EARS2基因突变致丘脑脑干受累性脑白质病伴高乳酸血症1例并文献复习

康美华 朱 贤 谢新宝 杨皓玮 方微园 陆 怡 王建设

1 病例资料

男，45 d，因“皮肤黄染43 d”于2016年6月14日入住复旦大学附属儿科医院(我院 )。生后2 d出现皮肤黄染，粪便金黄色，口服茵栀黄无好转。生后42 d因吃奶少、反应差入当地医院重症监护室，查凝血功能提示凝血酶原时间(PT)>100 s，国际标准化比值(INR)>18；ALT 151 U·L-1，AST 302 U·L-1，总胆红素(TB)409 μmmol·L-1,直接胆红素(DB)190 μmmol·L-1,γ-氨酰基转移酶(GGT)218 U·L-1，血糖1.0 mmol·L-1；血乳酸(LAC)15 mmol·L-1，Hb 77 g·L-1。予输注血浆、凝血因子改善凝血功能，输注少浆血纠正贫血，补充白蛋白等对症治疗，黄疸未见明显改善，为进一步诊治转至我院。

患儿系G2P1(计划外怀孕人工流产1次)，母孕期未诉异常，孕39周顺产分娩，出生体重3 350 g，出生时无异常。否认遗传性疾病家族史，父母非近亲婚配。

入院查体：T 36.5℃，R 32·min-1，P 130·min-1，头围38 cm，身长58.5 cm(

实验室检查：表1显示，凝血功能明显异常；生化指标提示胆汁淤积，肝酶升高，低血糖；血气分析提示高乳酸性酸中毒；血常规提示Hb低下。巨细胞病毒(CMV)、弓形虫、疱疹病毒、风疹病毒IgM抗体阴性；血、尿CMV DNA阴性；肝炎病毒、梅毒、艾滋病毒抗体均阴性。血串联质谱提示丙氨酸(Ala)、蛋氨酸(Met)、脯氨酸(Pro)、苏氨酸(Thr)、酪氨酸(Tyr)均明显升高，丝氨酸(Ser)明显降低，余氨基酸和肉碱无明显异常；尿有机酸质谱结果示3-羟基丁酸、丙酮酸明显升高，提示严重酮症；4-羟基苯乳酸、4-羟基苯丙酮酸显著升高，2-羟基异戊酸略高，余有机酸无明显异常。

影像学检查：腹部B超示肝肿大；颅脑MR示小脑、脑干、胼胝体、双侧丘脑、额顶叶可见DWI高信号(图1 A～D)，双内囊后肢基因检查：患儿71 d时(2016年7月11日)，在获得其父母知情同意后，抽取患儿及其父母外周静脉血各2 mL，使用基因组DNA抽提试剂盒抽取基因组DNA与线粒体DNA，得到符合要求的DNA样本；打断样本DNA，加入捕获探针(安捷伦捕获芯片)，构建捕获文库，进行高通量测序(illumina二代测序仪)；通过ERP系统自动进行测序数据比对、变异检测和变异注释，按优先级筛查突变。线粒体基因未见异常。16号染色体上EARS2基因有2个点突变，c.1355T>G(p.L452R)和c.813C>A(p.F271L)，父母验证发现分别来自父亲、母亲。两个变异位点均位于EARS2基因的剪切位点，在人类基因突变数据库(HGMD)专业版、千人基因组数据库和ExAC数据集中尚无这两个位点突变及单核苷酸多态性(SNP)的报道，应用MutationTaster软件预测上述变异均为致病性突变。

表1 患儿不同年龄时血生化、血气分析、凝血功能、血常规

注 NA：未做

图1颅脑MR影像学检查图

注 A、B、C、D：50 d时颅脑MR；E：15个月时颅脑MR；F：脑室腹腔引流术后6个月头颅CT平扫 。A：DWI对应T1WI和T2WI双侧小脑病灶；B：DWI对应T1WI和T2WI双侧丘脑病灶；C：DWI对应T1WI和T2WI双侧胼胝体病灶；D：DWI对应T1WI和T2WI双侧额叶病灶；E：DWI对应T1WI和T2WI双侧丘脑病灶，严重脑积水；F：脑积水明显好转

