例MELAS患者MRI检查(2002-12-26)示左颞叶和枕叶典型层状坏死，呈T1低信号(A)，T2高信号(B)；复查MRI(2005-8-29)检查示右颞叶层状坏死，呈T1低信号(C)，T2高信号(D)和DWI高信号(E)

A： HE染色可见许多肌纤维萎缩呈不规则形态，萎缩肌纤维周边，甚至整个萎缩肌纤维呈紫红染(×100)；B：MGT染色可见典型的破碎红纤维(RRF)，其表现为不同程度的红染现象，结构不清(×100)；C：SDH染色可见坏变肌纤维深染，酶活性增强(×200)

图2 某例MELAS患者肱二头肌病理学检查结果

3 讨论

MELAS是最常见的母系遗传线粒体疾病，但目前尚缺乏其发病率或患病率的确切数据[3]。对日本、芬兰人群的报道显示本病的患病率分别是0.18/10万、18.4/10万[4-5]。目前国内尚未检索到有关其发病率的研究数据。本文通过收集作者所在单位近11年来行肌肉活检的病例资料比较完整的患者共1941例，经肌肉活检证实为MELAS病例35例，占1.8%。

MELAS临床表现取决于患者病变发生的部位，其表现多种多样。Canafoglia等[6]报道以癫癫发作为首发者约为45%[6]。本组患者以癫痫发作为首发症状者最多。国外报道其主要临床表现为头痛伴呕吐(90%)，其次为意识丧失或癫痫(55%～85%)，而认知功能障碍或痴呆占50%左右[7-8]，约30%～70%的MELAS患者有感觉神经性耳聋[8]，30%者有糖尿病[2]，40%者出现慢性假性肠梗阻[9]，还可伴有心脏传导阻滞、肌无力、不耐受疲劳、糖尿病、身材矮小、胃肠道功能紊乱、高弓足、发际低等多系统受累的表现，一些青年患者还可出现孤独症样表现和其他精神症状[2，10]。本组患者主要临床表现为癫痫发作，其次依次为智能减退、听力下降、肌肉无力、头痛、精神异常等。余临床表现较少出现，可表现为视力下降、呕吐、言语不清、身材矮小、发作性偏瘫、不耐受疲劳、眼球运动障碍、失语、视野缺损、发热、眼睑下垂、肌肉萎缩、眩晕、饮水呛咳、肢体失认。

35例MELAS患者血清CK多数正常，肌酶升高者，其升高幅度不大。本组CK与LDH的异常率分别为31.4%、51.4%。MELAS以脑部受累为主,肌肉受累较轻,故血清肌酶一般不升高或仅轻度升高。由此可见，不能依赖肌酶作为诊断MELAS的主要依据，但仍有部分患者肌酶在MELAS病程中异常升高。本组中有患者CK升高可达正常值10倍以上，提示肌酶对认识病情依然有一定帮助。乳酸丙酮酸试验可以作为本病诊断比较好的筛查手段，孙永安等报道的线粒体肌病乳酸丙酮酸试验阳性率为85.7%(18/21)[11]，唐胜南等报道的线粒体病的乳酸丙酮酸试验阳性率为57%(12/21)[12]。本组乳酸/丙酮酸试验结果阳性占93.8%(15/16)，高于国内其他报道，目前未见国外相关检查的阳性率报道。提示乳酸/丙酮酸试验是一种较为敏感的筛选试验，对诊断MELAS有一定参考价值。但乳酸丙酮酸试验也可出现假阳性[11]，应进一步结合临床表现、影像学、病理表现等进行判断。

MELAS的头颅MRI表现具有部位多变、不对称性和游走性等特点，表现为两侧半球后部,即顶、颞、枕区靠近皮质及皮质下的异常信号，典型特征为大脑半球皮质层状坏死，大脑皮层灰质异常信号,不按血管支配区分布[13-14]。MELAS异常信号多见于皮质、灰白质交界区,深部白质较少受累,可能由于灰质代谢较为旺盛[15]。本组有22例患者于发病急性期行头MRI检查，皆有典型的层状坏死表现，其中19例患者累及枕叶，14例累及颞叶，10例累及顶叶，6例累及额叶，表现特点与文献报道一致。

Mancuso 等对经肌肉活检证实为线粒体肌病的患者研究发现有超过50%的患者肌电图检查结果呈肌源性损害[16]。本组MELAS患者的肌电图检查结果显示，42.8%(9/21)的患者表现为肌源性受损，47.6%(10/21)者无特征性改变。提示线粒体脑肌病肌电图可表现为正常[17]，换而言之，肌电图正常也不能排除MELAS的诊断[15]。

MELAS 虽以脑部病变为主，但限于技术以及伦理学要求，不能以脑活检作为确诊手段，通过肌活检是目前唯一方便的确诊手段。肌活检确诊MELAS又以MGT染色最具特征性，如MGT染色所显示肌肉组织中存在大量RRF，则提示为线粒体肌病的可能。尽管有些其他肌肉病的患者肌肉组织中出现RRF现象，但对于临床表现疑似为MELAS病者，如通过肌肉组织酶组织化学行MGT染色发现RRF，则可协助确诊本病。当然，如进一步通过电镜观察发现肌纤维内存在线粒体内结晶体样包涵体，则可以确定MELAS的诊断，但电镜观察到线粒体内结晶体样包涵体的概率较低，这是因为电镜超薄切片，放大倍数较大，不易观察到结晶体样包涵体。因此，一般通过症状与体征和典型的MRI表现，再加上肌肉酶组织化学染色发现典型的RRF，基本可以确立本病的诊断。

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(本文编辑：时秋宽)

Research of clinical and pathological features in 35 MELAS patients

BANRui,PUChuanqiang*,SHIQiang,CHENTing,NIUJunwei,MAOYanling,LIUJiexiao.

*DepartmentofNeurology，ChinaPLAGeneralHospital，Beijing100853，China

PU Chuanqiang, Email:pucq30128@sina.cn

Objective To investigate the clinical and pathological features in patients with mitochondrial encephalomyopathy with lactic acidemia and stroke-like episodes (MELAS)．Methods Thirty-five patients with MELAS were studied about their demographic data, symptoms, signs, serum enzymes, imaging data and pathology. Results 80% of MELAS started before 30 years old. The median duration of disease was 2 years. There were various clinical presentations in MELAS. The most common first symptom was seizure(48.6%), the most common clinical manifestations were seizure(71.4%), hypophrenia(40.0%), hearing loss(34.3%) and muscle weakness(28.6%). Blood creatine kinase(CK) and lactate dehydrogenase(LDH) increased mildly. The positive rate of the minimum exercise test of lactic acid and pyruvic acid(METLP) was 93.8%. Electromyography(EMG) was normal or revealed myopathic change, nonspecific change or neurological change. The brain imaging showed high T2 and DWI,low T1 signals in different cerebral lobes. Muscle biopsy showed ragged red fibers (RRF) in all the patients by modified Gomori-trichrome. Conclusions MELAS can occur at any age of onset. MELAS has shown various clinical presentations. The brain MRI, muscle biopsy and EMG often help confirm the diagnosis of MELAS.

MELAS syndrome; clinical features; pathology, clinical

10.3969/j.issn.1006-2963.2015.05.005

100853 中国人民解放军总医院神经内科(班瑞、蒲传强、石强、陈婷、牛军伟、毛燕玲、刘洁晓)；300071南开大学医学院(班瑞、陈婷)

蒲传强，Email：pucq30128@sina.cn

R742.8+9

A

1006-2963 (2015)05-0325-05

2015-05-02)