探讨戊二酸血症Ⅰ型的临床特点和基因特点。
回顾性分析2017至2018年我院遗传代谢病实验室基因检测确诊的3例戊二酸血症Ⅰ型的基因检测结果及临床资料。
3例患儿中女2例，男1例，发病年龄8～12个月，临床以精神运动发育迟缓、肌张力障碍为主要表现，部分患儿表现为头颅增大、抽搐。影像学检查3例患儿头部CT提示有脑积液，脑发育不全或脑萎缩，严重者有硬膜下血肿，实验室检查3例患儿尿气相色谱质谱检测均有戊二酸及3羟基戊二酸升高，血串联质谱检测均有戊二酰基肉碱、戊二酰基肉碱/3-羟基异戊酰基肉碱、戊二酰基肉碱/棕榈酰基肉碱升高。患儿入院后均予补充左旋肉碱、维生素B2、食用特殊配方奶粉等对症治疗后，患儿肌张力障碍明显改善，抽搐无再发。例1患儿戊二酰辅酶A脱氢酶(glutaryl-CoA dehydrogenase，GCDH)基因发生c.1244-2A>C纯合突变，例2患儿GCDH基因发生c.1173delG纯合突变，例3患儿GCDH基因发生c.877G>A和c.1181T>G杂合突变，其中，c.1181T>G未见有文献报道。
戊二酸血症Ⅰ型的临床表现缺乏特异性，对临床疑诊的患儿可进行尿气相色谱质谱和血串联质谱检测，基因检测有助于戊二酸血症Ⅰ型的诊断；c.1181T>G为新生突变。
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戊二酸血症Ⅰ型(glutaric academia type Ⅰ，GA-Ⅰ)于1975年由Goodman等首次报道，是一种少见的常染色体隐性遗传的先天代谢异常性疾病，因戊二酰辅酶A脱氢酶(glutaryl-CoA dehydrogenase，GCDH)缺陷，导致赖氨酸、羟基赖氨酸、色氨酸代谢紊乱，从而引起3-羟基戊二酸和戊二酸堆积而引发疾病。大多数患儿在6～18月龄之间可因发热、呕吐、腹泻、预防接种等应激情况而诱发此病，主要表现为脑萎缩、大头畸形及纹状体变性所致的急性肌张力障碍，并有明显的精神运动发育迟缓甚至倒退的表现[1,2,3]。通过新生儿筛查评估发现GA-Ⅰ在新生儿发病率为1/10万～1/4万，在某些人群中，如印地安人中，是一种多发疾病，发生率为1/300，在中国南方人口中的发病率约为1/6万[4,5]。GA-Ⅰ临床表现复杂多样，且缺乏特异性，常容易被误诊或漏诊，因此对疑似该疾病患者进行基因检测可帮助诊断。本文报道3例GA-Ⅰ患儿基因检测结果及临床资料，并对相关文献进行复习，探讨GA-Ⅰ的临床及基因特点。
收集2017至2018年来我院就诊，并经我院遗传代谢病实验室确诊的3例GA-Ⅰ患儿的临床资料和基因检测结果。本研究经医院医学伦理委员会批准(批准文号：2017ZSLYEC-105)，所有受试患儿家属均知情同意并签署知情同意书。
3例患儿进行气相色谱质谱联用分析方法及串联质谱方法检测尿液有机酸、血氨基酸及酰基肉碱含量，并完善血液分析、血气分析、心肌酶谱、肝功能、肾功能、尿液分析等检查，排除其他原因导致患儿出现代谢紊乱的可能。
用EDTA抗凝管采集患儿及其父母静脉血各2 ml，委托北京德易东方转化医学研究中心，进行4 000种单基因遗传病基因突变＋基因拷贝数变异检测，并对发现的可能致病突变，进一步对其父母DNA样本采用Sanger测序法进行验证，以明确突变来源。采用Q-PCR(ΔΔCT法)技术判断目标基因序列是否有缺失突变。
