RRM2B基因復合雜合變異致線粒體DNA耗竭綜合征1家系報告

李仁可,田茂強,陳靜,束曉梅

RRM2B(OMIM*604712)基因突變所致的線粒體DNA耗竭綜合征(mitochondrial DNA depletion syndrome, MDS)分為兩型,包括線粒體DNA耗竭綜合征8A型(mitochondrial DNA depletion syndrome 8A, MTDPS8A)及線粒體DNA耗竭綜合征8B型(mitochondrial DNA depletion syndrome 8B, MTDPS8B)[1]。其中MTDPS8A是一種起病早、病情進展迅速且預后極差的腦肌病型線粒體DNA耗竭綜合征[2],常導致嬰兒早期死亡。其典型病例通常具有喂養困難、發育落后、肌張力減低、感覺性聽力損害、乳酸中毒、呼吸困難、腎臟損害及驚厥發作等特征[3],但非典型病例臨床異質性強,常累及多個系統,容易導致漏診及誤診。該病常導致嬰兒早期不明原因死亡,且因其為隱性遺傳,下一胎再患病風險高,從而可能出現家族聚集性病例。因此本文通過總結1個一胎早期死亡、二胎再患該病的RRM2B變異相關的MTDPS8A家系的臨床特征,以提高臨床醫生對該病的認識,為早期診斷、判斷預后及優生優育指導提供依據。

1 病例報告

患兒,女,4月齡,因“精神差1 d”入院。出生至今發育落后,4月齡時不能抬頭,病前可逗笑。入院前1 d出現無明顯誘因嗜睡及精神差,表現為對外界環境刺激反應差,表情淡漠,伴吃奶量少。無發熱、抽搐,無嘔吐及腹瀉,無氣促及深大呼吸?；純合礕2P2,足月剖宮產出,否認缺血、缺氧及窒息史。父母體健,否認近親結婚,母孕期無特殊?；純河幸桓绺?在3月齡時不能豎頭、無力,于4月齡時不明原因死亡,家系圖見圖1A。入院時查體:T為36.8 ℃、P為142次/min、R為36次/min、SPO2為98%、體質量為6 kg(-1SD～-2SD)、頭圍 38.7 cm(-1SD～-2SD)。精神萎靡,反應差,能自主睜眼,追聲追物均差,未見特殊面容及特殊氣味,前囟2 cm×2 cm,張力不高,雙瞳正圓,約2.5 cm,對光反射靈敏,頸軟,心肺腹部查體未見異常。四肢肌張力減低,雙側膝反射正常,布氏征及克氏征陰性,巴氏征陰性。輔助檢查:血常規、大便常規、尿常規、電解質、轉氨酶、白蛋白、C-反應蛋白及肌酐均正常。血糖為1.77 mmol/L(參考范圍:3.9～6.1 mmol/L),血乳酸為6.96 mmol/L(參考范圍:1.06～2.09 mmol/L),血氨為146.9 μmol/L(參考范圍:18～72 μmol/L),二氧化碳為12.6 mmol/L(參考范圍:21～31 mmol/L),肌酸激酶同工酶MB為98 U/L(參考范圍:0～24 U/L),肌酸激酶為771 U/L(參考范圍:26～140 U/L),同型半胱氨酸正常。腰穿顱內壓為60 mmH2O,腦脊液蛋白為1 139 mg/L(參考范圍:200～400 mg/L),腦脊液乳酸為2.62 mmol/L(參考范圍:1.06～2.09 mmol/L),腦脊液常規未見異常。頭顱核磁共振未見異常(圖1B)。腦電圖檢查提示背景活動慢化(圖1C)。血代謝篩查未見明顯異常,尿代謝篩查提示尿乳酸明顯升高為13.57 mmol/L(正常高限為4.7 mmol/L)、多種有機酸升高及酮體升高。

