COX20基因變異線粒體復(fù)合物Ⅳ缺乏癥相關(guān)的遺傳性周圍神經(jīng)病4例病例系列報告及文獻復(fù)習(xí)

胡超平 施億贇 李西華 趙 蕾 周水珍 王 藝

線粒體病是一組具有高度臨床和遺傳異質(zhì)性的遺傳性代謝疾病，由線粒體基因(mtDNA)或核基因(nDNA)變異導(dǎo)致，多系統(tǒng)受累是其常見的臨床表現(xiàn)。神經(jīng)元的生長、存活和功能都與線粒體息息相關(guān)，線粒體產(chǎn)生的ATP為突觸的組裝、動作電位的形成及突觸遞質(zhì)的傳遞等提供能量[1]，因此線粒體病患者常伴隨周圍神經(jīng)系統(tǒng)受累[2]。然而，大部分線粒體病相關(guān)周圍神經(jīng)病均以亞臨床改變?yōu)橹鳎灾車窠?jīng)系統(tǒng)癥狀為主要或突出表現(xiàn)的線粒體病目前國內(nèi)外報道較少，主要見于MFN2和GDAP1基因變異患者[3, 4]，兩者也是遺傳性周圍神經(jīng)病的重要病因。2013年，有學(xué)者首次報道1例COX20基因(即FAM36A基因)變異的患者線粒體復(fù)合物Ⅳ水平下降，功能受損，表現(xiàn)為共濟失調(diào)和肌張力低下[5]，此后多個中心相繼報道了COX20基因變異引起的周圍神經(jīng)病、小腦共濟失調(diào)等病例[6-9]，擴展了線粒體病及遺傳性周圍神經(jīng)病的基因變異譜系。本文收集了復(fù)旦大學(xué)附屬兒科醫(yī)院(我院)近年診治的COX20基因變異的線粒體病連續(xù)病例并行文獻復(fù)習(xí)，總結(jié)其臨床表現(xiàn)和基因型特征及隨訪、預(yù)后情況，以期提高臨床醫(yī)師對該病的認識。

1 病例報告

例1，女，足月順產(chǎn)，無窒息搶救史。自幼精神運動發(fā)育落后于同齡兒(發(fā)育里程不詳)，進食容易嘔吐。獨走后一直步態(tài)異常，5～6歲后出現(xiàn)倒退，表現(xiàn)為行走不穩(wěn)、口齒不清、反應(yīng)遲鈍，10歲左右喪失獨立行走能力。14歲至我院門診就診，查體：神清，精神反應(yīng)可，理解能力差，構(gòu)音不清，顱神經(jīng)未見異常，雙上肢肌力MRC評分Ⅴ級，雙下肢肌力Ⅲ+級，雙側(cè)膝反射未引出，巴氏征可疑陽性，下肢馬蹄內(nèi)翻足畸形。心肌酶譜和乳酸均在正常范圍，尿氣相質(zhì)譜提示檸檬酸明顯升高、烏頭酸略高，血串聯(lián)質(zhì)譜未見異常。頭顱MR提示腦溝略明顯，頭顱磁共振波譜成像未見異常代謝波譜。心電圖提示竇性心律不齊。肌電圖提示多發(fā)性周圍神經(jīng)損害，主要累及感覺神經(jīng)，運動神經(jīng)亦有累及，軸索病變?yōu)橹?表1)。不規(guī)則服用維生素B類藥物，16歲末次隨訪時，下肢嚴重畸形，上肢肌力下降不明顯，但出現(xiàn)手抖、握物不穩(wěn)。

例2，例1胞弟，孕期及出生史未見異常。18月齡獨走，智力低下，4～5歲出現(xiàn)踮腳走路，之后下肢無力緩慢進展，9歲因“運動功能明顯退步”至我院門診就診，查體：行走鴨步，口齒欠清。四肢遠端肌張力偏低，膝腱反射未引出，雙足弓偏高，雙上肢肌力正常，雙下肢肌力Ⅲ級。心肌酶譜正常范圍，肌電圖發(fā)現(xiàn)多發(fā)性周圍神經(jīng)損害表現(xiàn)，主要累及感覺神經(jīng)，運動神經(jīng)亦有累及，以軸索病變?yōu)橹?表1)。予口服維生素B12，患兒病情仍逐漸進展。10歲不能獨走；11歲出現(xiàn)馬蹄足畸形；13歲末次隨訪時，下肢畸形加重，上肢功能無明顯受累，仍口齒不清，智力倒退不明顯。

