5 例GNAO1 基因相關(guān)疾病臨床及遺傳學(xué)分析

楊海波 文泳欣 章清萍 包新華

1.北京大學(xué)第一醫(yī)院小兒外科（北京 100034）；2.廣東省婦幼保健院康復(fù)醫(yī)學(xué)科（廣東廣州 510010）；3.北京大學(xué)第一醫(yī)院兒科（北京 100034）

GNAO 1基因變異最初報道與早發(fā)性嬰兒癲癇性腦病相關(guān)，近年來的研究發(fā)現(xiàn)，存在GNAO 1基因變異的患者其臨床表現(xiàn)具有異質(zhì)性，除早發(fā)癲癇性腦病外，還可以表現(xiàn)為不伴癲癇發(fā)作的運(yùn)動障礙等[1]。該基因變異所導(dǎo)致的疾病目前尚無特效治療，深部腦刺激（deep brain stimulation，DBS）可緩解部分患兒的運(yùn)動障礙。本病罕見，北京大學(xué)第一醫(yī)院及廣東省婦幼保健院自2017年9月至2021年1月共診治了5例GNAO1基因變異患兒，并對其中兩例在國內(nèi)率先開展了DBS 治療?，F(xiàn)回顧分析5 例患兒的基因變異特征與臨床特點(diǎn)，以及治療反應(yīng)，并結(jié)合文獻(xiàn)探討本病的治療方法。

1 臨床資料

5例患兒中男3例、女2例，8月齡～5歲7個月，平均3歲。分別來自無血緣關(guān)系家庭，所有患兒父母身體健康，均非近親婚配，均無相關(guān)神經(jīng)系統(tǒng)疾病家族史。所有患兒均為足月兒，出生史及母孕期無特殊?；純旱呐R床表現(xiàn)、輔助檢查及治療反應(yīng)見表1。

表1 GNAO1基因變異患兒的臨床特征

例1、例2 以早發(fā)性癲癇腦病為主要表現(xiàn)，分別于生后45天和9天出現(xiàn)癲癇發(fā)作，發(fā)作形式多樣，包括局灶性發(fā)作、痙攣發(fā)作、強(qiáng)直發(fā)作等，發(fā)作頻繁，每日發(fā)作數(shù)次至數(shù)十次。例3、例4 及例5 暫無癲癇發(fā)作。5例患兒均有錐體外系癥狀，首次出現(xiàn)時間為3個月～4歲，平均8.2個月。除例3主要表現(xiàn)為手足徐動外，其余4例均表現(xiàn)為肌張力不全。5例患兒均有嚴(yán)重的發(fā)育落后，例1 與例3 抬頭不穩(wěn)，例2 與例4尚不能獨(dú)坐，例5為其中運(yùn)動發(fā)育最好的患兒，于18月齡獨(dú)走，但目前仍站立及行走不穩(wěn)。例1、2、3均存在追視追聽差；例4至今無語言，例5吞咽構(gòu)音欠佳。

例2于6月齡行小兒神經(jīng)心理檢查提示大運(yùn)動、精細(xì)動作、適應(yīng)能力、語言、社交行為均發(fā)育落后。例4于4歲3月行Gesell發(fā)育評估提示適應(yīng)性、大運(yùn)動、精細(xì)運(yùn)動、語言、社交均為極重度落后。其余患兒未行發(fā)育評估。

5例患兒均行腦電圖檢查，其中例1、例2腦電嚴(yán)重異常，分別為不典型高度失律和爆發(fā)-抑制圖形；其余3 例腦電圖未見癇樣放電。5 例患兒均行頭顱MRI檢查、血尿代謝篩查，均未見異常。