DWI信号偏高，脑沟、脑裂形态和数目未见异常，考虑颅内多发损伤灶；颅脑质子磁共振波谱成像(HMRS)显示双侧豆状核、丘脑NAA峰值减低。

住院诊断：1.胆汁淤积症，2.线粒体肝脑病？3.肝功能衰竭。

住院诊治经过：入院后予头孢吡肟抗感染，熊去氧胆酸利胆、补充脂溶性维生素及补液支持治疗，皮肤黄染较前稍消退，凝血功能较前稍好转。住院15 d后出院。出院后口服熊去氧胆酸，补充维生素A、维生素D、钙、锌及左卡尼丁口服液。

15月龄回我院随访，胆红素和肝酶均降至正常范围，凝血功能恢复至正常，乳酸和血氨降至正常(表1)。患儿生长发育落后，运动发育相当于4～5月龄，智力发育相当于9～10月龄，可翻身，可主动抓握，不能独坐，可无意识叫爸爸妈妈；体格检查示体重、身长在正常范围，肢体被动活动偏紧张；腹部B超肝、脾、肾、肾上腺未见异常，腹水阴性；复查颅脑MR提示严重脑积水(图1E)，与45 d龄颅脑MR相比，诸脑室扩张显著，双侧脑室旁白质见片状T1WI稍低、T2WI高、FLAIR T2WI等低信号影，双内囊后肢、丘脑T1WI低、T2WI高信号。双侧脑室旁、脑干、丘脑、基底节、内囊后肢、胼胝体见DWI略高信号影，异常信号范围较前稍增大，强度较前稍降低，脑干后缘及双侧小脑受压改变，胼胝体菲薄，考虑脑积水，脑内多发异常信号。头颅HMRS仍显示基底节区及丘脑NAA峰偏低。

16月龄在我院神经外科行脑室-腹腔分流术，22月龄随访时患儿能扶走，发简单双音，运动及智力发育相当于12月龄。复查颅脑CT示脑池脑沟明显扩大或增宽，脑积水较前明显改善(图1F)。

2 文献复习

分别在万方数据库、中国期刊全文数据库(建库至2018年3月)检索国内文献，未发现EARS2基因突变引起丘脑脑干受累性脑白质病伴高乳酸血症(LTBL)的相关文献报道。在PubMed数据库自建库至2018年3月,用“EARS2”为关键词共检索到13篇文献，用“LTBL”为关键词检索到文献8篇，共报告EARS2基因突变致LTBL病例27例，男10例，女17例，均为1岁内起病，其中6例死亡(表2)。例16和19患儿父母为近亲婚配。

表2 28例EARS2基因突变致丘脑脑干受累性脑白质病伴高乳酸血症病例的临床发现及突变位点

注 M：男；F：女；CNS：中枢神经系统；CH：复合杂合；Hom：纯合子

3 讨论

线粒体病以复杂的生化呼吸链缺陷为特点，在先天性代谢紊乱病中发病率较高，约为1/5 000，其临床表型和基因型多种多样[1]。线粒体氨酰基tRNA合成酶(mt-aaRSs)是一组核基因编码酶，催化氨基酸与其相应的同源tRNA特异性附着和偶联。根据tRNA的反密码子序列以其特定的氨基酸在tRNA上加载，到目前为止，已发现17个编码线粒体特异性氨酰亚胺基tRNA合成酶基因，分别为AARS2、DARS2、RARS2、NARS2、CARS2、EARS2、HARS2、IARS2、LARS2、MARS2、FARS2、PARS2、SARS2、TARS2、WARS2、YARS2和VARS2[2]。mt-aaRSs对线粒体蛋白质的合成至关重要，mt-aaRSs基因突变是导致常染色体隐性遗传性疾病线粒体翻译障碍的重要原因，与多种线粒体呼吸链缺陷病有关，上述基因的变异多数(除PARS2与WARS2外)已被证实与婴儿线粒体病的发生发展有关[3]。丘脑脑干受累性脑白质病伴高乳酸血症(LTBL)是EARS2缺陷导致的一种线粒体病，为常染色体隐性遗传线粒体脑病，2012年由Marjan等[4]首次报告，目前世界范围内共报告27例(表2)，国内尚未见报道。

本文患儿新生儿期起病，临床特征较为典型，有乳酸性酸中毒、低血糖、脑病和肝脏损害等发现，语言、运动发育落后于同龄儿童，随着年龄增长转氨酶、胆红素、凝血功能和血乳酸等生化指标均恢复正常。Beril等[6]曾报告以胆汁淤积为临床发现，病例尸检结果显示肝肿大、肝脏严重脂肪变性、轻度纤维化和胆汁淤积。本文病例以严重的胆汁淤积、肝功能衰竭起病，与既往文献报道的病例有所不同。

