总结和分析Leigh综合征的临床和遗传特征。
回顾性分析上海交通大学医学院附属上海儿童医学中心收治的2例Leigh综合征家系病例并复习国内外文献报道的16例本症病例的临床和遗传特征。
2例患儿及其姐姐(已去世，诊断未明)均在3岁内起病，发热后迅速出现呼吸衰竭、发育倒退、惊厥发作，甚至昏迷；伴意向性震颤、共济失调、眼震、肌张力降低、颈项强直等。复习18例病例，11例病情波动，5例呈进行性进展，2例病程不详；除2例无预后资料，1例未记录死亡时间外，11例在发病后2个月至3年内死亡，4例分别在3个月、4年、7年和20年的随访期内存活；10例患者存在纯合NAXE基因变异，8例存在复杂杂合NAXE突变，本研究2例患儿NAXE基因均检测到致病性纯合突变c.733A>C，p.Lys245Gln，父母为该突变杂合携带。
NAXE基因变异导致的Leigh综合征是一种罕见的亚急性进行性神经系统退行性疾病，多有发热/感染等诱发因素，病程反复，进展快，无特效治愈方法，维生素B3和辅酶Q10治疗可能有益。
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Leigh综合征(Leigh syndrome，LS)是一种非常罕见的亚急性进行性神经系统退行性疾病，是最常见的线粒体疾病之一。目前已知，每4万名活产婴儿中约有1名患此病[1]，临床表型和遗传异质性高，典型的临床特征包括精神运动发育迟缓或倒退、癫痫发作、肌张力障碍、共济失调或呼吸异常等，神经影像学以基底节、脑干或中枢神经系统其他部位的双侧对称病变为特点[2]。线粒体基因(mtDNA)和核基因(nDNA)变异导致的呼吸链功能障碍、丙酮酸脱氢酶复合物缺陷、辅酶Q10代谢障碍、脂肪酸氧化障碍和硫胺(维生素B1)代谢障碍等均可引起LS[3]。随着基因组技术和生物信息学分析的发展，大量的新基因被发现，迄今为止已经确定了超过75个致病基因[4]。本研究报道同一家族2例由新报道的NAXE基因纯合变异致LS病例，并复习相关文献，概述该基因变异病例的临床和遗传学特点，以提高临床医师对本病的认识。
病例1(先证者，图1) 女，32个月，因"间歇发热5 d伴行走不稳"就诊于上海儿童医学中心重症医学科。患儿于入院前5 d出现发热，最高体温为38.6 ℃，期间热退2 d，入院前2 d再次发热；发热同时出现走路不稳，继而发展为坐立不稳和双手持物不稳，入院当天出现眼神呆滞，无应答。病程中无咳嗽流涕，无呕吐、腹泻，无头痛，无抽搐，无头颅外伤。
父母(Ⅰ.1和Ⅰ.2)为NAXE基因突变携带者，病例1(Ⅱ.3)为该病例家系先证者，病例2(Ⅱ.2)是先证者哥哥；先证者姐姐(Ⅱ.1)为临床疑似病例。
患儿为G3P3，出生胎龄39周，顺产出生，出生体重2.95 kg。围生期无异常，3月龄抬头，6月龄会坐，2岁独走，智力发育正常。患儿姐姐(第1胎，未留血样)于20月龄时出现发热、呼吸衰竭和尿潴留，继而昏迷，在病程6个月时(26月龄)撤离呼吸机后死亡。患儿哥哥(第2胎，留有血样)于17月龄时出现发热、伴行走不稳，继而出现尿潴留、呼吸衰竭和昏迷，在去世前病情波动4次，病程11个月时(28月龄)撤离呼吸机后死亡。父母体健，非近亲婚配。
