PGK1基因变异致磷酸甘油酸激酶1缺乏症1例临床与遗传学分析

孙明霞 王艳萍 华 颖 王健彪 胡笑月 张 林 马静波 陈李兰

无锡市儿童医院神经科（江苏无锡 214000）

糖原累积病（glycogen storage disease,GSD）是一组遗传性糖原代谢异常性疾病，肌肉和肝脏最容易受累[1-2]。磷酸甘油酸激酶缺乏症是Ⅸ型糖原累积病，是一类罕见的X 连锁隐性遗传病，它可导致多系统异常，临床表现主要有两种形式，溶血性贫血和肌病（横纹肌溶解症，发作时有肌红蛋白尿），可单独存在，也可同时并存；还有神经系统异常，临床上可与上述两种形式并存，表现为不同程度的智力障碍、抽搐、失语、运动困难、行为异常、偏瘫性偏头痛、癫痫发作和脑电图异常等[2-3]。患者表型不一，通常在婴儿期和青春期之间发作，其肌肉症状呈进行性发展。与其他代谢性疾病一样，发病越早，临床症状越严重。现对1例PGK 1基因变异导致的Ⅸ型糖原累积病临床表现及基因特点进行分析，并对国内外文献进行复习。

1 临床资料

患儿男性，3岁11个月（2018年1月）因发热1天，抽搐2次首次来无锡市儿童医院就诊。患儿系G1P1，足月顺产，出生体质量3350 g，无窒息抢救史。3 月龄竖头，13月龄独走，运动发育正常；1岁能主动叫人，但较同龄儿发育稍落后。患儿父母健康，否认特殊疾病史。病程中高热不退，反复抽搐，后出现左侧中枢性面瘫，解茶色尿，血红蛋白进行性下降，伴有甲状腺功能低下。入院查体：神志模糊，Glasgow 评分12 分（运动5 分，睁眼3 分，语言4 分），呼吸平，面色苍黄。双侧瞳孔等大等圆，对光反射存在。咽充血，双侧扁桃体Ⅱ度肿大，未见脓性分沁物，颈软。心、肺、腹查体无特殊。颅神经检查无明显异常，右侧肢体肌力正常，左侧肢体肌力2级，左侧肌张力减弱。脑膜刺激征阴性，双侧巴氏征阳性，左侧显著。实验室检查：天冬氨酸氨基转移酶98 U/L，乳酸脱氢酶1445 U/L，肌酸 激酶（CK）293 U/L CK-MB 16 U/L，头颅磁共振成像（MRI）提示右侧额颞顶枕异常信号（图1），视频脑电图示右侧枕区未见明显节律（图2）。4岁5个月无热抽搐起病，呈局灶性发作，之后反复高热，频繁抽搐发作，有应用生酮饮食控制抽搐发作。6岁3个月又以无热抽搐起病，病情进展迅速，解茶色尿，伴有肌酶的进行性升高（CK：99 125U/L，CK-MB：1 966U/L），存在横纹肌溶解症，行血液灌流、血浆置换，并输血、应用呼吸机辅助呼吸，应用丙泊酚及多种抗癫痫药物治疗。

图1 患儿头颅MRI

图2 患儿视频脑电图

为明确患儿病因，经医院医学伦理委员会审核批准及患儿家属知情同意，委托北京康旭医学检验所行家系外周血全外显子 Slim 版+MLPA 015:线粒体基因大片段+线粒体基因测序（核心家系）。结果未发现受检者线粒体基因存在大片段变异，通过检测位于线粒体基因组上的37个基因，未发现与临床表型相关的基因变异。患儿PGK 1基因存在可能致病性，在受检者PGK1基因发现 c.150C>G（编码区第 150 号核苷酸由 C 变为 G）的核苷酸变异，该变异导致第 50 号氨基酸由 Cys 变为 Trp（p.Cys50Trp），为错义变异。目前根据ACMG 指南，该变异判定为可能致病性变异。ACMG分类证据：PM2、PM6、PM1、PP2、PP3。结合临床表现患儿确诊为PGK1缺乏（图3）。

