《Muscle & Nerve》：AGRN-, LRP4-, MUSK-Related CMS: Clinical, Neurophysiological, Morphological, Genetic and Pathological Mechanisms
编辑推荐：
先天性肌无力综合征（CMS）是一种遗传性疾病，由编码神经肌肉接头（NMJ）功能必需蛋白的基因突变引起。已在超过35个基因中鉴定出致病变异，这凸显了突触生物学的复杂性以及损害神经肌肉传递的广泛机制。其中，由AGRN、LRP4和MUSK基因突变引起的CMS代表了突
先天性肌无力综合征（CMS）是一种遗传性疾病，由编码神经肌肉接头（NMJ）功能必需蛋白的基因突变引起。已在超过35个基因中鉴定出致病变异，这凸显了突触生物学的复杂性以及损害神经肌肉传递的广泛机制。其中，由AGRN、LRP4和MUSK基因突变引起的CMS代表了突触前和突触后缺陷，提供了宝贵的机制见解。这些突变损害agrin/LRP4/MuSK信号传导，破坏NMJ的形成和稳定性，并构成表型各异的临床表现，范围从眼睑下垂和易疲劳性到远端、延髓或呼吸肌无力。这些亚型通常显示乙酰胆碱酯酶抑制剂疗效有限甚至临床症状恶化，而在选定病例中，肾上腺素能激动剂如沙丁胺醇或麻黄碱可带来显著获益。对这些类型的研究不仅为突触发育和维持的分子调控提供了关键见解，也说明了在罕见病中建立基因型-表型相关性的挑战，其中个体间的变异性使诊断和管理复杂化。新一代测序和功能研究的最新进展扩大了已识别的突变谱，揭示了新的致病机制，并提高了分子诊断的准确性。本综述全面概述了AGRN、LRP4和MUSK相关的CMS，整合了来自患者和实验模型的临床、遗传和机制数据。通过强调诊断策略、致病途径和新兴治疗概念，研究人员展示了这些罕见亚型如何完善对NMJ生物学的理解，并为个性化和基于机制的治疗开辟了道路。
1 引言：CMS的遗传背景与突触缺陷
先天性肌无力综合征（CMS）是一组遗传性神经肌肉传递障碍疾病，导致肌无力和易疲劳性。近年来，CMS的分子基础认知不断扩展，已知超过35个相关基因。这些疾病通常根据受影响的分子通路分类，包括突触前、突触、突触后和泛缺陷。AGRN、LRP4和MUSK基因突变通常归类为突触后CMS，但它们同时损害突触前和突触后的神经肌肉接头（NMJ）组织，反映了突触形成和稳定所需的双向信号传导，最终导致肌无力和易疲劳性。
1.1 Agrin/LRP4/MuSK信号在NMJ发育中的作用
神经轴突分泌的神经agrin在突触后膜乙酰胆碱受体（AChR）簇集和NMJ发育与稳定中起关键作用。Agrin与低密度脂蛋白受体相关蛋白4（LRP4）的β1螺旋桨结构域结合，促进β3螺旋桨结构域与肌肉特异性激酶（MuSK）的第一个IgG样结构域结合。该相互作用触发MuSK激活，通过其胞质区酪氨酸残基的二聚化和反式自磷酸化，具体机制尚未完全阐明。激活的MuSK启动磷酸化级联反应，通过下游效应物如Dok-7和rapsyn促进突触后膜AChR簇集。除发育过程中NMJ形成的作用外，agrin/LRP4/MuSK信号在成年期仍活跃，是NMJ稳定和修复所必需的。该通路任何组分的破坏都会导致突触发生受损、AChR密度降低和进行性突触变性。
1.2 人类NMJ形态学
NMJ表现出物种特异性的形态差异，影响其功能。人类NMJ是已知最小的脊椎动物NMJ之一，具有广泛的折叠，增加了局部膜表面积以实现有效神经传递。小鼠NMJ通常呈现定义良好的“椒盐卷饼形”结构，AChR簇分支稀疏。这些NMJ相对较大（30 μm），紧凑且高度有序，反映了小鼠神经肌肉系统的高再生能力。相比之下，人类NMJ较小（20 μm），具有更碎片化、较不紧凑的“猫爪”形态，AChR簇分布不规则。NMJ响应稳态可塑性以确保神经传递的持续效能。物种间的结构差异对于理解人类NMJ在疾病背景下的稳定性和脆弱性具有重要意义。
2 AGRN相关CMS
