儿童糖尿病临床与分子遗传学病因分析

张开创 梁黎黎 张惠文 王瑞芳 杨 奕 孙宇宁 韩连书 余永国 邱文娟

上海交通大学医学院附属新华医院 上海市儿科医学研究所 儿内分泌遗传代谢科（上海 200092）

糖尿病是以血糖升高为基本特征，由环境、遗传及自身易感等多种因素共同参与造成的一组胰岛素绝对或相对不足的疾病，是威胁儿童身心健康的慢性疾病之一。儿童期糖尿病主要分为1 型糖尿病（type 1 diabetes mellitus，T1DM）、2型糖尿病（type 2 diabetes mellitus，T2DM）及特殊类型糖尿病[1]。三种糖尿病临床表现可有重叠容易被误诊[2]，影响糖尿病的治疗方案选择、长期预后判断及遗传咨询，因此对糖尿病作出准确的分型及病因诊断具有重要的意义。随着高通量测序技术的发展，二代测序在探寻分子遗传学病因中发挥了巨大优势，但既往多为应用基因靶向测序技术研究特殊类型糖尿病[3-4]，应用全外显子测序（whole exome sequencing，WES）技术全面探寻糖尿病分子遗传学病因的研究较少。本研究对疑似单基因糖尿病患儿行WES 以明确该疾病的临床特点及分子遗传学病因。

1 对象与方法

1.1 研究对象

回顾性分析2020 年8 月至2021 年12 月在上海交通大学医学院附属新华医院儿内分泌遗传代谢科确诊的76 例糖尿病患儿的临床资料。所有患儿符合糖尿病的诊断标准[1]。本研究获上海交通大学医学院附属新华医院伦理委员会批准（No.XHEC-D-2022-027）。

1.2 方法

1.2.1 临床资料收集 收集纳入患儿的人口学资料、起病年龄、体质指数（BMI）、临床表现等资料。

1.2.2 常规实验室检查 包括初诊时血糖、C 肽、胰岛素、糖化血红蛋白（HbA 1 c）、胰岛自身抗体（GADA、IAA、IAB、IA-2A、ZnT8A）等实验室数据。1.2.3 全外显子高通量测序（whole exome sequencing，WES）WES 检测的入组标准：①家族中有高血糖或糖尿病史；②6 月龄前发病；③合并有胰腺外症状，包括肝酶持续升高、智力低下等临床表型；④轻度非进展的高血糖。患儿符合上述4 个条件之一者行全外显子高通量测序[5]。首先提取患儿及父母外周血DNA，经DNA 片段打碎、捕获、富集及建库等步骤之后利用Illumina HiSeq 4000测序平台进行高通量测序，筛选出可疑变异，查阅该变异在1000 Genomes Project、Genome Aggregation Database（GnomAD）和Exome Variant Server（EVS）等数据库中正常人群的分布频率，利用SIFT、PolyPhen 2及Variant Taster 等在线软件分析蛋白功能危害性，根据美国医学遗传学与基因组学会标准和指南（American college of medical genetics，ACMG）对所发现的变异进行致病性评级，对可疑变异进行患儿及父母来源的Sanger测序验证。

1.3 统计学分析

采用SPSS26.0统计学软件进行数据分析。计量资料符合正态分布的以均数±标准差表示；非正态分布的以中位数（P25～P75）表示，组间比较采用秩和检验。计数资料以例数（百分比）表示。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 WES检测结果

76 例患儿中符合WES 检测入组条件的有21例。经WES 检测，9 例发现遗传性致病病因，其中7 例为单基因糖尿病（表1），且均为青少年的成人起病型糖尿病（maturity-onset diabetes of the young，MODY）；2 例为糖尿病合并其他遗传性致病病因（1例合并18p缺失综合征，1例合并Wilson病）。

表1 7例MODY患儿全外显子测序结果

7 例MODY 共有3 个基因受累：3 例为GCK变异所致的MODY 2、3 例为HNF 1 A变异所致的MODY 3，1 例为INS变异所致的MODY 10。7 例MODY 患儿中除INS变异为新发变异外，其他6 例所携带变异均来自患有糖尿病的父亲或母亲。共发现了2个未报道的MODY相关新变异，分别为GCK基因的c.1124T＞G(p.V375G)和INS基因的c.110A＞T(p.E 37 V)，依据ACMG 评级标准均为致病性变异。

2.2 患儿临床特点及初诊时实验室检查

76 例DM 患儿分为MODY 组7 例、T 2 DM 组7例和T 1 DM 组62 例。三组之间年龄、BMI，初诊时空腹血糖、C肽、胰岛素、HbA1c差异均有统计学意义（P＜0.05）。MODY组血糖及HbA1c较T1DM组低；C 肽水平较T 1 DM 组高，较T 2 DM 组低；胰岛素水平低于T1DM组和T2DM组，差异均有统计学意义（P＜0.05）。见表2。T2DM及MODY组患儿的胰岛自身抗体均为阴性。

表2 不同型糖尿病患儿临床资料比较[M(P25～P75)，()]

表2 不同型糖尿病患儿临床资料比较[M(P25～P75)，()]

注：1)与T1DM组比较，P＜0.05；2)与T2DM组比较，P＜0.05

7 例MODY 患儿中5 例起病时无典型糖尿病症状，以偶然发现的血糖升高入院，2例表现为糖尿病“三多一少”症状，但无糖尿病酮症酸中毒表现。7例患儿的父亲或母亲均有一方为糖尿病患者。