图3 患儿及父母亲PGK1基因Sanger 法验证 c.150C>G 测序图

目前随访中，建议少食多餐，增加能量及脂类供应，尤其在疾病情况下，适当限制运动。目前奥卡西平（0.45g，bid）+左乙拉西坦（0.5g，bid）口服维持中，患儿智力发育落后于同龄儿，智力测试仅有60分，语言口齿欠清，行为幼稚，容易冲动，不能进行简单的抽象思维和推理，能和人正常交流，家长陪读于普通小学一年级，学习成绩差，目前休学中。

2 讨论

糖原累积病是一组与糖原合成、降解有关的酶缺陷引起的遗传代谢性疾病，其中肝脏和肌肉最易受累。根据缺陷酶不同及发现的年代顺序糖原累积病分为13 型[2]。磷酸甘油酸激酶（PGK）缺乏症属于Ⅸ型糖原累积病，它的临床表现与Ⅴ型糖原累积病相似。但是，Ⅸ型糖原累积病也可由多个基因缺陷引起，临床上难以区分，而传统的Sanger 测序法每次只能检测一个外显子，国内又缺乏酶学检查实验室，因此确切的诊断和分型遇到困难，这也是国内罕见报道的原因。其中PGK的缺陷引起X连锁的糖原累积病，迄今为止，已被报道的大多数致病变异为错义变异，少数为剪接变异和插入缺失变异[3]。目前国外关于磷酸甘油激酶缺乏症报道仅数十例，大多为家族性病例及散发病例，国内罕见报道，诊断主要依据酶活性检测和相关基因检测。

PGK 是糖原磷酸化酶的激活剂，在糖原分解成葡萄糖的代谢过程中起着非常重要的作用。PGK 的不同亚基及其同工酶的变化导致了不同的遗传模式、生物特异度与临床表现。PGK 存在于所有的有机生命中，进化中序列高度保守，存在同工酶，在哺乳动物基因组中有两种PGK 酶。PGK-1 是糖酵解的关键酶，在所有组织中均有表达。PGK-2 位于常染色体，只在精子发生细胞中表达。磷酸甘油酸激酶缺乏症主要由PGK 1基因变异引起。PGK 1基因的OMIM 编码：311800，位于Xq 21.1，包含11 个外显子，该基因编码的蛋白质是一种糖酵解酶，可催化1,3-二磷酸甘油酸酯转化为3-磷酸甘油酸酯。除了其作为糖酵解酶的作用外，PGK 1还充当聚合酶α 辅因子蛋白（引物识别蛋白）的作用，可能在精子运动中起作用。PGK 1蛋白由肿瘤细胞分泌，在肿瘤细胞中通过减少丝氨酸蛋白酶纤溶酶中的二硫键发挥功能，从而参与血管生成，导致肿瘤血管抑制剂血管抑制素 的释放[4]。

磷酸甘油酸激酶缺乏症可导致多系统异常，出现不同的临床症状，临床表现主要有两种形式，溶血性贫血和肌病（横纹肌溶解症，发作时有肌红蛋白尿），可单独存在，也可同时并存。另有神经系统异常，可与临床上述两种形式并存，表现为不同程度的智力障碍、抽搐、失语、运动困难、行为异常、偏瘫性偏头痛、癫痫发作，可有脑电图异常。最常见的是慢性溶血性贫血，同时可伴有智力减退，神经功能的紊乱和肌病等[5-7]。三种临床症状同时出现较为罕见[8]。Chiarelli等[9]研究发现，PGK1缺乏相关的不同临床表现主要取决于PGK1基因变异引起的不同类型的变异，这表明需要确定PGK变异体的分子特性，以帮助预后和遗传咨询。然而，仅根据变异酶的分子特性还不能了解其临床症状。不同的干预因素(环境、代谢、遗传和/ 或表观遗传)可以促进PGK缺乏临床表型的表达。目前，没有明确的基因型与临床表型具有相关性，大多数变异会严重影响热稳定性以及不同程度的影响催化效率，这与临床观察到的患者PGK 活性极低一致。同时发现，p.I 47 N，p.L 89 P，p.C 316R，p.S 320 N和p.A 354 P 与临床表型之间关联最为紧密，携带这些变异的患者表现出溶血性贫血和神经系统疾病（p.A 354 P 变异除外），没有肌无力表型。某些变异对PGK 的催化效率（p.G 158 V，p.D 164 V，p.K 191 del，p.D 285 V，p.D 315 N 和p.T 378 P）和热稳定性(所有变异，除 p.T378P)有严重影响，主要与肌病有关。某些变异（p.R 206 P，p.E 252 A，p.I 253 T，p.V 266 M 和p.D 268 N）与广泛的临床症状相关[9]。Vissing 等[10]研究发现，残余磷酸甘油酸激酶活性水平调节其临床表型，PGK 缺乏症患者糖酵解受损的程度是临床表型的主要决定因素。PGK 1缺乏时糖酵解能力降低可导致多系统受累，并增加运动性横纹肌溶解症的 易感性。