测序结果分析应用高通量测序数据分析流程，人类基因组序列参考UCSC hg19 Feb.2009，对于测序结果中的变异位点，检索人类基因突变数据库(HGMD)，Pubmed，Clinvar(https：//www.ncbi.nlm.nih.gov/clinvar/)，人类孟德尔遗传在线(OMIM，http：//omim.org/)，单核苷酸多态性数据库(dbSNP，http：//www.ncbi.nlm.nih.gov/SNP/)，esp6500数据库(http：//evs.gs.washington.edu/EVS/)，外显子组整合数据库(ExAC，http：//exac.broadinstitute.org)等数据库判断变异类型。应用预测软件MutationAssessor，MutationTasterSOAPsnp，SAMtools v1.4，PolyPhen-2(http：//genetics.bwh.harvard.edu/pph2/)对变异的保守性、致病性及危害性进行预测。
例1：女，9个月，因"精神运动发育迟缓3月余"入院，患儿3个月前开始出现不能抬头、翻身、独坐，查体：体重8 kg，身长69 cm，头围48.5 cm。神志清，精神烦躁。营养一般。头颅偏大，方颅。角弓反张状，四肢肌张力偏高，肌力稍低下，不能抬头、翻身、独坐。余查体无特殊。辅助检查：头颅CT提示脑发育不全，脑积水可能。我院遗传代谢实验室检查尿代谢产物提示：戊二酸及3-羟基戊二酸的尿中排泄明显升高，提示患儿有GA-Ⅰ。我院血串联质谱分析提示戊二酰基肉碱、戊二酰基肉碱/3-羟基异戊酰基肉碱、戊二酰基肉碱/丙酰基肉碱升高，谷氨酸、游离肉碱降低，其改变提示GA-Ⅰ可疑。
例2：女，7个月，因"抽搐1次，发现运动倒退1月余"入院，患儿入院前1个月因发热后出现1次抽搐，表现为双眼上翻，呼之不应，肢体强直，角弓反张，无呕吐，无大小便失禁，抽搐持续2 h。抽搐前患儿会抬头、双手取物、翻身，抽搐后患儿出现不能抬头、不能翻身，双手不能取物等运动倒退症状。查体：体重7.5 kg，头围45.8 cm。神志清楚，易激惹，颈部强直，有抵抗。四肢肌力稍低，肌张力增高，角弓反张状。不能抬头、不能翻身。余查体无特殊。辅助检查：颅脑CT提示双侧额颞部脑外积液，不排除脑发育不良。尿代谢分析检验结果显示戊二酸的尿中排泄明显增高，同时发现酮体、双羧酸和3-羟基戊二酸也有增高，提示患儿有GA-Ⅰ。血串联质谱分析提示戊二酰基肉碱、戊二酰基肉碱/3-羟基异戊酰基肉碱、戊二酰基肉碱/丙酰基肉碱、戊二酰基肉碱/棕榈酰基肉碱升高，符合GA-Ⅰ。
例3：男，8个月，因"发现头围增大伴精神运动发育迟缓5月余"入院，患儿于4月龄时，在当地医院做儿童保健检查时发现头围增大(头围46 cm)，伴头控不稳，后予患儿对症治疗及康复训练(具体不详)。7月龄时，患儿在爬行垫上爬行时突然出现向后摔倒，后出现哭闹不安，哭闹停止后抽搐，表现为双眼上翻，呼之不应，肢体强直，角弓反张，无呕吐，无大小便失禁，抽搐持续约3～5 min。现患儿头可竖直，头控不稳，偶会翻身，不会坐。查体：体重8.3 kg，头围49.5 cm。发育落后，营养欠佳，体型消瘦，神志清楚，反应一般，前额突出。四肢肌力稍低，肌张力稍增高，头可竖直，头控不稳，偶会翻身，不会坐。余查体无特殊。辅助检查：头颅CT检查提示：双侧额颞顶部硬膜下积液或血肿，右额部硬膜外积液或血肿，双侧额颞顶岛叶部缩小，脑裂增宽。考虑大脑发育不全可能。我院遗传代谢实验室检查尿代谢产物提示：戊二酸及3-羟基戊二酸的尿中排泄明显升高，提示患儿有GA-Ⅰ。血代谢检查结果显示戊二酰基肉碱、戊二酰基肉碱/3-羟基异戊酰基肉碱、戊二酰基肉碱/棕榈酰基肉碱、戊二酰基肉碱/十八碳酰基肉碱升高，其改变提示GA-Ⅰ。
3例患儿(2女1男)发病年龄8～10个月。临床表现均有精神运动发育迟缓/倒退、肌张力障碍，除了上述表现外，例1和例3患儿有头颅增大表现(增大约3～4 cm)，例2和例3患儿有抽搐的表现。根据实验室检查及影像学检查结果：3例患儿尿气相色谱-质谱检测均有戊二酸及3-羟基戊二酸升高，血串联质谱检测均有戊二酰基肉碱，戊二酰基肉碱/3-羟基异戊酰基肉碱，戊二酰基肉碱/棕榈酰基肉碱升高，例1和例2还有戊二酰基肉碱/丙酰基肉碱升高，头部CT平扫提示例1和例2均有脑积液和脑发育不良，例3有脑萎缩及双侧颞顶部硬膜下积液或血肿(表1)。