注:A為家系系譜圖; B為先證者的頭顱核磁共振未見異常; C為腦電圖示背景活動慢化。

入院后結合患兒病情及相關家族病史,考慮遺傳代謝病(線粒體病及有機酸代謝障礙)可能性大,故經患兒家屬同意后外送家系全外顯子檢查。治療上因患兒處于急性代謝紊亂期,故暫停母乳喂養,給予葡萄糖糾正及維持血糖,精氨酸降血氨,左卡尼汀、維生素C及果糖二磷酸鈉等糾正代謝紊亂、能量支持及營養心肌等治療。經上述治療,患兒精神狀態稍好轉后自動出院,院外無明顯誘因呼吸心跳停止,經搶救無效死亡。

家系全外顯子測序結果示RRM2B基因復合雜合突變為NM_015713.5:c.231delC(p.Trp78Glyfs*16)、c.806C>G(p.Ala269Gly),突變分別來自其父母(圖2A、B),該變異目前尚無文獻報道。該兩位點在ExAC、gnomAD、千人基因組亞洲人群數據庫中無收錄或極低頻率收錄,并在多物種間高度保守(圖2C)。該基因突變會導致MTDPS8A或MTDPS8B,遺傳方式為常染色體隱性(AR)遺傳。結合本家系2例患兒均在嬰兒早期即發生猝死,先證者出現多臟器功能損害,伴代謝紊亂(乳酸血癥及高血氨等),基因結果符合AR遺傳,該家系確診為MTDPS8A。

2 討論

RRM2B基因位于染色體8q23.2,編碼p53誘導的核糖核苷酸還原酶復合物(RNR)小亞基p53R2,催化二磷酸核糖核酸還原成脫氧二磷酸核糖核酸,在調控線粒體DNA的合成及修復、應激抗氧化、調節細胞周期及抑制腫瘤細胞轉移等方面發揮著至關重要的作用[3]。有研究表明,RRM2B基因敲除小鼠表現為生長發育遲緩、多器官衰竭及腎功能衰竭而在出生早期死亡。該家系先證者表現為生長發育遲緩,代謝危象,多器官功能受損而早期死亡,與該基因功能缺陷動物模型的癥狀及預后相符。

RRM2B表型存在明顯劑量依賴性,基因型決定患者表型的輕重程度,在不同表型的患者中可呈AR遺傳或常染色體顯性(AD)遺傳。該病大多呈現AR遺傳,部分報道可呈AD遺傳。目前在已報道的98例RRM2B基因變異患者中共發現60種變異,其中大多數為錯義突變[3-16]。

注:A為先證者及其父親存在c.231delC雜合變異,母親為野生型;B為先證者及其母親存在c.806C>G雜合變異,父親為野生型;C為W78及A269在多個物種間高度保守。

純合變異及復合雜合變異的患者常表現為嬰幼兒MDS等嚴重表型,易出現早期死亡;雜合突變攜帶者表現為無表型或輕度表型,如AD遺傳性進行性眼外肌麻痹合并線粒體核酸缺失5型(progressive external ophthalmoplegia with mitochondrial DNA deletions autosomal dominant type 5, PEOA5)。PEOA5是一種和線粒體DNA多重缺失相關的線粒體疾病,以進行性眼球運動障礙和上眼瞼下垂為主要表現,并伴有骨骼肌中的多個線粒體DNA缺失,部分患者伴有聽力喪失及運動耐力下降等表現,發病年齡?！?0歲且熱點突變位于第9號外顯子[17]。本文先證者RRM2B基因存在復合雜合變異c.231delC(p.Trp78Glyfs*16)及c.806C>G(p.Ala269Gly) ,呈現重表型。該家系患者父親攜帶的c.231delC(p.Trp78Glyfs*16)截短突變,但目前無眼瞼下垂、眼球活動障礙、運動耐力下降及聽力減退等PEOA5相關表型。推測可能的原因是:(1)文獻報道[18]該基因錯義突變可能通過顯性負效應影響殘存RRM2B蛋白功能,而呈現AD遺傳,但先證者父親為截短突變,可能通過無義介導的mRNA降解機制導致截短蛋白降解,而不影響剩余蛋白質功能,故而不發病;(2)病程短,有研究報道PEOA5患者的平均發病年齡為39.7歲,提示隨著年齡增長,對該基因依賴量增加。而該家系患兒的父親目前僅21歲,還需進一步延長隨訪時間以收集相關表型;(3)該突變不在熱點突變區,RRM2B移碼突變所致的PEOA5熱點突變位點位于第9號外顯子,該家系患兒的父親突變位點位于第3號外顯子,未處于上述熱點突變位點。

