线粒体脑肌病

线粒体是真核细胞内一种重要和独特的细胞器，被称为细胞内的“动力工厂”。线粒体通过氧化磷酸化作用，进行能量转换，为细胞进行各种生命活动提供所需的能量。而且在细胞凋亡及某些代谢途径中也起重要作用。线粒体是细胞内最易受损伤的一个敏感的细胞器，它可显示细胞受损伤的程度。线粒体DNA (mitochondrial DNA, mtDNA) 是独立于细胞核染色体之外的又一个基因组，呈双链环状，拥有相对独立的 DNA 复制、转录和翻译系统。mtDNA 结构与复制方式的独特性使其遗传方式与核基因组不同，表现为母系遗传。

线粒体肌病和线粒体脑肌病是一组由线粒体DNA或核DNA缺陷导致线粒体结构和功能障碍、ATP合成不足所致的多系统疾病，病变侵犯以骨骼肌为主的称为线粒体肌病，同时侵犯中枢神经系统的则称为线粒体脑肌病。线粒体脑肌病(mitochondrial encephalopathy, ME)是一组少见的线粒体结构和(或)功能异常所导致的以脑和肌肉受累为主的多系统疾病。其肌肉损害主要表现为骨骼肌极度不能耐受疲劳，神经系统主要表现有眼外肌麻痹、卒中、癫痫反复发作、肌阵挛、偏头痛、共济失调、智能障碍以及视神经病变等，其它系统表现可有心脏传导阻滞、心肌病、糖尿病、肾功能不全、假性肠梗阻和身材矮小等；实验室检查可以发现血清和脑脊液中乳酸含量升高,氧化磷酸化缺陷,骨骼肌细胞内有破碎红纤维(RRF)，分子生物学研究发现 mtDNA 遗传缺陷。常见临床症状根据基因突变的比例及位置的不同分为不同类型,如MELAS综合征、MERRF综合征、KSS综合征和Leigh综合征等。

2018年5月11日，《关于公布第一批罕见病目录的通知》公布，线粒体脑肌病名列其中。

历史演变

1958年Kearne-Sayre报道了视网膜色素变性、眼外肌麻痹和心脏传导阻滞的Kearne-Sayre综合征(KSS)。1977年Schapira首先提出线粒体脑肌病后，1980年Fukuhara报道了肌阵挛癫痫并发破碎红纤维(MER-RF)。1983年Johnson提出慢性进行性眼外肌麻痹(CPEO)。1984年Pavlakis报道线粒体脑病、肌病、乳酸血症和卒中样发作(MELAS)。1990年Oldfori报道KSS神经病理改变为脑内神经细胞脱失和海绵状改变。1993年Sparaco发现KSS病人肌肉mtDNA大量缺失。

分类

1985年DiMauros等提出临床病理和生化明确的(多种酶代谢障碍)的线粒体疾病的分类:

1. 生化明确的线粒体病综合征:

（1）线粒体基质底物利用和传递障碍:其中包括酰基辅酶A脱氢酶缺乏综合征；肉毒碱棕榈转移酶(CPTⅠⅡ)缺乏综合征；未确定原因肉毒碱缺乏综合征和丙酮酸脱氢酶缺乏综合征。

（2）能量维持和转运异常: 高代谢性肌病(Luft综合征)和线粒体ATP酶缺乏综合征。

（3）线粒体呼吸链障碍：包括复合体Ⅰ缺乏综合征，复合体Ⅲ缺乏综合征和复体Ⅳ缺乏综合征等，其临床表现类型包括致命婴儿型并发眼外肌麻痹(CPO)、坏死性脑脊髓病(Leigh综合征)、卷发脑灰质营养不良综合征(Menke病)和进行性皮层灰质萎缩症(Alpers病)。

2. 临床病理形态明确(生化未明)疾病综合征: Kearne-Sayre综合征(KSS)、线粒体脑肌病并发乳酸血症和卒中样发作(MELAS)、MERRF综合征(Fukuhara型)、慢性进行性外眼肌麻痹(CPEO)、其他慢性线粒体肌病等。

