RRM2B基因复合杂合变异致线粒体DNA耗竭综合征1家系报告

李仁可,田茂强,陈静,束晓梅

RRM2B(OMIM*604712)基因突变所致的线粒体DNA耗竭综合征(mitochondrial DNA depletion syndrome, MDS)分为两型,包括线粒体DNA耗竭综合征8A型(mitochondrial DNA depletion syndrome 8A, MTDPS8A)及线粒体DNA耗竭综合征8B型(mitochondrial DNA depletion syndrome 8B, MTDPS8B)[1]。其中MTDPS8A是一种起病早、病情进展迅速且预后极差的脑肌病型线粒体DNA耗竭综合征[2],常导致婴儿早期死亡。其典型病例通常具有喂养困难、发育落后、肌张力减低、感觉性听力损害、乳酸中毒、呼吸困难、肾脏损害及惊厥发作等特征[3],但非典型病例临床异质性强,常累及多个系统,容易导致漏诊及误诊。该病常导致婴儿早期不明原因死亡,且因其为隐性遗传,下一胎再患病风险高,从而可能出现家族聚集性病例。因此本文通过总结1个一胎早期死亡、二胎再患该病的RRM2B变异相关的MTDPS8A家系的临床特征,以提高临床医生对该病的认识,为早期诊断、判断预后及优生优育指导提供依据。

1 病例报告

患儿,女,4月龄,因“精神差1 d”入院。出生至今发育落后,4月龄时不能抬头,病前可逗笑。入院前1 d出现无明显诱因嗜睡及精神差,表现为对外界环境刺激反应差,表情淡漠,伴吃奶量少。无发热、抽搐,无呕吐及腹泻,无气促及深大呼吸。患儿系G2P2,足月剖宫产出,否认缺血、缺氧及窒息史。父母体健,否认近亲结婚,母孕期无特殊。患儿有一哥哥,在3月龄时不能竖头、无力,于4月龄时不明原因死亡,家系图见图1A。入院时查体:T为36.8 ℃、P为142次/min、R为36次/min、SPO2为98%、体质量为6 kg(-1SD～-2SD)、头围 38.7 cm(-1SD～-2SD)。精神萎靡,反应差,能自主睁眼,追声追物均差,未见特殊面容及特殊气味,前囟2 cm×2 cm,张力不高,双瞳正圆,约2.5 cm,对光反射灵敏,颈软,心肺腹部查体未见异常。四肢肌张力减低,双侧膝反射正常,布氏征及克氏征阴性,巴氏征阴性。辅助检查:血常规、大便常规、尿常规、电解质、转氨酶、白蛋白、C-反应蛋白及肌酐均正常。血糖为1.77 mmol/L(参考范围:3.9～6.1 mmol/L),血乳酸为6.96 mmol/L(参考范围:1.06～2.09 mmol/L),血氨为146.9 μmol/L(参考范围:18～72 μmol/L),二氧化碳为12.6 mmol/L(参考范围:21～31 mmol/L),肌酸激酶同工酶MB为98 U/L(参考范围:0～24 U/L),肌酸激酶为771 U/L(参考范围:26～140 U/L),同型半胱氨酸正常。腰穿颅内压为60 mmH2O,脑脊液蛋白为1 139 mg/L(参考范围:200～400 mg/L),脑脊液乳酸为2.62 mmol/L(参考范围:1.06～2.09 mmol/L),脑脊液常规未见异常。头颅核磁共振未见异常(图1B)。脑电图检查提示背景活动慢化(图1C)。血代谢筛查未见明显异常,尿代谢筛查提示尿乳酸明显升高为13.57 mmol/L(正常高限为4.7 mmol/L)、多种有机酸升高及酮体升高。

