ATP7A基因新发变异致Menkes病1例

石晓萌，路新国

（1.中国医科大学深圳市儿童医院风湿免疫科，广东 深圳 518038；2.深圳市儿童医院神经内科，广东 深圳 518038）

Menkes病（Menkes disease，MD）于1962年由MENKES等［1］首次报道，是一种X连锁隐性铜代谢神经退行性疾病，由于编码铜转运P型腺苷三磷酸酶（adenosine triphosphatase，ATPase）的ATP7A基因突变所致。主要表现为特征性“卷发”、进行性神经变性、难治性癫痫、结缔组织异常、新生儿低血糖、生长迟缓等。本文报道1例2020年12月我院收治的MD病例，并复习相关文献。

1 临床资料

患儿，男，6月龄，因“反复抽搐4月余、吐奶1周”入院。最初表现为颜面及口周发绀、流涎，表情呆滞，未见明显四肢动作，持续10余分钟，成簇发作，双眼向上凝视，不对称强直，左上肢屈肘强直，右上肢自然状态。3月余前加用左乙拉西坦后，抽搐仍反复发作，表现同前，持续时间可达2 h，发作18～20次/d。2月余前加用丙戊酸钠，脑电图示痫样放电，可见较多低幅尖波呈多灶发放，加用托吡酯后发作次数减少。其后加用奥卡西平及减停丙戊酸钠，发作次数增多，且出现新的发作形式，表现为舌头外伸、口唇发绀、下肢较强直，偶有上肢屈曲，持续约1～2 min，发作10～20次/d，间断右眼眨眼，伴吐奶，非喷射性，2～3次/d，治疗效果欠佳。

患儿系第2胎第2产，孕39周，顺产，出生体质量3 300 g，出生后因“窒息复苏后23 min”于外院住院，诊断“新生儿窒息，产瘤，新生儿高胆红素血症，新生儿头颅血肿，蛛网膜下腔出血”，予抗感染等对症治疗后好转。母孕期一过性高血糖，生后母乳喂养1个月，人工喂养5个月，现不能竖头、抬头，不会笑，追光、追物差。家族史、外伤及手术史、输血史、预防接种、传染病史无特殊。

体格检查：体质量7.9 kg，神志清，精神反应可。全身皮肤白，皮肤松弛，浅表淋巴结未触及肿大。头围41 cm，后枕部凹陷，卷曲发，粗硬，前囟凹陷，斜径2.0 cm×2.0 cm，张力不高，见图1。双侧瞳孔等大等圆，直径3 cm，对光反射灵敏。咽部无充血。颈软，无抵抗，未见三凹征，双肺呼吸音粗，可闻及痰鸣音，未闻及干湿啰音，心腹未见异常。关节屈曲度大，四肢肌张力低，双侧膝反射可引出。阴茎长度2 cm。

图1 患儿皮肤及毛发

辅助检查：血常规正常。尿液分析显示，细菌1 480.05/μL，结晶29.70/μL，余正常。血乳酸（lactate，Lac）1.8～6.67 mmol/L；丙戊酸35.0 μg/mL；肝肾功能、心肌酶、体液免疫正常。血气分析（静脉）pH7.562，HCO3-21.9 mmol/L，碱剩余（base excess，BE）-3.1 mmol/L，血钙 1.31 mmol/L，血糖4.8 mmol/ L，Lac值3.86 mmol/ L，铜蓝蛋白（ceruloplasmin，CER）5.8 mg/d L（正常值20～60 mg/d L）；铁3.8 μmol/L（正常值9.0～32.6 μmol/L）、血 铅143 μg/L（正常值0～100 μg/L）、铜3.2 μmol/L（正常值8.79～29.54 μmol/L）；尿铜9.8 μg/24 h（正常值15～60 μg/24 h）。痰培养：卡他莫拉菌（4+）。血筛查正常。尿筛查：丙戊酸、2-丙基-3羟基戊酸、2-丙基-5羟基戊酸增高，可能与使用抗癫痫药物有关。泌尿系统超声显示：右肾高回声团块，考虑结石。胸部X线片：双侧肋骨末端膨大。上消化道超声未见异常。心电图示窦性心律，大致正常心电图。颅脑磁共振（5月龄）显示：双侧大脑半球多发软化灶伴胶质增生，双侧额顶颞部硬膜下积液/积血，脑萎缩，幕上脑室扩张，见图2。脑电图（6月龄）显示：各导大量弥漫性慢波，双侧枕区为主大量不规则慢波混合棘波、尖波及低波幅快活动连续发放，可波及双侧后颞区。

