巨腦回畸形并皮層下帶狀灰質(zhì)異位1例臨床及基因變異分析

張鑫陽 周福軍 崔清洋

新鄉(xiāng)醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院兒科（河南衛(wèi)輝 453100）

無腦回畸形（Lissencephaly，LIS；孟德爾遺傳，編號607432，257320，611603，614019分別對應(yīng)于Ⅰ型至Ⅳ型；300067 和300215 分別對應(yīng)于X 連鎖Ⅰ型和Ⅱ型）是一系列罕見的由神經(jīng)元遷移缺陷導(dǎo)致的皮層發(fā)育畸形，估計發(fā)病率為0.12/萬[1]。LIS譜系包括無腦回（腦溝間距＞ 3 cm的大腦皮層區(qū)域）、巨腦回（腦溝間距1.5～3.0 cm 的異常寬腦回）和皮層下帶狀灰質(zhì)異位（subcortical band heterotopia，SBH，位于大腦皮層深部并由一層薄的白質(zhì)隔開的縱向灰質(zhì)帶）[2]。

一般認為巨腦回是無腦回的特殊類型，二者為同類神經(jīng)細胞移行和皮質(zhì)構(gòu)成異常的不同程度。巨腦回與無腦回畸形可合并存在，且其臨床癥狀一般較單純性巨腦回畸形更嚴重[3]。所有LIS患者均有智力障礙，但LIS 亞型不同，其嚴重程度也存在顯著差異。臨床表現(xiàn)為從重度殘疾和短生存期的無腦回，到輕度智力或?qū)W習(xí)障礙的部分性SBH。無腦回畸形兒童在出生后的前幾周至幾個月內(nèi)表現(xiàn)為神經(jīng)功能缺陷，包括吃奶少、輕度肌張力減退、異常弓背行為或角弓反張。在生命的第一年，發(fā)育落后或癲癇發(fā)作活動也很常見[4]。

現(xiàn)回顧分析1例巨腦回畸形并皮層下帶狀灰質(zhì)異位患兒的臨床及基因檢測結(jié)果。

1 臨床資料

患兒，男，1 個月25 天，傈僳族，因發(fā)現(xiàn)逗引反應(yīng)差、睡眠多1周入院。入院1周前發(fā)現(xiàn)患兒逗引反應(yīng)差，睡眠多，雙眼不跟蹤移動物體，偶伴輕微肢體抖動，持續(xù)約2秒，無雙眼上翻凝視、口吐泡沫及意識喪失?；純合礕3P1，前2胎均為自然流產(chǎn)（原因不詳）?；純荷蟮?天出現(xiàn)黃疸，持續(xù)時間長，口服藥物好轉(zhuǎn)（具體不詳）。父母體健，非近親結(jié)婚，母孕期無異常，家族中無類似病史。入院體格檢查：體溫36.6℃，體質(zhì)量6.5 Kg，脈搏123次/min，呼吸35次/min，頭圍38 cm，神清，反應(yīng)差，前囟平軟（1.5 cm×1.5 cm），心、肺、腹未見異常，雙下肢肌張力稍高，四肢肌力4級，覓食反射、吸吮反射均可引出，擁抱反射、握持反射減弱，雙側(cè)膝腱反射可引出，雙側(cè)巴氏征對稱陽性。腦電圖正常。頭顱磁共振成像（MRI）示雙側(cè)額頂枕葉腦回體積增大，邊緣平直、腦溝明顯減少，灰白質(zhì)比例不協(xié)調(diào)；腦白質(zhì)明顯減少，腦灰質(zhì)增厚、增多；第三腦室及雙側(cè)側(cè)腦室稍擴大，胼胝體較細；透明隔間腔稍寬；考慮雙側(cè)額頂枕葉巨腦回畸形并皮層下帶狀灰質(zhì)異位（圖1）。0～6歲小兒神經(jīng)心理發(fā)育評估，發(fā)育商25，全面發(fā)育遲滯。

圖1 患兒頭顱MRI 表現(xiàn)

經(jīng)家長知情同意后，采集患兒及其父母外周血2 mL，乙二胺四乙酸（EDTA）抗凝，由北京康旭醫(yī)學(xué)檢驗有限公司進行基因檢測。DCX基因（exon3）正向引物序列：TGA TTC ATT GCT TTG CCT GCT，反向引物序列：CAC AGG CCA GGG AGA ACA AG；PCR擴增條件為：95 ℃預(yù)變性10 min；95 ℃變性30 s（35個循環(huán)）；60 ℃退火 30 s（35 個循環(huán)）；72 ℃延伸45 s（35 個循環(huán)）；72 ℃徹底延伸 5 min（35 個循環(huán)）。結(jié)果發(fā)現(xiàn)患兒DCX基因c.829 C＞T 的核苷酸變異，該變異導(dǎo)致第277 號氨基酸由精氨酸轉(zhuǎn)變?yōu)榘腚装彼幔╬.Arg 277 Cys），為錯義變異。c.829 C＞T 變異位點SIFT 軟件預(yù)測為Deleterious，Polyphen 2 軟件預(yù)測為Probably damaging，MutationTaster軟件預(yù)測為disease causing。家系驗證發(fā)現(xiàn)患兒父親未攜帶該位點變異，母親為該變異位點雜合子（圖2）。

