STXBP1相关发育性和癫痫性脑病1例及文献综述

刘维亮,李 芳,何志旭,艾 戎

(1 贵州医科大学附属医院儿科,贵阳 550004;2 贵州医科大学附属医院眼科;*通讯作者,E-mail:liuweiliang205@aliyun.com)

癫痫性脑病是一种严重脑部进行性疾病,以频繁或严重的癫痫发作以及大量的发作间期阵发性异常脑电活动为主,可导致进行性认知和行为障碍[1]。既往在大田原综合征和几种早发性癫痫脑病患者中发现有突触融合蛋白结合蛋白1(syntaxin-binding protein 1,STXBP1)基因突变[2]。这些患者多在婴儿早期发病,有难治性丛集性运动性惊厥发作。并且在脑电图上多表现为发作间期爆发-抑制模式。脑MRI多为正常。预后差,多伴有严重的精神运动障碍,婴儿期死亡率高。存活患者通常表现出明显年龄依赖性癫痫演变特性[3,4]。另外在迟发性婴儿痉挛伴部分呼吸链复合物Ⅳ型缺乏症、无癫痫病史的非综合征性智力障碍和Dravet综合征等患者中也发现了该基因突变[5-7]。STXBP1基因突变患者具有高度的临床异质性,随着世界范围内对该类疾病认识的提高,患者智力损害不仅与癫痫相关,也与遗传发育性异常有关,国内虽然报道过STXBP1基因突变癫痫患者,但仍然诊断为癫痫性脑病[8]。我们报告了1例STXBP1基因突变癫痫患者,在国内首次诊断其为STXBP1相关发育性和癫痫性脑病患者,国内首次明确该病诊断概念,并总结STXBP1基因突变相关患者临床特征,以期在表型上能更全面地认识该类疾病。

1 对象与方法

1.1 研究对象

患者,男,9月,因“3 d内抽搐13次”入院,并有左侧阴囊较对侧大。抽搐前智力运动正常,抽搐后智力运动倒退至新生儿水平,入院诊断:①癫痫;②癫痫性脑病;③左侧腹股沟斜疝。该患者及其父母为本研究对象。我们总结了国外与该患者有相同基因突变位点患者的临床特征和治疗经验,且总结了国内外与该患者有相同致病基因的病例特点。

1.2 研究方法

1.2.1 基因组DNA的提取 留取患者和其父母外周静脉血3 ml,EDTA抗凝,酚-氯仿法提取基因组DNA,于-20 ℃冰箱保存备用。本研究得到了贵州医科大学附属医院伦理委员会的批准,基因分析获取了患者家长的知情同意。

1.2.2 基因测序和验证 应用北京康旭医学检验所二代测序进行患者及其父母三人全外显子检测,应用Cavoris仪打断基因组约200 bp,使用XGen Exome Research Panel v1.0工具包(Integrated DNA Technologies,Skokie,Illinois,USA)捕获外显子,外显子的所有长度为35.58 Mb。然后在Illumina Hiseq2500平台(Illumina,San Diego,CA,USA)标准化上机测序样本。测序结果用Burrows-Wheeler比对仪(BWA)与人类参考基因组(GRCH37/HG19)进行比对。用Samtools和Pindel软件分析了单核苷酸变异和序列的插入和缺失,在相关的变异频率数据库(ESP,dbSNP,1000Genomes,ClinVar和HGMD)中检查所选的变异,应用致病性预测工具(Polyphen 2,SIFT,Mutation Taster)进行预测。针对突变位点应用Sanger测序法进行一代测序验证,基因序列分析应用DNAstar软件进行序列分析和比对。

2 结果

2.1 临床表现及实验室检查结果

患者9月龄时因“3 d内抽搐13次”入院,表现为无明显诱因出现双眼上斜凝视(左侧为主),偶有口唇抽动吐沫,四肢不对称强直,偶有肢体抖动,意识丧失,持续10-20 s后缓解,白天夜间均有发作,抽后嗜睡。抽搐前智力运动正常,抽搐后智力运动倒退至新生儿水平,头抬不稳,坐不稳,不能站。一直不会发声。抽后不会笑,不认人。出生史:第2胎第2产,孕36+6周因母亲患高胆汁酸血症剖宫产,出生体质量2.6 kg,出生时无特殊。既往史及家族史均无特殊。有一3岁6月哥哥,体健。