图2 颅脑磁共振图像（5月龄）

诊治经过：入院后停用奥卡西平，继续口服左乙拉西坦38 mg/（kg·d）及托吡酯片抗癫痫治疗，并将托吡酯剂量由2 mg/（kg·d）上调至3.2 mg/（kg·d）。辅以头孢曲松50 mg/（kg·d）抗感染，吸痰、雾化、补液等对症治疗后，Lac值降至2.94 mmol/L，但仍有每日抽搐发作，家属要求出院。

基因检测：根据患儿病情需要，家长签署知情同意书，完善全外显子基因检测。结果显示，X染色体ATP7A基因5号外显子存在半合子变异：c.1435C＞T（p.Gln479Ter），见图3。该变异为无义突变，在参考人群基因频率数据库（The Genome Aggregation Database，gnomAD）中最小等位基因频率未见记录，该变异被Clinvar数据库报道为Pathogenic（http：//www.ncbi.nlm.gov/clinvar/variation/618540）。经家系验证后提示受检者父亲未见突变，受检者母亲杂合突变，此基因突变导致第479号氨基酸由谷氨酰胺变为终止密码子（p.G1n479Ter）。根据美国医学遗传学与基因组学学会（The American College of Medical Genetics and Genomics，ACMG）指南，该变异为功能丧失突变（loss-of-function，LOF），该突变位点在ESP数据库、千人数据库、EXAC数据库中未见，为新发突变，截断突变c.1435C＞T导致转录提前终止，该变异为可能致病变异。

图3 ATP7A基因测序结果显示患儿存在c.1435C＞T位点变异，患儿母亲为携带者，父亲无该位点变异

结合患儿临床特征、实验室检查及基因结果，患儿出院诊断为“MD，难治性癫痫（局灶性发作），癫痫性脑病，全面发育迟缓，急性支气管炎，右肾结石，高铅血症”。

2 讨论

MD是一种由位于Xq21.1的ATP7A基因突变引起的X染色体隐性遗传的进行性全身性铜代谢疾病，1962年由MENKES等［1］首次报道。发病率约为1/300 000～1/100 000，澳大利亚可能高达1/40 000，男性多见［2-3］。ATP7A基因包含23个外显子，分布在约150 kb的基因组DNA中，编码位于跨高尔基网络（trans-Golgi network，TGN）的1 500个氨基酸残基的铜转运P型ATPase，具有6个氨基末端铜结合位点和1个具多个功能结构域的催化转导核心；在肠细胞、胎盘、构成血脑屏障的星形胶质细胞、脑血管内皮细胞及神经元和脉络丛细胞中表达［4］。根据残留的ATP7A活性不同，MD可分为经典MD（占90%以上）、枕角综合征（occipital horn syndrome，OHS）和X连锁远端脊肌萎缩症-3（X-linked distal spinal muscular atrophy type 3，SMAX3）。

关于MD的致病机制，一种广泛被认可的观点是人肠细胞外的Cu2+被二价金属转运蛋白1（the divalent metal transporter 1，DMT1）结合并还原为Cu+，通过肠上皮细胞顶膜上的铜转运蛋白1（copper transporter 1，CTR1），再经超氧化物歧化酶的铜伴侣（copper chaperone for superoxide dismutase，CCS）、细胞色素C氧化酶铜伴侣蛋白（cytochrome C oxidase copper chaperone，COX17）和抗氧化蛋白（antioxidant protein 1，ATOX1）将Cu+靶向转至超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD1）/细胞色素C氧化酶（cytochrome c oxidase，CcO）/高尔基体途径，ATP7A接受ATOX1中的Cu+，介导铜从肠细胞外流到血液中，或经ATOX1/ATP7B/CER途径分泌到胆汁或血液中，正常血清铜浓度约为109 μg/100 mL，其中90%与CER结合，其余的铜离子与白蛋白或游离氨基酸结合。遗传小鼠模型已经证明，ATOX1/ATP7A途径的缺陷会导致铜分布的缺陷，引起相应的病理变化［4］。ATP7A、ATP7B负责调节铜离子浓度，并转入如酪氨酸酶、多巴胺单加氧酶、CcO、赖氨酰氧化酶、CER等10余种铜依赖蛋白酶；CER具有铜依赖氧化酶活性，能将Fe2+转化为Fe3+，对转铁蛋白介导的血浆中铁的转运有重要意义［5］。本患儿血清铁3.8 μmol/L，考虑为CER降低影响铁代谢所致。