3例患儿的主要临床表现及实验室检查结果
3例患儿的主要临床表现及实验室检查结果
| 项目 | 例1 | 例2 | 例3 |
|---|---|---|---|
| 性别 | 女 | 女 | 男 |
| 发病年龄 | 9个月 | 8个月 | 8个月 |
| 诱发因素 | － | 发热 | － |
| 生长发育迟缓/倒退 | 迟缓 | 倒退 | 迟缓 |
| 头颅增大 | ＋ | － | ＋ |
| 肌张力障碍 | ＋ | ＋ | ＋ |
| 哭闹不安 | ＋ | － | ＋ |
| 呕吐 | － | － | ＋ |
| 抽搐 | － | ＋ | ＋ |
| 脑积液 | ＋ | ＋ | ＋ |
| 硬膜下血肿 | － | － | ＋ |
| 脑发育不全 | ＋ | ＋ | ＋ |
| 戊二酸、3-羟基戊二酸升高 | ＋ | ＋ | ＋ |
| C5DC、C5DC/C5-OH、C5DC/C16升高 | ＋ | ＋ | ＋ |
注：C5DC：戊二酰基肉碱；C5DC/C5-OH：戊二酰基肉碱/3-羟基异戊酰基肉碱；C5DC/C16：戊二酰基肉碱/棕榈酰基肉碱
3例患儿入院后予补充左旋肉碱(100 mg/kg，每日2次)、维生素B2(100 mg，每日1次)等对症治疗1周后，患儿肌张力障碍较前改善，例2和例3患儿未再出现抽搐症状，复查血尿代谢指标提示相关代谢产物降低，提示治疗有效。3例患儿出院后均继续予口服左旋肉碱(50 mg/kg，每日2次)及补充维生素B2(200 mg，每日1次)维持治疗，并限制蛋白摄入量及食用特殊配方奶粉。1～2个月后门诊复诊时患儿肌张力障碍较前明显改善，抽搐无再发，复查尿代谢指标提示戊二酸、3-羟基戊二酸等相关代谢产物较前明显下降。后续3例患儿失访。
基因检测结果显示：例1患儿GCDH基因c.1244-2A>C为纯合突变，其两个致病突变分别来自父亲和母亲。例2患儿GCDH基因c.1173delG为纯合突变，其两个致病突变分别来自父亲和母亲。例3患儿GCDH基因c.877G>A和c.1181T>G为杂合突变，其中GCDH基因c.877G>A来自其母亲，GCDH基因c.1181T>G来自其父亲，见表2。
3例戊二酸血症Ⅰ型患儿及其父母GCDH基因检测结果
3例戊二酸血症Ⅰ型患儿及其父母GCDH基因检测结果
| 例号 | 突变类型 | 基因突变 | 氨基酸改变 | 父亲基因突变 | 母亲基因突变 |
|---|---|---|---|---|---|
| 例1 | 纯合突变 | c.1244-2A>C | － | c.1244-2A>C | c.1244-2A>C |
| 例2 | 纯合突变 | c.1173delG | p.N392Mfs*9 | c.1173delG | c.1173delG |
| 例3 | 杂合突变 | c.877G>A | p.Ala293Thr | c.1181T>G | c.877G>A |
| c.1181T>G | p.Ile394Ser |
例3患儿GCDH基因的c.1181T>G突变为错义突变，导致编码的氨基酸由非极性的异亮氨酸变为极性亲水的丝氨酸，氨基酸性质发生改变，通过MutationAssessor，MutationTaster SOAPsnp，PolyPhen-2，software 2.0，SAMtools v1.4等多种软件功能预测工具预测该变异有害，对蛋白质功能产生一定的影响，在dbSNP、ESP6500、1000G、PVFD(华大科技自建数据库)等多个人群数据库中，该等位基因频率<0.001，在普通人群中极为罕见，提示基因有致病可能。目前尚未见该基因变异的相关文献报道。受检者提示GA-Ⅰ，且已经发现该病的一个致病突变(c.877G>A)，因为该疾病为常染色体隐性遗传，若该变异为致病变异，则与临床提示相符，所以该变异具有一定致病可能性。
