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编号:10213753
孪生子帕金森病病因学研究
http://www.100md.com 《美国医学会杂志(中文版)》 1999年第5期
     作者:于红

    单位:

    关键词:

    美国医学会杂志中文版990503 Parkinson Disease in Twins

    An Etiologic Study

    背景——帕金森病(PD)的病因未明。在PD家族已发现有遗传学连锁,但是否绝大多数PD均来自遗传尚无定论。

    目的——通过研究单卵(MZ)和双卵(DZ)孪生子评估PD的遗传性。

    设计——比较单卵(MZ)和双卵(DZ)孪生子PD发病一致率的孪生子研究。

    设置和参加者——使用标准的PD诊断标准,对19 842名在国立科学院/国家研究委员会二次大战退伍军人孪生子登记处登记的白人男性孪生子进行了PD筛选。接合性(zygosity)通过PCR或调查表确定。
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    主要结果测定——帕金森病在孪生子中的一致性,根据接合性和诊断时的年龄进行分层。

    结果——在268名可疑帕金森综合征的孪生子及250名推测未患病的孪生兄弟中,193人患PD(一致性校正的患病率为8.67/1000)。在诊断资料完整的71对MZ和90对DZ中,配对方式(pairwise)一致性相似(总体一致性为0.129,MZ为0.155,DZ为0.111;相对危险度为1.39;95%可信区间为0.63~3.1)。孪生兄弟中至少有1人诊断年龄≤50岁的16对孪生子,MZ的一致性为1.0(4对),DZ为0.167(相对危险度为6.0;95%可信区间为1.69 - 21.26)。

    结论——总体一致性相似提示遗传因素对典型PD的发病不起主要作用。50岁以后发病的PD没有遗传学作用的证据。然而,在≤50岁发病的PD中,遗传因素似较重要。

    在帕金森病(PD)的起因中,遗传的重要性问题已争论了一个多世纪。20世纪80年代早期,对神经毒制剂1-甲基,4-苯基,1、2、3、6-4氢吡啶(MPTP)生物效应的认识激起了人们对PD环境因素的兴趣。这种相对简单的吡啶组分在人类1及实验动物2,3可导致即使不是全部也是绝大部分的PD体征和症状。近来,在PD家族α-同核基因发现突变4,5或与2号染色体某一区域连锁6,遗传学假说重获青睐。但是,绝大多数PD病例并未影响到家庭成员7,而且α-同核基因突变似乎也很罕见8,9。因此,在典型PD,遗传因素是否重要仍有疑问。
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    为解决这一难题,我们利用国立科学院/国家研究委员会(NAS/NRC)二次大战退伍军人孪生子登记处10的优势,着手这一迄今为止最大的PD孪生子研究。对这样一个研究来说,此队列十分理想。因为这些个体不但达到了PD危险性增加的年龄而且未进行老年疾患筛检。

    方法

    研究对象及评估

    研究队列的查证和筛选:NAS/NRC二次大战退伍军人孪生子登记处成立时,共有31 848名白人男性孪生子(15 924对,5 933对MZ,7 554对DZ,2 437对接合性未知)10。我们尝试与所有1992年可能仍健在的19 842名孪生子(MZ 7882人,DZ 9699人,2 261人接合性未知)取得联系(附图)。研究方案获得所有有关机构审查委员会的批准。不在原住址的孪生子通过下列方式查找:(1)询问孪生兄弟;(2)询问以前联系过的人;(3)搜寻商业方面的有用资料。诊断患有帕金森综合征的孪生子还从卫生经济管理局退伍军人事务部以及全国死亡索引搜寻医疗资料,并参考在Duke大学正在进行的痴呆研究(采用登记处的一个亚组)11。写信请求这些孪生子志愿接受一次电话访问并随信附上一张预先写好的拒绝卡片。如果两人均已死亡,或无法找到,或拒绝参与,这对孪生子即被排除。参加研究的孪生子或委托提供情况者(因为死亡、拒绝参加或精神错乱)接受一次简短的访问,以筛选出可疑的帕金森综合征12、痴呆13、脑血管病14、眼部疾病15、癌症16以及这些疾病的可能危险因素。
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    可疑帕金森综合征:既往诊断为帕金森综合征的孪生子被归类为可疑帕金森综合征。其余孪生子,对筛选问题的回答有特定模式的人接受第2次半架构的(semistructured)访问,然后由一位神经病学家进行归类。