注:A为家系系谱图; B为先证者的头颅核磁共振未见异常; C为脑电图示背景活动慢化。

入院后结合患儿病情及相关家族病史,考虑遗传代谢病(线粒体病及有机酸代谢障碍)可能性大,故经患儿家属同意后外送家系全外显子检查。治疗上因患儿处于急性代谢紊乱期,故暂停母乳喂养,给予葡萄糖纠正及维持血糖,精氨酸降血氨,左卡尼汀、维生素C及果糖二磷酸钠等纠正代谢紊乱、能量支持及营养心肌等治疗。经上述治疗,患儿精神状态稍好转后自动出院,院外无明显诱因呼吸心跳停止,经抢救无效死亡。

家系全外显子测序结果示RRM2B基因复合杂合突变为NM_015713.5:c.231delC(p.Trp78Glyfs*16)、c.806C>G(p.Ala269Gly),突变分别来自其父母(图2A、B),该变异目前尚无文献报道。该两位点在ExAC、gnomAD、千人基因组亚洲人群数据库中无收录或极低频率收录,并在多物种间高度保守(图2C)。该基因突变会导致MTDPS8A或MTDPS8B,遗传方式为常染色体隐性(AR)遗传。结合本家系2例患儿均在婴儿早期即发生猝死,先证者出现多脏器功能损害,伴代谢紊乱(乳酸血症及高血氨等),基因结果符合AR遗传,该家系确诊为MTDPS8A。

2 讨论

RRM2B基因位于染色体8q23.2,编码p53诱导的核糖核苷酸还原酶复合物(RNR)小亚基p53R2,催化二磷酸核糖核酸还原成脱氧二磷酸核糖核酸,在调控线粒体DNA的合成及修复、应激抗氧化、调节细胞周期及抑制肿瘤细胞转移等方面发挥着至关重要的作用[3]。有研究表明,RRM2B基因敲除小鼠表现为生长发育迟缓、多器官衰竭及肾功能衰竭而在出生早期死亡。该家系先证者表现为生长发育迟缓,代谢危象,多器官功能受损而早期死亡,与该基因功能缺陷动物模型的症状及预后相符。

RRM2B表型存在明显剂量依赖性,基因型决定患者表型的轻重程度,在不同表型的患者中可呈AR遗传或常染色体显性(AD)遗传。该病大多呈现AR遗传,部分报道可呈AD遗传。目前在已报道的98例RRM2B基因变异患者中共发现60种变异,其中大多数为错义突变[3-16]。

注:A为先证者及其父亲存在c.231delC杂合变异,母亲为野生型;B为先证者及其母亲存在c.806C>G杂合变异,父亲为野生型;C为W78及A269在多个物种间高度保守。

纯合变异及复合杂合变异的患者常表现为婴幼儿MDS等严重表型,易出现早期死亡;杂合突变携带者表现为无表型或轻度表型,如AD遗传性进行性眼外肌麻痹合并线粒体核酸缺失5型(progressive external ophthalmoplegia with mitochondrial DNA deletions autosomal dominant type 5, PEOA5)。PEOA5是一种和线粒体DNA多重缺失相关的线粒体疾病,以进行性眼球运动障碍和上眼睑下垂为主要表现,并伴有骨骼肌中的多个线粒体DNA缺失,部分患者伴有听力丧失及运动耐力下降等表现,发病年龄常≥20岁且热点突变位于第9号外显子[17]。本文先证者RRM2B基因存在复合杂合变异c.231delC(p.Trp78Glyfs*16)及c.806C>G(p.Ala269Gly) ,呈现重表型。该家系患者父亲携带的c.231delC(p.Trp78Glyfs*16)截短突变,但目前无眼睑下垂、眼球活动障碍、运动耐力下降及听力减退等PEOA5相关表型。推测可能的原因是:(1)文献报道[18]该基因错义突变可能通过显性负效应影响残存RRM2B蛋白功能,而呈现AD遗传,但先证者父亲为截短突变,可能通过无义介导的mRNA降解机制导致截短蛋白降解,而不影响剩余蛋白质功能,故而不发病;(2)病程短,有研究报道PEOA5患者的平均发病年龄为39.7岁,提示随着年龄增长,对该基因依赖量增加。而该家系患儿的父亲目前仅21岁,还需进一步延长随访时间以收集相关表型;(3)该突变不在热点突变区,RRM2B移码突变所致的PEOA5热点突变位点位于第9号外显子,该家系患儿的父亲突变位点位于第3号外显子,未处于上述热点突变位点。

