GPI 基因突变致葡萄糖磷酸异构酶缺乏症1 例报告并文献复习

黄 鹏 唐 黎 汪爱平 刘玲娟 熊 洁 肖阳阳 毛定安 刘利群

中南大学湘雅二医院1.儿科，2.儿童脑发育与脑损伤研究室（湖南长沙 410011）

葡萄糖磷酸异构酶（glucose-6-phosphate isomerase，GPI）缺乏症（OMIM:172400）是一种罕见的常染色体隐性遗传病，发病率低[1]，1968年首次报道[2]，其主要临床表现为慢性非球形大细胞性溶血性贫血，严重者可有神经肌肉功能障碍、胎儿水肿，可致新生儿死亡[3-4]。目前GPI 缺乏症报道较少，临床诊断较为困难。本文回顾分析1例GPI 缺乏症患儿的临床资料和基因检测结果，并结合文献进行总结。

1 临床资料

患儿，男，4岁3月龄。因反复皮肤黄染、贫血4年余，皮疹4天，发热2天入院。患儿入院前4天被蚊虫叮咬后双下肢出现皮疹并破溃，入院前2 天接种麻腮疫苗后发热，面色苍白，皮肤黄染加重。患儿为G1P1，足月顺产，出生体质量4.3 kg，血型为A型、RH（D）阳性。生后6小时出现黄疸、重度贫血，治疗后好转（具体不详）。此后贫血、皮肤黄染反复发生，伴有肝脾肿大。每隔1～3 个月输注红细胞治疗，4 岁时因巨脾行脾切除术。患儿1岁才能独坐，2岁扶站，3岁能独走，易摔跤；能正常言语交流，理解能力可，反应敏捷，能自行穿衣、洗漱。父亲体健，母亲患有地中海贫血，母亲家族有地中海贫血史（具体不详）。

入院体格检查：体温37.4℃，脉搏130次/min，呼吸32次/min，身高97 cm（＜-1SD），体质量14.5 kg（＜-1 SD），神清，巩膜黄染，眼睑、唇黏膜、甲床苍白；双小腿内侧皮肤可见散在丘疹，丘疹中心可见破溃及黄色分泌物，周围有红晕；咽部充血，双侧扁桃体III度；腹部膨隆，肝右肋缘下8 cm，剑突下7 cm，质韧，无压痛；脊柱、四肢无畸形，双下肢肌张力稍低，四肢肌力正常；行走时步伐较小、速度较慢，独自行走约30 米后诉双侧膝关节疼痛；膝反射、跟腱反射可引出，病理征、脑膜刺激征阴性。实验室检查：血常规白细胞计数（WBC）28.38×109/L，血红蛋白（Hb）63 g/L，平均红细胞体积（MCV）119.8 fL，网织红细胞0.62%；外周血涂片示成熟红细胞大小不均，可见大量嗜碱性点彩红细胞、嗜多色性红细胞；谷氨酸氨基转移酶69.2 U/L，天冬氨酸氨基转移酶269.5 U/L，总胆红素77.5 μmol/ L，间接胆红素36.2 μmol/L，乳酸脱氢酶698.4 U/L；铁蛋白 31 155.2 ng/mL；超敏C反应蛋白35.78 mg/L，降钙素原2.4 ng/L；肌酶、病毒性肝炎抗原抗体、自身免疫性肝炎抗体、狼疮抗体谱、抗核抗体谱、血管炎抗体谱、抗O抗体、类风湿因子未见异常；结核斑点试验、结核杆菌抗体、巨细胞病毒DNA、EB病毒DNA、血培养均阴性；血尿代谢筛查、血清铁、铁染色、葡萄糖-6-磷酸脱氢酶（G6PD）酶、丙酮酸激酶、血红蛋白电泳、直接抗人球蛋白试验、红细胞脆性试验、酸溶血试验、骨髓细胞学检查、染色体检查均未见异常。髋膝关节X线、头颅及脊髓MRI、四肢肌电图无异常；腹部CT 示肝大；膝关节MRI 示双膝关节少量积液并滑膜增厚。

根据患儿临床表现及辅助检查结果，无法用常见的溶血性疾病解释，怀疑遗传代谢性疾病可能，经医院伦理审核及家属知情同意后，对患儿及父母行全外显子检测及Sanger 测序验证。结果发现患儿GPI基因第6 号外显子存在c.553 T＞A 纯合错义变异（NM_001289790，F 185 I），分别遗传自父母，见图1。查阅千人基因组计划、ClinVar数据库、人类基因突变数据库，均未见该位点变异报道。根据美国医学遗传学与基因组学学会（American College Medical Genetics and Genomics，ACMG）指南，该基因变异的致病性分析为III类，即临床意义未明。该变异位点位于GPI蛋白第一个结构域内，经Polyphen 2 软件预测该变异极可能致病（致病性相关分数为0.983）；Provean 软件预测该变异为影响蛋白功能的有害变异（影响分数为-4.995）。构建基因变异前后GPI 蛋白结构图，可见蛋白空间构象发生改变（图2）。对GPI基因进行蛋白质二级结构预测显示，该基因编码的蛋白质中，包含24个α-螺旋、8个β-折叠、33个无规卷曲，其中二级结构占比为α-螺旋42.64%、β-折叠8.49%、无规卷曲48.87%，c.553T＞A（p.Phe185Ile）变异位于卷曲结构内，为错义变异，位于蛋白编码区，推测该变异可能导致功能上的改变。同时结合患儿临床表现、血生化检查结果和家系特点，可判定该突变为致病突变。

