王紅霞 潘 翔 逯 軍
中南大學(xué)湘雅醫(yī)學(xué)院附屬??卺t(yī)院(海南???570208)
α-酮己二酸尿癥(OMIM: 204750)是一種賴氨酸、羥賴氨酸和色氨酸降解代謝紊亂的遺傳性疾病,最早于1974年被發(fā)現(xiàn)和描述[1],可伴隨己二酸、α-羥基己二酸和α-氨基己二酸水平升高。具有上述生化特征的患者,其臨床表型較為廣泛,從生長(zhǎng)發(fā)育遲緩、智力低下、肌張力異常、癲癇、共濟(jì)失調(diào)、精神行為異常到完全正常(少數(shù))[2]。該病是由編碼α-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合物E1亞基的DHTKD1基因致病性變異引起,迄今為止,已報(bào)告了20余例。與許多遺傳代謝病類似,受致病基因變異位點(diǎn)差異和個(gè)體代謝代償水平差異等因素影響,α-酮己二酸尿癥患者臨床表現(xiàn)存在異質(zhì)性,僅僅通過臨床表現(xiàn)有時(shí)較難作出診斷,確診往往需要進(jìn)行血尿有機(jī)酸分析和基因檢測(cè)。人類DHTKD1基因定位于染色體10p14區(qū)域,包含17個(gè)外顯子,可編碼919個(gè)氨基酸,基因開放閱讀框長(zhǎng)度為5202bp。DHTKD1基因編碼的關(guān)鍵蛋白可以促進(jìn)α-酮己二酸轉(zhuǎn)化為戊二酰輔酶A(戊二酰-CoA),DHTKD 1基因致病性變異使得該轉(zhuǎn)化過程受阻,α-酮己二酸蓄積[3]。本文報(bào)道1 例DHTKD1基因復(fù)合雜合變異致α-酮己二酸尿癥患兒臨床及基因變異特點(diǎn),為該病的早期干預(yù)提供參考。
患兒,男,2 歲8 月齡。因行為異常半年,間斷抽搐3 次于2021 年07 月就診于中南大學(xué)湘雅醫(yī)學(xué)院附屬??卺t(yī)院兒科。患兒于就診前半年開始出現(xiàn)行為異常,表現(xiàn)為行為刻板,時(shí)有自言自語(yǔ),較少與人主動(dòng)對(duì)視和言語(yǔ)交流,身體協(xié)調(diào)性差,易磕碰、摔倒。病程中曾有間斷抽搐3次,無明確誘因,均表現(xiàn)為全身強(qiáng)直大發(fā)作,每次持續(xù)約1~2 分鐘,可自行緩解,未予特殊治療?;純合礕1P1,足月順產(chǎn),出生體重2 500 g,無產(chǎn)傷、窒息史,3 月齡抬頭,6 月齡獨(dú)坐,1 歲可獨(dú)走。目前僅能發(fā)“爸爸、媽媽”等簡(jiǎn)單復(fù)音。父母均體健,否認(rèn)近親結(jié)婚和家族遺傳病史。入院體格檢查:脈搏105 次/min,呼吸27 次/min,體重13 kg(P10~P50),身長(zhǎng)87 cm(<P3),頭圍48 cm(P10~P50)。心、肺、腹無特殊。四肢肌力、肌張力和肌容積正常,生理反射存在,病理反射未引出。輔助檢查:①尿有機(jī)酸分析中α-酮己二酸142.2 μM(0.0~5.0 μM),己二酸21.3 μM(0.0~15.0 μM),α-羥基己二酸82.6 μM(0.0~15.0 μM);②動(dòng)脈血?dú)夥治觯ê樗幔┲衟H 值7.297,乳酸2.31 mmol/L,剩余堿-8.9 mmol/L,碳酸氫根6.7 mmol/L,陰離子間隙18.8 mmol/L;③其他,血氨基酸、酰基肉堿譜、肝功能、腎功能、電解質(zhì)和心肌酶學(xué)指標(biāo)未見明顯異常。頭顱MRI未見明顯異常。住院期間給予補(bǔ)液、苯巴比妥鈉注射液預(yù)防抽搐(天津金耀藥業(yè),2.5 mg·kg-1·次-1,Bid)等對(duì)癥處理。
為進(jìn)一步明確發(fā)病原因,經(jīng)醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)審核批準(zhǔn)[批文編號(hào):2019-(倫審)-41]和患兒家屬知情同意后,對(duì)患兒及家系行基因全外顯子和拷貝數(shù)變異檢測(cè)。采集患兒及父母外周靜脈血各2 mL,提取基因組DNA 并打斷,構(gòu)建基因組文庫(kù)。通過探針雜交捕獲目標(biāo)基因外顯子及毗鄰剪接區(qū)域(約20 bp),并進(jìn)行富集和高通量測(cè)序,目標(biāo)區(qū)域平均測(cè)序深度為231.86 X。