AGRN基因的隐性致病变异占CMS的1%–5%。
2.1 临床和表型谱
最初报告的AGRN相关CMS病例为两名同胞，表现为儿童期发病的单侧眼睑下垂和轻度肢体无力。大多数AGRN突变患者在儿童期开始出现肌无力，症状从下肢轻度肌无力到需要呼吸支持的严重肌无力不等。尽管AGRN相关CMS最初与肢带肌无力相关，但现在认识到远端无力和萎缩可能是高达30%病例的突出或孤立特征。部分患者表现为进行性远端无力，影响手和足背屈肌，无眼咽受累。此外，AGRN突变也在遗传性运动神经病患者中发现，扩展了表型谱。这强调在远端无力和运动神经元样表型的鉴别诊断中需要考虑AGRN突变，因为它们可能被误诊为脊髓性肌萎缩症（SMA）甚至肌萎缩侧索硬化症（ALS）。AGRN相关CMS也可表现为严重的轴性无力，包括颈伸肌明显无力，呈现头部下垂。无效AGRN变异可能导致致死性表型，即胎儿运动不能变形序列（FADS）。法国CMS网络报道了12例经基因确认的成人AGRN相关CMS患者，其中33%主要表现为远端无力，50%为近端无力。面部受累占33.3%，呼吸道症状占41.7%，延髓症状占25%。眼睑下垂和外眼肌麻痹不常见（16.7%）。4例为成人发病，初始表现为呼吸道症状或与近端无力相关的易疲劳性。25%患者出现恶化，均发生在18岁后，需要重症监护和通气支持。1例患者死于50岁，经历了长达三十年的进行性运动和呼吸功能下降。
2.2 神经电生理学检查
从诊断角度看，电诊断（EDX）研究为AGRN相关CMS中NMJ功能障碍提供支持证据，通常在低频（3 Hz）重复神经刺激（RNS）期间显示明显的复合肌肉动作电位（CMAP）递减，尤其是在远端肌肉如胫前肌。此外，运动后测试或高频RNS可能引发递增反应，其特征是CMAP波幅进行性增加。这一特征指向突触前机制，是某些CMS的标志。运动后或高频RNS期间的递增反应反映了神经末梢乙酰胆碱（ACh）释放受损。这种易化可通过RNS或短暂最大自主收缩期间的钙积累来解释，钙积累瞬时增强ACh释放并部分恢复神经传递。此类发现在几种突触前CMS中均有报道。在AGRN相关CMS中，运动后递增、远端肌肉萎缩与电子显微镜下的条纹状模式（提示继发性突触褶未被神经末梢或施万细胞覆盖）之间的关联仍未得到解释。
2.3 治疗反应
AGRN相关CMS的药物治疗仍然具有挑战性，因为大多数患者对乙酰胆碱酯酶抑制剂（AChEIs，即吡啶斯的明）和3,4-二氨基吡啶（3,4-DAP，一种钾通道阻滞剂）反应差或无反应。在一些患者中，这些治疗导致症状恶化。肾上腺素能激动剂，如麻黄碱（α和β激动剂）和沙丁胺醇（选择性β2激动剂），据报道可为部分患者提供临床获益，表明其在症状管理中的关键作用。
2.4 AGRN突变的基因型和病理生理学考虑
Agrin是一种大的硫酸肝素蛋白聚糖（约200 kDa），由神经末梢分泌，包含层粘连蛋白、神经细胞粘附分子（NCAM）、α-肌营养不良素聚糖和LRP4的结合域。AGRN基因的隐性致病变异在功能上一致地破坏AChR簇集。首次报道的AGRN突变（c.5125G>C，p.Gly1709Arg）位于结合α-肌营养不良素聚糖的LG2结构域，在一个近亲婚配家庭中发现。患者肌肉活检显示广泛的NMJ缺陷，突触前和突触后区室均异常，包括细胞骨架紊乱和突触沟碎片化。将突变的mini-agrin注射到大鼠肌肉中重现了这些形态缺陷，证实了它们的致病性。值得注意的是，AChR簇集和MuSK磷酸化未受影响，表明agrin在NMJ中具有选择性结构作用。在agrin LG2结构域的其他错义突变（p.L1664P、p.R1671Q、p.R1698P）已在两个无关家庭中发现，表现为严重的进行性运动神经元样疾病。功能研究显示这些突变导致运动神经元胞体内agrin的细胞内积累，这种agrin分泌受损导致突触前和突触后异常，包括神经末梢发芽和突触沟碎片化。