圖2 DCX 基因c.829C＞T 變異測序圖

根據(jù)美國醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)與基因組學(xué)學(xué)會（The American College of Medical Genetics and Genomics，ACMG）聯(lián)合美國分子病理學(xué)會（Association for Molecular Pathology，AMP）2015 年制訂的“基因序列變異的解釋標準和指南”進行致病性分析[6]。判斷為疑似致病變異。結(jié)合患兒頭顱MRI、臨床表現(xiàn)確診巨腦回畸形并皮層下灰質(zhì)異位。

患兒間斷進行康復(fù)治療，1歲半時再次進行“0～6歲小兒神經(jīng)心理發(fā)育評估”，發(fā)育商41，仍有全面發(fā)育遲滯；之后不久患兒癲癇大發(fā)作1 次，建議來院進行24小時動態(tài)腦電圖檢查，家屬拒絕。

2 討論

80%的巨腦回畸形的發(fā)生與LIS1基因和DCX基因相關(guān)，其中DCX基因突變常和性別相關(guān)聯(lián)，男性患兒常表現(xiàn)為無腦回畸形，而女性患兒常表現(xiàn)為雙側(cè)皮層下帶狀灰質(zhì)異位[5]。女性中與DCX基因相關(guān)的SBH高發(fā)生率可用萊昂作用解釋。X染色體失活在發(fā)育中的女性雜合子大腦中產(chǎn)生兩個細胞群，即攜帶失活的缺陷DCX等位基因神經(jīng)母細胞遷移正常，而攜帶失活的典型DCX 等位基因神經(jīng)母細胞因遷移不足形成異位帶。在半合子男性中，有缺陷的DCX等位基因?qū)⒈患せ疃鴮?dǎo)致更嚴重的表型。罹患典型DCX 相關(guān)無腦回畸形的男性通常早期出現(xiàn)嚴重的認知、語言障礙和癲癇發(fā)作等癥狀[6]。

神經(jīng)元遷移是腦發(fā)育過程中的重要階段，其過程受理化因素與生物性損害及遺傳因素影響后均可導(dǎo)致生成的神經(jīng)細胞從胚胎生發(fā)基質(zhì)向大腦表面移行過程受阻，造成神經(jīng)元移行異常，包括腦裂畸形、灰質(zhì)異位、無腦回、巨腦回及多微腦回等。正常的大腦皮層分為六層，即分子層、外顆粒層、外椎體細胞層、內(nèi)顆粒層、內(nèi)椎體細胞層和多形細胞層，而DCX基因相關(guān)的無腦回或巨腦回畸形僅有模糊的四層，即分子層、淺表細胞層、細胞稀疏層、深部細胞層，與PAFAH1B1基因相關(guān)無腦回畸形相似，但II 層相對較薄（錐體細胞）。在正常皮層中I層對應(yīng)的是巨腦回或無腦回畸形的分子層，巨腦回或無腦回淺層對應(yīng)正常腦皮層II-IV層，細胞稀疏層對應(yīng)皮質(zhì)下白質(zhì)層，深部細胞層對應(yīng)灰質(zhì)異位層的未分層的異位神經(jīng)元。

大腦的皮質(zhì)發(fā)育畸形與Reelin通路有關(guān)[8]。Reelin在細胞膜上與ApoER 2、極低密度脂蛋白受體（very low density lipoprotein receptor，VLDLR）及α3β1整合蛋白結(jié)合，使下游胞質(zhì)內(nèi)的銜接蛋白disabled 1（Dabl）募集，募集的Dabl 進一步磷酸化Sre 酪氨酸激酶家族中的Sre 和Fyn 激酶，磷酸化的Dabl 對 Fyn和Src 具有正反饋效應(yīng)引起其進一步激活，進而可進一步磷酸化細胞周期依賴性激酶5（cyclin-dependent kinase 5，Cdk5）激活微管相關(guān)蛋白即雙皮層蛋白而作用于神經(jīng)元的微管蛋白和肌動蛋白，影響神經(jīng)元的定位[9]。且Reelin 具有細胞支架蛋白的作用，可調(diào)節(jié)皮層中放射狀膠質(zhì)細胞纖維的排列，確保平行排列的纖維為神經(jīng)元的正確遷移提供支架，Reelin -Dabl 信號可 能是神經(jīng)元遷徙的起始或終止信號，保證大腦新皮質(zhì)的發(fā)育遵從從內(nèi)到外的發(fā)育模式，形成正常的大腦皮層[10]。

