60 例精神發(fā)育遲滯/生長(zhǎng)發(fā)育遲緩患兒的遺傳學(xué)分析

楊 曉 馬 寧 彭 薇 李 昊 王 艷

中國(guó)人民解放軍陸軍總醫(yī)院附屬八一兒童醫(yī)院( 北京，00700)

精神發(fā)育遲滯( MR) 和( 或) 生長(zhǎng)發(fā)育遲緩( DD) 是兒科常見(jiàn)的發(fā)育障礙性疾病，患兒以精神MR、DD、矮小、特殊面容為主要臨床特征。MR/DD的病因既有內(nèi)在的遺傳因素也有外在的環(huán)境因素，其中遺傳因素是導(dǎo)致發(fā)生的重要原因之一，約有30%～60%的MR/DD 是由遺傳因素導(dǎo)致的，包括各類(lèi)染色體異常、單基因或多基因突變及先天性代謝缺陷病等，而且由遺傳因素致病的中-重度MR/DD患者可達(dá)65%［1］。MR/DD 病因復(fù)雜，臨床表現(xiàn)多樣化，為疾病的臨床診斷帶來(lái)困難。本研究運(yùn)用染色體核型分析和染色體微陣列分析( CMA) 技術(shù)，對(duì)MR/DD 患兒進(jìn)行遺傳學(xué)病因分析，探討MR/DD 的發(fā)病機(jī)制，了解染色體異常和基因CNVs 與疾病表型的相關(guān)性。

1 資料與方法

1．1 研究對(duì)象

收集2014 年3 月—2018 年3 月來(lái)本院兒童神經(jīng)與發(fā)育專(zhuān)科就診的MR/DD 患兒。病例納入標(biāo)準(zhǔn):①I(mǎi)Q＜70;②排除孕期營(yíng)養(yǎng)不良、圍生期感染、缺氧、外傷、早產(chǎn)、神經(jīng)毒性藥物暴露以及各種原因造成的文化教育缺乏等外在環(huán)境因素導(dǎo)致的MR/DD。本研究獲得醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，并取得患兒監(jiān)護(hù)人的同意并簽署知情同意書(shū)。

1．2 方法

通過(guò)染色體核型分析對(duì)患兒進(jìn)行初步的病因分析，染色體核型分析未能明確病因的患兒，再采用CMA 技術(shù)檢測(cè)患兒基因組拷貝數(shù)變異( CNVs) 。

1．2．1 外周血染色體核型分析 抽取靜脈血3 ml，肝素鈉抗凝，接種于人外周血染色體培養(yǎng)基( 青島萊佛生物) ，37℃恒溫箱中培養(yǎng)72 h，常規(guī)方法收獲細(xì)胞，制備中期染色體標(biāo)本;將標(biāo)本在胰酶溶液中消化16s，姬姆薩染液染色38min，在高倍顯微鏡下進(jìn)行染色體G-顯帶核型分析。每個(gè)受檢者計(jì)數(shù)30 個(gè)細(xì)胞，分析5 個(gè)核型; 對(duì)嵌合體和有異常核型者計(jì)數(shù)100 個(gè)細(xì)胞，分析10 個(gè)核型，結(jié)果按人類(lèi)細(xì)胞遺傳學(xué)國(guó)際命名體制( ISCN 2009) 的標(biāo)準(zhǔn)命名。

1．2．2 CMA 技術(shù)分析CNVS 取患兒EDTA 抗凝血2～4 ml，應(yīng)用Tiangen 公司的TIANamp Blood 血液基因組DNA 提取試劑盒提取全血基因組DNA。采用美國(guó)Affymetrix 公司的optima 芯片試劑盒進(jìn)行雜交，GeneChip System 3000 進(jìn)行芯片掃描，芯片分析軟件分析CNVs，利用國(guó)際數(shù)據(jù)庫(kù)分析CNVs 的致病性。

2 結(jié)果

2．1 一般情況

60 例納入研究患兒均為漢族，其中男性34 例，女性26 例，年齡11 個(gè)月～11 歲。

2．2 染色體核型分析結(jié)果

60 例MR/DD 患兒中11 例患兒存在染色體異常( 18．3%) ，均為常染色體異常，其中數(shù)目異常5例，結(jié)構(gòu)異常6 例，臨床表現(xiàn)見(jiàn)表1。

表1 11 例MR/DD 患兒的染色體異常核型與臨床表現(xiàn)