以“Menkes病”为关键词，检索中国知网（http：//www.cnki.net）及万方数据库（https：//www.wanfangdata.com.cn）建库至2021年2月，选取其中14篇国内文献［6-19］共43例临床信息相对完整的患者资料，加上本例患者，共44例MD患者。44例（100%）均为男性，平均中位发病年龄3个月（3 d至7个月）。33例有首发症状的患者中，以抽搐、发育迟缓为首发症状者分别占81.8%（27/33）、18.2%（6/33）。44例患儿中，癫痫发作40例（91.0%），精神运动发育迟缓44例（100%），皮肤白皙44例（100%），头发黄、卷曲、稀疏42例（95.5%），肌张力降低36例（81.8%），漏斗胸7例（15.9%），腹股沟疝8例（18.9%），颅内出血2例（4.5%），膀胱憩室1例（2.3%）。头颅磁共振显示血管迂曲样改变（4/4）、基底节异常信号（2/7）、脑发育不良（2/7）、脑萎缩（3/7）、硬膜下积液（1/7），19例患者血清CER为低水平；32例患者中发现25种ATP7A突变，其中突变位点c.3914A＞G（p.D1305G）3例，2～12外显子大片段缺失3例，余均为个例。33例患者中，已知突变类型包括9个大片段缺失、9个错义突变、6个剪切突变、5个无义突变、2个缺失/插入突变、2个小片段缺失。可以推断中国MD患儿中，c.3914A＞G（p.D1305G）、2～12外显子大片段缺失可能为热点突变，突变类型以大片段缺失及错义突变为主，而FUJISAWA等［20］报道的66例日本MD患者中无义突变占多数（24%）。至今已报道了MD约379种不同的突变（http：//www.hgmd.cf.ac.uk/ac/index.php）。本例患儿ATP7A基因变异点位于5号外显子，第479号氨基酸由谷氨酰胺变成终止密码子（p.Gln479Te），为功能丧失突变，该无义突变既往未见报道。患儿母亲为携带者，本例患儿的基因突变为国内外首次报道，丰富了MD的遗传基因谱。

MD影响的器官包括脑、肺、胃肠道、尿路、结缔组织和皮肤，临床特征包括抽搐、精神运动发育迟缓、视神经萎缩、喂养困难、自主神经症状（体温过低、低眼压）、呼吸暂停、感染、特殊面容、结缔组织症状（卷发、色素减退、膀胱憩室、关节和皮肤松弛），其中结缔组织症状为主要表现，光镜下发现的毛发异常包括卷毛（轴上180°扭曲）、丝状体和结节毛发［5，21］；本例患儿新生儿期高胆红素血症，以早发性癫痫起病，精神运动发育迟缓，皮肤白皙、松弛，漏斗胸，关节屈曲度大，肌张力减弱，多种抗癫痫药物口服治疗效果均欠佳，进行性脑萎缩，CER及血清铜降低，均与既往报道特征相符，结合基因检测结果，属经典MD表型。患儿毛发新生儿期呈稀疏、金黄色，40日龄时转为黑色、粗硬，表现与典型MD稀疏头发有差别，伴随呕吐等胃食管反流症状，提示不同表型可能与不同ATP7A基因的遗传异质性有关。由于血管结缔组织异常和进行性脑萎缩，硬膜下血肿在MD中很常见，本例患儿新生儿期有蛛网膜下腔出血、头皮血肿，虽无颅脑血管磁共振证实，但仍提示患儿可能有颅内血管迂曲畸形。杨广娥等［16］曾报道过1例以新生儿期颅内出血为首发症状的MD，因此，儿科临床医生必须提高对MD血管改变的认识，保持警惕，防止误诊和不必要的非意外损伤怀疑。

目前主要应用组氨酸铜治疗MD。回顾性研究［22］证实，有效的组氨酸铜治疗方案为第1年2次/d皮下注射250 μg组氨酸铜，以后改为1次/d皮下注射250 μg，期间监测血清铜和CER水平。对于ATP7A突变中铜转运能力有一定程度保留的患者，铜替代治疗可能对神经系统功能有改善。KALER等［23］报道了1例ATP7A无义突变（R201X）患者生后8 d接受组氨酸铜皮下注射，治疗效果良好，基本无神经认知缺陷，支持了早期诊断和治疗的重要性。MD预后不良，患者多于6个月至3岁内死亡，多并发顽固性癫痫、硬膜下血肿、失明、反复感染，死因常与血管并发症或呼吸道感染有关。因此，遗传咨询及产前诊断对于致死性疾病MD的预后极为重要。