Maeda等[11]报告1例X染色体连锁PGK缺乏症，男性先证者智力迟钝，有行为障碍，有溶血性贫血发作。患者红细胞的酶活性约为正常细胞的10%，培养成纤维细胞的酶活性约为正常细胞的50%。Tamai等[12]报告1例患有PGK缺乏症的日本男童，表现为慢性溶血性贫血。PGK1缺乏的诊断是在11月龄基础上的低PGK酶活性，并通过PGK1基因测序鉴定了一个新的错义变异：第10外显子c.1180A>g；患儿3岁龄有输血依赖性溶血性贫血，但没有神经肌肉疾病或发育迟缓的证据。需要长期随访以确定未来可能的临床表现。Echaniz[7]等报告了法国一项多中心回顾性研究发现，目前已知PGK缺乏症患者临床表型各不一，并首次证实PGK缺乏症可能影响周围神经系统，表现为腓骨肌萎缩症（CMT）样疾病。Matsumaru 等[13]发现二代测序在1例16 岁的日本男性患者中发现了半合子PGK1变异(p.V217I)，该患者表现为智力残疾和不明原因的肌肉无力发作；酶学分析显示RBC-PGK 活性稍低，其他糖酵解酶代偿性增加。本研究发现受检者PGK1基因 c.150C>G（编码区第 150 号核苷酸由 C 变为 G）的核苷酸变异，该变异导致第 50 号氨基酸由 Cys 变为 Trp（p.Cys50Trp），为错义变异。该变异可能导致蛋白质功能受到影响。该变异的致病性尚未见文献报道（参考数据库HGMD Pro 及 PubMed）。该变异不属于多态性变化，在人群中发生的频率极低（参考数据库1000Genomes、dbSNP）。在受检者PGK1基因所发现的变异遗传自受检者其母，其母为杂合子，符合 X 连锁隐性遗传方式，根据ACMG指南，此变异判定为可能性致病。结合该患儿临床表现中出现溶血性贫血、神经系统损害及肌病等全部PGK1缺乏临床表现，结合该患儿的遗传学、生物学及临床表型，目前可临床诊断为PGK1缺乏症，这与日本报道1例3岁男童患有PGK1缺乏症错义变异患者（c.1060G>C）[14]，并出现全部临床症状较为类似。较为遗憾的是，国内目前尚无公司可以完成酶学活性的检测。

磷酸甘油酸激酶缺乏症目前尚无针对基因和酶替代的治疗，主要针对贫血可以补充铁剂和输血[15]。当发生肌肉衰竭时，需避免剧烈运动，在神经系统疾病危急期间需要特别护理，以免危及生命。如果神经系统严重恶化，则可以选择骨髓移植。其他治疗包括对症治疗和支持治疗。本例患儿出现了严重的横纹肌溶解伴有癫痫持续状态，病程中行血液灌流、血浆置换，并输血、呼吸机辅助呼吸，应用丙泊酚及多种抗癫痫药物治疗。预后是可变的，取决于贫血的严重程度和其他表现的存在，患者的表型高度可变，通常在婴儿期和青春期之间发作，其肌肉症状呈进行性发展，与其他代谢性疾病一样，发病越早，临床症状越严重。目前，科学家们正在研究该疾病病因，并试图设计一种酶替代疗法。

综上所述，磷酸甘油酸激酶缺乏症是一类罕见的X 连锁隐性遗传病，它可导致多系统受累，临床表现多样，目前尚无特效治疗，主要为对症和支持治疗为主，早期干预治疗有助于改善患者生活质量。