与远端肌病样表型相关的四个AGRN突变位于参与结合层粘连蛋白（p.Gly76Ser、p.Asn105Ile）、NCAM（p.Ser455Glnfs*8）和LRP4（p.Gly1871Arg）的结构域。患者肌肉活检显示异常的NMJ结构，包括“途中”轴突发芽和突触沟碎片化。体外研究证实这些变体诱导C2C12肌管中AChR簇集的能力降低。在致死的AGRN敲除小鼠模型中，NMJ无法正常发育，导致弥漫和不成熟的突触结构，缺乏明确的突触后特化。总之，AGRN基因的致病变异破坏agrin/LRP4/MuSK信号级联，这对NMJ形成和维持至关重要，强调了agrin介导的信号在建立和维持NMJ结构中的关键作用，对稳定AGRN相关疾病中突触结构的治疗意义深远。
3 LRP4相关CMS
LRP4相关CMS病例极为罕见，患病率低于1%。
3.1 LRP4相关CMS的临床和表型谱
迄今为止，仅报道了来自四个无关家庭的五例LRP4相关CMS病例。首例LRP4相关CMS患者表现为严重的新生儿表型，特征是呼吸衰竭、喂养困难和运动里程碑延迟，需要长期通气和营养支持。另外两名患者（同胞）表现为较轻的表型，标记为运动里程碑延迟、轻度延髓症状（咀嚼和吞咽困难）和进行性肢体无力。这三名患者均在LRP4的β3螺旋桨结构域（与其共受体MuSK的结合域）中有错义突变。最近，法国CMS网络报道了一名阿尔及利亚患者，具有截然不同的表型，表现为波动性肌无力和易疲劳性、手足先天性缺指/趾并指/趾畸形伴并指/趾和短指/趾畸形，这是Cenani-Lenz综合征并指（CLSS）的特征，以及肾脏畸形（马蹄肾），由于LRP4的β1螺旋桨结构域突变所致。最近报道的一名患者表现为新生儿肌张力低下和严重的呼吸系统受累（即先天性膈疝、肺动脉高压、进行性低氧血症）。她的两名同胞过去也有类似表型，三人均在出生后不久死亡。
3.2 神经电生理学检查
在电诊断研究中，3 Hz RNS显示近端肌肉（特别是副神经-斜方肌CMAP）显著递减，通常超过20%。
3.3 治疗考虑
LRP4相关CMS的一个标志性特征是使用AChEIs（如吡啶斯的明）后症状恶化。这种效应并非反映终板处AChE原发性缺乏，而是源于受损的agrin/LRP4/MuSK信号传导继发的突触后膜结构紊乱。因此，突触处AChR密度降低，突触后膜变得不稳定。在这种情况下，当ACh水平升高时，突触特别容易发生AChR分散和活动依赖性去极化阻滞，共同加重神经肌肉传递缺陷。选择性β2-肾上腺素能激动剂（如沙丁胺醇/舒喘灵）是最有效的治疗选择，可改善肌力和耐力。然而，需要更多的研究来更好地定义表型谱并为这种超罕见CMS亚型确定最佳治疗策略。
3.4 LRP4突变的基因型和病理生理学考虑
LRP4是MuSK的共受体，拥有对结合神经agrin和MuSK至关重要的β螺旋桨结构域β1和β3，并允许激活MuSK的酪氨酸激酶结构域，参与突触后膜AChR的形成和维持。迄今报道的大多数突变影响LRP4的β1或β2螺旋桨结构域，导致先天性骨骼畸形，如CLSS或重叠疾病硬化性骨化病-2，突出了LRP4在发育中的多种功能作用。首次报道的LRP4相关CMS患者携带位于LRP4第三β螺旋桨结构域的错义突变，该突变通过减少LRP4与其共受体MuSK的结合来破坏agrin/LRP4/MuSK信号传导，从而改变MuSK磷酸化并导致AChR簇集缺陷。前述阿尔及利亚患者在LRP4的β1螺旋桨结构域（神经agrin结合域）有一个错义突变，改变了与agrin的结合，导致MuSK酪氨酸激酶结构域磷酸化降低和在体外人原代肌管中观察到的AChR聚集不良。在β1螺旋桨结构域鉴定的致病变异影响Wnt11信号通路，这可以解释患者观察到的肢体发育不全。在致死的LRP4缺陷动物模型中，NMJ严重受损，突触前和突触后区室均异常，其特征是突触前分化异常和无法建立功能性突触接触，导致围产期死亡。AChR呈现碎片化和松散簇集，而突触前组织被破坏，由于从肌肉到神经末梢的逆行信号受损，突触小泡密度降低。此外，NMJ处LRP4的缺失导致肢体融合缺陷和肾脏畸形，突显了LRP4在形态发生中的基本作用。这些观察结果强调了LRP4在NMJ组织和稳定性以及器官发生中的核心作用，并突显了需要靶向治疗策略来恢复这些疾病中的突触完整性。