    检查对象:要求可疑帕金森综合征的患者及其孪生兄弟志愿参加个人评估(附图)。标准化的评估在家中或医疗中心完成,由一位在PD方面有专长的神经病学家主持,包括完整的神经病学病史的采集和检查,统一的帕金森病评估量表,标准化的录象检查及静脉取血。只要可能,兄弟两人应由不同人检查。不告之检查者孪生子的接合性,尽管被检查有可能主动提供有关情况。

    提出最后诊断:采用脑内移植18诊断标准的核心评估项目。很可能PD的定义为:(1)至少有以下体征中的2项:静止性震颤、齿轮样强直、运动迟缓或姿势反射受损,而且其中至少有1项必须是静止性震颤或运动迟缓;(2)无其他帕金森综合征病因;(3)没有广泛的提示非典型帕金森综合征的神经变性体征;(4)如用左旋多巴治疗,则疗效明显。可能PD的定义为以下四条之一:(1)有齿轮样强直和姿势反射受损,无其他帕金森综合征病因,左旋多巴疗效明显,但既没有运动迟缓也没有静止性震颤;(2)无其他帕金森综合征病因,没有广泛的提示非典型帕金森综合征的神经变性体征,左旋多巴疗效明显,但只有静止性震颤;(3) 至少存在以下体征中的2项:静止性震颤、齿轮样强直、运动迟缓或姿势反射受损,其中至少有1项必须为静止性震颤或运动迟缓,无其他帕金森综合征病因,没有广泛的提示非典型帕金森综合征的神经变性体征,但对左旋多巴的反应未知;(4)至少存在以下体征中的2项:静止性震颤、齿轮样强直、运动迟缓或姿势反射受损,其中至少有1项必须为静止性震颤或运动迟缓,无其他帕金森综合征病因,无广泛的提示非典型帕金森综合征的神经变性体征,左旋多巴疗效明显,但同时具有其他有时可在PD患者发现的临床症状或体征(如显著痴呆、严重的家族性自主神经机能异常)。
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    附图 国立科学院/国家研究委员会二次大战退伍军人孪生子登记处帕金森病的查证

    最后诊断:所有个体评估都由另一位在PD方面有专长的神经病学家进行复查,而且以下情况是盲法的:(1)接合性;(2)孪生兄弟的疾病状况;(3)具体检查者的诊断。如果检查和复查的神经病学家意见一致,则诊断被接受。如果不一致,则由2位在PD方面有专长的神经病学家复习所有已知资料,以其一致意见作为最后诊断。对于已死亡或拒绝检查的孪生子,根据所有已知资料(包括医疗记录、死亡证明及对委托人的访问)做出诊断。在我们的试验中,委托提供情况的孪生子86%准确确定他们的孪生兄弟患有PD,没有假阳性。

    接合性:只要可能,接合性通过PCR用高度变异的单一位点短串联重复序列的多种标记测定19。如果不能得到两个孪生兄弟的DNA,则采用标准化问题判断接合性20,21

    分析
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    原发一致性即配对方式的一致性采用下述方法计算,两人最后均诊断为PD的孪生子的对数除以两人中至少1人患PD的孪生子的总对数。族谱发支方式(Proband-wise)的一致性用下列公式计算:[2c2+c1]/[2c2+c1+d],c2代表两人都是先证者的一致性孪生子的对数,c1代表两人中只有1人是先证者的孪生子的对数,d代表不一致孪生子的对数22。筛选时可疑帕金森综合征而最后诊断为可能或很可能PD的孪生子被认为是先证者。二次分析如孪生子中有1人患PD,则第2位成员患病的定义更宽。在这些分析中,如果1位成员患PD,第2位有(1)PD或任何帕金森样综合征;(2)PD或特发性震颤;(3)PD或痴呆;(4)PD或任何一种先在诊断,则认为此对孪生子为一致性的。计算整个样本的一致率、风险比、累积发生率及遗传率22,23,在以接合性、诊断时年龄(以10年计)及青年发病划分的亚组中也进行相应计算。诊断时的年龄由负责检查的神经病学家通过访问确定,如果可能还要经医疗记录证实。青年发病的定义为诊断时小于51岁,这是因为50岁以后PD发病率和患病率显著增加24。亚组病例特征的比较采用参数或非参数分析,如果合适,使用商业统计软件包(SPSS, Version 6.1, SPSS Inc, Chicago, Ill,and Epi Info, Version 5.0lb,疾病控制和预防中心,Atlanta,Ga)。
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    结果