2．2 CMA 分析

除去染色體異常的11 例患兒，剩余的49 例患兒經(jīng)CMA 分析后，其中4 例患兒的基因檢出CNVs( 8．2%) ，其中3 例為缺失，均為致病性CNVs; 1 例為重復(fù)，致病意義不明，CMA 檢測(cè)和臨床表現(xiàn)見(jiàn)表2。

表2 4 例MR/DD 患兒CMA 檢測(cè)結(jié)果與臨床表現(xiàn)

3 討論

染色體異常是導(dǎo)致MR/DD 發(fā)生的主要遺傳學(xué)病因，約10%生長(zhǎng)發(fā)育遲緩或智力低下患者可檢出染色體異常［2］。本研究利用染色體核型分析技術(shù)和CMA 技術(shù)，對(duì)MR/DD 患兒行全基因組掃描，發(fā)現(xiàn)25%( 15/60) 患兒存在染色體異常或CNVs 異常，明確了MR/DD 的病因診斷。

3．1 染色體數(shù)目和結(jié)構(gòu)異常與MR/DD

傳統(tǒng)的染色體核型分析可以發(fā)現(xiàn)染色數(shù)目異常以及5～10Mb 以上的大的結(jié)構(gòu)變異，是最早用于研究MR/DD 病因的方法。有國(guó)內(nèi)研究顯示，6．7%～21．4%的MR/DD 患者可以通過(guò)傳統(tǒng)的染色體核型分析尋找到病因，包括非整倍體、缺失/重復(fù)、易位、環(huán)狀染色體等［3］。本研究通過(guò)染色體核型分析，11例( 18．3%) MR/DD 患兒明確了病因，與上述研究結(jié)果基本一致。5 名常染色體數(shù)目異常的患兒均為Down 綜合征，可見(jiàn)在染色體異常的MR/DD 患兒中，最常見(jiàn)的臨床類(lèi)型是Down 綜合征?；純褐邪l(fā)現(xiàn)常染色體結(jié)構(gòu)異常6 例，涉及染色體平衡易位、缺失和重復(fù)。近年來(lái)，在常染色體上發(fā)現(xiàn)了多個(gè)與精神智力發(fā)育遲滯相關(guān)的基因，如 SYNGAP1、CC2D1A、CRBN、 CC2D2A、GRIK2、 TUSC3 和PRSS12 等。因此，染色體結(jié)構(gòu)變異造成的微小缺失可能會(huì)破壞這些與神經(jīng)發(fā)育相關(guān)的基因，從而導(dǎo)致MR 或認(rèn)知能力障礙［4］。

3．2 染色體CNVs 與MR/DD

CNVs 是指1 kb 以上的染色體變異，其有別于基因突變，可導(dǎo)致各種各樣的微缺失和微重復(fù)綜合癥( MMSs) ，而MMSs 與MR/DD、先天性多發(fā)畸形及自閉癥等疾病的發(fā)生密切相關(guān)［5］。CMA 技術(shù)能夠在全基因組水平上進(jìn)行掃描，可檢出＜100 kb 的染色體CNVs，由于其分辨率高、覆蓋度廣、檢測(cè)通量大，檢測(cè)效率和陽(yáng)性率明顯提高。近年來(lái)，應(yīng)用該技術(shù)發(fā)現(xiàn)了一系列新的綜合征( 如17q21．31 微缺失綜合征) ，目前已報(bào)道的MMSs 接近300 種［6］。本研究通過(guò)CMA 檢測(cè)染色體核型正常的49 例患兒，3 例( 6．12%) 患兒存在致病性CNVs，與國(guó)外報(bào)道不明原因MR/DD 中致病性CNVs 5．6%～20%的檢出率基本一致［7］。

3．3 13q 缺失綜合征、1p36 缺失綜合征和Solos 綜合征與MR/DD

本研究檢出的3 種致病性CNVs，分別導(dǎo)致13q微缺失綜合征，1p36 微缺失綜合征，Solos 綜合征3種MMSs。13q 微缺失綜合征是一種罕見(jiàn)的遺傳性疾病，其表型多變，13q 上斷裂點(diǎn)的位置和缺失片段的大小決定了患者的表型。有文獻(xiàn)報(bào)道，缺失涉及13q33．1-34 區(qū)域的患者，其表型為生長(zhǎng)發(fā)育遲緩、特殊面容( 眼距寬、上眼瞼下垂、鼻梁寬且凸、上頜骨突出、小下頜) 、先天性心臟缺陷、手腳畸形、輕微智力低下、肛門(mén)閉鎖、尿道下裂等［8］。本研究中的患兒，女，1 歲，頭圍45cm，眼距寬，小下頜，不能獨(dú)坐，不會(huì)爬，智力及體格發(fā)育均落后于同齡兒童，房間隔缺損，符合13q33．1～34 區(qū)域缺失導(dǎo)致的13q 微缺失綜合征的臨床特點(diǎn)。

