同一家系中鉬輔因子缺乏癥相同MOCS1基因變異不同臨床表型特點(diǎn)分析

關(guān)瑞蓮 賴?yán)蛎?/p>

廣州市婦女兒童醫(yī)療中心新生兒科（廣州 510623）

鉬輔因子缺乏癥（molybdenum Cofactor deficiency，MoCD）是一種罕見且致命的遺傳代謝性神經(jīng)系統(tǒng)疾病，具有內(nèi)源性中毒的病生理特點(diǎn)。發(fā)病率大約為1/20 萬～1/10 萬之間，發(fā)病的中位年齡是出生第1 天，診斷時(shí)的中位年齡為12.5 個(gè)月［1］。臨床特點(diǎn)為早且快速進(jìn)展的嚴(yán)重神經(jīng)功能障礙；在癥狀出現(xiàn)初始階段MRI 影像類似于缺氧缺血性腦病改變。因缺乏特征性表型極易漏診誤診，確診主要依據(jù)基因檢測。MoCD 致病基因包括MOCS1、MOCS2、MOCS3 和GEPH，4 個(gè)基因?qū)τ贛oCo 的合成都是必不可少的，任何一個(gè)基因的變異均可致一系列鉬依賴酶活性喪失。特別是亞硫酸鹽氧化酶的失活，將導(dǎo)致亞硫酸鹽在腦部蓄積，抑制線粒體代謝，造成腦缺血性損傷。

MoCD 臨床分為輕型和重型兩種，前者表現(xiàn)溫和，甚至可以參加正常教育，重型往往夭折于幼兒期。HINDERHOFER 等［2］根據(jù)全球已發(fā)表的具有臨床和遺傳數(shù)據(jù)的病 例（n=40），應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)建立基因型—表型相關(guān)性預(yù)測模型，試圖對(duì)與MoCD 患者表型相關(guān)的基因型進(jìn)行系統(tǒng)定量分析，以期能夠進(jìn)一步分類為嚴(yán)重或輕微。但局限于病例數(shù)確實(shí)偏少，需要更多的數(shù)據(jù)支持。

本文2 例患兒證實(shí)基因MOCS1 發(fā)生變異，是為新發(fā)突變（現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫未見收錄），結(jié)合臨床可以確診為A 型MoCD。二者M(jìn)OCS1 基因變異序列相同但臨床表型特點(diǎn)卻不相同，是否與表觀遺傳過程中基因組等的各種修飾有關(guān)，尚需進(jìn)一步研究。本報(bào)告希望能對(duì)未來研究提供更多可靠的信息。