將測(cè)序結(jié)果與UCSC 提供的hg19人類基因組參考序列進(jìn)行比對(duì),經(jīng)過GATK 的HaplotypeCaller 找出其中的SNV 和InDel 變異,通過gnomAD、dbSNP、OMIM、HGMD、ClinVar、Decipher 數(shù)據(jù)庫(kù)和SIFT、Polyphen2、LRT和MutationTaster等蛋白預(yù)測(cè)軟件進(jìn)行注釋和篩選。采用xhmm和clamms算法對(duì)探針覆蓋區(qū)域進(jìn)行拷貝數(shù)變異分析。結(jié)果顯示,患兒DHTKD 1基因存在復(fù)合2 個(gè)雜合變異:c.2501 G>A 來源于母親,Sanger測(cè)序進(jìn)一步驗(yàn)證了該變異的存在(圖1);14-17號(hào)外顯子拷貝數(shù)缺失變異來源于父親,缺失片段長(zhǎng)度約3.226 kb(chr10:12159671-12162887區(qū)域),經(jīng)實(shí)時(shí)熒光定量PCR(qPCR)進(jìn)一步驗(yàn)證了該變異的存在(圖2,表1)。上述兩個(gè)變異位點(diǎn)均屬于罕見變異,經(jīng)14種蛋白預(yù)測(cè)軟件預(yù)測(cè)上述變異會(huì)對(duì)基因表達(dá)產(chǎn)生有害影響,可導(dǎo)致蛋白功能損害。
表1 qPCR檢測(cè)相對(duì)DNA定量值
圖1 DHTKD1 基因點(diǎn)變異Sanger 測(cè)序圖
圖2 DHTKD1 基因14-17 外顯子雜合缺失的qPCR 驗(yàn)證結(jié)果
患兒存在自閉癥樣行為異常和抽搐的臨床表型,尿有機(jī)酸分析提示α-酮己二酸尿明顯升高,結(jié)合患兒基因檢測(cè)發(fā)現(xiàn)DHTKD1基因存在致病性復(fù)合雜合變異,考慮診斷為α-酮己二酸尿癥。診斷明確后,囑其日常低蛋白飲食,避免過多攝入富含賴氨酸的食物。針對(duì)自閉癥表現(xiàn),在兒童康復(fù)??漆t(yī)師參與下,規(guī)范實(shí)施機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)化教育聯(lián)合家庭康復(fù)訓(xùn)練治療(ABA應(yīng)用行為分析干預(yù)、語(yǔ)言訓(xùn)練、游戲治療等)。隨訪至2022 年02 月,家屬述患兒抽搐次數(shù)減少,行為異常有所改善,復(fù)查尿有機(jī)酸分析提示α-酮己二酸、己二酸和α-羥基己二酸較前回降(α-酮己二酸49.2 μM,己二酸12.9 μM,α-羥基己二酸28.3 μM)。見圖3。
圖3 患兒診治時(shí)間軸
尿有機(jī)酸是蛋白質(zhì)、脂肪酸和碳水化合物等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在體內(nèi)分解代謝過程中產(chǎn)生的中間產(chǎn)物,可通過尿液排出。正常情況下,這些中間產(chǎn)物在體內(nèi)迅速轉(zhuǎn)化,所以在人體中含量極低;當(dāng)某些酶缺陷時(shí),可導(dǎo)致人體代謝發(fā)生障礙,大量有機(jī)酸在體內(nèi)蓄積,血濃度增高,并從尿中大量排出,稱為尿有機(jī)酸代謝病(有機(jī)酸尿癥),可通過患者的尿液有機(jī)酸分析以了解有機(jī)酸是否在體內(nèi)蓄積。脫氫酶E1和轉(zhuǎn)酮醇酶結(jié)構(gòu)域1(dehydrogenase E1 and transketolase domain containing 1,DHTKD 1)基因位于10 號(hào)常染色體短臂1 區(qū)4 帶,于2000 年首次被Nagase 等克隆[4],其編碼的蛋白質(zhì)與α-酮戊二酸脫氫酶或α-酮戊二酸脫氫酶樣蛋白極為相似,有著相同的PRY和TPP 結(jié)構(gòu)域,被認(rèn)為是α-酮戊二酸脫氫酶或其他脫氫酶復(fù)合體的E1組分。DHTKD1在α-酮己二酸向乙酰-CoA 代謝的過程中起到輔助作用,其致病性變異可以導(dǎo)致常染色體隱性遺傳的α-酮己二酸尿癥。
目前研究證實(shí),α-酮己二酸尿癥是由賴氨酸、色氨酸和羥賴氨酸降解代謝障礙造成的。賴氨酸屬于堿性生酮氨基酸,它的主要降解途徑為酵母氨酸途徑,大部分代謝反應(yīng)在線粒體內(nèi)進(jìn)行,經(jīng)過一系列反應(yīng),最終會(huì)生成乙酰-CoA;人體內(nèi)95%以上的色氨酸的降解主要通過犬尿氨酸途徑進(jìn)行,通過該途徑形成的α-酮己二酸可通過線粒體載體蛋白SLC25A21轉(zhuǎn)運(yùn)到線粒體內(nèi);羥賴氨酸通過磷酸化等代謝過程亦會(huì)轉(zhuǎn)化為α-酮己二酸。由此可見,α-酮己二酸是上述三種氨基酸在人體內(nèi)降解代謝的共同產(chǎn)物,DHTKD 1基因變異使α-酮己二酸向戊二酰-CoA 轉(zhuǎn)化發(fā)生障礙,α-酮己二酸會(huì)逐漸蓄積增多[5]。體內(nèi)蓄積的部分α-酮己二酸亦可向α-羥己二酸和己二酸轉(zhuǎn)化,引起體內(nèi)α-羥己二酸和己二酸水平增高,并隨尿液排出。