4 MUSK相关CMS
各种已发表系列的数据估计MUSK相关CMS病例的患病率在3%至5%之间。
4.1 MUSK相关CMS的临床和表型谱
MUSK突变首次与CMS相关联是在2004年，当时Chevessier等人报道了一名非近亲婚配父母所生的女性新生儿，表现为严重的呼吸窘迫需要气管切开术、眼睑下垂和声带麻痹。尽管她的童年病程相对稳定，但在22岁第一次怀孕期间经历了明显的复发，特征是全身性肢带无力、延髓功能障碍、吞咽困难、鼻音构音障碍，并使用3,4-DAP改善，与其已故兄弟的严重新生儿表型相似。随后的报告扩展了表型：Mihaylova等人强调了发作性呼吸衰竭和对AChEIs的矛盾性恶化，而Maselli等人记录了新生儿肌张力低下、延髓无力和破坏的MuSK/Dok-7相互作用，伴有严重的插管-通气依赖。对15名患者的回顾显示，发病于第一个十年（出生至8岁），特征为一致的近端（肢带）无力（约93%）、眼睑下垂（约80%）、外眼肌麻痹（约73%）、面部/延髓受累（约67%）、躯干无力（约60%），近47%需要通气支持。关于晚发和成人型，Owen等人描述了四名成人（发病12-30岁），以肢带无力为主，眼部受累最小；这些患者在β2激动剂下改善，在AChEIs下恶化。Pinto等人进一步描述了一例先天性声带麻痹病例，数十年后出现肢带无力，重申了与2004年首例的临床相似性。最近，研究团队报道了八名成人MUSK相关CMS患者（首次症状平均年龄：5.8±13.8岁），说明了疾病的病程。这些患者表现出近端无力、呼吸和延髓症状（各62.5%）以及眼肌麻痹（50%）。值得注意的是，需要ICU护理的急性加重发生在儿童期或青春期，最后一次随访时25%需要通气辅助，一名患者不能行走。严重的轴性无力，包括头部下垂，也可能是MUSK相关CMS的表现特征。颈部肌肉无力可能随生理应激因素波动，并且已经描述了经期（月经周期相关）或妊娠相关的加重，通常伴有延髓和轴性无力恶化。与AGRN相关CMS相比，MUSK相关CMS往往在婴儿期表现出更严重的表型。值得注意的是，需要ICU入院的急性加重在MUSK相关CMS中发生明显更早，通常在18岁之前，而在AGRN相关CMS中此类事件往往发生较晚。有助于区分MUSK相关CMS与AGRN相关CMS的其他特征包括频繁存在的眼肌麻痹以及先天性或早发性声带轻瘫或麻痹，这在AGRN相关形式中很少见。这些区别不仅突显了MUSK相关CMS更广泛的表型谱，而且强化了基因诊断在优化患者管理、预测并发症和指导治疗选择中的关键作用。
4.2 神经电生理学检查
关于电诊断研究，3 Hz RNS通常显示明显的副神经CMAP递减——通常大于25%。这与携带AGRN突变的患者形成对比，后者递减反应在远端肌肉（如腓神经支配的胫前肌）中更为显著。
4.3 治疗考虑
MUSK相关CMS的治疗反应因特定突变而异。虽然3,4-DAP和AChEIs通常获益有限甚至恶化症状，且麻黄碱似乎基本无效，但选择性β2-肾上腺素能激动剂（如沙丁胺醇、舒喘灵）已显示出显著的临床改善，大多数接受治疗的患者报告易疲劳性减轻和总体症状改善。
4.4 MUSK突变的基因型和病理生理学考虑