基因遗传

遗传型中包括核DNA(nDNA)缺陷和线粒体DNA(mt DNA)缺陷: (1) nDNA缺陷：底物传递障碍,即肉毒碱原发或继发缺失,脂质沉积病；底物利用障碍，如脂肪酸和丙酮酸代谢异常；三羧酸循环障碍，如延胡索酸酶缺乏、二氢脂脱氢酶缺乏、琥珀酸脱氢酶缺乏以及乌头酸酶联合缺陷等；氧化磷酸化偶联障碍，如Luft综合征；呼吸链缺陷复杂多样，最突出的临床表现为肢体无力和脑源性功能障碍；蛋白引入异常；基因组间信号系统缺陷等。(2) mt DNA缺陷：mt DNA散发和大量重排，如KSS和Pearson综合征；mt DNA传递大量重排，如糖尿病并发耳聋；mt DNA结构基因点突变，如Laber遗传性视神经病(LHON)和共济失调网膜色素变性神经病（NARP)；影响mt DNA合成的基因点突变,如MELAS、MERRF、线粒体心肌病以及糖尿病并发神经性聋等。

后天获得型包括感染引起Reyc综合征；毒物如1-甲基-4-苯基-1、2、3、6-四氢吡啶(MPTP)和3NPA，还有抗艾滋病药物叠氧胸苷(AZT)以及老龄化等所致异常。

从遗传学角度看,由于线粒体基因组只控制线粒体中的一部分蛋白质合成,而大多数的蛋白质合成由nDNA调控。因此线粒体疾病遗传类型有两种遗传方式：即孟德尔遗传和母系遗传：

1. 母系遗传方式: mtDNA严密的母系遗传方式决定突变垂直传代的类型。由母亲传给男女后代。只有女儿可继续传给下代。表面上看类似于孟德尔的常显及伴性(X)连锁类型。母系遗传基因缺陷表达与否取决于“复制分离”和“阈值效应”两方面，这一特征已在LHON、MERRF、MELAS、NARP和糖尿病并发耳聋等得到证实。

2. 孟德尔遗传方式: 常染色体隐性遗传线粒体肌病的多数情况仍为经典的孟德尔遗传类型，包括脂肪酸氧化过程已知的缺陷、丙酮酸羧化酶缺失、三羧酸循环障碍以及呼吸链的一些缺陷等。常染色体显性遗传: mtDNA多发性缺失为常显遗传特点,病人多在30岁发病,其中有些是由于nDNA缺陷改变了线粒体基因组的生物整合而发生mt DNA多发性缺失。性(X)连锁遗传: 典型的性连锁遗传是鸟苷酸甲酰酸酶缺陷(OTC),多数病例为丙酮酸脱氢酶缺陷。男性病人在初生期发生致命性的高氨酸血症。半合子女性病人可以无临床症状或发生阵发性高氨酸血症昏迷。

线粒体脑肌病的主要临床类型及其基因异常:

1. 线粒体脑肌病伴高乳酸血症和卒中样发作（Mitochondrial Encephalomyopathy, Lactic Acidosis and Stroke-like Episodes，MELAS）：近 80%病例为 A3243G（线粒体编码亮氨酸 tRNA）突变, 15%由 T3271C 和A3252G 突变引起,不断发现新的突变与其发病相关；

2. 肌阵挛性癫痫伴破碎红纤维：（Myoclonic Epilepsy and Ragged-Red Fiber Disease, MERRF): 80%～90%是赖氨酸tRNAA8344G突变,少数与 T8356C 突变相关；

3. Kearns-Sayre综合征（KSS）和慢性进行性眼外肌麻痹（Chronic Progressive External Ophthalmoplegia，CPEO): 最常见的原因是 mtDNA 8468 和 13446 位之间的 4977bp 的缺失，研究已经发现多种缺失与其发病相关；

4. Leigh综合征：最常见的为 ATP 酶的亚单位 6 的编码基因上 T8993G、T8993C 和 T9176C等3个点突变;

5. 线粒体肌病：与mtDNA 点突变及缺失重排均有关；

6. 其他：线粒体神经胃肠脑肌病，Leber遗传性视神经病等。其中，A3243G、A8344G、T8993G和T8993C 突变是研究较多的mtDNA突变。

由于肌肉和脑组织高度依赖氧化磷酸化等代谢,无论nDNA或mt DNA单独缺陷或二者均同时受累,临床出现症状往往是全身性的,只是由于各酶体系缺失受累程度不同而临床表现各有侧重，人为地将线粒体疾病划分为两大类,即线粒体肌病和线粒体脑肌病。

线粒体肌病的特点:(1)进行性肌病,以肢带或面肩分布型,见于儿童、成年早期;(2)慢性进行性眼外肌麻痹伴有或不伴有肢体肌病;(3)软婴儿伴有或不伴有眼肌麻痹;(4)运动锻练不耐受伴有或不伴有肌球蛋白尿症(非进行性);(5)颈肌无力或近端肢体肌病(老年人呈慢性进行性);(6)线粒体肌病并发脂质代谢异常;(7)线粒体肌病并发糖原异常。

