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LHON是一种常见的线粒体母系遗传视神经病变,主要累及视网膜神经节细胞,临床主要表现为双眼同时或先后发生急性或亚急性的视力减退,同时伴有中心视野缺失和色觉障碍,病理改变显现为视盘周围神经纤维层肿胀和毛细血管扩张。线粒体DNA的3个原发性突变(G11778A、G3460A、T14484C)是LHON的主要分子发病基础,却不足以阐明LHON的不完全外显、男性好发等特性,这表明LHON致病还受其它遗传因素、环境因素的影响。不完全外显和男性好发是LHON的两大特性,也是目前亟待解决的难题。我们在研究中发现一个具有高外显率(80%)、较低男女比率(1：1.7)LHON家系(WZ162家系),研究发现mtDNA继发突变及其他相关突变可能对此家系LHON发病无重要作用,我们推测可能存在核基因突变影响此家系LHON高外显率。为寻找与此家系发病相关的核修饰基因,我们选择此家系一名携带者Ⅱ-10,三名患者Ⅱ-1、Ⅲ3、Ⅲ-6进行全基因组外显子测序,并从33例错义突变、9例插入缺失、4例剪切位点突变中筛选出一个核基因突变-PRICKLE3 c.157C>T。此突变导致PRICKLE3蛋白第53位高度保守的精氨酸(R)变为色氨酸(W),只存在WZ162家系的患者中,女性患者为杂合突变,男性患者为纯合突变,家系内正常对照及携带者均不含此突变,符合X连锁的显性遗传模式。此外,此突变在筛查436位正常对照和179位来自55个LHON家系的母系成员与105位散发患者中均不存在。再通过Sanger测序对PRICKLE3基因的全外显子区域进行验证,发现除c.157C>T外,9个外显子区域均不含其他突变。经过定位分析,我们发现PRICKLE3蛋白部分位于线粒体内,可能与线粒体功能关联。同时它在多种细胞及脑、肝脏、肾脏、肺、胎盘、胰脏等器官广泛表达。为阐明PRICKLE3 c.157 C>T突变对线粒体功能的影响,我们构建了来自家系患者、携带者及正常对照的永生化淋巴细胞系,并进行一系列与线粒体功能相关的生化检测。生化检测结果如下：(1)PRICKLE3蛋白表达检测显示粗提线粒体总蛋白中对照组、携带者组、患者组的相对表达量分别为0.90、0.82、0.91,细胞总蛋白中对照组、携带者组、患者组的相对表达量分别为1.11、1.26、1.15,三组相互比较无显著差异(P>0.05)。(2)线粒体呼吸链亚基蛋白表达检测显示患者组ATP6亚基的相对表达量显著低于携带者组(P=0.01)和对照组(P=0.05),分别降低了35%、44%；ND4、ND5、ND6、CYTB、CO2亚基相对表达量三组间无显著差异(P>0.05)(3)细胞氧耗(OCR)实时测定发现患者组的基础OCR、ATP产能相关OCR、最大呼吸OCR分别比对照组降低了52%、59%、52%(P<0.01)；同时与携带者相比,患者组ATP产能相关OCR值下降幅度增大了24%(P<0.05)。(4)ATP检测发现,与对照组相比较,患者组氧化磷酸化ATP产量减少了63%(P＜001),携带者组氧化磷酸化ATP产量减少了43%(P=0.05),患者组氧化磷酸化ATP产量的下降幅度增大了20%(P<0.01),与患者组ATP6亚基的表达量降低及ATP产能相关OCR值下降幅度增大的结果一致。(5)膜电位检测显示携带者组和患者组线粒体膜电位低于对照组,差异显著(P<0.05),但患者组与携带者组相比较,膜电位相似,无显著差异(P>0.05)。(6)在H202刺激下,对照组、携带者组、患者组的ROS水平的平均值分别为1.68、2.12、2.55,患者组、携带者组ROS水平提高幅度均显著大于对照组(P<0.05)；但患者组与携带者组相比较,ROS水平无明显提高(P>0.05)。通过以上检测和分析,我们在WZ162家系发现了一个新的核基因突变位点PRICKLE3 c.157C>T。该突变符合X-连锁显性遗传模式,在淋巴细胞系中可促进线粒体ATP的产能降低,可能影响此家系外显率。但PRICKLE3 c.157C>T影响线粒体产能、调控LHON发病具体机制还有待于进一步研究。