入院查体:体温37.1 ℃,血压95/49 mmHg,呼吸28次/min,脉搏118次/min,身高75 cm,体质量9 kg,头围45 cm,前囟约1.0 cm×1.0 cm,平软,张力可;神清,头颅五官无畸形,全身皮肤未见皮疹,浅表淋巴结未扪及,双瞳孔等圆等大,直径3 mm,对光反射灵敏,眼球运动正常,口腔黏膜光滑,心肺腹神经系统查体无特殊,枕部平坦,左侧阴囊较对侧大。

辅查结果:血乳酸2.27 mmol/L(0.6-2.2 mmol/L),β-羟基丁酸0.94 mmol/L(0.03-0.3 mmol/L),血常规、肝肾功电解质、血脂、同型半胱氨酸、血氨、铜蓝蛋白、维生素D和B12、叶酸、骨源性碱性磷酸酶、C反应蛋白、凝血均无异常。脑脊液常规、生化、墨汁染色、革氏染色、抗酸染色、细菌培养无异常。心电图:窦性心律不齐。心脏多普勒超声正常。颅脑MR:双侧海马体积缩小,双侧侧脑室颞角增宽,双侧颞叶内侧脑沟增宽,左侧明显。双侧海马MRS(见图1):左侧氮-乙酰天门冬氨酸/(胆碱+肌酸)[NAA/(Cho+Cr)]比值0.46,右侧NAA/(Cho+Cr)比值0.53(正常参考值>0.72),提示双侧海马硬化。

图1 患者脑MR和双侧海马MRS

入院予丙戊酸24 mg/(kg·d)治疗,抽搐发作部分好转;入院1周内给予咪达唑仑1-0.5 μg/(kg·min),抽搐发作控制,逐渐减停咪达唑仑抽搐部分好转。入院10 d查视频脑电图(VEEG):监测期间无特殊临床事件发生,醒睡各期双侧各导弥漫性2-3 Hz中-高波幅慢波发放,背景弥漫性慢波发放,无枕区优势节律(见图2A)。入院半月后,逐渐予托吡酯6.94 mg/(kg·d)治疗,对抽搐发作无明显效果。入院1月后,加用氯硝西泮后发作明显减少,氯硝西泮用量为0.2-0.04 mg/(kg·d),因足量使用后明显嗜睡,导致吸入性肺炎减量，偶有每天双眼向左凝视半分钟。入院39 d复查VEEG:监测期间无特殊临床事件发生,背景慢化好转,醒睡各期双侧顶、枕、后颞大量1-2 Hz中-高波幅慢波阵发,慢波主要局限在后头部枕后颞区,前额中央顶区慢波明显好转(见图2B)。入院2月(11月龄)后逐渐予左乙拉西坦30 mg/(kg·d)后抽搐停止。1岁3月复查VEEG正常(见图2C)。1岁3月起可认人,会笑,生气时易双手抖动,无肢体松软,可独坐,可扶站不会走,不会咀嚼仅能吞咽,易过度兴奋和嗜睡交替。现1岁10月仅左乙拉西坦治疗癫痫,近11月无癫痫发作,现反应能力差,眼神交流差,不会发音,无双手抖,无兴奋思睡,可扶站不会走,咀嚼差。

图2 患者视频脑电图(VEEG)

2.2 基因检测结果

本例患者基因分析证实在STXBP1基因第18外显子中第1651位核苷酸C突变为T(c.1651C>T,见图3A),氨基酸变化为p.A rg551Cys(p.R551C),患者父母亲未发现该位点核苷酸变异,证明患者为新发突变,患者父母亲基因型正常(见图3B和3C)。患者突变位点氨基酸为高度保守位点(见图4)。该突变位点既往国外有报道[9-11]。根据ACMG指南(2015年)[12],通过PS2+PS1+PM1+PM2+PP3致病证据证明患者变异为致病性突变。