本研究已通過倫理委員會(huì)審核，編號(hào)：穗婦兒科倫批字【2022】第127A01 號(hào)。

1 資料與方法

1.1 病例1先證者，男性，第3 胎第3 產(chǎn)，胎齡37+3周，擇期剖宮產(chǎn)，出生史無特殊，無窒息缺氧史，出生體重2 720 g。母孕期無特殊病史，父母非近親結(jié)婚，智商正常，有1 健康正常姐姐（9 歲）。患兒生后出現(xiàn)呼吸困難予無創(chuàng)呼吸機(jī)輔助通氣2 d，第2 天出現(xiàn)抽搐，同步床旁腦電圖監(jiān)測有電發(fā)作，首劑魯米那15 mg/kg 止驚，后5 mg/（kg·d）維持，未再見驚厥發(fā)作?；純簾o發(fā)熱，各項(xiàng)感染指標(biāo)、電解質(zhì)、血?dú)夥治?、腦脊液及尿有機(jī)酸、血漿氨基酸、?；鈮A均未見異常。喂養(yǎng)困難，不會(huì)吸吮，持續(xù)吞咽康復(fù)訓(xùn)練3～4 周后逐漸能夠自吮奶；出生1 周行頭顱MRI 平掃+增強(qiáng)：雙側(cè)基底節(jié)腫脹，左側(cè)基底節(jié)軟化灶及出血，考慮缺氧缺血性腦損傷（圖1A-B）；MRA 未見異常改變；經(jīng)顱多普勒顯示顱內(nèi)各血管未見異常；腦電圖提示清醒及睡眠各期雙側(cè)額、中央、顳-多量棘尖波散發(fā)，左右不同步。生后1 個(gè)月復(fù)查頭顱MRI 顯示雙側(cè)基底節(jié)軟化灶及出血繼續(xù)加重，兩側(cè)腦室擴(kuò)張（圖1C-D）；磁共振波譜分析（MRS）膽堿（Cho）峰值升高，N-乙酰天門冬氨酸（NAA）峰值下降（圖2）。腦干聽覺腦干誘發(fā)電位：雙側(cè)聽神經(jīng)傳導(dǎo)通路損傷30 dB（左側(cè)），40 dB（右側(cè)）；眼底檢查未見晶狀體脫位等異常表現(xiàn)；血尿酸、尿尿酸及生物蝶呤偏低。3 個(gè)月隨訪頭顱MRI 示雙側(cè)基底節(jié)軟化及出血較前吸收，腦室擴(kuò)張與前相仿；無皮層下壞死或囊腫，無明顯腦萎縮；雙側(cè)聽神經(jīng)傳導(dǎo)通路30 dB（左側(cè)），30 dB（右側(cè)），V 波潛伏期延長較前好轉(zhuǎn)；腦電圖輕度異常：左側(cè)額、中央?yún)^(qū)多量慢波及偶發(fā)尖波。復(fù)查血尿酸仍偏低，尿尿酸正常?；純捍筮\(yùn)動(dòng)發(fā)育稍差，但精神運(yùn)動(dòng)發(fā)育與同齡兒相仿；典型面部特征突出（圖3）。

圖1 先證者M(jìn)RI 影像Fig.1 MRI imaging of proband

圖3 先證者（3 個(gè)月）面容（已獲得家長同意書）Fig.3 The face of the proband（3 m）（with parental consent）

1.2 病例2為先證者姐姐，其母第2 胎，女性，生后10 個(gè)月之前神經(jīng)發(fā)育描述正常。10 月齡感冒后出現(xiàn)抽搐、四肢肌張力增高、繼而進(jìn)食困難。頭顱MRI 顯示雙側(cè)基底節(jié)腫脹明顯，以雙側(cè)尾狀核和豆?fàn)詈藶橹?，腦溝明顯加深。腦干聽覺腦干誘發(fā)電位：雙側(cè)聽神經(jīng)傳導(dǎo)通路異常50 dB（左側(cè)），70 dB（右側(cè)）。動(dòng)態(tài)復(fù)查頭顱MRI 可見基底節(jié)病變持續(xù)加重和腦萎縮表現(xiàn)（圖4）。因當(dāng)時(shí)對(duì)該病認(rèn)識(shí)的局限性，臨床上以“病毒性腦炎”對(duì)癥治療，無明顯療效。神經(jīng)發(fā)育顯著倒退，迅速進(jìn)展為不能獨(dú)坐、不能翻身、表情呆滯等癥狀。現(xiàn)6 歲仍然存活，呈全面腦癱表現(xiàn)，消瘦，營養(yǎng)欠佳，流質(zhì)喂養(yǎng)。

圖4 先證者姐姐MRI 影像Fig.4 MRI images of the proband's sister

1.3 基因組DNA 提取和基因測序考慮到二者相類似的基底節(jié)病變，征得父母知情同意后，對(duì)患兒及其父母、第一、二胎進(jìn)行全外顯子測序，采用QIAamp DNA Blood Mini Kit（Qiagen，Hilden，Germany）提取基因組DNA 5 ng，用Ion-TorrentPGM 技術(shù)進(jìn)行全外顯子測序，人群頻率數(shù)據(jù)庫參考dbSNP、1000 Genomes、gnomAD、和HGMD，對(duì)檢測到的所有變異位點(diǎn)進(jìn)行生物信息學(xué)有害性預(yù)測分析，變異位點(diǎn)致病性分類參照遺傳變異分類標(biāo)準(zhǔn)與指南對(duì)變異位點(diǎn)進(jìn)行解讀和致病性分類［3］。