MTDPS8A是一种起病早、病情进展迅速且预后极差的常染色体隐性遗传病。该病常于婴儿期起病,全身多个组织器官或多系统受累,常见临床表现为喂养困难、发育落后、肌张力减低、感觉性听力损害、乳酸中毒、呼吸困难、肾脏损害及惊厥发作等[3]。截止目前,国内外共报道了38例MTDPS8A综合征,但国内仅报道3例[4, 7-8, 13-14, 16, 19-24]。38例患者中37例(97.4%)表现为高乳酸血症,35例(92.1%)出现肌张力低下,20例(52.6%)出现生长发育落后,19例(50.0%)出现喂养困难及呼吸衰竭,14例(36.8%)出现听力丧失,13例(34.2%)出现惊厥发作以及肌酸激酶增高,部分患者可出现尿乳酸、多种有机酸及酮体升高。而部分RRM2B突变导致临床表现相对表型较轻的MDS,称为MTDPS8B[25]。8B型患者与8A型患者相比病程相对较长,多出现如恶心、呕吐、腹泻及便秘等胃肠道功能紊乱症状,甚至可能会出现假性肠梗阻进而发生恶病质,其他的常见症状还有眼睑下垂、眼肌麻痹、周围神经系统及脑白质受累等。多数MTDPS8B患者在20岁左右发病,虽累及的系统多且临床异质性更高,但症状普遍较MTDPS8A型患者轻。本家系2例患儿均在婴儿早期即发生猝死,先证者出现多脏器功能损害,伴代谢紊乱(乳酸血症及高血氨等),结合基因结果符合AR遗传,该家系确诊为MTDPS8A。相关动物研究及临床病例报道提示MTDPS8A可伴肾小管酸中毒等肾脏损害,并且MTDPS8A起病年龄早,虽预后差,但肾脏疾病常出现在病程的后期[19, 26]。该先证者年龄小,起病早,故推测肾脏损害可能出现于疾病后期。本文先证者存在蛋白细胞分离现象,该现象既往报道最常出现在吉兰-巴雷综合征中,大多数学者认为该现象的出现可能和免疫因素介导神经根炎性病变相关。王建力[9]总结了6例RRM2B基因突变且存在蛋白细胞分离现象的患儿的特点,推测RRM2B基因突变会破坏血脑屏障的通透性,从而导致该现象的发生,但需要进一步的细胞或动物实验进行验证。笔者推测出现蛋白细胞分离的原因为RRM2B基因突变会导致周围神经根出现炎性病变,进而发生蛋白细胞分离现象,也有文献报道MTDPS8A患儿的脑脊液蛋白升高提示存在周围神经病变[21],但因本例患儿未进行周围神经相关检查及肌肉活检,故未能进一步验证上述结论。

MTDPS8A是一种预后差且目前尚无针对性治疗方法的疾病,主要以对症治疗及能量支持治疗为主。调节饮食,预防低血糖可延缓病情进展;能量支持治疗如琥珀酸或辅酶Q10、三磷酸腺苷(ATP)、大量B族维生素和维生素C等抗氧化剂可作为能量物质进行补充,但疗效均不显著[27]。

总之,本文虽未对上述突变进行功能试验验证,但综合其婴儿期起病、代谢危象、病情进展快及婴儿早期出现死亡等临床特点及RRM2B基因检测的结果,相关表型信息与RRM2B基因相关的MTDPS8A相符,诊断成立。MTDPS8A是一种灾难性遗传性疾病,当患者出现多系统受累伴严重代谢紊乱或家系中有早夭患儿时需考虑MTDPS8A可能。