线粒体脑肌病包括:(1)MELAS综合征;(2)MERRF综合征;(3)KSS综合征; (4)Pearson综合征; (5)Alpers病;(6)Leigh综合征;(7)Menke病;(8)LHON;(9)NARP;(10)Wolfram综合征。现仅就主要综合征的临床特点概述如下:

MELAS综合征

即线粒体脑肌病伴乳酸血症和卒中样发作等一组临床症状,多为母系遗传。10岁前发育正常。10～40岁发病,首发症状为运动不耐受、卒中样发作、偏轻瘫、失语、皮层盲或聋。并有肢体无力、抽搐或阵发性头痛、智能低下、痴呆及乳酸血症,肌活检见RRF、异常线粒体和晶格样包涵体。CT可见30%～70%苍白球钙化,MRI皮层有层状异常信号的特征所见。基因检测可见3243或3271核苷酸点突变。MELAS患者卒中样发作急性期主要累及颞顶或颞枕叶,病灶可累及皮质和深部的白质。与缺血性脑梗死不同,MELAS梗死灶与脑动脉灌注供血区分布不一致,主要集中在代谢旺盛的微血管区域,周围水肿不明显,伴有星型胶质细胞增生。MELAS 患者累及神经系统的其他常见症状包括神经性耳聋、偏头痛、认知功能受损、周围神经病、抑郁及一些精神症状等。隐性起病的神经性耳聋常是MELAS的早期表现,常有家系遗传,在未发病的患者亲属中也可发生。随访研究发现超过半数的MELAS患者有不同程度的听力下降和母系遗传的糖尿病和/或耳聋 (MIDD)。其次,发病前出现不规则的偏头痛也是MELAS患者早期的常见症状,头痛常发生在疾病的间歇期,推测可能是线粒体能量代谢受损,一方面增加了神经元的兴奋性,另一方面降低了诱发头痛的阈值所致。再次,MELAS患者发病时可有不同程度的认知障碍,包括语言、记忆、定向力障碍等。最常见是前额叶的执行功能受损, MRI上表现为脑干后部、扣带回的缺血样改变,可能与脑皮质神经元变性有关。另外，少部分患者可出现周围神经病，表现轻微感觉异常、袜套样麻木感等，以隐匿性、渐进性起病为主，常累及远端肢体。

MELAS累及全身其他系统的临床表现有：(1)骨骼肌： 肌肉病变是包括MELAS在内的线粒体肌病的常见症状，主要是发作性肌无力伴肌萎缩。3243位点突变的MELAS患者70%左右有反复发作的运动后骨骼肌疲劳症状，在基因突变的患者亲属中，也有20%的人出现运动不耐受症状。另有研究发现，mtDNA的突变比例与最大氧耗量和工作负荷负相关，当突变比例大于50%，肌肉活检往往出现RRF，即线粒体脑肌病的典型病理学改变。(2)心脏系统：心肌组织能量需求较大，因此心肌病常常是MELAS型线粒体脑肌病的临床表现。18%的MELAS患者伴有不同程度的心肌病和充血性心衰，以扩张型和肥厚性心肌病为多。MELAS患者心脏传导异常也很常见，10%的 MELAS患者心电图异常，7%的有传导阻滞。尤其是MELAS儿童患者常以心肌病作为首发症状，而缺乏典型的神经系统脑病表现，容易造成误诊。(3)内分泌系统异常：MELAS患者最常见的内分泌紊乱表现为糖尿病，有研究表明3243A>G位点突变引起的糖尿病大约占胰岛素依赖的2型糖尿病的2%，因此，临床上有母系遗传糖尿病、神经性耳聋的病史，要考虑是否为线粒体疾病。MELAS基因突变引起的糖尿病在临床上平均发病年龄为38岁，未发病的患者亲属随着年龄的增长，会出现不同程度的糖耐量异常。线粒体疾病引起糖尿病的原因可能是肌肉组织糖代谢紊乱以及肝脏糖异生障碍导致乳酸酸中毒所致。一方面，线粒体功能失调导致异常增高的乳酸进入肝脏，刺激糖异生；另一方面，由于能量依赖的钠钾泵功能下降，ATP产生减少，胰岛B细胞分泌胰岛素减少。MELAS患者内分泌系统异常的另一表现为身材矮小，主要由慢性、全身性能量缺乏造成，还可能与基因突变引起生长激素减少有关。(4)肾脏系统：MELAS患者肾脏系统的改变远没有心脏系统和内分泌系统常见，因此很容易漏诊。最常见肾脏损害位于近端肾小管，如Ton- iDebre-Fanconi征，由于ATP依赖的钠钾泵功能障碍，细胞内外电位差减小导致近端肾小管重吸收障碍，氨基酸、葡萄糖、蛋白、水等不能被重吸收。除此以外，还有肾性蛋白尿和局灶性、节段性肾小球硬化症(FSGS)、间质性肾小球肾炎等，可能是由于线粒体功能失调导致入球小动脉的肌细胞坏死，发生玻璃样变而使肾小球硬化，引起肾脏血流动力学改变。(5)胃肠道系统：MELAS可有不同程度的胃肠道症状，常见表现如便秘和胃痛，偶见反复发作的恶心呕吐，胃肠麻痹，胰腺炎以及由腹泻、便秘引起的渐进性假性肠梗阻等。(6)皮肤病学表现：MELAS患者伴发的皮肤病改变较少，偶见白癜风和色素沉着。

