谭健文 张朝然

1924年，法国眼科医师van Went和Wibaut首先报道了1个3代遗传的家系，患病成员表现为双眼角膜混浊。1929年，瑞士眼科医师施奈德发现了有同样表现的另一个连续3代家系，以后此病被名为施奈德结晶状角膜营养不良(Schnyder crystalline corneal dystrophy，SCCD)。其后，众多研究表明SCD的出现可不伴有角膜结晶状沉积，故国际委员会将SCCD改名为SCD［1］。这种角膜营养不良很罕见，报道过的文献至今为止少于150 篇［2］。

1 SCD

1.1 临床表现 SCD表现为常染色体遗传，男女患病概率均等。通常在20岁左右起病，少数可＜10岁［3］。大部分文献［3］报道的SCD为高加索人，国内仅报道过4代SCD家系［4-6］。

患者因角膜混浊导致视力下降以及结晶样物质累积在角膜上引起眩光而就诊。裂隙灯下角膜呈现中央基质雾状混浊以及角膜缘环状混浊，角膜缘混浊似老年环。约54%患者出现特征性结晶样沉积［2-3］，结晶样沉积有助于疾病的诊断。角膜混浊程度随年龄增长而加重。据文献［2］报道，SCD患者角膜混浊程度是有预测性的，年龄＜23岁只出现中央角膜基质混浊，可伴有或不伴有中央角膜上皮下结晶样沉积;23～39岁时发展为角膜缘环状混浊;＞39岁开始出现中央周围角膜基质全层混浊。但大多数患者直到中年仍可保持良好的视力。其他体征比较罕见，包括膝外翻、脊椎和手指的畸形［2-3］。

据统计，约2/3的SCD患者常伴有高胆固醇血症和高甘油三酯血症。但最近的研究表明血液中脂质异常与角膜结晶形成并无直接关系，角膜混浊的进程与血清脂质水平也无直接关系。SCD的发生仅提示患者可能存在局部胆固醇代谢缺陷［7-9］。

共聚焦显微镜显示前弹力层上出现异常的上皮下神经丛，并出现弯曲状和柱梁状结构，大量结晶样物质沉积在前弹力层上。前层基质出现结晶样物质累积并延伸到中层基质，结晶样物质的形状呈针形和直角形。相干光断层扫描亦显示结晶样沉积物主要出现在前层基质，可以从上皮基底层延伸至100～150μm 深的基质［5］。

1.2 生物化学和组织病理学特点 患者角膜组织分析显示非酯化的胆固醇水平增加约10倍，磷脂增加5～9倍［10］。脂质存在于上皮基底、前弹力层、基质全层，偶尔会出现在角膜内皮［4-5］。高密度脂蛋白(high density lipoprotein，HDL)的载脂蛋白成分(apoA，A-11，E)大量累积在角膜中央［10］。

苏丹黑或油红O染色能使酯化胆固醇染色［11］，而菲律宾菌素只能使未酯化胆固醇染色［12］。通过这些特殊染色，可显示角膜组织上主要的沉积成分是未酯化胆固醇或是其他脂质［11-12］。电子显微镜下，显示溶解的脂质在角膜上皮下扩散，并遍布基质，偶尔会扩散至内皮［13-14］。

2 UBIAD1基因突变与SCD

2.1 致病基因UBIAD1的发现 通过对2个具有瑞典-芬兰血统SCD患者的家系研究，Weiss等首次于1996年将SCD的致病基因定位在一号染色体的短臂上。连锁分析和单倍体分析结果提示，致病基因座可能位于D1S2622和D1S228之间，其遗传距离为16cm(厘摩)［15］。Theendakara等通过多个SCD家系分析，将致病基因定位在D1S1635和D1S1160之间一个2.32 Mbp区域内。但Aldave等［16］在这2.32 Mbp间隔中所有被标记的基因里，没有发现致病基因。这个结果可能由致病基因的异质性造成的;或突变的范围可能在未被翻译的区域里;或者该区域内存在未被发现的基因;或者家系分析时对患者表型的错误分类，造成连锁分析基因定位错误［17］。事实上通过对之前SCD家系临床资料的进一步分析，剔除了被错误分类的家系成员。Weiss将候补间隔边界转移至DIS2667到DIS1635范围里。其扩充的候补区间，包括了Clorf127(染色体开放阅读框架127)，TARDBP(TAR DNA结合蛋白)，MASP2(甘露糖结合凝集素丝氨酸肽酶)，SRM(精脒合酶)，EXOSC10(外来体组件10)，FRAP1(FK506结合蛋白西罗莫司相关蛋白1)，ANGPL7(血管生成素样物质7)，UBIAD1(UbiA含异戊二烯基转移酶区域 1)和 LOC39906。Orr等［9］首先确定，SCD 的发生是由UBIAD1基因突变引起的。

2.2 UBIAD1基因及其表达蛋白的功能 UBIAD1是一种具有高度保守性的基因，其基因转录产物在包括角膜在内的许多人体正常组织中表达［7，9］。

人类UBIAD1基因长度为22 kb，其基因座有2个外显子，编码蛋白质UBIAD1。UBIAD1含有1个潜在的异戊二烯转移酶区域和8个跨膜区［7］，vUBIAD1存在于线粒体而非内质网中［14］。UBIAD1的异戊二烯转移酶结构域在胆固醇的代谢中发挥作用。UBIAD1可以与载脂蛋白E的C末端部分相互作用，这种相互作用在胆固醇的反向转运中起到重要作用，因为这一过程可以辅助胆固醇的溶解以及从细胞中的清除［18］。因此，UBIAD1与脂质代谢密切相关。此外vUBIAD1与维生素K、辅酶 Q、亚铁血红素、长醇的生物合成有关［19］。Mcgarvey等［17］证实在前列腺肿瘤和膀胱癌中，该基因的表达大大降低，因此亦被认为是一种抑癌基因。