图4 患者STXBP1 p.R551C突变氨基酸位点保守性分析

2.3 STXBP1基因突变患者的临床特征

结合患者的临床特征,基因突变检查结果,本例报道的患者诊断为癫痫,STXBP1相关发育性和癫痫性脑病,左侧腹股沟斜疝。在既往国外报道临床资料较全的2例患者与我们报道的病例有STXBP1基因相同p.R551C突变的患者中,病例1[9]为男性患者,病例2[10]为女性患者,这些患者均有智力障碍,惊厥发作有痉挛、强直、阵挛、局灶性癫痫发作和失张力发作(见表1)。脑电图均有背景慢化,无高峰节律紊乱。婴儿期起病,我们报道的患者起病月龄较晚,治疗效果好于国外报道的2例患者。另外国外报道1例STXBP1基因相同p.R551C突变的患者为孤独症患者[11]。国外还报道1例STXBP1基因相同位点突变p.R551G(c.1651C>G)的患者是有智力障碍的孤独症男性患者[13]。

表1 世界范围内STXBP1 p.R551C突变患者的临床数据

3 讨论

突触融合蛋白结合蛋白1(STXBP1)主要是在大脑中表达的膜转运蛋白家族中的一种蛋白,其在神经递质分泌的突触囊泡对接和融合中起重要作用。STXBP1基因编码该蛋白,由20个外显子组成,位于染色体9q34.11上[14,15]。该基因有错义、移码、无义和剪接位点突变及基因内和包括该基因的染色体大片段异常等。STXBP1突变患者的表型谱很广,国内外报道STXBP1基因突变患者有大田原综合征、婴儿痉挛症、未分类的早发型癫痫和脑病、Dravet综合征、Rett综合征、非综合征性癫痫、智力障碍和孤独症等[2-7,11,13,16,17]。表现为广泛复杂神经发育障碍类疾病,而不是原发性癫痫性脑病,应称之为STXBP1脑病,包括有癫痫发作和非癫痫发作类疾病[17]。该类患者的临床特征:①约95%的患者有癫痫,最常见的发作类型是痉挛发作(65.3%)、局灶性发作(57.9%)和强直性发作(41.3%),有1/3以上患者通过治疗可无癫痫发作,有1/3患者为难治疗癫痫;②脑电图检查中有60%以上有局灶性或多灶性癫痫波活动,有35.9%为暴发抑制和40%高峰节律紊乱;③所有患者均有智力障碍,88.4%患者为重度到极重度的智力障碍;④约五分之一的患者中出现孤独症或孤独症特征的行为问题;⑤常见运动异常特征有轴向低肌张力、共济失调、意向性震颤、运动障碍或肌张力障碍等;⑥约一半的患者中影像学检查(脑MRI)正常,其他的异常有脑萎缩(33.3%)、胼胝体变薄(16.2%)、髓鞘发育不良或延迟(16.2%)[17]。

STXBP1脑病多在新生儿到婴儿期发病,早期癫痫患者最初主要特征是运动性癫痫(局灶性或全身性),初始发作间期脑电图异常,有正常的头围发育。此外,患者经常有中到重度发育迟缓。患者常有共济失调步态。出现这些特征时临床医生应考虑STXBP1基因的分子筛选[18]。

STXBP1脑病中没有发现癫痫的起病年龄或持续时间与智力严重程度相关,患者基因型和表型的关系不大,STXBP1在神经发育的许多方面发挥重要作用,该基因在脑内可通过多个维度干预神经系统发育,该类疾病除了有智力障碍和癫痫外,还有其他多种神经系统异常表现,包括孤独症或孤独症特征、运动障碍、肌张力障碍、震颤、肌张力低下、共济失调、锥体外系异常等表现[17]。我们报道的STXBP1基因相同p.R551C突变的患者就有很多表型,故遗传背景或环境因素等其他因素可能在形成最终表型中起作用。我们报道的患者在婴儿期发病,在发病早期有频繁惊厥和智力低下,用药物控制惊厥发作后脑电图正常但仍有明显智力运动发育障碍,其为STXBP1早发性癫痫和脑病,但与早发性癫痫脑病易致概念混淆,我们诊断为STXBP1相关发育性和癫痫性脑病。因2017年国际抗癫痫联盟重新定义一类新的疾病为发育性和癫痫性脑病的概念,该病主要是由于遗传因素引起,有早期发病,难治性癫痫发作,发育迟缓或停滞等,发育性异常和癫痫因素均可导致脑病[19],该类脑病可以与致病基因名合并命名[19,20]。且这些患者较易并发智力障碍、孤独症谱系障碍(ASD)和行为问题等[21]。我们在国内首次提出诊断该类疾病,以期更好地认识该类疾病,对本病的病因治疗可能更有帮助。

