论著
常染色体隐性遗传多巴反应性肌张力障碍的临床特点及基因突变位点分析
中华实用儿科临床杂志, 2019,34(10) : 759-762. DOI: 10.3760/cma.j.issn.2095-428X.2019.10.009
摘要
目的

分析常染色体隐性多巴反应性肌张力障碍(AR-DRD)的临床特点及基因突变情况,探讨其治疗效果、随访结果及分子遗传学机制。

方法

应用高通量测序技术对2016年4月至2017年9月首都儿科研究所附属儿童医院门诊收治的6例否认家族史的运动障碍疾病患儿进行全外显子基因检测,并采用Sanger测序技术进行家系验证分析突变来源。

结果

1.临床特点:6例患儿均为婴儿期起病,伴肌力下降、肌张力异常,其中以肌张力减低为著。2.基因突变:6例患儿均存在酪氨酸羟化酶(TH)基因突变,5例患儿为复合杂合突变,1例患儿为纯合突变,共检测到5种突变:c.605 G>A 、c.601 C>T、c.364C>T、c.1412_1413insCCCCCAGGCCGTGC和c.646G>A。3.治疗效果:6例患儿经多巴胺治疗后运动功能改善,表现为肌张力及肌力均有不同程度改善。

结论

携带c.605 G>A突变AR-DRD患儿对多巴胺治疗效果较好,该突变可能为国内外轻中度缺陷型AR-DRD常见变异位点。c.1412_1413insCCCCCAGGCCGTGC移码突变尚未被报道,为本研究新发现的TH基因致病性突变位点。

引用本文: 王珺, 王妍, 陈汪洋, 等.  常染色体隐性遗传多巴反应性肌张力障碍的临床特点及基因突变位点分析 [J] . 中华实用儿科临床杂志,2019,34 (10): 759-762. DOI: 10.3760/cma.j.issn.2095-428X.2019.10.009
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多巴反应性肌张力障碍(DRD),又称Segawa病,患病率约为1/200万[1],是一种可治型遗传运动障碍疾病,其典型临床特点包括儿童期起病、临床症状晨轻暮重、小剂量左旋多巴治疗有显著且持久的效果。DRD按照遗传方式可分为常染色体显性遗传DRD(AD-DRD)和常染色体隐性遗传DRD(AR-DRD)。AD-DRD是由于三磷酸鸟苷(GTP)环化酶基因1(GCH1)突变导致GTP环化酶缺乏,多巴胺合成减少所致,占50%~87%;AR-DRD则是由于酪氨酸羟化酶(TH)基因突变导致儿茶酚胺类物质减少所致,在临床上较为少见[2]。相较AR-DRD而言,临床上AD-DRD较为常见,故国内外对DRD的基因报道多见于GCH1基因的研究[3,4],对TH基因突变报道较少[5],且检出率较低[6],迄今为止TH基因异常导致的AR-DRD仅有40余例报道,且大部分为个案报道[5],国内尚无AR-DRD临床及TH基因突变特点的系统性研究。现将首都儿科研究所附属儿童医院神经内科门诊诊治的6例AR-DRD患儿的临床资料及基因检测结果进行分析与总结,以探讨AR-DRD患者临床表型与基因突变的相关性。

1 资料与方法
1.1 一般资料

收集2016年4月至2017年9月在首都儿科研究所附属儿童医院神经内科门诊首次确诊的6例AR-DRD患儿。6例患儿临床上以运动发育迟缓/倒退,伴肌张力异常为主要表现,4例患儿辅助检查:生化、血尿代谢筛查均正常,头颅磁共振成像(MRI)均无明显特异性表现。小剂量左旋多巴治疗反应迅速,疗效持久。诊断标准参照文献[7]。在进行本研究前,患儿监护人均知情同意,并签署知情同意书,并通过首都儿科研究所医学伦理委员会批准(伦审编号:SHERLL2013046)。6例患儿分别来自5个不同的家系,患儿1~4为散发患者,患儿5和6为同卵双生双胞胎姐妹。

1.2 方法
1.2.1 血液标本的采取和DNA提取

对先证者和其父母各抽取静脉血2 mL,采用乙二胺四乙酸抗凝,置4 ℃冰箱保存,保温箱运送至实验室,使用核酸自动提取仪,使用BloodGen Midi Kit(CWBIO,China)试剂盒进行DNA的提取。