    对14 436名在世的孪生子(5 994名MZ,7 071名DZ,13 71名结合性未知)(附图)进行了筛选访问。对共2 689名死亡的、无法找到的及拒绝参加的孪生子(960名MZ,1 517名DZ,212名接合性未知)进行了委托人访问。268人为可疑帕金森综合征,其中175人最后诊断为可能或很可能PD。164位可疑帕金森综合征的孪生兄弟中,95人接受了检查,18人诊断为PD。在149位死亡或拒绝检查的孪生子中,有122位获得医疗记录和/或对家庭成员的进一步访问。

    共有193人被诊断为PD(158人为很可能PD,35人为可能PD),其中18人是由研究人员新诊断的。其余239位进行了评估的孪生子,分别诊断为特发性震颤(n=49)、其他无锥体外系体征的神经系统疾病(n=42)、进行性核上性麻痹(n=4)、药物引起的帕金森综合征(n=4)、早老性痴呆(n=3)、血管病性帕金森综合征(n=2)、弥散性Lewy体病(n=2)、Huntington病(n=1)、橄榄桥小脑萎缩(n=1)及纹状体黑质变性(尸检)(n=1)。121人无神经系统疾患。9位PD患者的孪生兄弟,由于未找到医疗记录或未能与委托人联系而无法诊断。13位最初诊断为PD的孪生子在共同复核时改变了诊断。
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    PD的总患病率为9.7/1000。为避免高估患病率,一对孪生子只计算1人,一致性校正的患病率为8.67/1000。

    临床特征

    诊断PD时的总平均年龄为64.5岁(SD为9.1岁,范围为25~79岁)。根据接合性或根据接合性和诊断时年龄分组分析,临床特征无统计学差异(P>0.05,表1)。

    参加者的接合性

    31对(44%)MZ和43对(48%)DZ的接合性通过PCR测定。4对(5.4%)孪生子PCR测定的接合性与通过调查表确定的不同,都是推测为MZ,最终发现是DZ。

    在30位拒绝参加或无法找到的可疑帕金森综合征的孪生子中,推测11人为MZ,14人为DZ,5人接合性未知。在28位筛选阴性、拒绝参加或无法找到的对照孪生子中,推测13人为MZ,14人为DZ,1人接合性未知。
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    一致性和遗传率

    在至少有1人患PD的172对孪生子中,有9对因缺乏1位成员的诊断资料而被排除。在163对诊断资料完整的孪生子中(MZ 71对,DZ 90对,2对接合性未知),总的PD配对方式的一致性为0.129。在接合性已知的161对孪生子中,配对方式一致性在MZ和DZ对中相似(MZ为0.155,DZ为0.111)(表2)。在50岁以后诊断PD的MZ和DZ对中,配对方式一致性实际上是相同的(MZ为0.106,DZ为0.104)。但是,在至少有1人在51岁前发生PD的孪生子对中,MZ的一致性为1.00,DZ为0.167。尽管对第2位成员使用了更为广义的诊断标准,以致总的一致性对数增加,但危险比没有很大的变化(表3)。

    表1 不同接合性及发病年龄的帕金森病的特征* 体征
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    合计

    静止性震颤

    100

    90

    100

    90

    91

    运动迟缓

    100

    97

    100

    98

    99

, http://www.100md.com     齿轮样强直

    100

    94

    100

    88

    92

    姿势反射受损

    100

    70

    90

    72

    74

    左旋多巴有效

, 百拇医药     100

    98

    100

    95

    96

    不对称体征

    100

    97

    100

    97

    98

    *表中数值为百分数。以接合性或接合性和发病年龄分组进行比较,任何方面均无显著统

    计学差异
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    一致性孪生子对的累积发生率和成比例危险评估