MUSK基因编码肌肉特异性激酶蛋白，一种受体酪氨酸激酶，在终板成熟和突触结构维持中起核心作用。结构上，MuSK由三个免疫球蛋白样结构域、一个frizzled结构域和一个胞质酪氨酸激酶结构域组成。首次报道的MUSK相关先天性肌无力综合征（CMS）病例涉及MuSK的Ig1结构域（c.220insC）和酪氨酸激酶结构域（p.V790M）中的复合杂合突变，导致蛋白质表达和稳定性降低。肌肉活检显示全局NMJ异常，包括末端轴突发芽和突触沟碎片化。后续研究在酪氨酸激酶结构域内鉴定了额外的错义突变，p.M605I和p.A727V，它们损害MuSK和Dok7之间的相互作用，导致缺陷的agrin依赖性MuSK磷酸化和AChR簇集减少。同一结构域中的纯合p.M835V突变显示降低了对神经agrin的敏感性，导致MuSK的组成性激活及其agrin和Dok7磷酸化的减少。患者NMJ显示突触前和突触后异常，包括末端和结发芽以及突触沟碎片化。最近，报道了定位于frizzle样半胱氨酸结构域（p.C317R）和酪氨酸激酶结构域（p.A617V）的两个新型错义突变的功能研究，它们破坏了MuSK结构的组成部分，导致消除的MuSK磷酸化和AChR簇集形成（p.C317R），以及与增强的MuSK磷酸化相关的异常AChR簇集形成（p.A617V）。在携带MUSK突变的致死小鼠模型中，NMJ经常表现出突触前末梢突触小泡密度降低，进一步促成神经肌肉传递受损。基因型-表型相关性正在显现：无效变异和催化结构域改变导致严重的先天性呼吸道表型，而非催化结构域错义突变与较轻的晚发型肢带形式相关，可能模拟肌营养不良，常伴有CK升高和3 Hz RNS递减。总之，MuSK活性的丧失或失调（取决于受影响的结构域）导致AChR簇集缺陷以及NMJ深刻的结构和功能紊乱。形态和功能缺陷反映了agrin/LRP4/MuSK信号级联的中断，临床上表现为近端肌无力、眼睑下垂和呼吸系统受累。详细了解MuSK突变的域特异性影响为CMS病理生理学提供了关键见解，并为恢复NMJ完整性的靶向治疗策略铺平了道路。
5 AGRN、LRP4和MUSK相关CMS的潜在治疗策略
鉴于agrin/LRP4/MuSK通路在NMJ形成和维持中的关键作用，针对突触稳定的治疗方法对AGRN、LRP4和MUSK相关CMS至关重要。agrin/LRP4/MuSK信号通路的破坏导致AChR簇集不良和突触后膜结构紊乱。在这种背景下，增加ACh可用性的策略（如AChEIs或3,4-DAP）通常无效，甚至可能加重无力。这种过量的ACh促进AChR分散和内化，从而加剧AChR簇的丢失并进一步破坏已经受损的突触后装置。这些见解突显了旨在恢复agrin/LRP4/MuSK信号传导和促进AChR稳定的治疗策略的重要性，而不是仅仅依赖增加胆碱能传递的方法。β2-肾上腺素能激动剂（如沙丁胺醇和麻黄碱）已显示出有希望的效果，通过增强神经肌肉传递和突触稳定性。然而，这些结果基于有限数量的病例，需要更大的患者队列来确认其疗效。此外，工程化用于激活MuSK的单克隆抗体最近已成为一种有前途的治疗策略。激动性抗体如ARGX-119结合MuSK的胞外域，诱导其磷酸化，从而在临床前模型中恢复AChR簇集。通过直接刺激MuSK，这种方法绕过缺陷的上游信号并稳定NMJ，导致突触组织和功能改善。在DOK7相关CMS的小鼠模型中，MuSK激动性抗体防止了死亡并逆转了肌无力，突显了它们不仅适用于DOK7缺乏症，也适用于AGRN、LRP4或MUSK本身突变引起的CMS的潜在适用性，尽管临床数据仍处于早期阶段。正在进行的研究继续揭示agrin/LRP4/MuSK信号级联的分子复杂性，指导开发靶向治疗干预措施，以恢复这些罕见但使人衰弱的CMS亚型的NMJ功能。
6 结论
由AGRN、LRP4和MUSK突变引起的CMS代表了一种罕见的、机制上不同的CMS亚群，被分类为突触后。这三个基因编码agrin/LRP4/MuSK信号级联的基本组分，该级联协调NMJ的形成、维持和稳定。该通路的破坏导致AChR簇集受损和突触不稳定，导致肌无力和易疲劳性，可能从婴儿期到成年期出现，具有广泛的表型谱。鉴于临床特征的重叠，区分这些不同亚型至关重要，因为疾病进展、治疗反应和长期结局可能有显著差异。分子遗传学和下一代测序的进步促进了更早和更准确的诊断，使患者能够更好地分层，并有可能实现定制疗法。然而，这些疗法仍然有限，并且一些常用的CMS疗法可能在AGRN、LRP4或MUSK相关CMS中被证明无效或禁忌。