為進(jìn)一步明確病因，經(jīng)家屬知情同意，采用家系全外顯子組測序的方法篩查患兒的基因變異。結(jié)果顯示，5例患兒均存在GNAO1基因雜合變異，4例為錯義突變，1例為剪切位點(diǎn)變異，分別是c.687C＞G（p.S229R）、c.810C＞A（p.N270K）、c.626G＞A（p.R209H）、c.124G＞A（p.G42R）和c.724-8G＞A。例1、例2、例3和例5的GNAO1變異為新生變異；例4 母親未見相應(yīng)位點(diǎn)的變異，由于缺乏父親DNA 樣本，其變異情況不詳。上述所有變異經(jīng)PolyPhen-2、SIFT和Mutation Taster預(yù)測均為有害變異。其中，例3（c.626 G＞A，p.R 209 H）與例4（c.124 G＞A，p.G 42 R）為既往文獻(xiàn)已報道的致病變異；例5 的c.724-8G＞A變異在ClinVar數(shù)據(jù)庫中收錄為致病性變異，根據(jù)ACMG指南定義為疑似致病性變異；例1（c.687C＞G，p.S229R）與例2（c.810C＞A，p.N270K）的變異既往未見報道，為本研究新發(fā)現(xiàn)的變異，經(jīng)ACMG指南判讀定義為疑似致病性變異。

例1與例2以癲癇為主要表現(xiàn)，予多種藥物抗癲癇治療，包括促腎上腺皮質(zhì)激素、丙戊酸鈉、托吡酯、氨己烯酸、苯巴比妥、左乙拉西坦、拉考沙胺等，發(fā)作依舊難以控制，每日發(fā)作10余次。

例1與例2同時存在肌張力不全表現(xiàn)，例1未用藥，例2 予左旋多巴治療，療效不明顯，暫未行DBS治療。例3 以舞蹈手足徐動為主要表現(xiàn)，目前在做DBS治療的準(zhǔn)備。例4、例5以肌張力不全為主要表現(xiàn)，曾予左旋多巴、鹽酸苯海索治療，癥狀無明顯緩解，遂予DBS治療。

例4、例5 分別于4 歲、5 歲2 月行DBS 治療，選用北京品馳醫(yī)療設(shè)備有限公司的刺激器，植入電極型號為L 302，植入刺激器型號為G 102 R，治療前后采用Burke-Fahn-Marsden肌張力障礙評估量表（Burke-Fahn-Marsden Dystonia Rating Scale，BFMDRS）進(jìn)行評分，DBS 術(shù)后緩解率=（術(shù)前BFMDRS 運(yùn)動評分-術(shù)后BFMDRS 運(yùn)動評分）/術(shù)前BFMDRS 運(yùn)動評分×100%。兩例患兒術(shù)后定期隨訪評估療效并調(diào)整程控參數(shù)（表2）。例4 植入靶點(diǎn)為雙側(cè)蒼白球內(nèi)側(cè)核（globus pallidus interna,GPI），術(shù)后經(jīng)影像融合提示植入點(diǎn)與術(shù)前計劃完全吻合?；純盒g(shù)前BFMDRS評估為77分，術(shù)后12個月BFMDRS評估為71分，改善程度為7.79%。考慮例4 行GPI-DBS 術(shù)后改善效果不明顯，經(jīng)科內(nèi)專家討論及綜合評估，決定例5 的植入靶點(diǎn)為雙側(cè)丘腦底核（subthalamic nucleus，STN），術(shù)后經(jīng)影像融合提示植入點(diǎn)與術(shù)前計劃完全吻合?；純盒g(shù)前BFMDRS評估為62分，術(shù)后1月BFMDRS評估為42分，改善程度為32.26%。

表2 DBS程控參數(shù)

2 討論

GNAO 1基因編碼G 蛋白的α 亞基多肽鏈O（Gαo），是腦內(nèi)最常見的膜蛋白，占腦組織膜蛋白的1%，在腦組織內(nèi)分布廣泛，在海馬、紋狀體和小腦中高表達(dá)。Gαo亞基可與多種重要的G蛋白偶聯(lián)受體（G protein coupled receptors，GPCRs）結(jié)合，包括γ-氨基丁酸B 型（GABAB）受體、α 2 腎上腺素能受體、腺苷A1受體和多巴胺D2受體等，在調(diào)節(jié)神經(jīng)遞質(zhì)釋放和神經(jīng)發(fā)育中發(fā)揮重要作用。Gαo還參與多種信號通路的調(diào)節(jié)，如通過抑制腺苷酸環(huán)化酶下調(diào)環(huán)磷酸腺苷（cyclic adenosine monophosphate，cAMP）水平、抑制N型（Cav2.2）和P/Q型（Cav2.1）鈣通道、調(diào)控神經(jīng)遞質(zhì)囊泡釋放等[2]，這或許是GNAO1變異致運(yùn)動障礙的機(jī)制之一。此外，Gαo和Gβγ亞基還可結(jié)合內(nèi)向整流鉀(G protein-coupled inward rectifying potassium,GIRK)通道，以刺激通道開放，而GIRK通道異常與癲癇發(fā)作相關(guān)[3]，這可能是GNAO1突變導(dǎo)致癲癇性腦病的機(jī)制之一。