例3，女，出生史未見異常。5月齡抬頭，9月齡獨坐，20月齡獨走。4歲5月齡仍步態(tài)不穩(wěn)，不會爬梯、跑跳。語言發(fā)育未見異常。平日運動耐受差，勞累及感冒后癥狀加重，休息及急性感染恢復(fù)后運動耐受能力可恢復(fù)到感染前的基線水平。至我院門診就診，查體：神清，精神反應(yīng)可，四肢肌張力低下，腱反射未引出，肌力基本正常，病理征(-)。下蹲起立慢，不會跳。CK在正常范圍。肌電圖提示多發(fā)性周圍神經(jīng)損害，累及感覺神經(jīng)，運動神經(jīng)稍累及，部分肌肉合并可疑肌源性損害，肱二頭肌為主(表1)。尿氣相質(zhì)譜提示，3-羥基丁酸、乙酰乙酸增高，辛二酸、己二酸略高，血串聯(lián)質(zhì)譜未見明顯異常。予口服艾地苯醌等治療及康復(fù)訓(xùn)練后，短時間內(nèi)運動能力略有改善，能跳。后期不規(guī)則康復(fù)，行走能力較前退步。7歲6月齡末次隨訪時,肌力無明顯下降，行走明顯不穩(wěn)，上下樓費力，協(xié)調(diào)能力較前稍差，偶有口齒不清，認知無倒退。

例4，男，35+4周早產(chǎn)出生(其母妊娠期糖尿病及高血壓病史)，出生體重2 200 g，生后發(fā)現(xiàn)遠視(200～300度)。16月齡獨走，但一直行走不穩(wěn)，平衡能力欠佳，上下樓費力，語言發(fā)育未見異常。5歲時因“行走不穩(wěn)，姿勢異?！敝廖以洪T診就診，查體：神清，精神反應(yīng)好，顱神經(jīng)未見異常。四肢肌張力偏低，膝腱反射未引出，肌力未見異常。血串聯(lián)質(zhì)譜及尿氣相質(zhì)譜未見異常，血磷酸肌酸激酶 292(正常參考值<210)IU·L-1，乳酸正常，頭顱MR未見異常。肌電圖提示多發(fā)性周圍神經(jīng)損害，累及感覺和運動神經(jīng)，軸索病變?yōu)橹?表1)。予以雞尾酒療法。目前7.5歲，行走不穩(wěn)同前，逐漸出現(xiàn)口齒欠清和反應(yīng)稍遲鈍。

表1 4例COX20基因變異患兒的神經(jīng)傳導(dǎo)檢查結(jié)果

取得患兒父母的知情同意后,采集家系外周靜脈血。采用 miniblood全血試劑盒(QIAGEN 公司,德國)提取基因組DNA, NanoDroop 2000(Thermofisher公司,美國)紫外分光光度儀測定其濃度。基于Illumina Hiseq 2000/2500平臺進行序列檢測。測序覆蓋度>98%,平均測序深度>100×。采用美國醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)與基因組學(xué)學(xué)會(ACMG)發(fā)布的《序列變異解讀標(biāo)準(zhǔn)和指南》進行分類[10]。4例患兒全外顯子測序結(jié)果均發(fā)現(xiàn)存在COX20基因復(fù)合雜合變異(圖1A)。例1和2存在無義變異c.259C>T(P.Q87X)和錯義變異c.41A>G(p.K14R)，分別來自于母親和父親，均為HGMD已報道的致病變異。例3存在2個錯義變異：c.41A>G(p.K14R)和c.98C>T(p.S33L)，分別來自于父親和母親，均為已報道的致病變異。例4存在移碼變異c.262delG(p.E88Kfs*35)和錯義變異c.41A>G(p.K14R)，分別來自于母親和父親，其中移碼變異尚未見報道，位于4號外顯子，262位單個堿基的缺失造成后續(xù)密碼子的框移改變，從而影響蛋白功能，根據(jù)ACMG分類，此變異為致病性(PVS1+PM2+PM3+PP4)。