MERRF综合征

即肌阵挛癫痫发作、小脑共济失调、乳酸血症和RRF，少数有智能低下、痴呆，亦有神经聋、矮小、弓形足等畸形。脑电图显示为棘慢波综合，肌活检见RRF、异常线粒体和包涵体。CT和MRI可见小脑萎缩和大脑白质病变。基因检测可见8 344或8 356核苷酸点突变。

KSS综合征

视网膜色素变性、心脏传导阻滞和眼外肌麻痹。多在20岁前发病，其他症状可有头痛发作、肢体无力、矮小、智能低下，少数有内分泌功能低下、甲状旁腺功能低、苍白球钙化、MRI皮层和白质异常信号。肌活检少数病人可见RRF和异常线粒体，CT和MRI有的可见基底节钙化和白质病变。基因检测特点为mtDNA缺失或大量重排。

CPEO综合征

各年龄均可发病，以儿童或成年早期发病为多。除眼外肌麻痹逐渐加重，少数可伴有肢体无力、消瘦或萎缩。肌活检RRF、异常线粒体和包涵体。基因检测变异大，可见mt DNA缺失或大量重排。

Leigh病

即主要为复合体Ⅳ细胞色素氧化酶缺乏所致的亚急性坏死性脑脊髓病，多有母系遗传史，2个月至3岁发病，少数亦有少年发病。较常见的临床表现为喂养困难、共济失调、肌张力低及锥体束征。若脑干受累，可致眼肌麻痹、视力、听力减低。少数可有精神运动性癫痫发作，病理显示双侧对称性基底节和脑干灰质核团损害。影像学MRI有特征所见。肌活检RRF和线粒体包涵体均少见。可见细胞色素C氧化酶缺乏。

Alpers病

家族性原发性进行性大脑灰质萎缩症。多在出生后几个月发病，少数亦有8岁以后发病，多有家族史。首发症状为癫痫发作，视力、听力减退及皮层盲和皮层聋，可见轻偏瘫、失语、智力低下——痴呆。病理特点：皮层灰质神经细胞变性脱失，小血管和星形细胞增生，呈层性坏变，MRI可见特征性层状异常信号。肌活检少数可见RRF和异常线粒体。

Menke病

多在出生后几个月发病，3岁死亡，亦有报道儿童晚期发病，临床表现：卷发、癫痫发作、共济失调、锥体外系或锥体束征、智能低下、发育迟缓。病理特点：脑萎缩神经细胞脱失伴白质病变，小脑Purkinje细胞特征性改变为树突粗大、变长、分叉多。血铜含量减低，肠粘膜铜量升高。肌活检偶可见RRF和异常线粒体。

Leber遗传性视神经病(LHON)

突发性双侧视力减低和丧失。其发病高峰年龄为20～24岁，最小5岁发病。多数双侧视力丧失。少数先一眼发病，数周或数月后另眼亦发病。多为球后视神经损害而致失明、黄斑区水肿和视网膜小血管病。男性多见，至少有85%以上为青年男性，具有X-连锁遗传特点。本病多以视神经损伤为主，较少伴有其他神经系统症状和体征，只少数报道伴有共济失调、腱反射亢进、病理征和遗传性周围神经病(CMT)。CT、MRI影像学检查和肌活检多无特征性所见。 Wallace于1988年经基因检测发现mt DNA核苷酸(mt)11178点突变，相继已有11个点突变被发现，并已证明与复合体Ⅰ、Ⅲ或Ⅳ相关。