LTBL具有典型的影像学特点，颅脑MR呈现广泛对称的深部白质、丘脑、脑干和小脑白质的异常信号，胼胝体菲薄及发育不良，HMRS提示乳酸升高，神经系统临床发现与神经影像学表现的严重程度密切相关，随着时间推移，临床症状及MR异常可自行改善[4,6]。Marjan等[4]应用1例基因确诊的6岁男性LTBL患儿的临床发现和MRI图像特点在阿姆斯特丹脑白质患者数据库中搜索具有类似表现的患者(该数据库包含了3 000多例不明原因脑白质患者的数据)。通过系统分析，包括临床表型、MR图像匹配等，在10多年的患者中发现了11例类似患者，基因测定结果均显示EARS2基因突变(表2中例2～7，例9～13)。11例均在生后1年内发生神经系统病变，颅脑MR异常表现与LTBL患儿相似。8例存在深部脑白质的异常和肿胀，胼胝体、丘脑、基底神经节、中脑、脑桥、延髓和小脑白质存在广泛异常信号；5例(表2中例3、4、6、7、9)胼胝体后部异常变薄，颅脑HMRS显示乳酸含量升高，1岁后上述MR异常可显著改善，HMRS乳酸含量可恢复正常。另3例(例10～12)MR表现更为严重，脑白质肿胀更明显，均存在胼胝体发育不良，后部最为显著，HMRS也显示乳酸含量明显增高，例10、11随访MR显示受影响的脑组织结构渐进性萎缩，包括严重的双侧大脑皮质和丘脑、颞骨变薄、畸形。该研究中例12、13是同胞兄弟，具有相同的基因突变表型而临床表型不完全一致。Kevelam等[10]报告了1例LTBL患儿，8月龄时脑部MR显示，侧脑室畸形和中度扩大，深部脑白质包括脑室周围少量的白质以及皮质下的白质存在融合的对称性的信号异常，胼胝体完整，但后部较薄，3岁与18岁随访时MR提示脑白质和胼胝体信号显著异常，基底核、脑干、小脑白质信号恢复正常。

本文患儿2月龄时头颅MR提示小脑、脑干、胼胝体、双侧丘脑和额顶叶见DWI高信号，双内囊后肢DWI信号偏高，与文献报道一致；不同的是，颅脑HMRS没有乳酸峰，于15个月随访时发现有脑积水，胼胝体菲薄，外科行脑室-腹腔分流术后脑积水改善，22个月脑室扩张、脑积水明显改善。复习文献，目前尚无LTBL合并脑积水病例报道。

导致LTBL的EARS2基因变异类型多样，包括碱基缺失、置换、插入。目前已报道的导致LTBL的EARS2变异大部分为复合杂合突变，仅有5例纯合子(表2中例16、17、19、24、28)，尚未发现基因变异位点和疾病的临床严重程度之间存在显著关系，但纯合突变的临床发现更为严重。Beril等发现EARS2纯合突变病例常常病情进展快速并死亡，可能与呼吸链复合物Ⅰ和Ⅳ的严重缺乏有关[6]。目前仅有1例患儿(例19)EARS2纯合突变在新生儿早期发病，但其临床发现为轻型的病例报道[12]。该患儿神经系统发育正常，血乳酸稍增高(2.66 mmol·L-1)，2.5岁时出现单纯性热性惊厥，脑电图正常；3岁时能独走，有轻微的共济失调。表明具有EARS2纯合突变的患者临床表型也可为轻微型。也有少数复合杂合突变所致LTBL病例临床预后不良(如死亡或存在严重后遗症)的报道(例14、15、19、21、22)[1,3,8,13,14]。

目前已报道的EARS2基因突变位点以c.322C>T最多见，其次为c.328G>A和c.286G>A。本文患儿基因检测结果显示EARS2基因存在2处点突变，c.1355T>G(p.L452R)来自父亲，c.813C>A(p.F271L)来自母亲，符合复合杂合突变致病，父母均无LTBL临床症状，证实患儿父母为EARS2致病基因携带者，符合常染色体隐性遗传规律。这两个突变位点目前尚未见报道，可能是导致本病例临床发现与文献报道有所不同的原因。本文患儿的特点为：以肝功能衰竭为主要首发表现，仅有血乳酸明显升高，颅脑HMRS未见乳酸峰，后期出现精神运动发育迟缓及严重脑积水，其基因型和表型的关系还需进一步证实。

本文的不足在于，未对本病例EARS2基因编码的酶活性进行检测及基因突变位点的功能进行实验验证。