2 結(jié)果

經(jīng)全外顯子測序檢測結(jié)果發(fā)現(xiàn)患兒MOSC1 基因存在c.1275delA（p.Gly426Aspfs Ter10）位點(diǎn)的純合突變，該變異為移碼變異，在dbSNP 數(shù)據(jù)庫及1000 Genomes 數(shù)據(jù)庫中未見收錄。在gnomAD 數(shù)據(jù)庫中東亞人群頻率為0.0001631（3 個(gè)雜合子），該基因在ClinVar 數(shù)據(jù)庫收錄為致病性/可能致病性的變異包括：移碼變異8 個(gè)，錯(cuò)義變異1 個(gè)，無義變異6 個(gè)，經(jīng)典剪接變異4 個(gè)，均與本例突變不同。綜合患兒臨床表現(xiàn)、影像學(xué)、生化檢查及家系分析，證實(shí)為A 型MoCD，變異遺傳自父母，父母為雜合突變（圖5）。

圖5 家系MOCS1 基因Sanger 測序圖Fig.5 Sanger sequencing of MOCS1 gene in a family

3 討論

為了更好地理解該病臨床特點(diǎn)，首先要了解疾病發(fā)生的病生理過程。鉬與獨(dú)特的蝶呤結(jié)合形成鉬輔因子，從而獲得催化活性。MoCo 生物合成途徑可分為3 個(gè)步驟［4］：MOCS1 將鳥苷三磷酸合成環(huán)狀吡喃蝶呤單磷酸鹽（cPMP），MOCS2 和MOCS3將cPMP 轉(zhuǎn)化為鉬蝶呤，GEPH 插入鉬形成鉬輔因子。MoCD 是由于參與鉬輔因子生物合成的4 個(gè)基因（MOCS1、MOCS2、MOCS3 和GEPH）變異所致，其中大約2/3 的MoCD 患者為MOCS1 基因突變，導(dǎo)致無法合成生物合成途徑中的第一個(gè)中間體：環(huán)吡喃蝶呤單磷酸鹽（cPMP），被歸類為A 型；其次為MOCS2、MOCS3 基因突變，導(dǎo)致cPMP 無法轉(zhuǎn)化為鉬多菌素，被歸類為B 型MoCD，GEPH 基因突變極罕見，歸類為C 型MOCD。生物合成的任何步驟的缺陷都會(huì)導(dǎo)致依賴于MoCo 的酶（如亞硫酸鹽氧化酶、黃嘌呤氧化還原酶、醛氧化酶）失活和線粒體α 胺肟還原組分的缺乏。部分患者有特殊面容，ARICAN 等［4］回顧性研究中35 例患者中有14 例出現(xiàn)小頭畸形、雙頰飽滿、眼裂狹長、寬鼻梁、長人中等；本研究先證者外貌特征與近期中國MOCS1 案例報(bào)道較近似［5］（圖5）。