入院体格检查：腋温36 ℃，脉搏140次/min，呼吸25次/min，血压106/62 mmHg(1 mmHg＝0.133 kPa)，身长/高96 cm，体重11.5 kg，头围49 cm，前囟闭合，神志淡漠，五官端正，皮肤干燥粗糙，心肺腹部查体无特殊，双上肢抖动震颤，四肢肌力减弱，双上肢肌力Ⅲ级，下肢肌力Ⅰ级。膝反射活跃，踝阵挛阳性，双侧Gordon征(+)。颈项背强直，布氏征(－)，克氏征(－)。
辅助检查：血尿串联质谱分析检查未发现血氨基酸、酰基肉碱，尿有机酸等异常；脑脊液常规、生化和病原学检测未见异常，寡克隆条带阴性；自体免疫性脑炎多项抗体阴性，血清乳酸正常。入院时头颅及脊髓磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)可见两侧小脑中脚及小脑半球对称性斑片状异常信号，T1加权像呈低信号，T2加权像稍高信号，DWI呈高信号，增强扫描病灶未见强化。颈段、胸段脊髓广泛肿胀，信号异常，T1加权像呈低信号，T2加权像呈稍高信号，增强扫描病灶未见强化(图2A、图2B、图2C)。脑电图显示中度异常脑电图(睡眠期：未见明显痫样活动及局灶性改变；异常波：见多量阵发性，弥漫性，高电位2.5c/s δ活动)。病程1个月头颅及脊髓MRI显示两侧脑室偏大、两侧额颞脑沟偏深；增强后两侧颞底脑膜强化，颈部、胸部脊髓病灶消失(图2D、图2E、图2F)。全外显子及线粒体基因组高通量测序发现，患儿NAXE基因(NM_144772.3)携带纯合突变c.733A>C，p.Lys245Gln，经Sanger测序家系验证父母为该突变的杂合携带者，判断为与目前临床症状相关的主要致病性突变，患儿确诊为LS。
病例1入院时头颅和脊髓MRI显示两侧小脑中脚及小脑半球对称性斑片状异常信号：A.DWI呈高信号；B.T2加权像呈稍高信号；C.颈段、胸段脊髓广泛肿胀伴信号异常，T2加权像呈稍高信号；D~F.病程1个月后小脑(D、E)和颈段(F)异常信号消失，两侧颞底脑膜强化。病例2 26月龄时头颅和脊髓MRI显示双侧尾状核头部、双侧豆状核、双侧侧脑室体部旁白质及左侧枕顶叶多发片状异常信号：G.颈髓及上胸段稍肿胀，T2加权像呈稍高信号；H.DWI呈高信号；I.T2加权像呈稍高信号。
治疗及随访：入院后3 d，患儿出现意识不清、中枢性呼吸衰竭、1次惊厥、流涎、胃潴留、腹胀、尿潴留和尿结晶阻塞导尿管，给予气管插管，降颅压，预防性抗生素应用，辅酶Q10、烟酸(维生素B3)、维生素B2、艾迪苯醌和左旋肉碱等治疗，苯巴比妥、左乙拉西坦等止惊，部分胃肠外营养等。病程2周时，患儿仍流涎，间歇短暂低热，神志转清，但交流困难，自主呼吸部分恢复，睡眠时无自主呼吸，眼球震颤，上肢肌力和肢体抖动好转，胃肠道喂养恢复，无尿潴留和尿结晶。病程2个月时患儿自主呼吸逐渐有力，成功脱离呼吸机，神志清晰，交流对答自如，无流涎，上肢肌力肌张力正常，可用手指熟练完成电子屏幕切换，眼震消失，下肢肌力Ⅱ级。治疗3个月好转出院；出院后苯巴比妥、左乙拉西坦、辅酶Q10和烟酸等口服维持治疗，持续康复锻炼，未再因病情波动而入院，现随访1年，患儿智力、语言和上肢运动正常，但不能站立。
病例2 男，病例1哥哥，17月龄发病，28月龄死亡，曾在我院神经科和PICU住院4次，曾经诊断为"急性小脑性共济失调、脑干脑炎、急性播散性脑脊髓炎和自体免疫性脑炎"，因当时基因检测未能发现任何基因突变，线粒体脑肌病仅为疑似诊断。生长发育史：3个月抬头，6个月会坐，8个月可爬行，14个月会走，15个月会叫"爸爸、妈妈"。在第3次住院后(26月龄)运动能力退化，虽能独站，但不能行走。在多次住院过程中，脑脊液生化、常规、病原学检查、寡克隆条带、免疫球蛋白电泳、自体免疫性脑炎抗体，血和尿串联质谱均未呈现异常。4次住院经过及预后如下：
