CTNNB1 基因变异致伴有痉挛性双瘫和视觉缺陷的神经发育障碍5 例报告并文献复习

庞可心 王培 朱敏 陆芬 汤健 张 丽

南京医科大学附属儿童医院康复医学科（江苏南京 210008）

伴有痉挛性双瘫和视觉缺陷的神经发育障碍(neurodevelopmental disorder with spastic diplegia and visual defects，NEDSDV；OMIM：#615075)是一种非常罕见的常染色体显性遗传病，2012年由de Ligt等[1]首次报道，他们对100 例智力障碍患者进行家系全外显子检测，首次确定了CTNNB 1功能缺失变异可导致智力障碍(intellectual disability,ID)，推测该基因为新的ID 基因（OMIM：*116806），相关疾病表型命名为常染色体显性精神智力发育迟滞19型（autosomal dominant mental retardation type 19,MRD 19），其主要临床表现为严重的智力障碍、神经性语言障碍、小头畸形、轻度面部畸形、痉挛性双瘫。2014年Kuechler等[2]发现其他临床表现，如斜视或远视、渗出性视网膜病变等，将MRD 19 更名为NEDSDV。目前该病在国内文献尚未见报道。现报告5 例CTNNB 1基因变异所致NEDSDV，并结合已有文献进行复习，以提高临床医师对该病的认识。

1 临床资料

回顾性选取南京医科大学附属儿童医院康复医学科2014年1月至2020年3月收治的5例患儿，其中男4例，女1例，就诊年龄为6个月至2岁8个月，5例患儿均因运动及认知发育落后就诊。其中例1 患儿为35周剖宫产，低体质量儿(2kg)；例5患儿母亲于孕5～6月患有阴道炎，孕中期产检提示双顶径小，加强营养半月后复查正常，母孕7月患有智齿炎，输注青霉素抗感染治疗3天好转，余3例患儿母孕期及出生史均无异常。5例患儿分别来自5个家庭，均无阳性家族史，父母均非近亲婚配。见表1。

表1 5例NEDSDV患儿临床资料及基因检测结果

除例5外，4例患儿均以全面性发育迟缓为发病特征，包括运动、认知及语言发育落后；所有患儿均表现出显著的下肢痉挛性截瘫特征：屈髋、膝反张、上肢远端及双下肢肌张力增高（例1患儿6月龄初次就诊时下肢肌张力障碍不明显，随着年龄增长，双下肢肌张力进行性增高，余4 例患儿随着年龄增加均表现为双下肢肌张力增高）。

5例患儿表现为头围较正常同龄儿小，其中例1、例3 头围位于正常同龄儿头围标准-3 SD，例2、例4 头围位于正常同龄儿头围标准差-3 SD 至-2 SD之间，例5 头围位于正常同龄儿头围标准差-2 SD至-1 SD 之间。所有患儿均有轻度面部畸形，包括上唇唇红过薄、人中长、高腭弓等；其中例1、例2、例3存在皮肤白皙，例4患儿有小鼻翼，例1、例2、例5存在双眼斜视，例3存在右眼斜视。此外，例1患儿表现为眼裂小，高度远视、双足趾长；例2表现为双上眼睑下垂、左手通贯掌；例5患儿表现为左侧眼睑下垂，有显著的先天性眼视网膜异常，表现为渗出性玻璃体视网膜病变，患儿生后既发现不能追视，外院诊断“双眼家族性渗出性玻璃体视网膜病变、双眼渗出性视网膜脱离”，先后于2017年7月、2018年6月在上海交通大学附属新华医院行“晶状体切除术”，2019年6月在镇江瑞康医院行“左眼PPV术”；例3有情绪控制欠佳，易激惹。5例患儿未发现自闭症特征（可能与年龄有关）。5例患儿头颅MRI表现，除例5发现胼胝体压部略薄外，余4例未见明显异常。