MoCD 使得亞硫酸鹽氧化酶不能將亞硫酸鹽轉(zhuǎn)化為硫酸鹽，導(dǎo)致亞硫酸鹽蓄積，受累最明顯的區(qū)域是基底節(jié)。亞硫酸鹽在基底節(jié)的持續(xù)累積，是造成神經(jīng)功能障礙的主要原因；而黃嘌呤脫氫酶活性喪失致嘌呤代謝障礙，但對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)無明顯影響，醛氧化酶活性喪失多無明顯臨床表現(xiàn)［6］。因此MoCD 的表型效應(yīng)主要局限于中樞神經(jīng)系統(tǒng)，嚴(yán)重的神經(jīng)系統(tǒng)損害目前認(rèn)為是一系列代謝紊亂導(dǎo)致亞硫酸鹽、?；撬?、S-硫代半胱氨酸和硫代硫酸鹽的積累，尤其是亞硫酸鹽神經(jīng)毒性水平的蓄積，致線粒體呼吸鏈異常，抑制了生物能量代謝，使大腦更易遭受缺血性損傷。典型的臨床癥狀在新生兒早期就出現(xiàn)，以難治性癲癇發(fā)作及喂養(yǎng)困難最常見，通常神經(jīng)障礙進(jìn)展迅速。所有患兒均有運(yùn)動(dòng)發(fā)育落后、語言發(fā)育落后；本研究先證者生后即出現(xiàn)較典型臨床癥狀，是為早發(fā)型，說明代謝障礙導(dǎo)致的神經(jīng)毒性在宮內(nèi)即已發(fā)生。但母孕期無特殊疾病，胎兒宮內(nèi)發(fā)育正常，定期產(chǎn)檢超聲未見腦室擴(kuò)張等異常表現(xiàn)而未予重視。值得注意的是先證者雖為早發(fā)，但后期臨床表型溫和，腦損傷似乎停止，生后1 個(gè)月、3 個(gè)月齡隨訪MRI 顯示基底節(jié)損傷逐漸修復(fù)，神經(jīng)心理發(fā)育評(píng)估稍落后；生后不久給予吸吮吞咽康復(fù)訓(xùn)練后，逐漸自吮奶，營養(yǎng)發(fā)育正常。而遲發(fā)型MoCD 患者與經(jīng)典型不同，通常在2 歲內(nèi)發(fā)病，往往在發(fā)生疾病后出現(xiàn)神經(jīng)障礙表現(xiàn)，癲癇發(fā)作不常見［7］，臨床表型亦各不相同，既有迅速進(jìn)展的神經(jīng)功能惡化表現(xiàn)，亦有輕型的溫和表型。先證者患病胞姐生后未見明顯癥狀，10 個(gè)月因“發(fā)熱”起病，神經(jīng)障礙進(jìn)展迅速，目前已出現(xiàn)全面神經(jīng)心理發(fā)育落后、痙攣性癱瘓。

亦有報(bào)道同一家族的相同突變出現(xiàn)不同的臨床病程［8］。本研究的2 例患兒發(fā)病時(shí)間及神經(jīng)障礙程度均顯著不同。第2 例為遲發(fā)型，因“發(fā)熱”出現(xiàn)神經(jīng)障礙表現(xiàn)，隨后神經(jīng)功能惡化迅速；而第1 例雖為典型早發(fā)型，但是神經(jīng)障礙進(jìn)展不明顯，呈現(xiàn)溫和的臨床表現(xiàn)，無持續(xù)反復(fù)的癲癇發(fā)作，2 例患兒未體現(xiàn)明顯基因-表型相關(guān)性?；蛐秃捅硇椭g密切相關(guān)，基因型直接決定了表型的形成，但是基因含量不一定完全決定表型的表現(xiàn)。因?yàn)楸碛^遺傳過程還受其他因素影響，比如基因組DNA 甲基化修飾、組蛋白修飾、非編碼RNA 調(diào)控、染色質(zhì)重塑等［9］。因此有可能在基因組DNA序列沒有發(fā)生改變的情況下，基因功能發(fā)生了可遺傳的變化，并最終導(dǎo)致了表型的變化。MAYR 等［10］對(duì)一名具有異常晚期發(fā)病和輕度表型的患者轉(zhuǎn)錄本進(jìn)行生物信息學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)突變位點(diǎn)下游的潛在Kozak 序列提供了獨(dú)立表達(dá)MOCS1B 蛋白的可能性，這種微量功能的MOCS1B 蛋白足以保護(hù)患者免受MoCD 出現(xiàn)嚴(yán)重癥狀。