1.2.2 基因捕获及高通量测序

首先对DNA打断并制备文库,取1 μL制备好的文库样本,用Nanodrop 2000对文库样本进行定量,取3 μL制备好的文库样本,行10 g/L琼脂糖凝胶电泳实验,电泳结果片段大小为300~500 bp。使用安捷伦外显子芯片(Sure Select Human All Exon Kit V5)对目标基因编码区及临近剪切区的DNA片段进行捕获和富集,使用高通量测序仪HiSeq 2500进行测序。

1.2.3 高通量测序数据分析

Illumina HiSeq 2500获取原始短序列;去除测序数据中的接头和低质量数据等;把短序列用SOAPaligner软件定位到人类基因组数据相应的位置上,同时统计测序结果信息,短序列数量、目标区域覆盖大小、平均测序深度等。使用SOAPsnp在目标区域找出位点的基因型,同时过滤低质量值(质量值≤20)和低覆盖度(深度≤10)的SNP。利用共识编码序列(CCDS)、人类基因组数据库、单核苷酸多态性数据库(dbSNP)信息对SNP进行注释并删除不符合要求的点,确定突变位点发生的基因、坐标、mRNA位点、氨基酸改变、SNP功能(错义突变/无义突变/可变剪切位点)、点突变预测程序(SIFT)预测SNP影响蛋白功能预测等。

1.2.4 家系Sanger验证

对于先证者高度怀疑的突变位点,采用Sanger测序,验证并明确突变的父母源。突变基因所验证位点设计引物,采用PCR仪器进行扩增,反应条件为:95 ℃预变性5 min,变性过程30 s,64 ℃退火30 s,72 ℃链延伸40 s,扩增30个循环;最后72 ℃补充延伸10 min,PCR的体系均为50 μL。

2 结果
2.1 AR-DRD患儿6例临床特点及治疗

6例AR-DRD患儿平均发病年龄为5.8个月,发病年龄为1~10个月。男童起病较女童早,男童发病年龄(3.0±2.8)个月,女童发病年龄(7.3±2.0)个月。6例患儿中男2例,女4例,男女患儿比例为1︰2。6例患儿均存在肌力下降,四肢肌张力异常,运动发育迟缓/倒退,其中1例除存在运动发育落后外,还存在智力发育落后,4例患儿MRI均无明显异常,2例患儿未行MRI检查。小剂量左旋多巴治疗后,6例患儿运动功能改善,表现为肌张力及肌力均有不同程度改善,临床治疗有效。6例患儿的临床症状及小剂量左旋多巴治疗效果见表1

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表1

常染色体隐性遗传多巴反应性肌张力障碍患儿6例临床特点及治疗效果

Table 1

The clinical features and therapeutic effect of 6 patients with autosomal recessive-dopa responsive dystonia

表1

常染色体隐性遗传多巴反应性肌张力障碍患儿6例临床特点及治疗效果

Table 1

The clinical features and therapeutic effect of 6 patients with autosomal recessive-dopa responsive dystonia

病例性别发病年龄主要临床症状辅助检查治疗后转归
例110个月智力运动发育倒退,四肢肌力、肌张力低智力、运动功能改善
例25个月运动发育倒退,四肢肌力低,双上肢肌张力高,双下肢肌张力低血尿筛查,头颅MRI:双侧额颞顶叶脑沟略深,双侧脑室体部略大运动功能改善
例35个月运动发育倒退,四肢肌力、肌张力低血尿筛查、头颅MRI、脑电图正常运动功能改善,目前可独走,正常入托
例41个月运动发育迟缓,四肢肌力、肌张力低运动功能改善
例57个月运动发育迟缓,四肢肌力低,肌张力高血尿筛查、头颅MRI、脑电图正常运动功能改善
例67个月运动发育迟缓,四肢肌力低,肌张力高血尿筛查、头颅MRI、脑电图正常运动功能改善