为明确病因，经南京市儿童医院医学伦理委员会批准（No.202105048-1），患儿监护人签署知情同意书后分别抽取患儿及其父母静脉血2 mL，置于乙二胺四乙酸（EDTA）抗凝管中，使用血液基因组柱式中量提取试剂盒（康为世纪）提取基因组DNA。由北京全谱医学检验实验室公司进行先证者全外显子组测序（WES），采用IDT 公司xGen®Exome Research Panel v1.0捕获探针与gDNA文库序列进行液体杂交，将目标区域DNA 片段进行富集，构建全外显子文库，捕获文库通过illumina 公司 NovaSeq 6000系列测序仪进行高通量测序V，测序数据使用Burrows-Wheeler Aligner (BWA)软件与Ensemble参考基因组GRCh37/hg19比对；然后使用GATK 软件分析出SNP、Indel；最后根据测序深度、变异质量对检测到的SNP、Indel 进行过滤和筛选，得到高质量可靠的变异，使用自主开发的变异注释软件对检测到的高质量变异进行各大数据库（如 dbSNP、千人基因组、ExAC、ESP 等频率数据库及OMIM、HGMD、ClinVar等）的关联注释。借助Provean、SIFT、Polyphen2-HVAR、Polyphen2-HDIV、M-Cap、Revel、Mutationtaster等蛋白结构预测软件，MaxEntScan剪切位点预测软件等对其危害性进行分析，筛选出对蛋白结构可能有有害影响的变异。并按照2015年美国医学遗传学与基因组学会（ACMG）诊断指南和2018年《临床单基因遗传病基因检测报告规范》对变异位点进行致病性分析。对患儿及其父母目标序列进行Sanger测序验证，并进行家系传递分析。

WES 结果，例1CTNNB 1基因9 号外显子存在c.1420 C＞T(p.R 474 X)杂合变异，导致其编码的蛋白在第474 位氨基酸提前引入终止密码子，产生截短蛋白。例2CTNNB 1基因10 号外显子存在c.1543 C＞T(p.R 515 X)杂合变异，导致其编码的蛋白在第515 位氨基酸提前引入终止密码子，产生截短蛋白。例3CTNNB 1基因4 号外显子存在c.478_479insTAAATGA(p.E163Kfs*2)杂合变异，表示该基因编码区第478至第479之间插入碱基序列TAAATGA，导致其编码的蛋白从第163位氨基酸开始发生移码，并在第164位提前引入终止密码子，产生截短蛋白。例4CTNNB1基因13号外显子存在c.1973dupT(p.L659Ffs*6)杂合变异，该移码变异导致其编码的蛋白从第659位氨基酸开始算起，后再翻译6个氨基酸即终止，产生截短蛋白。例5CTNNB1基因5号外显子存在c.625G＞T(p.E209X)杂合变异，导致其编码的蛋白在第209位氨基酸提前引入终止密码子，产生截短蛋白(图1)。对5例患儿及其父母进行Sanger验证，发现患儿携带CTNNB1基因杂合变异，而其父母均未检测到相同变异，提示上述5个CTNNB1基因变异为新发变异。按照ACMG指南对该变异进行分析，5个变异为无义变异或移码变异，为功能缺失型变异，导致基因功能可能丧失，且为经双亲验证的新发变异。正常对照人群数据库（Exome Sequencing Project，1000 Genomes Project，dbSNP等数据库）中均未发现这些变异。先证者为杂合新发变异，符合常染色体显性遗传（AD）疾病发病机制，且先证者及其父母表型及基因型符合共分离，临床表型匹配，考虑上述5个变异为致病性变异。

图1 5 例NEDSDV 患儿CTNNB1 基因变异Sanger 测序图

2 讨论

以“CTNNB 1”或“NEDSDV”、“CTNNB 1”或“MRD19”为关键词在中国知网、万方数据知识服务平台及PubMed数据库2001年4月至2020年12月收录的文献进行检索，筛选条件为文中描述了临床表现及经基因诊断NEDSDV。共检索到符合条件的10篇文献，共39 例患者(其中有5 例成人案例)。均为国外文献报道，国内文献未见报道。