STXBP1脑病的治疗需要多学科协同治疗,目前其癫痫治疗主要是症状性治疗,其行为和运动问题需要运动疗法和作业治疗,以最大限度地发挥发育潜力,该类疾病的癫痫治疗多较困难,且多需要抗癫痫药联合应用,其中最常被报道有效的药物是丙戊酸,其次是左乙拉西坦和氨己烯酸[17]。在一些研究中,氨己烯酸对痉挛发作有很好的反应[16,22,23],丙戊酸[22,23]和左乙拉西坦[24]也可有同样的效果。在动物模型实验中,通过VEEG显示,不同基因组背景的Stxbp1+/-小鼠再现人类所观察到的癫痫表型,其肌阵挛和棘波放电能被左乙拉西坦抑制。推测左乙拉西坦具有结合到突触囊泡释放糖蛋白SV2A的突触前作用模式,可以抑制小鼠模型中由突触前基因Stxbp1基因突变引起的脑电异常[25]。有报道生酮饮食成功治疗STXBP1脑病的1例癫痫患者,是生后10 d发病的STXBP1基因p.R406C突变的患者,其初始表现为眨眼,嘴唇抽动,眼睛向右侧偏离,不对称强直,后发展为婴儿痉挛症,给予生酮饮食联合托吡酯治疗后癫痫发作控制[26]。另外,有文献报道两例STXBP1脑病患者接受癫痫外科手术后癫痫治疗效果良好,1例在生后5 d发病的STXBP1基因p.gly544val突变患者,其初始发作为肌阵挛发作伴凝视,5个月时出现不对称屈肌痉挛。对苯巴比妥、卡马西平和皮质类固醇激素有暂时效应,对氨己烯酸、托吡酯、左乙拉西坦、硝西泮和维生素B6无效,脑MRI正常,8月龄时脑电图表现为慢波和癫痫波活动,在右枕颞区最显著,随后硬膜下网格脑电图在脑右后区记录到发作期多发性痉挛发作波形,在1.5岁时患者被实施右侧颞叶枕部完全离断和多处软脑膜下横切术,术后右侧枕叶活检示局灶性皮质发育不良1a型,手术后癫痫发作频率立即降低了95%,父母反应生活质量有明显改善[10],故推测STXBP1突变与局灶性皮质发育不良可能存在因果关系[10];另一例STXBP1基因p. Thr78His fs*40突变患者为男性试管婴儿,没有癫痫家族史,为出生体质量870 g的25周早产儿,接受了9 d的机械通气治疗,此后一直正常,没有任何并发症,直到4月龄(纠正)时被发现有智力发育迟滞,在5个月时接受了脑磁共振成像,脑电图和染色体检查没有明显异常,6月龄时出现了伴脑电图高峰节律紊乱的婴儿痉挛症,予促肾上腺皮质激素治疗,仅产生短暂的效果,9月龄仍有明显痉挛发作和智力运动发育迟滞及皮质盲,脑MRI显示胼胝体发育不全,脑白质髓鞘形成延迟,双侧额叶中度萎缩,但无脑室周围白质软化,甲状腺素释放激素,托吡酯、拉莫三嗪对痉挛发作或脑电异常无效,1岁1月时接受了胼胝体切开术治疗,术后未再出现癫痫发作和脑电异常,尽管仍不能坐或看,但患者能表现出基本的情感反应[27]。

综上所述,我们在国内首次诊断STXBP1相关发育性和癫痫性脑病,国内首次明确该病诊断概念。该病患者起病年龄小,进展快,以反复抽搐(痉挛、局灶性发作、强直)为主要表现,智力运动明显倒退,发育性异常和癫痫因素均可导致脑病,与普通癫痫比较治疗效果差,治疗方面急性期我们采用左乙拉西坦联合丙戊酸和小剂量苯二氮类药物有效,病情平稳后左乙拉西坦维持治疗效果好。该类疾病国内外多以左乙拉西坦或其联合多种抗癫痫药治疗为主[17,24,27],生酮饮食和癫痫外科手术治疗在部分个案患者中有一定希望。STXBP1相关发育性和癫痫性脑病属于STXBP1脑病中最常见的一类疾病,该类疾病属于复杂神经系统发育异常疾病,病因治疗需要进一步研究。