檢索國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn),檢索時(shí)間為建庫(kù)至2022-08-01,以“α-酮己二酸尿癥”為檢索詞,檢索中國(guó)知網(wǎng)(https://www.cnki.net/)和萬方醫(yī)學(xué)網(wǎng)(http://med.wanfangdata.com.cn/),暫未發(fā)現(xiàn)DHTKD 1基因變異導(dǎo)致α-酮己二酸尿癥的病例報(bào)道。以“Alphaketoadipic aciduria”[Title/Abstract]為檢索式,在PubMed 醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)(https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/)進(jìn)行檢索,共檢索到15篇英文文獻(xiàn),其中納入病例報(bào)道的文獻(xiàn)11篇,涉及病例數(shù)有21例,較常被描述的臨床表型有:生長(zhǎng)發(fā)育遲緩/智力低下、代謝性酸中毒、癲癇、共濟(jì)失調(diào)、畸形、肌張力減低、運(yùn)動(dòng)發(fā)育遲緩、語(yǔ)言發(fā)育遲緩、行為異常(如自閉癥樣特征和注意缺陷多動(dòng)障礙)和肌震顫等,部分α-酮己二酸尿癥患者并無明顯癥狀。剔除非臨床病例報(bào)道和臨床資料不全的文獻(xiàn),歸納臨床資料較為完整的DHTKD1基因變異致α-酮己二酸尿癥病例的遺傳學(xué)與臨床特點(diǎn),見表2。
表2 DHTKD1基因變異致α-酮己二酸尿癥患者的遺傳學(xué)和臨床特點(diǎn)
α-酮己二酸尿癥最早于1974年被描述,F(xiàn)ischer等[1]在年齡分別為9 歲和10 歲的兩名患兒中觀察到此代謝異常,將其歸因于賴氨酸代謝缺陷,其中1 例患兒有輕微的智力低下,而另1 例患兒智力正常。同年有學(xué)者在1 例6 歲智力低下男孩身上發(fā)現(xiàn)了相同代謝異常,經(jīng)過3 個(gè)月的吡哆醇口服治療后,其血尿異常代謝指標(biāo)明顯好轉(zhuǎn)[7]。2012 年,Danhauser 等首次通過全外顯測(cè)序在兩例α-酮己二酸尿癥患者中發(fā)現(xiàn)了DHTKD 1基因變異,并通過細(xì)胞功能實(shí)驗(yàn)證明了DHTKD 1活性降低是患者產(chǎn)生α-酮己二酸尿癥的原因[8]。目前有關(guān)α-酮己二酸尿癥治療的研究資料較少,多為對(duì)癥治療,α-酮己二酸是賴氨酸、色氨酸和羥賴氨酸降解代謝產(chǎn)物,避免攝入富含上述氨基酸的食物在一定程度上可以減少α-酮己二酸在人體的蓄積。既往有報(bào)道低賴氨酸飲食(70 mg·kg-1·d-1)、低色氨酸飲食(17 mg·kg-1·d-1)和低蛋白飲食(1.5g·kg-1·d-1)對(duì)α-酮己二酸尿癥患兒發(fā)育落后、抽搐和反復(fù)感染等癥狀有緩解作用[9-10]。對(duì)部分伴有α-氨基己二酸尿癥和反復(fù)癲癇發(fā)作的患者,常規(guī)予抗癲癇藥物治療效果欠佳時(shí),予吡哆醇(15~30 mg·kg-1·d-1)口服可能有效[11]。
本例患兒因行為異常和抽搐就診,頭顱MRI 檢查并無異常發(fā)現(xiàn),尿有機(jī)酸分析提示α-酮己二酸、α-羥基己二酸和己二酸均有升高,以α-酮己二酸升高最為明顯,提示患兒存在α-酮己二酸尿癥。全外顯子檢測(cè)和拷貝數(shù)變異分析發(fā)現(xiàn),患兒DHTKD1基因存在復(fù)合雜合變異,屬有害變異,對(duì)蛋白功能產(chǎn)生損傷。結(jié)合患兒臨床和生化表型,以及國(guó)外文獻(xiàn)報(bào)道,考慮患兒DHTKD1基因復(fù)合雜合變異是其α-酮己二酸尿癥的病因,給予康復(fù)訓(xùn)練治療和日常低蛋白/低賴氨酸飲食后,患兒癥狀有所改善。綜上,有機(jī)酸分析明顯異常的患兒,通過全外顯子檢測(cè)聯(lián)合拷貝數(shù)變異分析方法,可以在一定程度上提高病因診斷,避免誤診和漏診,有利于及早干預(yù)以改善預(yù)后。