文献中34 例儿童NEDSDV 患者均有不同程度的智力障碍、运动发育迟缓及小头畸形、颜面部畸形（34 例），言语障碍30 例，轴性低张力30 例，周围性肌张力增高29 例，情绪及行为异常21 例，视觉缺陷（22 例斜视或远视），全部患儿均无癫痫发作。其他以骨骼系统表现常见，骨骼发育异常7 例，如脊柱侧弯（3 例）、脊髓栓系（2 例）、脊髓空洞症（1例）、髋关节发育不良（2例）、腓骨长而扁平（2 例）、手指脚趾细长（2 例）,多指畸形（1 例）。此外，与这些患者相关的非特异性表型，包括进食困难（7 例）、睡眠障碍（7 例）、宫内发育迟缓（6 例）、ADHD（3例）[2-10]。

34例NEDSDV患儿均为CTNNB1基因变异（其中两例未得到记录），其中显性变异32 例。共包含26种变异，包括无义变异（18）、移码变异（9）、剪接 位点变异（2）、全基因缺失（2）、错义变异（1）。其中c.1420C＞T/p.R474X及c.1603C＞T/p.R535X为有多例报导的热点变异（分别为3例）[2-10]。

NEDSDV核心表型（core phenotype）包括神经发育迟缓及其导致的智力障碍、神经性语言障碍、小头畸形、轻度面部畸形和痉挛性对称性肢体瘫痪，这与本组患儿高度一致。本组5 例患儿均有以语言功能障碍为特征的神经发育迟缓，2例有显著的小头畸形（小于正常同龄儿童头围的3 个标准差），而在临床上均表现出痉挛性双下肢瘫痪特征，双下肢肌张力增高，从而呈现出髋、膝、踝关节形态和姿势异常。最近，Jin 等[11]在临床脑瘫研究中也将CTNNB 1作为一个重要的候选基因。本研究中仅例5 表现出婴儿期发病的渗出性玻璃体视网膜病变，而其余患儿仅表现为斜视，未见眼底病变，这可能提示特异基因型-眼病变的关联性。总之，通过对本组5例患儿分析发现，NEDSDV 患者的临床特征为“伴有痉挛性双瘫和小头畸形的神经/精神发育迟缓”，这些特征的出现为临床医师能及早发现该疾病提供了警示。

Dixon 等[12]发现1 例22 月龄男孩CTNNB 1无义变异(c.2112_2116dupAGAAC[ p.P706Qfs*31])与家族相关的渗出性玻璃体视网膜病变（FEVR）表型相关，同时具有全面性发育迟缓。2020 年Ke等[3]的报道中，热点致病变异p.R 535 X 患者出现视网膜脱落，而在欧洲报道的2 例患者中均有视网膜病变[6]。因此，本研究鉴定新变异p.E 209 X 是否与视网膜病变存在关联倾向，或与其他遗传性因素有关，还有待更多病例的证据支持。然而，最近Coussa 等[13]发现2 月龄患儿FEVR 同时伴小头畸形存在CTNNB 1无义变异（c.2046_2047 del[p.Phe683Glnfs*9]）。Sun等在FEVR和Norrie病（分别为遗传性视网膜和视神经病）患者中鉴定了4 个CTNNB1基因胚系无义变异，p.Y333X、p.H369Tfs*2、p.L580Tfs*28和p.Q623X[1-2]，与本研究鉴定变异位点均无重叠，在以往典型的NEDSDV西方案例中也没有发现。CTNNB1基因编码的蛋白质β-Catenin是Wnt信号通路的最终效应分子，该通路在细胞增殖中发挥重要作用，Wnt 通路异常与结肠癌、FEVE等发育异常疾病相关[12]。β-Catenin活性减少会导致Norrin/β-连环蛋白通路异常[14]，而在Zhu等[15]的研究中，CTNNB1基因异常激活，Norrin/β-连环蛋白表达异常活跃同样会导致视网膜上血管生长迟缓和视网膜深层垂直血管生长缺陷，这表明β-连环蛋白需在一定范围内精准表达，在Norrin/β-Catenin通路中发挥核心作用，是导致FEVE 发病的关键蛋白。目前所知的CTNNB 1基因变异中，导致眼部症状的变异与无眼部症状的变异基因位点位置上或变异类型上无明显差异，且FEVE 病例较少，大多数CTNNB 1变异患者缺乏详细的眼底描述，故无法获得明确的基因型-表型相关性[16]。

