HPRT1 基因相关神经系统异常综合征1 例报告

赵培伟 毕 博 谭 黎 林 俊 何学莲

华中科技大学同济医学院附属武汉儿童医院（湖北武汉 430016）

次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶（hypoxanthineguanine phosphoribosyl transferase,HPRT）是体内一种重要的酶，该酶由位于X 染色体上的HPRT 1基因编码，在体内把次黄嘌呤转化为次黄苷酸，把鸟嘌呤转化为鸟苷-磷酸[1]，该基因异常可导致X 连锁隐性遗传病。HPRT 酶活性丢失的时候，次黄嘌呤及鸟嘌呤的嘌呤基团代谢为尿酸，导致高尿酸血症并出现神经系统功能异常症状[2]。HPRT 酶活性完全丧失可导致Lesch-Nyhan综合征，临床表现为高尿酸血症、舞蹈徐动症、痉挛-强直状态、精神发育迟滞、自残等症状[3]。HPRT酶活性部分缺失可导致两种表形，一种为HPRT相关的高尿酸血症（HRH），仅有高尿酸表现，不存在任何神经系统异常；另一种为高尿酸血症合并部分神经系统功能异常，但不伴有自残行为，称为HPRT相关的神经系统功能异常（HPRT-related neurological dysfunction，HRND）[4-5]。本文回顾1例利用全外显子测序技术诊断的HRND 患儿的临床资料并查询相关文献，探讨HRND的临床特点。

1 临床资料

患儿，男，3岁4个月，因独坐不稳，智力、语言发育落后来武汉儿童医院就诊。患儿6个月时竖头不稳，诊断为“发育迟缓”，接受康复治疗至今，康复进展缓慢。患儿为G1P1，出生体质量3.1 kg，Apgar评分8分，出生时未见异常。入院体格检查：营养好，神志清楚、面容未见异常；心肺腹无异常；四肢活动受限，四肢肌力4级，双手可主动抓握，但精细动作差；可短暂独坐，稳定性及平衡能力差；双下肢可部分持重，双足外翻；肌张力低下，活动及情绪紧张时四肢肌张力增高，不自主动作增多；双侧膝腱反射正常引出，Babinski征阴性。患儿父母身体健康，非近亲结婚；舅舅智力低下，生活不能自理。实验室检查：血常规未见异常，血前白蛋白56.6 mg/L，尿酸1 404.7 μmol/L，Y痕迹蛋白1.64 mg/L，乳酸脱氢酶539 U/L，乳酸脱氢酶同工酶（LD1）84 U/L，血氨基酸及尿有机酸检测未见异常。四肢肌电图、脑电图未见明显异常。头颅MRI 未见明显异常。Gesell 发育量表测定示适应性61，大运动22，精细动作45，语言58，个人社交61 分。日常生活能力评分31.5分。

经医院医学伦理审核及家长知情同意，取患儿外周血3 mL，送康旭医学检验所进行全外显子高通量测序（illumina Hiseq 2000 仪器）；测序的原始数据经过组装后，采用GATK以及VarScan软件进行突变、SNPIndel的识别、注释以及统计分析，利用Annovar软件及突变数据库评定突变位点的生物学影响。结合临床表型利用HGMD、NCBI 等数据库对给出的突变数据进行再次分析，确定致病基因，并以Sanger 测序验证患者及家属的突变位点。测序原始数据经生物信息学分析注释以后得出12个可能的致病基因（SPAST，KIF1A，ADGRV1，ALDH5A1，PEX6，AHI1，VPS13B，BICD2，CBS，PEX26，DMD，HPRT1），结合患儿的家族史、临床表型（高尿酸、心肌酶谱未见升高、肌电图及脑电图无异常、无癫痫发作等）、致病基因的遗传方式，并利用SIFT、Polyphen2以及MutationTaster等软件对突变位点进行功能预测，推测HPRT1基因c.319-2A>T突变（NM_000194）可能为患儿的遗传学病因（X连锁隐性遗传），经验证患儿母亲为该位点的携带者。见图1。