2.3 UBIAD1突变的种类 2007年Orr等［9］报道了对5个患有SCD家系的基因遗传分析，在UBIAD1基因里发现了几个有着错义突变的氨基酸残基，包括Asn102Ser(N102S)，Asp112Gly(D112G)，Arg119Gly(R119G)，Thr175Ile(T175I)，Asn232Ser(N232S)和Ser75Phe。如Asn102Ser，即原本的天冬酰胺在密码子102上变换成丝氨酸，也可用N102S来表示。前5个错义突变的氨基酸残基是具有致病性的，而Ser75Phe没有致病性［9］。同年，Yellore等［8］对3个SCD先证者进行了基因遗传分析，也发现了3个具有致病性的错义突变氨基酸残基，分别是Asn102Ser，Leu121Val(L121F)和 Arg119Gly(R119G)，并再次证实了Ser75Phe没有致病性。2007年 Weiss等［7］对6个患有SCD的家庭进行了基因分析，结果显示突变均发生在UBIAD1基因里，其中5个家庭均有N102S变异，只有1个家庭是G177R突变。现今已被报道氨基酸残基的变异类型有22种，包括N102S，N232S，D112G，N233H，G177R，G186R，G98S，D118G，D112N，D236E，D240N，R119G，L121V，L121F，L188H，S171P，T175I，A97T，Y174C，V122E，V122G，K181R［6］。热点常发生在N102S，其次是G177R［20］。近年有报道显示SCD发生在中国，其中3 代 SCD 家系的突变位点分别是 G98S［5］，S171P［4］和N102S［6］;而中国台湾地区亦出现了2例SCD患者，研究证实突变位点分别是N102S和G177R［5］。氨基酸残基变异的类型众多，意味着变异存在着异质性［3］。

2.4 UBIAD1突变导致脂质/胆固醇在角膜中沉积的可能机制

2.4.1 胆固醇合成增加 UBIAD1基因所编码的蛋白质包含异戊二烯转移酶区域，此区域将小分子G蛋白中的Ras蛋白超家族进行异戊二烯化修饰后，合成牻牛儿基牻牛儿醇(geranylgeraniol)［21］。而牻牛儿基牻牛儿醇是胆固醇合成过程限速酶HMG-CoA还原酶的抑制剂，故此可以调节胆固醇的合成［22］。而SCD的UBIAD1基因突变往往发生在异戊二烯转移酶区域，从而使UBIAD1调节胆固醇合成的功能发生障碍，角膜组织里胆固醇的合成增加［7］。基于这个推论，肝脏及其他组织中胆固醇合成也会增加，这将下调低密度脂蛋白受体的表达，而低密度脂蛋白受体又介导血液中低密度脂蛋白的清除，这就解释了部分SCD患者血清中低密度脂蛋白为何常常处于较高的水平［7］。

2.4.2 胆固醇清除减少 Burns等通过研究发现，角膜组织有一种主动摄取和储存胆固醇的功能。但在正常情况下，角膜中并没有多余胆固醇沉积，这依赖于HDL有将肝外细胞内胆固醇运送至肝脏的逆向转运功能。HDL的成分包括载脂蛋白及磷脂［10］，其中载脂蛋白E(apoE)的C端可与UBIAD1相互作用［17］，在溶解和转移胆固醇的过程中发挥作用［18］。

UBIAD1基因突变导致的氨基酸置换往往发生在UBIAD1蛋白亲水性的部分，或者在跨膜的螺旋结构上，这两个部位都非常接近细胞膜双磷脂分子层上具有生物活性的结合位点［18，23］。突变的氨基酸残基与活性部位结合后会使UBIAD1的催化能力下降或丧失，故突变后的UBIAD1基因能使所编码的蛋白质功能下降或消失［18］。丧失功能的 UBIAD1不能与apoE相互作用并使其发生异戊二烯化，导致apoE功能障碍，从而导致apoE不能移除细胞内的胆固醇和间接溶解胆固醇［23］，即影响了胆固醇在细胞内的代谢平衡，最终导致胆固醇累积在角膜组织上。角膜组织中胆固醇累积又诱导角膜细胞表面HDL结合位点上调，角膜细胞结合HDL并通过HDL把磷脂质转运至角膜细胞内，所以在SCD角膜组织中发现HDL和磷脂含量亦高于正常［3］。

3 问题与展望

尽管研究者们对SCD做出了多方面的研究，但仍有众多问题未能解决，尤其是确切的发病机制尚未阐明。UBIAD1基因可以在全身组织中表达，但其突变导致的脂质代谢异常为何主要表现在角膜上有胆固醇的沉积，甚至对SCD患者结膜及皮肤的相关研究亦未证实有脂质代谢异常。UBIAD1基因突变种类较多，而SCD的表型也有多种，基因型和表型之间有何种联系也是今后研究需要关注之处。

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