CTNNB1基因位于人类染色体3q22.1，其典型转录本（NM_001904）包含14个蛋白编码外显子，编码781个氨基酸残基的β1连环蛋白（Catenin-beta1,β-Catenin），是介导细胞黏附的钙黏蛋白黏附复合物的一个组成部分，其介导细胞间黏附，也是典型Wnt信号通路的关键下游分子。Wnt家族分泌的糖蛋白高度保守，在包括中枢神经系统发育的细胞过程中调节细胞通讯，CTNNB 1则是这一途径的核心调控分子，通过参与许多基因调控的TCF/LEF 转录因子结合，在多系统和组织中（包括正常组织和肿瘤组织）起到细胞生长和分化的调控作用。在丘脑中，β-Catenin调节与神经元兴奋相关蛋白的表达。β-连环蛋白也被发现是神经元树突发生的关键调控分子。动物实验表明，敲除小鼠CTNNB1基因，小鼠表现出焦虑、认知及社会行为受损、重复刻板行为增加，这与人类自闭症谱系障碍（ASD）核心症状相似[17]。Tucci等[18]通过C-端变异p.T653K造成了除精神行为改变以外的小鼠运动障碍，而在其他多数动物实验中少见，显示出与人类NEDSDV脑性瘫痪的特征有显著不同。此外，C-端错义变异造成了小鼠显著的脑器质性改变，皮层和海马结构体积减小，以及胼胝体发育不良，这也与人类NEDSDV有明显不同，但未来新鉴定案例应关注脑影像学的改变。本研究病例均未见特异性脑影像学异常，仅有脑体积减小（例5 胼胝体压部略薄），是否具有特征性还有待更多病例以及新变异的发现和总结。经研究表明，CTNNB 1在颅脑及颜面部发育过程中发挥关键作用，Brault等[19]构建的携带CTNNB1变异基因杂合子小鼠均表现出明显的脑及面部发育畸形，并表明β-Catenin在脑形态发生和形成颅神经干细胞衍生的颅面结构中是必需的。总之，通过功能研究显示了CTNNB1的高度保守和在神经元发育中的重要作用。

目前NEDSDV 尚无特效治疗，大部分患者预后较差，所有患者均有运动发育迟缓及语言发育迟缓（轻度或严重），很大可能不能独立行走，部分患者可独立行走，最早的行走年龄为2.5岁，但步态不稳，常呈不稳定、共济失调或痉挛形态。大多数患者（约75%）有视力障碍，多为斜视或/和远视、近视等。约57%患者后期出现行为问题，睡眠障碍和攻击性行为表现较常见。文献报道及本组5 例患儿均无癫痫发作的表现，脑电图均正常[2,6]。患儿绝大多数有运动、认知落后以及躯干肌张力低下及双下肢痉挛性双瘫，可进行对症治疗及个体化综合康复治疗，包括运动功能、认知功能的训练和理疗等，尽可能减轻发育落后的程度。对于斜视和远视，可佩带眼镜或行矫正手术，定期评估患儿视力。对于家族相关的渗出性玻璃体视网膜病变，要尽早进行PPV术或激光治疗。目前没有NEDSDV 对寿命影响的报道，以往报道表明患儿可以存活到成人。许多报道中CTNNB1变异为体细胞功能获得变异，常与肿瘤相关，而本组5 例变异不能排除患儿父母为生殖细胞嵌合携带者的可能性，必要时需进行超高深度扩增子测序。NEDSDV 患儿父母再生育时须进行遗传咨询。

本研究鉴定了3个未报道过的CTNNB1基因致病性变异：c.478_479insTAAATGA、c.1973dupT和p.E209X，除p.E209X和早发性视网膜病变存在可疑关联，均表现出典型NEDSDV 临床表现。本研究扩展了NEDSDV的致病性变异谱。