1例瓜氨酸血癥I型患兒及其父母基因檢測分析

呂金峰，侯方，李文杰

(1 青島市婦女兒童醫院，山東青島266034；2 青島大學附屬醫院)

瓜氨酸血癥是一組常染色體隱性遺傳性代謝病，在臨床上分為Ⅰ型和Ⅱ型。Ⅰ型多見于嬰幼兒，Ⅱ型多見于成年人。瓜氨酸血癥Ⅰ型(CTLN1)是一種以高氨血癥為主要臨床表現的先天性尿素循環障礙性疾病(UCD)，由編碼精氨琥珀酸合成酶(ASS)的ASS1基因發生突變導致。2013年美國的發病率約為1:/250 000[1]，位居UCD中的第3位，國內尚無該病發病率的數據統計。2016年6月，我們對1例CTLN1患兒進行基因檢測分析，觀察CTLN1患者的基因突變情況，探討其遺傳學特性。

1 資料與方法

患兒，男，2歲5個月，因“發現走路不穩1年余，嗜睡、嘔吐、語言倒退半年”入院。患兒系第二胎第一產，足月順產，出生體質量3 300 g，生后無窒息及青紫，母乳喂養。2個月會抬頭，4個月會翻身，6個月會坐，1歲會走，1歲會叫“爸爸、媽媽”，現仍只會說疊詞，尚不會說完整的短句。患兒父母非近親結婚，均體健，母孕期血糖高，第一胎因私人原因流產。體格檢查顯示：患兒注意力差，多動，僅可表達少數簡單稱謂語，發音尚清晰，步態慌張，無步基寬，營養中等，發育落后，肝脾觸診不滿意，查體不合作，其余查體無異常。

入院后完善輔助檢查。腦電圖為兒童正常范圍睡眠腦電圖；頭顱MRI提示顱內多發異常信號并DWI高信號，提示腦細胞毒性水腫；染色體微陣列分析未見有臨床意義的拷貝數增加、缺失；染色體核型分析為46，XY；血氨118.5 μmol/L、乳酸1.94 mmol/L、β-羥丁酸0.32 mmol/L；格塞爾發展量表測查提示智力重度低下水平；嬰兒-初中學生社會生活能力量表提示患兒社會生活能力輕度低下；血串聯質譜分析顯示瓜氨酸 1 593.31 μmol/L；尿液有機酸綜合分析顯示尿嘧啶及乳清酸增高；隨機血糖降低至3.90 mmol/L；丙氨酸氨基轉移酶(ALT)778 U/L、天門冬氨酸氨基轉移酶(AST)166 U/L、谷氨酰轉肽酶(GGT)80 U/L、谷氨酸脫氫酶(GLDH)37.4 U/L，提示肝功異常；腹部超聲檢查提示肝回聲稍強，脾回聲增粗；血常規未見明顯異常；凝血酶原時間(PT)24.7 s、部分凝血酶原時間(APTT)55.3 s，提示凝血功能異常；尿常規檢測葡萄糖陽性；大便常規檢測真菌陽性。根據病史、臨床表現及輔助檢查，考慮為CTLN1。

征得患兒父母知情同意后，入院第4天，以乙二胺四乙酸抗凝管采集患兒及其父母靜脈血各3 mL，采用高通量測序和多重連接探針擴增技術(MLPA)對患兒行氨基酸代謝障礙相關基因檢測，應用Sanger測序技術對檢測出的突變位點進行父母來源驗證，利用SIFT軟件和Polyphen-2軟件對新發現的突變位點進行功能預測。

2 結果

基因檢測結果顯示，患兒ASS1基因發生復合雜合突變，兩個突變位點為c.470 G>A(p.R157H)和c.577 G>A(p.G193R)，其中c.470 G>A(p.R157H)突變遺傳自表型正常的母親，c.577 G>A(p.G193R)突變遺傳自表型正常的父親，見圖1。c.577 G>A(p.G193R)突變在千人基因組數據庫和SNP數據庫中未檢索到，檢索PubMed數據庫和ExAC數據庫未發現相關致病性的報道；SIFT軟件預測得分為-7.440，小于閾值，為有害突變；Polyphen-2軟件預測的分數為0.937，很可能為致病突變。

注：箭頭處為突變位點。

圖1 患兒及其父母的ASS1基因測序結果

3 討論

CTLN1是由ASS1基因發生突變從而導致ASS活性低下或缺乏的一種遺傳代謝病。ASS主要存在于肝門靜脈細胞中，催化天冬氨酸、瓜氨酸和ATP形成精氨琥珀酸酯，是尿素循環中的限速酶。ASS也在人體的大多數組織中少量表達，參與精氨酸的合成。ASS活性低下或者缺乏，會導致瓜氨酸蓄積、精氨酸缺乏、神經毒性氨聚積等。根據ASS功能的損害程度所導致的癥狀不同可將CTLN1分為經典型、輕型(遲發型)和無癥狀型(攜帶者)[2]。經典型：多于新生兒期發病，起病急驟，高氨血癥為主要特點，患兒常有嗜睡、昏迷、喂養困難、驚厥、嘔吐等表現，患兒顱內壓常增高，易導致腦水腫，病死率極高。輕型(遲發型)：患者起病時間晚或癥狀輕微，臨床上可能表現為復發性神經系統癥狀，如嗜睡、智力障礙或精神癥狀，常與其他疾病混淆，不易鑒別。無癥狀型(攜帶者)：只有生化指標異常而無臨床癥狀，通常由新生兒疾病篩查發現。本例患兒起病晚，血氨輕度增高，嗜睡、反復嘔吐、智力發育落后等神經系統癥狀顯著，為CTLN1輕型。