视网膜色素变性共济失调性周围神经病(NARP)

Holt于1990年报道3代4个家族病例，其临床特点为视网膜色素变性、共济失调、发育迟滞痴呆、抽搐、近端四肢无力伴感觉性周围神经病等不同症状的组合。多在3岁前后发病，有报道其为母系遗传与Leigh病并发，具有CT、MRI特征性改变，肌活检未证实RRF。

其他

(1)Wolfram综合征：为糖尿病伴有神经性聋，基因检测mt DNA点突变与MELAS相同，为nt3243；(2)线粒体周围神经病并胃肠型脑病(MNGIE)：基因检测mt DNA缺失。临床特点为儿童期发病，眼外肌麻痹，感觉运动性神经病，常有假性肠梗阻胃肠道症状。

病理改变特点

1. 肌肉活检病理所见具有特征性的形态学改变，常规恒冷冰冻切片,MGT染色可见RRF。早在1960年由Engel首先应用MGT染色发现肌膜下和肌纤维之间呈不规则红染颗粒状改变。最近分子生物学研究表明RRF是mt DNA大量重排或线粒体tRNA基因点突变的相应产物。mt DNA大量重排和mt DNA点突变均影响到线粒体蛋白合成。后天因素所致mt基因损伤,如药物、毒物(AZT、MPTP、3NPA)均可导致RRF出现。RRF是影响线粒体内蛋白质合成的mtDNA受损伤的形态表现,但是并非所有线粒体疾病均为RRF阳性,nDNA缺陷者RRF可以是阴性的,即使在同一病例中RRF的分布也是不均匀的,有的肌束多,有的肌束甚少;年龄亦有变异,老年病人较年轻病人RRF明显,而且数量多。除MGT染色较好地显示RRF外,HE切片可见散在单个深染颗粒,粗的异常纤维,其他组化染色,如琥珀酸脱氢酶(SDH)、还原型辅酶Ⅰ、四氮唑还原酶(NADH-Tr)均可见阳性RRF。有时COX反应减低。PAS(+)、油红O(+)等见于线粒体肌病合并糖原沉积病或脂质沉积病等。电镜观察可见,在肌膜下线粒体异常增多，并可见晶格状结构形态异常的线粒体包涵体,更具诊断意义。

2. 脑部病理改变:线粒体疾病的特点是综合征多、临床表现变异性大,这些综合征与脑损害相关性明显。有关脑病理的研究较肌活检研究少,仅就脑病理所见归纳为如下4型:

(1) 脑组织广泛受累,可伴有小头畸形和脑室扩大,常见于尿素循环异常和伴有先天性乳酸中毒和脂肪酸代谢的某些酶缺陷等。病理所见先天性胼胝体发育不良,橄榄核异位和基底节囊性损害。特别多见于有丙酮酸脱氢酶E-A亚基缺陷的婴儿;

(2) 以大脑皮层灰质损害为主,多累及半球后部颞顶枕叶,以MELAS为多见,其病理特点为皮层多灶性损害。可见神经细胞减少脱失,星形细胞增生和微小血管增多。同时累及皮层下白质可见神经纤维稀疏,轴索髓鞘坏变,有的神经细胞病变以Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ层为重,呈层性坏变,为Alpers病病理所见特点,在MELAS 亦较常见。此种病变改变具有血管性特点,又非按解剖血管血供分布,说明代谢性酶缺失造成此种双重损害的病理基础;

(3) 脑深部灰质核团对称性损害为主,见于Leigh病,病理可见基底节、丘脑、脑干和小脑顶核神经细胞减少脱失,星形细胞增生和微小血管增多,相应区可见神经纤维减少稀疏。此种苍白球、壳核、尾核对称性病理损害构成MRI特征性表现;

(4) 海绵状脑病病理改变伴以神经纤维网区的神经纤维减少、稀疏,是脑能量代谢缺陷的组织病理反应。此种病理改变见于中央深部白质(半卵圆中心),多见于KSS病例。有时Menke病亦可见到白质病变。此外,脑内钙质沉积于底节、苍白球,以MELAS和KSS常见。