早在2013 年Nakamura 等[4]在大田原綜合征及早發(fā)性嬰兒癲癇性腦病17 型（early infantile epileptic encephalopathy，EIEE17,OMIM 615473）的患者中發(fā)現(xiàn)GNAO 1基因變異，隨后研究發(fā)現(xiàn)GNAO 1基因變異還與神經(jīng)發(fā)育異常伴不隨意運(yùn)動（neurodevelopmental disorder with involuntary movements,NEDIM,OMIM 617493）相關(guān)[5]。有研究顯示肌張力低下和發(fā)育遲滯是GNAO 1變異患者最常見的臨床表現(xiàn)，分別占已報道病例的68%和78%；此外，癲癇，智力障礙和錐體外系癥狀如肌張力不全、舞蹈手足徐動也是這類患者較為常見的臨床表現(xiàn)。近期有文獻(xiàn)指出，GNAO 1的基因型與臨床表型有一定的相關(guān)性：在體外cAMP 調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)中，GNAO1基因功能缺失性（loss of function，LOF）變異多與癲癇腦病相關(guān)，而正常功能性（normal function，NF）（僅指在HEK-293T細(xì)胞中下調(diào)環(huán)磷酸腺苷的功能，不排除其它功能異常）或功能獲得性（gain of function，GOF）GNAO1基因變異則與伴或不伴癲癇發(fā)作的運(yùn)動障礙相關(guān)[1]。迄今，已報道的GNAO1基因變異患者約50余例，女性稍多于男性，主要為新發(fā)變異[1]，但也有同胞攜帶同樣GNAO1變異的病例報道，這可能是由于父母存在生殖細(xì)胞嵌合突變所致[6]。在已報道的GNAO1基因變異中，錯義變異最為常見，其中p.G203、p.R209、p.E246是GNAO1基因變異致運(yùn)動障礙表型的熱點(diǎn)突變[1]。

本研究的5例患者中，2例患兒以難治性癲癇為主要癥狀，同時存在肌張力不全表現(xiàn)；2例患兒主要表現(xiàn)為肌張力不全，1例患兒主要表現(xiàn)為舞蹈手足徐動，無癲癇發(fā)作。5 例患兒均存在嚴(yán)重的發(fā)育落后。例1、例2表現(xiàn)為早發(fā)性嬰兒癲癇性腦病，有嚴(yán)重的癲癇發(fā)作、發(fā)育遲滯，同時伴有肌張力不全的臨床表現(xiàn)。其中，例1的基因變異c.687C＞G（p.S229R）既往未見報道，根據(jù)患兒的臨床表現(xiàn)，推測該變異以功能缺失性變異的可能性大；例2 的基因變異c.810C＞A（p.N270K）雖然尚無文獻(xiàn)報道，但其相同的氨基酸位點(diǎn)變異p.N270H已有報道，為功能缺失性變異[7]。例3、例4、例5以錐體外系癥狀為主要表現(xiàn)，同時伴有發(fā)育遲滯，暫無癲癇樣發(fā)作。其中，例3 的變異c.626 G＞A（p.R 209 H）既往已有報道，為正常功能性（下調(diào)環(huán)磷酸腺苷的功能）變異[7]；例4的變異c.124G＞A（p.G42R）既往已有報道，為功能獲得性變異[7]；例5的基因變異c.724-8G＞A在ClinVar數(shù)據(jù)庫中已被收錄，但尚無體外功能性實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的報道，根據(jù)患兒的臨床表現(xiàn)，推測其為正常功能性變異或功能獲得性變異的可能性大。需要注意的是，部分患者癲癇發(fā)病時間較晚，特別是早期以運(yùn)動障礙為主要表現(xiàn)的患者，可到10歲后才出現(xiàn)癲癇發(fā)作[8,9]，本研究中3例以錐體外系癥狀為主要表現(xiàn)的患兒，后續(xù)仍需密切觀察有無癲癇發(fā)作。