注:MRI:磁共振成像 MRI:magnetic resonance imaging

2.2 AR-DRD患儿6例基因检测结果

对6例患儿行全外显子基因检测,在AR-DRD致病基因TH基因上共检测到5个罕见变异位点,分别为c.605 G>A 、c.601 C>T、c.364C>T、c.646G>A和c.1412_1413insCCCCCAGGCCGTGC。经家系Sanger验证,6例患儿父母双方均为TH基因突变携带者,6例患儿中5例患儿在TH基因上检测到2个罕见变异位点,为复合杂合突变,1例患儿在TH基因上检测到1个罕见变异位点,为纯合突变,均符合AR-DRD的遗传致病模式,见表2。5个罕见变异位点中c.605 G>A 、c.601 C>T、c.364C>T、c.646G>A,已有文献报道,c.1412_1413insCCCCCA-GGCCGTGC暂无文献报道,为TH基因上新的致病突变位点,见图1。经Mutation Taster进行预测,该变异虽未导致其蛋白长度发生改变,但会导致C端23个氨基酸序列改变,见图2A。经Mutation Taster软件预测该移码插入突变会导致部分二级结构的缺失,从而影响蛋白质的功能,见图2B

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图1
TH 基因新致病性变异位点
Figure 1
The novel varient of TH gene
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注:TH:酪氨酸羟化酶 TH:tyrosine hydroxylase

图1
TH 基因新致病性变异位点
Figure 1
The novel varient of TH gene
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图2
TH 基因新致病性变异位点致病性预测 A:氨基酸序列改变;B:Mutation Taster对变异的二级结构预测
Figure 2
The protein function prediction of the novel varient of TH gene A:the change of amino acid sequences;B:Secondary structure prediction by Mutation Taster
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注:TH:酪氨酸羟化酶 TH:tyrosine hydroxylase

图2
TH 基因新致病性变异位点致病性预测 A:氨基酸序列改变;B:Mutation Taster对变异的二级结构预测
Figure 2
The protein function prediction of the novel varient of TH gene A:the change of amino acid sequences;B:Secondary structure prediction by Mutation Taster
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表2

常染色体隐性遗传多巴反应性肌张力障碍患儿6例TH基因检测结果

Table 2

The TH genetic test results of 6 patients with autosomal recessive-dopa responsive dystonia

表2

常染色体隐性遗传多巴反应性肌张力障碍患儿6例TH基因检测结果

Table 2

The TH genetic test results of 6 patients with autosomal recessive-dopa responsive dystonia

先证者TH基因突变位点外显子纯合/杂合突变类型变异来源遗传致病模式文献报道
患儿1c.605G>A p.R202HExon5杂合错义突变母源复合杂合已报道
 c.601C>T p.Q201XExon5杂合无义突变父源 已报道
患儿2c.605G >A p.R202HExon5杂合错义突变母源复合杂合已报道
 c.364C>T p.R122XExon3杂合无义突变父源 已报道
患儿3c.605G>A p.R202HExon5纯合错义突变父母纯合已报道
患儿4c.646G>A p.G216SExon6杂合错义突变母源复合杂合已报道
 c.1412_1413insCCCCCAGGCCGTGC p.R476fsExon13杂合移码插入父源 未报道
患儿5c.605G>A p.R202HExon5杂合错义突变母源复合杂合已报道
 c.364C>T p.R122XExon3杂合无义突变父源 已报道
患儿6c.605G>A p.R202HExon5杂合错义突变母源复合杂合已报道
 c.364C>T p.R122XExon3杂合无义突变父源 已报道

注:转录本号为NM_000360.3;TH:酪氨酸羟化酶 The transcript is NM_000360.3;TH:tyrosine hydroxylase

3 讨论
3.1 AR-DRD的临床特点与治疗

AR-DRD患者的临床表型较AD-DRD患者更为复杂[8]。Leuzzi等[9]根据AR-DRD的临床特征,将AR-DRD分为2类:运动功能减退-强直伴震颤综合征和复杂性脑病。运动功能减退-强直伴震颤综合征患者通常在1岁前起病,且无家族史;复杂性脑病通常在出生几周内起病,进展迅速[10]。本研究中6例AR-DRD患者平均发病年龄为5.8个月,发病年龄1~10个月,起病年龄及临床表现均符合运动功能减退-强直伴震颤综合征。AR-DRD多见于女性,本研究中6例患儿中男女比例为1︰2,且男童起病较女童早。运动功能减退-强直伴震颤综合征型AR-DRD临床症状一般在出生3~12个月时出现,表现为运动减少、躯干肌张力明显减低、蛙样姿势和面具脸;其他表现包括痉挛性截瘫、深反射亢进、锥体束征、动眼危象、上睑下垂、瞳孔缩小等,但Babinski征阴性;还可有阵发性嗜睡、易激惹、出汗和流涎。部分患儿有明显的肌张力障碍和肌强直,而无上述症状。肌张力障碍从下肢开始,逐渐进展至全身,肌张力在2~5年进行性增高,导致肢体挛缩固定,生长受限。震颤也可见于该型患儿,以意向性震颤为主。临床症状亦可表现出日间波动现象,但不如AD-DRD明显。部分患儿伴智能发育迟滞、进展性脑病、惊厥和小头畸形[3,11]。本研究4例患儿肌张力减低、肌力下降,其中例1和例4临床表现为"松软儿",但其腱反射均可以引出。例1除运动发育落后外,还伴智力发育落后。一般认为,对于婴儿期起病,伴运动发育迟缓/倒退,伴肌力减低、肌张力障碍(特别是肌张力减低),和/或类帕金森症状,如震颤、动眼危象、上睑下垂和多汗、多涎等,患儿应考虑AR-DRD的可能。AR-DRD的常见治疗方法均为小剂量左旋多巴补充治疗(<300 mg/d),本组患儿应用左旋多巴治疗后症状均有明显改善,符合AR-DRD的诊断。