MTDPS8A是一種起病早、病情進展迅速且預后極差的常染色體隱性遺傳病。該病常于嬰兒期起病,全身多個組織器官或多系統受累,常見臨床表現為喂養困難、發育落后、肌張力減低、感覺性聽力損害、乳酸中毒、呼吸困難、腎臟損害及驚厥發作等[3]。截止目前,國內外共報道了38例MTDPS8A綜合征,但國內僅報道3例[4, 7-8, 13-14, 16, 19-24]。38例患者中37例(97.4%)表現為高乳酸血癥,35例(92.1%)出現肌張力低下,20例(52.6%)出現生長發育落后,19例(50.0%)出現喂養困難及呼吸衰竭,14例(36.8%)出現聽力喪失,13例(34.2%)出現驚厥發作以及肌酸激酶增高,部分患者可出現尿乳酸、多種有機酸及酮體升高。而部分RRM2B突變導致臨床表現相對表型較輕的MDS,稱為MTDPS8B[25]。8B型患者與8A型患者相比病程相對較長,多出現如惡心、嘔吐、腹瀉及便秘等胃腸道功能紊亂癥狀,甚至可能會出現假性腸梗阻進而發生惡病質,其他的常見癥狀還有眼瞼下垂、眼肌麻痹、周圍神經系統及腦白質受累等。多數MTDPS8B患者在20歲左右發病,雖累及的系統多且臨床異質性更高,但癥狀普遍較MTDPS8A型患者輕。本家系2例患兒均在嬰兒早期即發生猝死,先證者出現多臟器功能損害,伴代謝紊亂(乳酸血癥及高血氨等),結合基因結果符合AR遺傳,該家系確診為MTDPS8A。相關動物研究及臨床病例報道提示MTDPS8A可伴腎小管酸中毒等腎臟損害,并且MTDPS8A起病年齡早,雖預后差,但腎臟疾病常出現在病程的后期[19, 26]。該先證者年齡小,起病早,故推測腎臟損害可能出現于疾病后期。本文先證者存在蛋白細胞分離現象,該現象既往報道最常出現在吉蘭-巴雷綜合征中,大多數學者認為該現象的出現可能和免疫因素介導神經根炎性病變相關。王建力[9]總結了6例RRM2B基因突變且存在蛋白細胞分離現象的患兒的特點,推測RRM2B基因突變會破壞血腦屏障的通透性,從而導致該現象的發生,但需要進一步的細胞或動物實驗進行驗證。筆者推測出現蛋白細胞分離的原因為RRM2B基因突變會導致周圍神經根出現炎性病變,進而發生蛋白細胞分離現象,也有文獻報道MTDPS8A患兒的腦脊液蛋白升高提示存在周圍神經病變[21],但因本例患兒未進行周圍神經相關檢查及肌肉活檢,故未能進一步驗證上述結論。

MTDPS8A是一種預后差且目前尚無針對性治療方法的疾病,主要以對癥治療及能量支持治療為主。調節飲食,預防低血糖可延緩病情進展;能量支持治療如琥珀酸或輔酶Q10、三磷酸腺苷(ATP)、大量B族維生素和維生素C等抗氧化劑可作為能量物質進行補充,但療效均不顯著[27]。

總之,本文雖未對上述突變進行功能試驗驗證,但綜合其嬰兒期起病、代謝危象、病情進展快及嬰兒早期出現死亡等臨床特點及RRM2B基因檢測的結果,相關表型信息與RRM2B基因相關的MTDPS8A相符,診斷成立。MTDPS8A是一種災難性遺傳性疾病,當患者出現多系統受累伴嚴重代謝紊亂或家系中有早夭患兒時需考慮MTDPS8A可能。