1p36 微缺失綜合征在新生兒發(fā)生率約為0．1%，在原因不明的MR/DD 患者中檢出率約為1%，是最常見(jiàn)的染色體末端缺失綜合征之一。主要臨床表現(xiàn)為:發(fā)育缺陷，智力低下，面部畸形，癲癇，心臟異常等［9-10］。本研究中的1p36 微缺失綜合征女性患兒，染色體缺失區(qū)域中包括NOC2L、GABRD、HES4 以及SKI 等基因，其中GABRD 和SKI 可能與癲癇、MR和DD 相關(guān)［11-12］，是導(dǎo)致該患兒出現(xiàn)癲癇、MR/DD的關(guān)鍵性致病基因。

Sotos 綜合征是由Juan Sotos 于1964 年首度描述并提出的一種常染色體顯性遺傳的先天性過(guò)度生長(zhǎng)征。其致病機(jī)制主要有2 種，一種為包含NSD1基因的5q35 染色體片段缺失，另一種為NSD1 基因突變( 包括移碼突變、錯(cuò)義突變、無(wú)義突變、剪切位點(diǎn)突變等) 導(dǎo)致［13］，無(wú)論是染色體缺失還是基因突變均會(huì)造成NSD1 基因 功能喪失，導(dǎo)致其單倍體劑量不足，而該基因編碼的蛋白NSD1 在人類(lèi)生長(zhǎng)和腦部發(fā)育方面有重要作用，這就是Sotos 綜合征導(dǎo)致MR/DD 的遺傳學(xué)基礎(chǔ)［14］。本研究中的Sotos 綜合征男性患兒，其新生兒期表現(xiàn)為肌張力低、喂養(yǎng)困難、生長(zhǎng)發(fā)育落后，嬰兒期無(wú)明顯的過(guò)度生長(zhǎng)，5 歲時(shí)以癲癇發(fā)作就診，顱核磁提示雙側(cè)額葉偏小，雙側(cè)額顳葉腦外間隙略增寬，雙側(cè)乳突內(nèi)長(zhǎng)T1 長(zhǎng)T2 信號(hào)影，語(yǔ)言發(fā)育遲滯，IQ 值60。有報(bào)道指出，不同的致病機(jī)制所導(dǎo)致的Sotos 綜合征，患者臨床表現(xiàn)有所差異，與基因突變的患者相比，染色體片段缺失的患者智力障礙程度重，過(guò)度生長(zhǎng)表現(xiàn)輕［15］。該患兒的致病機(jī)制為5q35．1-35．3 微缺失，由此可見(jiàn)該病的遺傳學(xué)致病機(jī)制和臨床表現(xiàn)是密切相關(guān)的。

3．4 5q14．3 重復(fù)與MR/DD

一名4 歲的女性患兒在5 號(hào)染色體長(zhǎng)臂的89878306-92019141 區(qū)域發(fā)生2．14Mb 片段重復(fù)，經(jīng)相關(guān)文獻(xiàn)和數(shù)據(jù)庫(kù)檢索，定義其為臨床意義不明的CNVs。該區(qū)域包含ARRDC3、GPR98 和ARRDC3-AS1 等基因，ARRDC3 和ARRDC3-AS1 均無(wú)對(duì)應(yīng)疾病報(bào)道，但是GPR98 基因與家族性熱性驚厥4 型相關(guān)，為常染色體顯性遺傳，而該患兒確實(shí)患有癲癇，發(fā)病初期表現(xiàn)為熱性驚厥，發(fā)作形式以全面性發(fā)作為主，考慮到患兒基因型和臨床表型的一致性，我們認(rèn)為患兒出現(xiàn)MR/DD 可能與染色片段重復(fù)導(dǎo)致GPR98 基因發(fā)生突變有關(guān)。