GA-Ⅰ是由于GCDH缺陷，导致赖氨酸、羟基赖氨酸、色氨酸代谢紊乱，从而引起3-羟基戊二酸和戊二酸等异常产物在体内堆积，导致出现不同程度的神经系统损害表现。本研究中3例患儿均出现不同程度的神经系统损害表现，临床研究表明，神经系统症状是GA-Ⅰ的主要临床症状之一，其主要表现为生长发育迟缓/倒退、肌张力障碍、抽搐、大头畸形等。除此之外，患儿还有喂养困难、呕吐、易激惹、新生儿脑病、额颞部脑萎缩、硬膜下渗出/血肿、髓鞘化延迟、代谢性酸中毒等表现[6,7,8]。
本研究中3例患儿均检测出GCDH基因的突变，GCDH基因的主要作用是编码戊二酰辅酶A脱氢酶，它位于人类染色体19p13.2，跨越7 kb区，包含12个外显子(记录IDENST00000222214)。目前为止，在人类基因突变数据库(HGMD)有接近200个致病突变报道，其中大多数是错义/无义突变(http：//www.hgmd.cf.ac.uk/ac/index.php)[9]。目前并未发现泛种族的基因突变类型，但仍有部分基因突变在特定人群中较多发。根据相关文献报道，A421V在阿米什(Amish)人群体中比较常见，IVS1＋5GT在印地安人中多见，E365K多见于爱尔兰旅行者(Irish travelers)，R402W多见于欧洲人，A293T多见于非洲人，S305L在日本人中比较多见[10,11,12]。
例1患儿的突变类型为c.1244-2A>C纯合突变，该变异为剪切突变，根据现有研究推测对蛋白功能危害较大，在HGMD人类基因突变数据库中记录该变异为有害突变。Tang等[13]报道，在来自中国的2个家系的3例患者中检出该变异，其中1例为纯合突变，2例为复合杂合突变。另外在120例健康人群中同样发现1例携带该变异[14]，提示该变异在中国人群中略为常见，是一个热点突变。
例2患儿的突变类型为c.1173delG(p.N392Mfs*9)纯合突变，这个变异为移码突变，预测会导致编码蛋白提前出现氨基酸的终止密码。这个变异曾被Anikster等[15]报道，在一个近亲婚配的戊二酸血症家系中，两兄弟患者均为该变异的纯合突变。到目前为止，这个变异在我们的参考人群基因数据库中频率较低。
例3患儿的突变类型为c.877G>A与c.1181T>G的复合杂合突变，均为错义变异，其中c.877G>A来自其母亲，为已知致病突变。2010年van der Watt等[12]的一篇学术报道中，在14例南非GA-Ⅰ患者中发现11例存在该变异，其中10例纯合突变，1例复合杂合突变。c.1181T>G来自其父亲，在dbSNP、ESP6500、1000G、PVFD(华大科技自建数据库)等多个人群频率数据库中，该等位基因频率<0.001，在普通人群中极为罕见，提示具有一定致病可能性，目前尚未见该基因变异的相关文献报道。此两个突变位点分别位于两条染色体上，GA-Ⅰ为常染色体隐性遗传，根据其临床特点及基因突变分析，符合GA-Ⅰ的诊断，提示c.1181T>G变异具有一定致病性。
综上所述，GA-Ⅰ的临床表现多样，患者以大头畸形、急性肌张力障碍、抽搐为主要表现，部分合并有精神运动发育迟缓或倒退、呕吐、喂养困难、代谢性酸中毒等表现，头部CT提示有脑发育不全、脑积液改变，严重者有脑萎缩或硬膜下血肿[8]。对疑似患者进行血尿代谢筛查、基因检测可帮助GA-Ⅰ的早期确诊，以便早期明确病因，并进行早期干预，可改善GA-Ⅰ的预后。c.1244-2A>C在中国人群中略为常见，是一个热点突变。另外本研究发现c.1181T>G为新生突变，可丰富GA-Ⅰ疾病的基因突变谱，为临床诊断提供依据。
所有作者均声明不存在利益冲突