目前尚無針對GNAO1基因變異的特異性治療，從機(jī)制上來說，Gαo偶聯(lián)受體拮抗劑可通過抑制功能獲得性的GNAO 1基因變異，從而減輕運(yùn)動障礙患者的癥狀；相反地，Gαo偶聯(lián)受體激動劑則可能對GNAO1基因變異引起的癲癇發(fā)作有效[1]。在運(yùn)動障礙患者中，四苯喹嗪是最有效的藥物，但其副作用限制了其廣泛使用。此外，抗精神病藥物（neuroleptics，如利培酮）可能對GNAO 1基因變異患者的舞蹈樣動作有緩解作用[10]。既往研究報道托吡酯減輕了1 例患者的舞蹈樣動作[11]，可樂定改善了2 例患者的運(yùn)動障礙，而急性加重期患者似乎只對大劑量苯二氮卓類或麻醉類藥物有反應(yīng)[8]。本研究中2 例以癲癇為主要癥狀的患兒，均為藥物難治性癲癇，多種抗癲癇藥物無法控制發(fā)作；5 例患兒均有錐體外系癥狀，如肌張力不全、手足徐動，左旋多巴、苯海索等藥物對錐體外系癥狀均無明顯療效。DBS 是治療藥物難治性的遺傳性單基因肌張力障礙的安全有效的方法，截止到2021 年1 月，國外共報道了16例GNAO1突變相關(guān)疾病患者進(jìn)行了Gpi-DBS治療（8 例女性，8 例男性），患者年齡中位數(shù)為9.5 歲（5～17歲），術(shù)后患者的運(yùn)動障礙都有不同程度的緩解[6,8-9,12-16]。對GNAO1突變患者DBS治療長達(dá)數(shù)年的隨訪，顯示DBS對GNAO1變異患者長期有效，特別是運(yùn)動障礙方面有顯著的療效，提高了患者的生活質(zhì)量。本研究中例4行GPI-DBS手術(shù)治療后1年，肌張力障礙癥狀較術(shù)前改善不顯著，其療效與國外文獻(xiàn)報道有差異，不排除與基因變異位點(diǎn)不同有關(guān)，既往文獻(xiàn)報道的DBS有效的GNAO1基因變異多為p.R209、p.E237、p.E246等熱點(diǎn)變異，本患兒所攜帶的p.G 42 R 變異尚未有DBS 術(shù)后療效的相關(guān)報道。此外，本研究的隨訪時間較短，有報道隨時間的延長DBS 的療效會進(jìn)一步提高。本研究還對例5 率先嘗試了STN-DBS 靶點(diǎn)治療，術(shù)后BFMDRS 評分較術(shù)前改善了32%，提示STN 也可作為GNAO 1基因變異患者DBS 的植入靶點(diǎn)。從本研究隨訪數(shù)據(jù)來看，STN-DBS對GNAO1基因變異患者的改善效果優(yōu)于GPi-DBS，但需更大樣本量的研究來評估兩個靶點(diǎn)DBS治療對GNAO1基因變異患者的療效。

本研究提示GNAO 1基因變異患兒的臨床表現(xiàn)存在差異性，且與基因變異存在一定的相關(guān)性?；純嚎梢园d癇為主要表現(xiàn)，也可以運(yùn)動障礙為主要表現(xiàn)，但即便是以癲癇為主要表現(xiàn)的患兒，往往也存在錐體外系癥狀；此外，患兒普遍存在嚴(yán)重的智力運(yùn)動發(fā)育遲滯。DBS 是藥物治療無效的錐體外系疾病的手段之一，對癲癇發(fā)作也有一定療效，而GNAO1基因變異所致的癲癇和錐體外系癥狀藥物治療均無明顯療效，故可以嘗試DBS 治療。本研究中例5 行STN-DBS治療，術(shù)后1月BFMDRS評分較術(shù)前下降約30%，是目前首例選擇STN 靶點(diǎn)治療的GNAO 1基因變異患兒，提示STN也可作為本病DBS治療的靶點(diǎn)。有關(guān)DBS 對GNAO 1基因變異患者的療效還需更多病例、更長時間的隨訪研究。