    总的来说,一对孪生子中第2位成员的PD发生率为0.0019/年。MZ和DZ对的PD发生率没有显著差异。第1位成员50岁以后诊断PD的孪生子对,第2位成员PD的发生率在MZ和DZ是相似的。有1人在51岁以前诊断PD的孪生子对中,第2位成员患PD的可能性MZ对为DZ对的6倍。应用Cox成比例危险模型,总的来说接合性对第二位成员发生PD的危险性没有影响,或者说是对50岁以后发病没有影响。有1人在51岁以前诊断PD的孪生子,第2位成员患PD的危险性MZ较DZ高(危险比为9.5;95%可信区间为1.7~52.4, P<0.01)。

    第2位成员的诊断间隔

    在一致性MZ和DZ对中,第1位与第2位成员诊断PD的时间间隔相似(MZ:平均8.6年,范围2~28年;DZ:平均9.7年,范围2~31年)。以诊断PD时的年龄分层进行分析,两者第2位成员诊断PD的平均时间间隔无统计学差异。
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    先前诊断病例的一致性

    在我们检查以前,21对一致性孪生子对中,仅有9对被认为是一致的。在这9对中,50岁以后诊断者MZ对的一致性为0.05,DZ对为0.03。至少有1人在51岁以前诊断的MZ对的一致性为0.75,DZ对为0.08。

    评论

    孪生子研究在辨别遗传因素和环境因素对疾病病因的相对作用方面特别有用。如果遗传因素重要,遗传学上相同的MZ孪生子的一致性要比DZ孪生子高,后者间相同基因数与其他同胞兄弟姐妹的一样(平均50%)。如果一种疾病完全是遗传性的,则MZ的一致性近100%。至少已有6对一致性PD的报告25-30。这些研究提示PD可能遗传,但如果没有以人群为基础的调查,就不能确定这些现象的普遍性。

    表2 帕金森病的一致率和遗传率
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    总的

    114

    101

    60

    80

    0.155

    0.111

    1.39(0.63-3.10)

    0.176

    0.20

    0.121

    1.65(0.81-3.38)
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    0.274

    第一个孪生子

    42

    20

    0

    10

    1.00

    0.167

    6.00(1.69-21.3)

    -1.0

    1.00

    0.167
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    6.00(1.69-21.3)

    -1.0

    诊断时≤50岁

    第一个孪生子

    72

    81

    58

    68

    0.108

    0.105

    1.02(0.39-2.67)

    0.014
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    0.134

    0.117

    1.15(0.48-2.73)

    0.068

    诊断时>50岁

    * MZ代表单合子的;DZ代表双合子的;CI为可信区间。上标代表双重查证的对数表3 一对孪生子中第二位成员疾病定义的放宽对配对方式一致性的影响 一致性的定义

    相对危险度

    (95%可信区间)

    第一位孪生子为PD,0.129
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    0.155

    0.111

    1.39(0.63-3.10)

    第二位孪生子亦为PD

    第一位孪生子为PD,0.276

    0.338

    0.233

    1.45(0.88-2.38)

    第二位孪生子为PD或特发性震颤

    第一位孪生子为PD,0.135

    0.169
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    0.111

    1.52(0.7-3.32)

    第二位孪生子为PD或其他帕金森综合征

    第一位孪生子为PD,0.294

    0.366

    0.244

    1.50(0.93-2.41)

    第二位孪生子为PD、特发性震颤、其他帕金森综合征或痴呆

    与一致性孪生子对的个别报告相反,以前的孪生子调查没有发现PD遗传学方面的证据31-36。但是,这些研究在方法学上均有局限性,Johnson等37仔细复习了文献,推断没有一项研究是确定的。本研究克服了这些局限性。首先,所有已发表的研究孪生子的数量均相对较少,而本研究PD孪生子对数则较所有以前发表过的总和还要多;第二,以前报告的孪生子相对年轻,因此可能错过了真正的PD病例。相反,本研究所有参加对象在筛选时都≥65岁,正处于PD高危年龄24;第三,以前研究有潜在偏倚。相反,我们研究的人群相对无选择,仅以孪生子和退伍军人为准,而且他们是在几十年前被集中到一起的。查证过程中的任何阶段参与率都很高,大大减少了查证偏差。事实上,这组人群总的PD患病率与以其他研究相似38-41。第四,在以前的几个研究中,孪生子未经检查,所以诊断的准确性不肯定。本研究所有病例均使用公认的诊断标准,并由在PD方面有专长的神经病学家进行诊断。更为重要的是,孪生子被分开诊断,检查者不知其接合性或家庭成员的患病情况,以前发表的研究从未采用这种方法。
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    在解决了这些方法学问题后,我们观察到PD一致性在MZ和DZ并无差异。这一发现与典型PD有遗传因素的结论不符,尤其是对50岁以后起病者。本研究同时也改变了以前的一种认识,即如果采用过于严格的诊断标准,就模糊了对遗传方式的判断42,43。我们对孪生子对中的第二位成员采用了较为宽松的疾病定义并进行了附加分析。然而,采用这种方法,我们仍未观察到MZ孪生子一致性的增加。