电生理检查

肌电图为常用首选检查之一,临床有肌无力、肌萎缩等肌病表现时肌电图检查尤其重要。多数为肌源性改变,少数病例也可见神经源改变或两者兼有,偶见线粒体脑病病人肌电图正常。一些以脑病为主要表现的病人,肌电图亦可见到神经源或肌源性改变。此为肌电图在线粒体疾病的特征性所见。各种诱发电位检查,对各种脑病综合征的病变部位也具有辅助诊断作用。脑电图在伴有抽搐、癫痫样发作的线粒体脑病具有重要意义,其中以皮层损害为主的MELAS、MERRF、Alpers病不仅具有弥散全脑性脑电失律,亦可有局灶性改变,特别可见癫痫脑电图特有的棘慢波综合、尖波慢波综合。而Leigh病、KSS和Menke病的脑电图改变则相对较轻,局灶或特征性改变较少。有些病人发病之初,虽有发作性头痛,尚未出现脑损害,脑电图不仅可见弥散性全脑失律,亦可见明显局灶性病变,而线粒体肌病CPEO的脑电图却较少有阳性所见。心电图检查对KSS具有重要诊断意义。对母系遗传线粒体肌病合并心脏病变(MiMyCa)也具有重要辅助诊断意义。

血清乳酸检查

线粒体疾病血清乳酸值的升高也是重要诊断筛选指标。安静状态乳酸值若大于1.8～2.0 nm,即为异常。特别是运动后乳酸值升高更有意义。血清乳酸与丙酮酸的比值异常被认为是细胞内氧化还原代谢的指标。此比值小于20为正常,在呼吸链缺陷时升高。通常情况下脑脊液乳酸值低于血清值,病理状态下可升高,仅见于MELAS等脑组织损害明显疾病,其他类型线粒体疾病可见血清乳酸升高而脑脊液乳酸值无明显升高。血清乳酸运动试验方法:安静状态取血后,令病人作运动试验(可上楼梯运动5分钟或两级台阶上下运动5分钟),取血测乳酸,与运动前乳酸值对比,升高4.0 nm以上为异常。幼儿或瘫痪病人运动试验时亦可用葡萄糖刺激试验。具体方法为实验前取血测乳酸,口服葡萄糖2 g/kg之后90分钟,乳酸升高2倍以上为异常。

影像学(CT、MRI)检查

影像学(CT、MRI)的某些特征所见对线粒体脑肌病的临床诊断具有重要辅助作用。MELAS可见两侧半球后部即颞、顶、枕叶皮层多发卒中样异常信号, 但其特点不按解剖血管分布,累及皮层和皮层下白质,可见皮层的层状异常信号,Alpers病亦常见到上述征象。Leigh病的CT和MRI特征性所见为对称性双侧基底节、丘脑、脑干等灰质核团损伤的异常信号;而KSS则见散在的既见于灰质又见于白质的异常信号。

随着遗传学和分子生物学的飞速发展，对线粒体脑肌病发病机制的探索取得了显著进展。首先Anderson等于1987年完成了mtDNA的全部序列分析，Holt于1988年发现线粒体肌病的肌肉组织中mtDNA大片段缺失，同年Wallace报道了第一例LHON病人的mtDNA点突变，Zeviani报道了mtDNA缺失与KSS的关系。Schon于1988年发现KSS病人mtDNA缺失与13个碱基对的重复序列相连。 Zeviani阐明了核基因与线粒体基因组间信号系统缺陷是造成常染色体遗传的CPEO的主要原因。1990年3个线粒体脑病MERRF、MELAS、 NARP的mtDNA点突变被确定。1991年又发现了2个MELAS突变位置一样，即发生在tRNA Leu(UUR)基因上的新的点突变3271T-C碱基置换突变。另一个为累及心肌、骨骼肌而不影响中枢神经系统的MiMyCa综合征。1993年 Santorelli报道了Leigh病患者的mtDNA新突变点。DeVivo等总结发现34例LHON至少与11mtDNA点突变有关，NARP的点突变与Leigh病相同。1993年DeVivo在分子水平上提出新的基因分类。1992年由Pearson和Ballinger提出线粒体肌病新类型糖尿病合并神经性聋。1994年Kadowaki, Van den Ouweland分别证实此综合征具有与MELAS一样的tRNA Leu(UUR)的3243核苷酸位点的点突变。

虽然近几年对本病分子基础的认识突飞猛进，但治疗选择仍然有限，主要依靠支持疗法，而不是纠正根本缺陷。几种比较有前景的治疗方法已由小规模的非随机试验证实。

药物治疗

1. 联合用药 目前所用药物大致分为以下 4 方面:

（1） 清除氧自由基: 辅酶 Q10、艾地苯醌、维生素 C、维生素 E等;

（2） 减少毒性产物: 二氯乙酸、二甲基甘氨酸等;

（3） 通过旁路传递电子: 辅酶 Q10、艾地苯醌、琥珀酸盐、维生素 K 等;

（4） 补充代谢辅酶: 肌酸、肉碱、烟酰胺、硫胺素、核黄素等。辅酶 Q10 和维生素 C 可以使维生素 E 保持活性状态，辅酶Q10 又可以促进能量代谢; 二氯乙酸和维生素 B1 从不同方面作用于丙酮酸脱氢酶复合物，组合运用可以加速氧化代谢，减少乳酸生成; 辅酶 Q10 和琥珀酸均能作为电子载体直接为复合酶Ⅱ和Ⅲ传递电子，故复合酶 I 缺陷的患者可以联合使用; 抗氧化剂作用于呼吸链的各个环节，可保护各种复合酶不被氧自由基破坏。因此多年前便开始联合用药治疗ME。另外 ME 是由于氧化磷酸化呼吸链的完整性被破坏所致的疾病，因此给予改善能量代谢的各种药物有助于患者症状的缓解。但明确线粒体氧化磷酸化链条中的某个因素缺乏非常困难，因此多种辅酶、维生素等改善能量代谢的药物组成的“鸡尾酒”疗法成了近些年治疗 ME 的主要方法。

2．L-精氨酸 作为氧化亚氮( NO) 前体可诱发血管舒张，从而减少 MELAS 征患者的卒中样发作。Kubota 的研究表明 MELAS 卒中样发作急性期给予 L-精氨酸治疗后症状改善，磁共振波谱分析显示顶叶皮质乳酸峰降低、N-乙酰天门冬氨酸( NAA) 峰正常，这些都提示 L -精氨酸可改善线粒体能量状态及细胞活力。还有研究表明 L-精氨酸可通过影响谷氨酸的吸收和 γ-氨基丁酸的释放调节神经元的兴奋性。虽然 L-精氨酸的安全性和确切作用尚需长期随机对照试验来证实，但其为临床工作带来了希望。

运动疗法

运动训练作为 ME 有希望的治疗选择，包括阻力和耐力训练。( 1) 阻力训练: 理论基础是基因漂移学说。当 mtDNA发生突变时就会导致细胞内同时存在野生型和突变型 mtDNA，即异质性。但 mtDNA 突变的比例必须超过一个阈值，才能发生病变，对肌肉特定 mtDNA 突变患者的两项研究证实了这种学说，这些患者骨骼肌卫星细胞检测不到突变 mtDNA，阻力训练可以激活融合于骨骼肌纤维中的静态卫星细胞，增加野生型 mtDNA/突变型 mtDNA 的比例和纠正一些骨骼肌纤维的生化缺陷。最近报道，8 名 mtDNA 缺失患者进行12w 的阻力训练后，虽然突变 DNA 水平没有明显下降，但肌力、氧化能力和卫星细胞的比例都增加了。( 2) 耐力训练:规律的有氧耐力运动可以提高组织毛细血管的密度、增加血管的通透性及线粒体呼吸链的酶活性。以肌病为主要表现的 ME 患者，有氧耐力运动可以提高肌力。

饮食疗法

对不同缺陷的 ME 患者应用不同的饮食疗法: ( 1) 丙酮酸脱氢酶缺失患者，给予生酮饮食( 碳水化合物降低，脂肪含量升高) ，可使患者线粒体生物合成增加和异质性向野生型mtDNA 转变增加; ( 2) 肉毒碱缺陷患者，应限制脂肪摄入;( 3) 丙酮酸羧化酶缺失患者，推荐高蛋白、高碳水化合物、低脂肪饮食。以上均能使患者临床症状获得不同程度的改善。

基因治疗

基因治疗策略包括降低突变型 mtDNA/野生型 mtDNA的比例、使用错位表达及异质表达、输入其他同源性基因以及利用限制性内切酶修复突变型 mtDNA 等。如用人胞质体( 含正常线粒体无细胞核的细胞) 对缺陷细胞( 含缺陷 mtRNA，呼吸链功能减退的细胞) 进行基因补救治疗，能成功地使缺陷细胞呼吸链功能恢复正常; 另外核酸肽对线粒体基因缺陷也有一定治疗作用，把特异性地核酸肽输入到缺陷细胞中使核酸肽特异性的抑制突变 mtDNA 的复制，而使正常mtDNA 得到复制。近些年发现了新的基因突变致病，其可能对潜在的治疗策略有所帮助。