盡管涉及臨床表現(xiàn)的其他因素的作用仍不清楚，但可以肯定疾病誘發(fā)是神經(jīng)系統(tǒng)惡化的外部觸發(fā)因素（如本研究病例2）。

MoCD 早期影像學(xué)檢查需與新生兒缺氧缺血性腦?。╪eonatal hypoxic ischemic encephalopathy，HIE）鑒別，HIE 患者的影像學(xué)通常在分娩后1～2 周內(nèi)穩(wěn)定，而MoCD 患者的穩(wěn)定性沒有改善。本研究先證者沒有圍產(chǎn)期不良病史，生后很快出現(xiàn)神經(jīng)系統(tǒng)癥狀，6 d 時(shí)MRI 提示基底節(jié)缺血性壞死（圖2），而28 d 時(shí)MRI 顯示病灶繼續(xù)進(jìn)展。MoCD患者早期腦水腫，白質(zhì)和灰質(zhì)受累，快速進(jìn)展為皮層下壞死，囊性腦軟化?；坠?jié)和齒狀核改變通常被認(rèn)為是遲發(fā)和輕度臨床病程患者的MRI 中的獨(dú)立表現(xiàn)，在HIE 中尾狀核很少受到影響，而在MoCD 中總是受到影響。一些MRI 數(shù)據(jù)已用于產(chǎn)前診斷［11］。另一方面其核磁波譜分析Cho 峰通常升高，HIE 則相反［12］。本例先證者M(jìn)RI 氫譜分析Cho 峰升高，NAA 峰下降，提示病變區(qū)神經(jīng)元壞死、無氧代謝及膠質(zhì)增生（圖3）。

特異性生化檢查是診斷MoCD 的重要輔助手段，為早期診斷提供一定線索；典型的MoCD 生化檢查尿酸水平明顯下降，尿嘌呤代謝物即黃嘌呤和次黃嘌呤增高；尿亞硫酸試驗(yàn)陽性，但該檢測有一定的局限性，且大多數(shù)機(jī)構(gòu)無法進(jìn)行亞硫酸鹽檢測，且檢測結(jié)果具有一定的假陰性。血尿酸也可呈正常表現(xiàn)［13］，對(duì)診斷造成誤導(dǎo)，尤其是癥狀較輕的患者。本研究的先證者及其姐姐尿酸及生物蝶呤降低。

A 型MoCD患者發(fā)病根本原因是體內(nèi)無法合成環(huán)吡喃單磷酸（cyclic pyranopterin monophosphate，cPMP），2015 年一項(xiàng)多中心前瞻性隊(duì)列研究已經(jīng)證實(shí)，cPMP早期替代治療對(duì)于A型MoCD有效且具有良好的安全性［14］。美國FDA 已經(jīng)于2021 年2 月26 日批準(zhǔn)Origin 生物科學(xué)公司研發(fā)的新藥Nulibry（fosdenopterin）靜脈注射劑用于治療A 型鉬輔因子缺乏癥［15］。近期日本學(xué)者［16］報(bào)道了1 例晚期發(fā)病的輕型的患者，在1 歲4 月齡時(shí)接受低蛋白飲食，蛋白質(zhì)限制3 個(gè)月后，尿亞硫酸鹽試驗(yàn)變?yōu)殛幮?，尿S-磺基半胱氨酸水平下降，肌張力運(yùn)動(dòng)障礙得到改善，患者病程沒有進(jìn)展和癲癇發(fā)作。這一發(fā)現(xiàn)提示，飲食蛋白質(zhì)限制有可能抑制輕型MoCD疾病進(jìn)展。

本研究局限性在于MOCS1 基因是新發(fā)變異序列，臨床特點(diǎn)既往沒有報(bào)道，該變異序列是否存在鉬輔因子依賴酶的殘留活性需要更多研究證實(shí)；2 例出現(xiàn)不同表型特點(diǎn)如果從表觀遺傳學(xué)角度分析，比如轉(zhuǎn)錄水平測序、蛋白質(zhì)翻譯等方面繼續(xù)做深入研究，可能會(huì)有新的發(fā)現(xiàn)。

終上所述，MoCD 是一種先天致命性常染色體隱性遺傳代謝病，對(duì)于新生兒早期出現(xiàn)嚴(yán)重基底節(jié)損傷需與重度HIE 相鑒別，必要時(shí)完成基因檢測。既然A 型MoCD 用cPMP 替代治療已經(jīng)可用，早期診斷和遺傳咨詢非常重要。由于數(shù)據(jù)稀缺，目前可識(shí)別的變異序列有限，尚需要更多有價(jià)值的遺傳信息，建立有效診斷模型，盡早開始治療，避免更嚴(yán)重后遺癥發(fā)生。