圖1 4例COX20基因變異患兒的家系圖及目前報道的COX20基因致病變異位點在DNA水平的分布圖

以“COX20”、“線粒體復(fù)合物Ⅳ缺乏癥”為關(guān)鍵詞在萬方數(shù)據(jù)知識服務(wù)平臺、中國期刊全文數(shù)據(jù)庫(CNKI)中檢索中文文獻；以“COX20”、“complex Ⅳ deficiency”為關(guān)鍵詞在生物醫(yī)學(xué)文獻數(shù)據(jù)庫(PubMed)和美國國家生物技術(shù)中心(NCBI)檢索英文文獻。檢索時間為建庫至2021年12月。中文數(shù)據(jù)庫未檢索到目標(biāo)文獻，在PubMed和NCBI數(shù)據(jù)庫分別檢索到10篇和9篇目標(biāo)文獻，排除基礎(chǔ)研究12篇和重復(fù)發(fā)表1篇，余6篇文獻和本文共報道22例COX20基因變異的患兒來自18個家系(表2)。1例宮內(nèi)發(fā)育遲滯，2例生后肌張力低下，11例精神運動發(fā)育落后。22例患兒首發(fā)癥狀均為行走困難或步態(tài)不穩(wěn)，起病中位年齡5(1.0～17)歲。病程中14例(63.6%)出現(xiàn)構(gòu)音障礙，中位年齡6(2～19)歲；14例(63.6%)出現(xiàn)肌力下降和/或足部畸形，中位年齡12.5(7～29)歲；8例(36.4%)出現(xiàn)共濟失調(diào)，中位年齡5(1.4～16)歲；6例(27.3%)出現(xiàn)肌張力障礙，中位年齡11.5(5～19)歲；5例(22.7%)存在認知倒退，中位年齡7(5～18)歲；3例(13.6%)存在抑郁傾向；2例(9.1%)合并注意力缺陷多動障礙；2例(9.1%)有眼外肌麻痹；1例(4.5%)存在吞咽障礙。9例(40.9%)已無法獨立行走，喪失獨走能力的中位年齡為10(7～21)歲。21例患兒行神經(jīng)傳導(dǎo)及肌電圖檢查，19例(90.5%)提示多發(fā)性周圍神經(jīng)病變，其中14例為感覺和運動神經(jīng)均受累，5例以感覺神經(jīng)受累為主。頭顱MR檢查18例，小腦萎縮4例(22.2%)；脊髓MR檢查10例，脊髓萎縮4例(40%)。

注 病例1和2、病例15 和16、病例18和19、病例21和22 為同胞。ADHD：注意力缺陷多動障礙。S：感覺神經(jīng)軸索損害，M：運動神經(jīng)軸索損害；NA：數(shù)據(jù)無法獲得或未做

圖1B顯示，22例患兒均發(fā)現(xiàn)COX20基因變異，7例為純合變異，15例為復(fù)合雜合變異。共發(fā)現(xiàn)9個變異位點，其中錯義變異5個：p.K14R(n=17)、p.W74C (n=4)、p.T52P (n=3)、p.S33L(n=2)、p.T64P (n=1)；剪切變異2個：c.157+3G>C (n=4)、c.157+7A>G(n=1)；無義變異1個：p.Q87X (n=2)；移碼變異1個：p.E88Kfs*35 (n=1)。

3 討論

細胞色素C氧化酶(COX)缺乏癥除少數(shù)由編碼亞基的基因變異導(dǎo)致[11]以外，多由組裝因子如SURF、COA5等基因變異引起，具有高度的臨床異質(zhì)性，以線粒體肌病、心肌病、Leigh綜合征等為主[12, 13]，大多存活率低[14]，周圍神經(jīng)病變報道則較少[15, 16]。本文報道的4例COX20基因變異的線粒體病患兒，豐富了線粒體病的臨床表型譜，擴大了遺傳性周圍神經(jīng)病的疾病譜系。同時本文報道了COX20基因1個新的未報道的移碼變異c.262delG(p.E88Kfs*35)，擴展了COX20基因的變異譜。

總結(jié)目前國內(nèi)外報道的22例COX20基因變異患兒的臨床表現(xiàn)，總體呈現(xiàn)為早期起病、慢性進展的病程，核心癥狀主要包括軸索性周圍神經(jīng)病、共濟失調(diào)、肌張力障礙、構(gòu)音障礙、認知障礙等。大部分患者自幼運動發(fā)育里程落后，部分伴智力低下。多在兒童期出現(xiàn)步態(tài)不穩(wěn)、平衡力差，同時或隨后逐漸出現(xiàn)共濟失調(diào)、構(gòu)音障礙，而后進一步出現(xiàn)肌力下降及足部骨骼畸形、肌張力障礙、認知倒退等。隨著病情進展，患者逐漸喪失獨走能力，部分患兒晚期可伴隨上肢及自主神經(jīng)功能障礙，嚴重影響生活質(zhì)量和日常功能?？傊?，患兒表現(xiàn)為進行性加重的過程，部分病例(如本文例3)病程中存在運動能力波動及運動不耐受的現(xiàn)象，行走不穩(wěn)等癥狀在急性感染后加重，感染控制后短暫恢復(fù)至原有水平，這與多種其他線粒體病患者感染誘發(fā)或加重病情的臨床表現(xiàn)相似，可能與線粒體病在急性病期的能量危象有關(guān)。