细胞移植

成肌细胞移植是近年来兴起的一种治疗方法。细胞生物学研究表明成肌细胞相互融合成肌小管而发育成成熟的肌纤维。如将患者肌细胞与正常肌细胞在体外融合，然后输入到患者体内，一般选用多点肌肉注射的方式，患者体内就可能有更多的野生 mtDNA。或许将来能应用于临床治疗。

遗传治疗

核转移是将携有突变 mtDNA 的卵母细胞的核 DNA 转移到含正常 mtDNA 的去核卵母细胞中，体外受精后植入子宫内。由于存在伦理和安全性等方面的问题，这种方法还有待于进一步的研究证实。

激活过氧化物酶体增殖物

激活受体 γ(PPAR) / 过氧化物酶体增殖物 激活受体 γ 共激活因子1α(PGC-1α)信号通路调控 PPAR/PGC-1α 信号通路是一种潜在的治疗选择。PPARs 是调节代谢途径基因表达程序的核受体超家族成员之一，其通过 PGC-1α 调节线粒体生物合成，PPAR -γ 活化后可提高细胞维持线粒体潜力的能力，因此活化 PPAR/PGC-1α 通路可通过增加线粒体生物合成发挥治疗作用。另外贝特类药物可诱导 PGC-1α 在心脏和骨骼肌中表达。

去除有毒的代谢产物

线粒体神经胃肠脑肌病( MNGIE) 是由于胸腺嘧啶核苷磷酸化酶( TP) 基因突变致该酶活性基本消失，出现所催化的底物脱氧胸苷及脱氧尿苷显著增加，使线粒体核苷库不平衡，高浓度的脱氧胸苷及脱氧尿苷可使 MNGIE 患者 mtDNA复制紊乱而出现丢失、多片段缺失和点突变。最近有一项以TP 缺陷小鼠( 小鼠的大脑发展成 mtDNA 部分缺失、脑病和呼吸链复合物的缺陷) 为对象的研究报道，这些小鼠经过血液透析降低循环中的脱氧胸腺嘧啶核苷量以及减少肾脏重吸收脱氧胸腺嘧啶核苷有一定的疗效，但处理后不久其代谢产物又重新积累，不能达到持久的疗效。

心理护理

该病病程长，对家庭和患者本人带来极大的痛苦。患者反应迟钝、淡漠、智力下降而导致性格孤僻、社交障碍。医护人员应多与患者沟通，并向患者解释可能出现的临床表现，解除患者的思想顾虑，帮助其树立战胜疾病的信心。同时向家属解释患者的性格特点，以取得理解，并保持对患者良好的心理支持。

癫痫的护理

为患者提供安静、安全的环境。床边不放置锐利物品，备有氧气、吸引器、缠有纱布的压舌板，两侧使用床栏，以免坠床。按医嘱使用抗癫痫药物，同时做好家属的健康教育，指导家属发生癫痫发作的应急处理。做好相关药物指导，不要自己停药，要按医嘱服药，定期复查肝肾功能。癫痫发作用安定静脉推注时一定要缓慢推注，以防发生中枢性呼吸抑制。

功能障碍护理

患者表现为肢体活动无耐力，言语、认知功能障碍。语言功能和认知功能障碍大大降低了患者的日常生活能力，生活质量也随之降低。因此，从疾病早期就给予这方面的护理是很关键而且必要的。注意加强患者语言功能锻炼，并指导家属保持耐心。同时注意患者安全，线粒体脑肌病由于 ATP 合成不足，导致患者活动无耐力，外出或如厕需有人陪伴，严防摔伤、跌倒、坠床。

迄今为止 ME 的治疗选择仍然是有限的，辅酶 Q10 的补充与运动训练是目前比较有希望的治疗方法; 调查结果表明，调整不同缺陷的 ME 患者的饮食均可获得不同程度的改善;同时近年来提出的改良“鸡尾酒”疗法，虽然其确切疗效需扩大样本进一步研究，但它给 ME 患者带来了新的希望。利用活化 PPAR/PGC-1α 途径增加线粒体的生物合成可能成为一个不错的选择，甚至可能成为最有希望的疗法; 基因治疗及细胞移植越来越受关注; 多种阻止母系遗传的方法也或许是将来的一个发展方向。而目前最大挑战是将这些积极的结果和其他新的战略转变成安全有效的疗法，让广大患者获益。