DCX基因在Reelin通路中發(fā)揮重要作用，對神經(jīng)元的遷移意義重大[11]。DCX基因定位于Xq22.3-q23，全長117.37 kb，包括7 個外顯子及6 個內(nèi)含子，其編碼基因長為9405 bp，編碼441氨基酸。DCX基因編碼雙皮層蛋白，在發(fā)育中的大腦中以多種剪接變異體的形式表達，尤其是在側(cè)腦室的亞帶（Subventricular zone，SVZ）和齒狀回顆粒細胞層下區(qū)（subgranular zone，SGZ）遷移細胞中。DCX富集在神經(jīng)突觸遠端。DCX 是一種微管相關(guān)蛋白，與微管結(jié)合有助于微管穩(wěn)定和組裝[12]。雙皮層蛋白包含2 個由80 個氨基酸組成的高度重復(fù)保守而有序的微管蛋白結(jié)合域（即“N-DC”DCX蛋白的46-139位氨基酸和“C-DC”173-263位氨基），該區(qū)域是調(diào)節(jié)蛋白磷酸化及蛋白質(zhì)間相互作用所必需的，在神經(jīng)細胞移行過程中促進微管蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的延伸及穩(wěn)定，該蛋白的磷酸化可影響它與微管蛋白的相互作用，許多文獻報道DCX基因相關(guān)的無腦回畸形變異往往集中在這兩個區(qū)域[13-14]。研究發(fā)現(xiàn)，C-DC結(jié)構(gòu)域錯義變異引起的臨床癥狀比N-DC結(jié)構(gòu)域錯義變異的臨床癥狀輕微[15]。DCX基因變異可造成雙皮層蛋白結(jié)構(gòu)改變，最終影響神經(jīng)元移行過程。DCX基因突變可表現(xiàn)為無義變異或錯義變異，變異可集中于2～7 外顯子的任一部位，于第2 至第4 外顯子的基因變異主要為錯義變異，而位于第5 至第7外顯子的變異類型主要為無義變異。本例患兒DCX基因c.829C＞T位于第3外顯子，為錯義變異，支持文獻報道[16]。

頭顱MRI對于區(qū)分腦畸形發(fā)育具有重要作用[17]。參考國內(nèi)分級標準，可將巨腦回的嚴重程度分為6級，嚴重程度依次遞減，其中1級最重，6級最輕。1級，完全無腦回；2 級，無腦回，前部腦皮質(zhì)有少量淺溝；3級，后部無腦回而前部為巨腦回；4級，后部重于前部的彌漫性巨腦回；5 級，巨腦回與皮層下帶狀灰質(zhì)異位混合出現(xiàn)；6級，單純性皮層下帶狀灰質(zhì)異位[18]。多于90%的皮質(zhì)下灰質(zhì)異位癥的患者為女性，其發(fā)病原因通常由DCX基因雜合變異引起，而且DCX基因相關(guān)的SBH 發(fā)生部位主要位于大腦額頂葉區(qū)域[19]。本例患兒的變異位點c.829C＞T chrX:110644337在轉(zhuǎn)錄本NM_178153下表示為：c.586C＞T，屬于C-DC區(qū)域，曾有報道[20]。該基因變異不屬于多態(tài)性變化，發(fā)生頻率極低，在國內(nèi)尚未見報道。結(jié)合患兒頭顱MRI表現(xiàn)，參照何麗等[18]報道的分級標準，符合3 級，提示此位點變異可能引起嚴重的腦發(fā)育畸形。巨腦回與無腦回畸形常合并存在，且其臨床癥狀一般較單純性巨腦回畸形更嚴重，國內(nèi)胡春輝等[21]報道巨腦回畸形合并無腦回畸形14例。另有11例巨腦回合并灰質(zhì)異位，7例巨腦回畸形合并無腦回畸形的報道[22]。本例患兒頭顱MRI提示后部為無腦回而前部為巨腦回，臨床表現(xiàn)重度全面發(fā)育遲滯，支持文獻報道。同時該患兒為傈僳族，其發(fā)生突變結(jié)果不同是否與種族有關(guān)，尚不清楚。

在與DCX基因相關(guān)的巨腦回畸形中接近10%由于自身基因變異引起，在女性中，通常表現(xiàn)為皮層下帶狀異位，在男性中常表現(xiàn)為經(jīng)典的巨腦回畸形。對于DCX基因雜合的女性來說，后代中男孩發(fā)病率為50%[19]。本例患兒父親DCX基因無異常，母親為雜合子，無家族史，符合X 連鎖遺傳方式，后代男孩出現(xiàn)巨腦回概率為50%，可疑致病變異位點c.829C＞T（P.Arg277Cys）對于產(chǎn)前診斷具有重要作用，對于優(yōu)化人口素質(zhì)有重要意義。本例患兒發(fā)育商低于正常范圍，腦畸形較重，既往研究表明癲癇是該病的主要臨床表現(xiàn)之一，本例患兒在1歲半后癲癇大發(fā)作1次，支持文獻報道。

綜上所述，本例患兒皮質(zhì)下帶狀灰質(zhì)異位合并巨腦回畸形，目前全面發(fā)育落后。許多文獻報道LIS 可出現(xiàn)難治性癲癇[23]，該患兒目前尚未發(fā)作，而且經(jīng)過早期康復(fù)干預(yù)患兒病情好轉(zhuǎn)，需長時間追蹤病情變化。同時，DCX基因c.829C＞T錯義變異致病，國內(nèi)尚未見報道，豐富了LIS基因庫，并有助于遺傳咨詢和產(chǎn)前診斷。