在COX20基因變異的患者眾多臨床表現(xiàn)中，軸索性周圍神經(jīng)病變，尤其是感覺神經(jīng)受累最為突出，呈現(xiàn)出非長度依賴性的軸索型感覺神經(jīng)病變特征，區(qū)別于一般的遺傳性周圍神經(jīng)病表現(xiàn)。周圍神經(jīng)受累在線粒體病中并不少見，如POLG等基因變異導(dǎo)致的線粒體病相關(guān)周圍神經(jīng)病[2]，MFN2、COX6A1、GDAP1及SCO2等基因變異導(dǎo)致的遺傳性周圍神經(jīng)病等[3, 4, 16]。COX20基因變異相關(guān)周圍神經(jīng)病，以感覺神經(jīng)受累最為顯著，可能與組織特異性即在本體感覺神經(jīng)元中的優(yōu)先表達有關(guān)[9]。有學(xué)者提出COX20基因變異是常染色體隱性遺傳的遺傳性感覺神經(jīng)病的潛在病因之一[9]，臨床工作中對于不明原因的多發(fā)性周圍神經(jīng)病，尤其是非長度依賴的感覺神經(jīng)軸索病變，需考慮排查COX20基因變異等線粒體病的可能性。COX20基因變異患者出現(xiàn)的構(gòu)音障礙和眼外肌麻痹等，提示舌咽、舌下及動眼神經(jīng)等顱神經(jīng)受累，可能是周圍神經(jīng)病變表現(xiàn)的一部分，但需要更多的研究證據(jù)支持。

構(gòu)音障礙、共濟失調(diào)和肌張力障礙也是COX20基因變異的常見癥狀，且構(gòu)音障礙及共濟失調(diào)在疾病早期即可出現(xiàn)。部分COX20基因變異的患兒頭顱MR提示存在小腦萎縮。小腦性共濟失調(diào)和肌張力障礙常見于一些神經(jīng)變性病，如脊髓小腦性共濟失調(diào)、Friedreich共濟失調(diào)、Wilson病等[17]。本文病例提示，對于構(gòu)音障礙、共濟失調(diào)、肌張力障礙合并周圍神經(jīng)病變的患者，也需要考慮COX20基因變異等代謝性疾病的可能。

目前文獻報道的COX20基因變異位點中，錯義變異最常見,其次為剪切變異、無義變異和移碼變異。然而，多個錯義變異在改變氨基酸的同時，也可影響剪切。如1號外顯子的錯義變異c.41A>G(p.K14R)導(dǎo)致賴氨酸變異為精氨酸，又因其靠近內(nèi)含子-1 (IVS1)的剪接供體位點，同時引起了該位點的剪接改變。c.154A(p.Thr52Pro) 位于2號外顯子倒數(shù)第4個堿基，不僅導(dǎo)致高度保守的蘇氨酸變異為脯氨酸，且造成2號外顯子的剪切異常，生成截短的不完整蛋白(△EXON2)，從而影響其功能[5]。在所有變異位點中，c.41A>G(p.K14R)占目前報道所有變異位點的48.6%,是COX20基因的熱點變異位點。該變異在國內(nèi)人群中的比例(0.001 32)遠高于東亞人群(0.000 035 52)，國內(nèi)學(xué)者通過8個家系的單倍體分析證實此變異為中國東部人群的奠基者變異[9]。

本病目前缺乏特異有效的治療方法，以對癥支持和能量補充為主，但總體而言效果欠佳，行走困難、認知下降等呈逐漸進展的過程。大多數(shù)患兒在10歲左右喪失行走能力，致殘率高。臨床表型和基因型關(guān)系尚不明確，遺傳背景或表觀遺傳等其他因素是否在表型的調(diào)控中發(fā)揮作用有待進一步闡明。