17月龄："行走不稳12 d"入院。入院体检：神志清，反应好，营养发育正常，肌张力正常，双上肢肌力Ⅴ级，双下肢肌力Ⅳ级。腱反射可引出，腹壁反射稍减弱，脑膜刺激征(－)，其他病理征(－)。头颅和脊髓MRI提示双侧半卵圆中心及侧脑室后角旁片状异常信号影；颈、胸、腰椎未见异常。血清乳酸2.28 mmol/L。病程中出现发热、呼吸道感染、腹胀，给予甲钴胺、五维硫磺酸、ATP等对症治疗，预防性抗生素应用等治疗，治疗2周好转出院。
20月龄："咳嗽9 d，发热、头痛7 d"入院。入院体检：神志清，反应好，心肺查体未见异常，腱反射存在，巴氏征可疑阳性，脑膜刺激征(－)。头颅MRI提示右侧侧脑室后角后方小片异常信号，双侧侧脑室后角周围片状异常信号。脑电图提示"弥漫性高电位2~3c/s δ活动，中等量阵发性出现，δ波频段功率广泛性增高；视反应θ波完全抑制。"血乳酸0.9 mmol/L。入院第2天，患儿出现面部肌肉抽动，呼之不应，意识不清，呼吸不规则，给予气管插管，甲强龙抗炎，静脉丙种球蛋白(intravenous immunoglobulin，IVIG)支持，维生素B1、维生素B6、甲钴胺等口服，降颅压，丙戊酸抗癫痫，阿昔洛韦抗病毒，预防性抗生素应用，5 d后撤机，治疗1个月好转出院。
26月龄："精神萎靡1周余，发热3 d，面肌抽动半天"入院。入院体检：神志不清，仅对疼痛刺激有反应，面肌抽动，肌力、肌张力低下，腹壁反射未引出，提睾反射未引出，双侧上下肢深反射减弱，病理征(－)，颈部抵抗感，布氏征(－)，克氏征(－)。头颅和脊髓MRI提示双侧侧脑室后角周围脑白质减少，颈髓及上胸段肿胀、T2W稍高信号(图2G)。血乳酸0.5 mmol/L。入院当天出现持续高热伴抽搐，呼吸暂停，口唇青紫等，给予气管插管，甲强龙冲击和维持治疗，IVIG支持，左乙拉西坦和丙戊酸抗惊厥，阿昔洛韦抗病毒，预防性抗生素应用，降颅压等治疗，5 d后撤机，治疗2周好转出院。
27月龄：以"双手和头部震颤，反应和眼球运动迟钝、发音含糊3 d"入院。入院体检：神志清，反应迟钝，眼球不能跟随物体运动，双瞳孔等大等圆，对光灵敏，双手震颤，能扶站，不能行走。上肢肌力Ⅳ级，下肢肌力Ⅲ级，双膝腱反射存在，巴氏征(－)，颈部强直，布氏征(－)，克氏征(－)。头颅MRI平扫：双侧尾状核头部、豆状核和侧脑室体部旁白质及左侧枕顶叶多发片状异常信号，DWI呈高信号，T2加权像呈稍高信号；各脑池及脑沟略扩大，双侧侧脑室稍大(图2H、图2I)。视频脑电图：弥漫性高波幅慢波持续发放，双侧额颞区大量痫样放电，暴发-抑制；血乳酸波动于2.0~5.7 mmol/L；横纹肌活检病理标本未发现明显异常。入院后2 d出现反复发热，3 d出现昏迷，颈强直，不自主咀嚼动作，震颤加重，呼吸不规则，口唇青紫，给予气管插管，甲强龙冲击和维持，IVIG支持，预防性抗生素应用，降颅压，抗惊厥，稳定内环境等治疗，患儿意识障碍进行性加重，对外界刺激无反应，无自主呼吸，并相继出现中枢性尿崩、高血糖、循环不稳定、瞳孔散大固定等严重脑功能损伤，住院4周撤离呼吸机死亡。
对病例2多年前留下的血样重新进行基因检测，结果与先证者相同，为NAXE基因纯合突变c.733A>C，p.Lys245Gln，患儿最终确诊为LS。
