双等位基因DARS2变异导致轴索性腓骨肌萎缩症：线粒体氨酰-tRNA合成酶功能障碍与周围神经病变的新关联

这篇突破性研究首次揭示了DARS2基因双等位变异与轴索性腓骨肌萎缩症（CMT）的致病关联。通过多中心临床研究结合功能实验，证实线粒体天冬氨酰-tRNA合成酶（mtAspRS）功能缺陷可通过破坏线粒体网络形态和呼吸功能导致单纯周围神经病变，拓展了DARS2相关疾病的表型谱系，为CMT的分子诊断提供新靶点。

Abstract

本研究首次报道DARS2基因双等位变异导致轴索性腓骨肌萎缩症（CMT）的新表型。不同于经典的白质脑伴脑干脊髓受累及乳酸升高（LBSL）综合征，5例来自3个家系的患者表现为儿童期起病的进行性轴索神经病变，无白质异常。功能研究揭示这些变异通过降低DARS2蛋白表达、破坏线粒体网络和呼吸功能致病。

Methods

采用多组学方法：

1. 1.

   临床评估：对5例患者进行详细神经电生理、肌肉MRI和认知功能评估

2. 2.

   基因检测：靶向测序和全外显子测序结合Sanger验证

3. 3.

   功能分析：

   • •

     蛋白质印迹和免疫荧光检测DARS2表达

   • •

     HEK293细胞转染测定p.Pro503Leu酶活性

   • •

     线粒体形态学分析和Seahorse呼吸测定

Results

临床特征：

• •

  家族A（p.Ser238Phe/p.Arg336Cys）和家族B（p.Ser238Phe/p.Ile25Thrfs*38）表现为单纯CMT

• •

  家族C（c.492+2T>C/p.Pro503Leu）合并智力障碍和癫痫

• •

  肌电图均显示轴索损害，MRI无白质异常

分子机制：

1. 1.

   p.Ser238Phe作为亚效等位基因，与严重变异组合导致不同表型

2. 2.

   p.Pro503Leu使酶活性降低75%

3. 3.

   变异导致：

   • •

     线粒体网络碎片化（p<0.01）

   • •

     最大呼吸能力下降（p<0.001）

   • •

     DARS2-TOMM20共定位减少32%

Interpretation

研究建立了DARS2变异与轴索CMT的因果关系，提出连续疾病谱概念：

• •

  轻度组合（如p.Ser238Phe+错义变异）→单纯CMT

• •

  重度组合（如p.Pro503Leu+剪接变异）→CMT伴中枢受累

  突破性发现线粒体氨酰-tRNA合成酶在周围神经功能中的关键作用，为CMT诊疗提供新视角。

创新点

1. 1.

   首次将DARS2纳入CMT致病基因列表

2. 2.

   发现p.Ser238Phe的剂量效应机制

3. 3.

   建立线粒体形态学异常与轴索变性关联

4. 4.

   提出"变异组合-表型谱"新模型

临床意义

对不明原因轴索CMT患者应增加DARS2检测，尤其伴以下特征：

• •

  儿童期发病

• •

  进行性远端肌无力

• •

  反射消失

• •

  肌电图显示轴索损害

展望

需进一步研究：

• •

  DARS2在周围神经中的非经典功能

• •

  基因修饰因子对表型的影响

• •

  潜在治疗靶点的开发