图1 患儿及父母GPI 基因测序图

图2 GPI 蛋白结构预测图

结合临床表现、基因检查结果以及致病基因遗传方式，患儿确诊为GPI缺乏症。入院后予积极抗感染、输注浓缩红细胞、护肝等对症支持治疗，贫血、黄疸明显改善。出院后随访1 年，患儿病情稳定，Hb 维持在70～80 g/L，期间只输4次红细胞，未再接种疫苗。目前服用去铁酮片。随访过程中Gesell发育量表评估示大运动88分，精细运动94分，适应性92分，语言90分，个人社交87分。

2 讨论

GPI缺乏症是由于编码GPI蛋白的GPI基因发生变异所致[2]。GPI基因位于19q13.1上，包含18个外显子、长约1.9 kb的cDNA，编码成含有558个氨基酸的GPI蛋白，该蛋白是一种同型二聚体酶，在所有组织中均有表达，主要参与糖酵解第二步骤[5]。

以“葡萄糖-6-磷酸异构酶缺乏症”、“葡萄糖磷酸异构酶缺乏症”为关键词和主题词精确检索中国期刊全文数据库（CNKI）及万方数据库，以“Glucose-6-phosphate isomerase deficiency”、“Glucose phosphate isomerase deficiency”为关键词和主题词检索PubMed数据库，均从建库至2020年4月。共检索到269篇文献，其中临床资料齐全、经基因检测确诊的英文文献31篇、中文文献1篇，排除重复报道的病例，共有患者69例。其中男36 例、女33 例，以欧美、印度人居多，多在出生或婴幼儿期起病。患者主要临床表现为反复面色苍黄、皮肤黄染、贫血貌，此外还可伴肝脾大、胆囊结石、高胆红素血症、高网织红细胞血症、高铁蛋白血症，胆红素升高以间接胆红素为主，部分可有乳酸脱氢酶升高[3]。患者易反复发生感染，而感染、药物、疫苗接种可诱发严重的溶血危象[2,6]。部分患者可出现智能运动发育迟缓、肌张力降低、肌无力、面瘫、顽固性癫痫、共济失调、胎儿水肿及新生儿死亡[7-8]。其中有2例GPI缺乏症患者合并G6PD缺乏症[3,9]，推测G6PD缺乏可能增强GPI活性，并可改善GPI缺乏后的生化结果及临床后果[9]。本例患儿自出生起反复出现黄疸、贫血、肝脾肿大、肌张力稍低，实验室检查显示大细胞低色素性贫血、高间接胆红素血症、高网织红细胞血症、高铁蛋白血症、高乳酸脱氢酶血症，与既往文献报道相符合。

GPI缺乏症临床表现轻重不一，轻度患者可存活至成年，严重者出生即可死亡。但GPI 缺乏的程度与贫血、黄疸的严重程度无关，且临床表型与基因型的异质性很大，一些纯合变异患者可能没有任何症状，而另一部分患者可能并发严重的神经肌肉功能障碍，且同一位点纯合变异导致的贫血与黄疸程度、输血依赖度也可能不同[2,5]。GPI缺乏症患者常规溶血性贫血筛查往往无异常，其诊断基础是GPI 活性测定，但有部分患者酶活性变化不显著，且GPI活性易受到输血等因素的影响。基因检测是目前确诊该病最精准的方法[10]。文献检索到的69例患者中复合杂合变异25例、纯合变异44例，涉及变异位点47个。变异类型包括错义变异、无义变异、移码变异及剪切位点变异，以错义变异最常见。变异位点以exon12处的c.1040G＞A最多，该变异在合并神经肌肉损伤的印度GPI缺乏症患者中发生率较高。本例患儿具有典型的临床症状，有定期输血史，多次常规溶血性贫血筛查未见异常，考虑到反复多次输血可能影响GPI 的活性及实验室条件限制，未检测GPI 活性。基因检测证实本例患儿GPI基因c.553T＞A（F185I）点突变，未见报道，经验证为致病性变异。

与国内报道的另1例GPI缺乏症不同的是[11]，本例患儿发病年龄更早、溶血程度稍轻、在婴幼儿期出现大运动发育落后、出现新的基因变异，同时本例患儿双下肢肌张力稍低，行走后诉双膝关节疼痛，髋膝X 线不支持骨折，头颅及脊髓MRI、肌电图检查不支持神经肌肉病变。血常规中白细胞计数升高，以中性粒细胞为主，炎症指标升高，但膝关节局部无红肿、压痛、摩擦感，抗感染治疗后白细胞计数、炎症指标下降均不支持局部感染。结合患儿免疫、结缔组织、结核检查阴性及膝关节MRI检查结果，考虑上述症状由双膝关节滑膜炎所致可能性大，复习相关文献未见GPI缺乏症合并关节滑膜炎的报道。

目前GPI缺乏症无特异性治疗，患者常需依赖输血维持Hb水平稳定，其他治疗方法包括脾切除、血浆置换、祛铁治疗[5]。部分患儿脾切除可减轻贫血、降低输血需求[12]。由于感染、疫苗接种可能诱发溶血危象，故对于确诊患儿应尽量预防和控制感染，同时还需慎重考虑接种疫苗的时机和种类。本例患儿定期输红细胞，脾切除后贫血、黄疸较前减轻，输血频率由1～2个月1次延长至3～4个月1次，本次入院是由于感染、接种疫苗致使溶血加重，积极抗感染后病情好转。

综上所述，GPI缺乏症具有典型溶血性贫血的临床表现，易和其他溶血性疾病发生混淆。GPI 缺乏症在临床中罕见，临床医师对该疾病的认识较少，易致漏诊、误诊。因此，临床上对于反复发生溶血性贫血且常见病因无法解释时，应尽早行GPI 酶活性、基因检测帮助尽早诊断、干预。本研究发现一个未见报道的GPI基因突变，丰富了基因突变数据库，为今后该疾病的研究提供参考。