以"NAXE基因"为关键词在万方数据知识服务平台、中国期刊全文数据库、知网和重庆维普等中文检索平台检索国内文献(建库至2021年9月)，仅1例文献报道；以"NAXE"为关键词在PubMed(建库至2021年9月)检索到相关英文病例报道6篇[5,6,7,8,9,10]，除1例患者未提供家族史外，包括本文2例患儿在内，共12个家族18例NAXE基因变异相关LS患者。10例患者存在纯合NAXE基因变异，8例存在复杂杂合NAXE突变。8例肌肉活检线粒体分析，5例阴性；1例提示轻度线粒体复合物Ⅰ缺陷，ATP下降；1例提示肌病，呼吸链酶复合物和丙酮酸脱氢酶复合物活性正常；1例提示丙酮酸底物氧化降低，但乙酰肉碱底物氧化正常、呼吸链复合物和丙酮酸脱氢酶复合物活性正常。
18例患者中男12例，女5例，1例性别不详；男性占66.6%。除2例发病年龄较晚(20~22岁)，其他16例发病年龄在出生后3年内，最小为生后2 d。引发疾病诱因包括发热和感染、吸食四氢大麻酚和乙醇等。除2例病情描述不详外，11例病情呈现波动性，5例为进行性进展。临床表型谱较广，呼吸功能不全和各种神经运动发育障碍17例，昏迷状态15例，惊厥发作7例，各种皮肤病损4例，肾脏病变1例，尿沉渣/尿潴留1例，视力/视网膜病变2例。
除1例缺乏神经影像学检查，2例神经影像学检查未见明显异常，其他15例均表现出不同的神经组织异常，包括脑水肿、脑萎缩、脑坏死、小脑水肿、脊髓病变和白质脑病等，其中1例表现为类似于神经发育异常的巨脑回症。
除2例无预后资料，1例未记录死亡时间外，11例在发病后2个月至3年内死亡，4例分别在3个月和4年、7年、20年的随访期内存活。
LS又称亚急性坏死性脑病，是一种具有高度表型和遗传异质性的线粒体疾病，分子遗传学研究发现约30%的LS病例是mtDNA突变，其余70%是nDNA突变所致[4]。这些基因突变可影响线粒体呼吸链氧化磷酸化亚基或组装因子、线粒体DNA复制、转录和翻译以及其他间接影响线粒体功能的蛋白质，如丙酮酸代谢、辅酶Q10生物合成、脂肪酸氧化和非线粒体过程的硫胺(维生素B1)代谢途径的蛋白质[3,11]。
NAXE原名载脂蛋白A-I结合蛋白，是线粒体烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(磷酸)代谢物[NAD(P)HX]修复系统中至关重要的表位酶。该基因位于染色体1q22上，基因变异可导致线粒体NAD(P)HX修复系统缺陷[12]，抑制多种线粒体酶(如复合物l、丙酮酸脱氢酶、NADH脱氢酶等)[13]。体外成纤维细胞研究表明，NAXE变异可抑制NADH脱氢酶，扰乱线粒体氧化磷酸化，使机体遭受活性氧损伤[6]。而另外一些基础研究发现NAXE可能还兼有其他功能，如参与维生素B6代谢过程[14]。
报道NAXE变异导致LS相关病例的文献极少[5,6,7,8,9,10]。大部分患者在发病前(生后2年内)神经和运动发育正常，发病后通常出现神经系统病变和自发好转/改善的波浪形病程，多数在儿童早期(6岁之前)死亡。多数患者，包括本研究报道的2例患儿，神经系统症状和进展由发热/感染诱发，而起病年龄较大的患者可由乙醇和(或)四氢大麻酚引起[5]。几乎所有患者在临床过程中出现神经运动障碍(包括共济失调、眼球震颤、斜视、流涎、肌力下降，肌张力障碍和震颤)、反复呼吸功能不全/衰竭和间歇性昏迷，部分癫痫发作，与所涉及的线粒体功能障碍相关。极少部分病例表型相对较轻，发病年龄较晚(20岁以上)，病程较长(4~7年以上随访中)。