ASS1基因位于染色體9q34.11～9q34.12，長度為63 kb，具有1 239 bp的開放閱讀框，有16個外顯子，起始密碼子位于外顯子3中，終止密碼子位于外顯子16中。查閱LOVD數據庫，截至2018年12月，公開報道的ASS1基因變異總數為203個，以錯義突變最為常見。ASS1基因突變的分布具有一定的種族性和地域性，每個種族的突變譜都不盡相同，具有其獨特的高頻突變。c.1 168 G>A是迄今為止最常見的突變，廣泛分布于世界各地[2]。東亞患者中最常見的突變是c.421-2 A>G，日本患者中以c.421-2 A>G、c.910 C>T、c.794 G>A突變最為常見[3]，韓國患者中以c.421-2 A>G、c.1 128-6_1 188 dup 67和c.970 G>A最為常見[4,5]，德國患者最常見的突變為c.1 088 G>A，土耳其患者最常見的突變為c.970 G>A、c.1 085 G>T和c.1 168 G>A，阿根廷患者都是c.1 168 G>A突變的純合子[6]。Lin等[7]對已經報道的中國CTLN1患者進行回顧，做過基因檢測的患兒10例，基因突變類型15個，本研究中的兩個突變類型不在其內。因病例總數有限，中國目前并無明顯的熱點突變。對ASS1基因進行分子遺傳學研究，豐富ASS1基因的突變譜，建立基因-表型相關性，有助于表型變異性的研究和評估預后[2,8]。

本例患兒為ASS1基因的復合雜合突變，檢測到的兩個突變為:c.470 G>A(p.R157H)和c.577 G>A(p.G193R)。其中c.470 G>A遺傳自母親，c.577 G>A遺傳自父親。c.470 G>A(p.R157H)為發生在外顯子7上的錯義突變，該突變導致ASS的第157號氨基酸由精氨酸(Arg)變為組氨酸(His)。第157號精氨酸位于底物結合口袋的入口處，可以其正電荷吸引帶有負電荷的天冬氨酸進入底物結合腔，而突變后的組氨酸，妨礙了天冬氨酸到達其結合位點，從而導致了酶活性的喪失。c.577 G>A(p.G193R)為發生在外顯子9上的錯義突變，為未報道過的新突變。利用SIFT軟件和Polyphen-2軟件對該突變位點進行功能預測。SIFT軟件預測結果為有害突變，Polyphen-2軟件預測結果為很可能為致病突變。c.577 G>A(p.G193R)突變位點被替代的堿基區域為高度保守序列，距離剪切位點11個堿基，導致ASS的第193號氨基酸由甘氨酸變為精氨酸，該改變未使讀碼框移位，但造成一個螺旋結構的丟失，從而對其蛋白功能造成影響。通過該例患兒的臨床表現亦可佐證該突變的有害性，但具體的致病性尚待功能試驗來驗證。

隨著串聯質譜技術在新生兒疾病篩查中的普及，越來越多的CTLN1患者在出生后即被檢出，對于患兒的早期診斷、早期干預及預后有很大幫助。我們認為，對存在兩個以上ASS1等位基因突變的家庭，產前咨詢和產前診斷是非常有必要的。

CTLN1的治療遵循UCD指南中詳述的急性和長期治療建議。因患者的預后、昏迷和血氨水平的持續時間相關，所以在急性高氨血癥的情況下，應采用急性治療，停止蛋白攝入、減少氨的生成，同時使用苯甲酸鈉、苯基乙酸鈉等氮清除劑清除多余的氮，靜脈滴注葡萄糖維持能量供應，補充L-精氨酸，必要時進行血液透析。對于有癥狀的患者，需長期保持低蛋白飲食，補充L-精氨酸和其他必需氨基酸。在條件允許的情況下，盡早進行肝移植，有助于改善其臨床癥狀和神經發育[9,10]。

綜上所述，CTLN1患者存在ASS1基因突變，且為復合雜合突變，遺傳自父母。ASS1基因c.577 G>A(p.G193R)突變系新發現的突變位點。臨床上生長發育落后、高氨血癥、肝功能異常的患兒要考慮CTLN1的可能性，基因檢測有助于CTLN1的診斷。對于已經確診的患者應堅持長期隨訪，盡早行肝移植。