    尽管我们注意到了方法学问题及直接结果,但是本研究仍有潜在的局限性。首先,它是横向研究。没有随访,则在单一时间点观察的潜在偏差就不能充分避免。例如,如果诊断MZ孪生子第二位成员患病的时间间隔较DZ长,则可能低估MZ患PD的一致性。然而,我们现有的结果不支持这种可能性,因为我们发现,诊断第二位成员患病的平均时间间隔在MZ和DZ孪生子中是相似的,不论先发病者诊断时的年龄是多大。同样,使用Cox回归模型控制随访期,亦未发现MZ对总的一致性有增加的危险,诊断时大于50岁的MZ亦是如此。尽管,本文孪生子诊断时的平均年龄约65岁,中位数为67岁。25%以上的人诊断时>70岁。由于在一致性孪生子对中,诊断第二位成员患病的平均时间间隔接近10年,因此,连续随访可能会找到另外的一致性孪生子对。在发病年龄更大的病例中,疾病的分布是否因接合性的不同而异仍属未知。
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    本研究的第二个潜在局限性是有错误诊断分类的可能性,特别是新诊断的PD,因为非典型帕金森综合征在病程早期可能表现不明显。本文有18个病例新诊断为PD,但如排除这些病例并不改变我们的结果(数据未列出)。另外,参加研究的神经病学家知道评估的是可能患PD的孪生子,因而面对轻微临床症状,他们更倾向于作出PD的诊断。因此我们采取了标准化的统一方法以减少这种潜在诊断偏差。然而,更高的诊断精确性只有靠延长临床随访以及最终尸检才能达到。

    本研究的最后一个局限性是,参加的人群都是居住在美国的白人男性。这些发现对妇女以及其他种族和国家人群的适用性仍不确定。

    研究提示,50岁以后发病的典型PD并无遗传学因素,此结果与在至少有1人51岁以前发病的16对孪生子观察到的结果正好相反。在这16对孪生子中,所有4对MZ都是一致性的,而12对DZ中仅有2对是一致性的。这种结果有力支持了早发PD存在原发的遗传因素的结论。这一发现与在许多帕金森综合征家族的发现相符。在这些家族,青年发病很常见44。因此,有理由推断,搜寻帕金森综合征的遗传因素和方式最好直接从青年发病的病例着手。
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    尽管在原始队列有12 006名孪生子于1992年以前死亡,但是因为PD很少在50岁以前发生,故未把这12 006名孪生子包括在内最多仅丢失6个青年发病病例。即使把这6个病例纳入我们的样本,上述结论仍能成立。

    最后,重要的是要注意,虽然青年发病的MZ孪生子中PD的一致性增加是符合疾病有遗传性的,但这些孪生子相同的生活环境也可产生这样的结果。只有发现某种特定的遗传或环境因素,造成这种结果的起因才会明确。

    总之,我们的发现提示,对于绝大多数PD病例,遗传并不是一个重要的病原学因素,尤其在50岁以后发病的典型病例。这一发现对有PD患者的家庭具有重要意义,这些家庭的绝大多数成员不必担心他们遗传了PD基因。我们的发现在开展研究的重要性方面也有潜在作用。因为单纯遗传性PD十分罕见,所以对帕金森综合征遗传方式的研究,诸如累积受影响的数代家庭,以明确基本的发病机理将是十分重要的,它可为更常见的非遗传性PD提供病因的线索。检出PD的非遗传性危险因素将是下一个挑战。此类研究可使我们进一步发现、明确PD的病因。

    于红 译 陈清棠 校

    JAMA 1999;281:341~346

    参考文献, http://www.100md.com