有影像学报道的病例中[5,6,7,8,9,10]，大部分可发现不同神经系统部位的对称性病变，包括脑水肿、脑萎缩、脑坏死、小脑水肿、脊髓病变和白质脑病等，有1例表现为类似于神经发育障碍的巨脑回。然而同一患者在疾病发作不同时期，颅脑和脊髓MRI影像学检查可出现较大差异。如本研究病例2以波浪性渐进性病程为特征，临床症状以亚急性起病、迅速进展和自发缓解为特点；但颅脑影像学检查最初正常，随疾病发展，重复MRI扫描显示颅脑和脊髓多发异常信号，最终因昏迷而死亡。而病例1以急性起病，间歇缓解为特征，起病后迅速出现呼吸衰竭、昏迷和运动障碍；颅脑和脊髓影像学病变显著，随着疾病严重度的缓解，颅脑和脊髓影像学病变信号也随之消失。本病也可累及神经系统以外的组织和器官，如皮肤和肾脏等。为了阐明NAXE突变的完整临床谱，期待更多相关病例报道。
本病病例实验室检查包括全血细胞计数、血生化、葡萄糖、氨、甲状腺功能、肌酐激酶、酰基肉碱、氨基酸、长链脂肪酸、转铁蛋白、血尿有机酸等均无显著异常。脑脊液细胞、葡萄糖、蛋白质等分析结果正常，少数患儿可出现血清和脑脊液乳酸升高。本研究1例患儿和文献资料6例患者[6,7]的骨骼肌肌肉活检提示除1例存在不同程度肌病表现，其他病例解剖结构正常，肌肉线粒体的五种呼吸链酶复合物和丙酮酸脱氢酶复合物的活性正常，另1例[6]肌肉线粒体存在复合物Ⅰ缺陷。
由于患者起病时有发热和急性神经功能恶化，容易被误诊为脑炎、脑膜炎、脊髓炎和自身免疫介导的炎症等[6]。本研究病例2曾被诊断为上述疾病，多年后因先证者妹妹发病并确诊，重新分析当年留取的血样，明确诊断。此外，NAXE基因变异还需与先天性或继发性硫胺素缺乏症、有机酸血症(包括甲基丙二酸血症、丙酸血症和Ⅰ型戊二酸血症等)、脑铁或铜蓄积性疾病(如Wilson病或PANK2和PKAN突变等)和各种中毒(如甲醇、一氧化碳或氰化物等)鉴别[2]。对于临床出现反复肌力肌张力改变、反复呼吸衰竭和中枢神经系统受累表现的患儿，需要警惕本病，建议早日完善基因检测。
目前对LS患者的治疗策略主要集中在改善症状和提高总体生活质量，尚无有效治愈方法，而维生素B3和辅酶Q10可能有益[3,15]。维生素B3经生物合成转化为NAD+，可以改善神经退行性疾病的线粒体功能和神经元缺失[16]，Trinh等[5]报道1例NAXE变异患者在抗癫痫治疗基础上，使用维生素B3和辅酶Q10治疗，患者出现持续运动和认知改善。本研究中病例1给予相同治疗策略，患儿神志、语言、认知、呼吸和上肢运动等恢复正常，目前随访1年，未出现病情波动。当然考虑到本病自发缓解的特征，需谨慎评价该疗法的疗效。体外细胞研究表明，在NAXE基因缺陷的细胞暴露于热应激后，环形NADHX水平逐渐增加[6]，而临床上也发现发热/感染可促发NAXE变异患儿的症状出现或临床恶化，因此早期和持续的解热治疗可能有助于缓解NAXE变异个体的代谢失代偿，并鼓励给予患者充足的热量和液体供应等一般性支持治疗。
综上，NAXE变异导致的LS非常罕见，由发热或感染引起疾病发作或恶化，病情波动；临床表现无特异性，包括运动能力减退伴共济失调、反复呼吸功能不全/衰竭、癫痫发作，累及脑、脊髓，也可有皮肤、肾脏等其他系统表现，甚至昏迷，总体预后不佳，多数在生命的最初几年死亡。该病治疗包括积极控制发热/感染和支持治疗(如呼吸支持、充足的能量供应等)，补充维生素B3、辅酶Q10等可能改善患儿预后。
所有作者均声明不存在利益冲突