图1 患儿致病基因HPRT1 突变分析

患儿存在剪接位点突变，为进一步研究剪接位点突变对RNA加工成熟的影响，取患儿及无临床表型的正常对照外周血各0.5 mL提取RNA，利用TAKARA反转录试剂盒合成cDNA，并利用HPRT1基因外显子区域内的特异性引物进行PCR 扩增，引物序列为F：CGT CGT GATT AGT GAT GAT GAA CC，R：CCT ACAA CAA ACT TGT CTG GAA TTTC。扩增产物利用Sanger 测序分析。结果显示，与正常对照相比，患儿RNA出现两种转录本（图2A）；对两种转录本进行切胶回收，测序分析发现其中一个转录本为野生型，另一个转录本缺失外显子3（图2 B、C）。提示该突变影响基因编码的RNA加工成熟，两种转录本说明突变影响HPRT酶活，但不是完全失活。患儿诊断为HPRT相关的神经系统功能异常，临床表现为高尿酸血症、神经系统功能异常（语言、智力发育落后，肌力、肌张力异常），但无自残行为。

图2 HPRT1 基因c.319-2A>T 剪接位点突变的功能分析

2 讨论

HPRT 1基因位于X 染色体q 26.3 区域，全长40.5 kb，包含9 个外显子，编码含有218 个氨基次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶（HPRT），该蛋白把次黄嘌呤转化为次黄苷酸，把鸟嘌呤转化为鸟苷-磷酸[6]。HPRT1基因缺陷影响酶的活性，次黄嘌呤在体内更多转变为尿酸。而人体内嘌呤核苷酸的合成有两种途径：从头合成途径以及补救合成途径[7]。脑组织中仅存在补救合成途径，而HPRT是补救途径中的关键酶，因此HPRT 1基因异常既能导致高尿酸血症，也可能影响神经系统的功能[8]。HPRT 完全失活导致Lesch-Nyhan综合征，临床表现为高尿酸血症、舞蹈徐动症、精神发育迟滞等神经系统功能异常并伴有自残等症状。HPRT酶活性部分缺失可导致HPRT相关的HRH；或导致HRND，临床表型为高尿酸血症合并部分神经系统功能异常，但不伴有自残行为。Lesch-Nyhan综合征以及HRND患者在中国人群中罕见报道，发病率不详，其在欧洲发病率约为1/40 万～1/20 万[8-9]，为X连锁隐性遗传，临床常被误诊为脑瘫。

本例患儿6个月时竖头不稳，四肢活动受限，四肢肌力4级，双手可主动抓握，精细动作差；可短暂独坐但不稳，双足外翻；活动及情绪紧张时，四肢肌张力增高，不自主动作增多；肾功能检查提示尿酸显著升高；四肢肌电图、脑电图未见明显异常，头颅MRI 未见明显异常；发育评估落后；全外显子测序及突变筛选发现HPRT1基因存在c.319-2A>T剪接位点突变。结合表型及遗传学检测，患儿疑似Lesch-Nyhan综合征。再次随访时发现，患儿无自残行为，最终确诊为HRND。RNA水平也证实该突变影响RNA加工，患儿体内存在两种剪接异构体，分别为野生型和缺失外显子3的突变体。存在两种异构体，提示：①突变影响了正常HPRT 酶的表达和活性，导致高尿酸血症及神经系统功能异常；②存在野生型说明HPRT酶活性没有完全丧失，还存在部分活性，为患儿诊断为HRND 提供了功能学证据。

目前文献及数据库报道的HPRT 1基因突变位点超过600 个。复习相关文献发现，外显子3 可能为该基因的突变热点[5,10]，且外显子3 编码的氨基酸属于HPRT蛋白的CpG岛区域，而一般CpG岛区域是一些基因的重要调控区域[11]，因此该区域的多数突变可导致酶活性完全丧失，临床表现为Lesch-Nyhan综合征。曾有研究纳入83例HPTR缺陷亚洲患者，探究基因型和表型的关系发现，单个碱基的错义突变可导致Lesch-Nyhan综合征、HRH以及HRND，而无义突变则全部导致Lesch-Nyhan综合征；插入或缺失的移码突变导致Lesch-Nyhan 综合征（仅1 例除外）；剪接位点突变绝大多数导致Lesch-Nyhan综合征，少数可导致HRND[12]。本例患儿为剪接位点突变，但目前诊断为HRND。由于该类疾病是一种连续的疾病谱，需密切关注患儿病情变化。

综上，由于HRND或者Lesch-Nyhan综合征在人群中发病率较低，临床表现为高尿酸血症及不同程度的神经系统功能异常。因此，临床上应对高尿酸血症特别是合并神经系统异常者进行HRND 致病基因或NGS分析，以协助明确诊断。