3.2 AR-DRD致病基因TH基因突变

TH基因由Craig等[12]于1986年发现,编码TH,在酪氨酸转化成多巴胺的过程中需要TH及其主要辅助因子四氢生物蝶呤发挥功能,为儿茶酚胺合成的限速酶,在儿茶酚胺合成过程中起重要作用。如果TH基因发生突变,就会直接影响多巴胺及其下游产物的合成,从而导致儿茶酚胺类物质减少,引发一系列的临床症状如运动功能减退、动作迟缓、肢体僵硬、肌张力障碍、震颤、动眼危象、上睑下垂和多汗、多涎等类帕金森症状。

TH基因定位于11p15.5,由13个外显子组成,全长约为8.5 kb[13]。编码区包含3个重要的功能域:N端调控区,中部的四聚体区及C端的催化区。N端调控区主要负责TH活性的调节,中部的四聚体区主要为四聚体结合位点,对TH形成四聚体起维持作用,C端的催化区则主要为酶催化活性区域。人类基因突变数据库(HGMD)中TH基因上已有64个突变位点已被文献报道,以外显子区点突变为主,少部分为插入缺失。在点突变中又以错义突变为主,无义突变较少,且目前已报道的TH基因致病性突变位点主要发生在蛋白的3个保守性功能域上[14]

本研究中6例患儿共涉及2个无义突变、2个错义突变和1个移码插入突变:其中c.364C>T被报道过1次,c.601C>T已报道过2次;其中5例患儿共有的错义突变c.605G>A(p.R202H)在文献中被报道多次,为国内外TH基因常见变异位点[5,15,16]。本研究中携带该变异位点的5例患儿对多巴胺治疗反应良好,与国内外c.605G>A患者对多巴胺治疗的疗效报道一致[15,16],表明该位点可能为国内外轻中度缺陷型AR-DRD常见变异位点。例4患儿携带c.1412_1413insCCCCCAGGCCGTGC移码插入突变,未被国内外文献报道,经Mutation Taster进行预测,虽未导致其蛋白长度发生改变,但可导致C端23个氨基酸序列改变,经Mutation Taster软件预测该移码插入突变会导致部分二级结构缺失,从而影响蛋白质功能。携带该变异的患儿肌力、肌张力均有下降,予多巴胺补充治疗后症状缓解,综合分析考虑其为新的TH基因致病位点,但仍需通过体外功能实验来进一步验证其致病性。

综上,DRD的临床表现复杂多样,TH基因引发的AR-DRD因无家族史更易被忽视,临床上鉴别诊断有一定困难[17]。之前的研究报道中,对入组的AR-DRD患者进行TH基因检测,检出率往往不足50%[6]。本研究6例患儿均为婴儿时期起病,且出现了严重运动障碍,曾被诊断为其他疾病,通过基因检测明确诊断,应用药物治疗效果显著,因此对于婴幼儿期起病的肌张力异常(特别关注肌力、肌张力均明显低于正常)患儿,基因检测确诊和早期治疗对患儿有至关重要的意义[18]。6例AR-DRD患儿中例1除运动发育落后外,还伴智力发育落后,然而根据TH基因突变类型,例5、例6与例1一样,均为p.R202H与无义突变组成的复合杂合突变,然而例5、例6并未伴智力发育落后症状,表明本研究中6例患儿基因突变类型与临床表型之间关系尚无明确关联,仍有待进一步研究。

利益冲突

利益冲突 所有作者均声明不存在利益冲突

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