T 1 DM 患儿中1 例临床表现有弓形眉和招风耳等特殊面容及智力低下，WES 检测提示染色体18p11.32-p11.21存在14 963kb缺失，该缺失包含与糖尿病表型无关的57个OMIM基因，后经全基因组芯片检测验证为18 p 缺失综合征。1 例T 2 DM 患儿因合并肝功能异常及铜蓝蛋白降低，WES检测发现其携带ATP7B基因的c.3089G＞A（p.Gly1030Asp）和c.1592A＞G（p.Lys531Arg）复合杂合变异，提示其合并Wilson病。

3 讨论

单基因糖尿病是糖尿病的罕见类型，多由影响胰岛β 细胞发育、功能或作用的单基因变异所致，多起病隐匿。随着WES 的广泛应用，越来越多的单基因糖尿病被早期诊断[6]。相关研究应用MODY相关基因靶向测序技术对胰岛自身抗体阴性的82 例T1DM患者进行检测，确诊18例（22.0%）单基因糖尿病[7]，另一项应用WES 对60 例非T 1 DM 患者的研究发现，24例（40.0%）确诊为单基因糖尿病[3]。本研究对21 例疑诊为单基因糖尿病患儿应用WES探寻其遗传学病因，7例诊断为单基因糖尿病，且均为MODY。

MODY是最常见的单基因糖尿病[8]。该病是常染色体显性遗传，通常在25岁前发病，表现为β细胞功能或分泌障碍。MODY 的亚型疾病谱因不同地域而有所差别，欧美患者中以HNF1A变异最常见[8]，亚洲人群中GCK-MODY最常见[9]。无明显糖尿病症状被认为是GCK-MODY的主要特征，本研究中3例患儿为GCK-MODY，2例为偶然发现血糖偏高，1例携带c.562G＞A变异患儿有糖尿病“三多一少”症状。c.562 G＞A 变异携带者的临床表现有较强异质性，从无症状到典型糖尿病症状均有报道[10]。目前已有600余例GCK-MODY被报道，未发现热点变异[11]。GCK-MODY患者通常无远期糖尿病并发症的发生，除了孕期需要药物治疗外，仅需饮食控制和运动干预即可[12]。本组患儿诊断明确后仅给予饮食控制和运动干预后血糖得到良好控制，避免了过度治疗。

MODY 3 是由肝细胞核因子HNF 1 A基因变异引起，临床上可表现为餐后血糖升高，但仅少部分患者有典型糖尿病症状。文献提示此类患儿疾病初始常需低剂量磺脲类药物治疗，随着病情进展患者胰岛β 功能可能逐渐变差[13]。本研究中两例患儿为偶然发现血糖偏高，1 例患儿因反复尿路感染发现高血糖。3例患儿诊断明确后调整为磺脲类药物，血糖控制较前明显好转。3例患儿携带的HNF1A致病变异均为已报道变异，其中1 例患儿携带无义变异c.685C＞T(p.R229*)，以往研究发现导致蛋白质转录提前终止或蛋白质结构异常的无义变异或移码变异患者，比错义变异患者需要胰岛素治疗的概率大[13]，该患者要告知预后加强随访。

MOD10是由胰岛素基因INS变异造成的。INSMODY 患者的临床表现呈现明显异质性，无症状到合并有酮症酸中毒均有报道[14-15]。本研究中携带INS变异的患儿7.5岁时出现糖尿病“三多一少”症状，但未发生酮症酸中毒。该变异既往未见报道，经ACMG 评级为致病性变异，结合患儿临床表现及初诊时实验室检查可确诊。该患儿虽然是单基因糖尿病，但由于病因系胰岛素基因缺陷所致的胰岛素缺乏，故应该终身给予胰岛素注射治疗。目前已有MODY10患者眼底、神经及肾脏病变相关并发症报道[14-16]，提示应对该病的长期随访予以足够重视。

全外显子测序不仅有助于评估糖尿病病因，而且有助于解释糖尿病外的临床表现。1 例T 1 DM患儿表现为高血糖及智力低下，行WES 后发现18p11.32-p11.21存在14 963kb缺失，故诊断18p缺失综合征，从而对智力低下做出临床解释。1 例T2DM肥胖患儿（BMI 25.1kg/m2）因持续肝功能异常就诊发现高血糖，虽然肥胖患儿常合并肝功能损害，但由于该患儿铜蓝蛋白及血铜氧化酶均降低，提示有可能为Wilson 病；WES 提示患儿携带ATP 7 B基因复合杂合致病性变异，明确为Wilson 病，并进行青霉胺治疗。

总之，本研究对21例疑诊为单基因糖尿病的患儿行WES，共检出单基因糖尿病（均为MODY）患儿7例，对1例智力发育落后的T1DM患儿行WES检测，发现其合并18 p 缺失综合征，对另1 例肝酶进行性升高的T2DM患儿行WES检测，发现其合并Wilson病，提示早期针对性进行WES检测有助于明确单基因糖尿病的诊断并可精准指导患儿的治疗和预后。本研究提示单基因糖尿病中以MODY常见，扩展了MODY 的基因变异谱，同时建议当糖尿病伴发胰腺外表现时，需考虑其他遗传性疾病的诊断。