經(jīng)基因分析確診的楓糖尿癥1例并文獻(xiàn)復(fù)習(xí)

李妍涵

[摘要]目的：分析1例經(jīng)基因分析確診的楓糖尿癥患兒的臨床及遺傳學(xué)特點(diǎn)。方法：回顧性分析1例楓糖尿癥患兒的臨床經(jīng)過，采用二代測序及桑格爾測序進(jìn)行致病基因分析，并進(jìn)行文獻(xiàn)復(fù)習(xí)。結(jié)果：男性患兒，于生后6天出現(xiàn)反應(yīng)差、嘔吐、抽搐及昏迷，經(jīng)顱腦核磁檢查，血液氨基酸、酯酰肉堿譜分析考慮楓糖尿癥可能性大。BCKDHB基因分析發(fā)現(xiàn)c.767A>C（p.Y256C）及c.1037A>G（p.Q346R）復(fù)合雜合突變。結(jié)論：患兒存在代謝性腦病、代謝性酸中毒及特殊楓糖樣體味時(shí)，要考慮楓糖尿癥的可能，楓糖尿癥相關(guān)基因（BCKDHA，BCKDHB，DLD，DBT）分析有助于確診。

[關(guān)鍵詞]楓糖尿癥;BCKDHB基因;支鏈氨基酸;遺傳代謝病

[中圖分類號]R722.1 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A [文章編號]2096-5249（2019）05-221-02

楓糖尿癥（maplC syrup urine disease，MSUD，MIM#248600），是一種罕見的常染色體隱性遺傳病，以急性代謝紊亂、酮尿、癲癇、智力運(yùn)動(dòng)發(fā)育后或及楓糖樣體味為主要特征。該病若不經(jīng)及時(shí)治療，急性代謝紊亂及腦損害可呈急性進(jìn)展，常導(dǎo)致嚴(yán)重腦損傷，且致死、致殘率極高。據(jù)國外文獻(xiàn)報(bào)道，楓糖尿癥發(fā)病率約為1：18000，我國發(fā)病率尚不明確。本文就一例經(jīng)基因診斷明確的中國楓糖尿癥患兒的診療經(jīng)過、基因突變特點(diǎn)進(jìn)行研究，并結(jié)合文獻(xiàn)進(jìn)行分析。

1資料與方法

1.1一般資料患兒，男，為第1胎，于胎齡39周順產(chǎn)出生，出生體重3500g，Apgar評分1分鐘9分，5分鐘10分。患兒為母乳喂養(yǎng)，于生后6天出現(xiàn)反應(yīng)差及嘔吐，嘔吐物為胃內(nèi)容物，嘔吐約一天3-4次，為非噴射性，和進(jìn)食無關(guān)，于嘔吐后肢體抽搐發(fā)作并意識喪失。于當(dāng)?shù)蒯t(yī)院查血常規(guī)示白細(xì)胞計(jì)數(shù)22x109/L，中性粒細(xì)胞比例78%，血紅蛋白102g/L;血生化：鉀2.3mmol/L，鈉119mmol/L，氯91mmol/L，碳酸氫根14.2mmol/L;血?dú)鈖H 7.12;肝腎功能、血脂、血糖、免疫等化驗(yàn)無異常。采用串聯(lián)質(zhì)譜查血亮氨酸屏亮氨酸539.10umol/L（正常50-290umol/L）;纈氨酸294.15umol/L（正常60-290umol/L）;別異亮氨酸91.33umol/L（正常<7.70umol/L）。采用氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用查尿有機(jī)酸分析示多種α-酮酸及α-羥酸水平增高。顱腦核磁（T2WI及DWI）示兩雙側(cè)基底節(jié)區(qū)、腦干及小腦呈對稱性高信號改變。結(jié)合患兒楓糖樣體味，當(dāng)?shù)蒯t(yī)院予“楓糖尿癥，代謝性酸中毒，電解質(zhì)紊亂，貧血”診斷，予限制天然蛋白建議、予低支鏈氨基酸配方奶粉、左卡尼汀、維生素B1、止吐、抗炎、抗感染、止驚治療兩周后癥狀好轉(zhuǎn)，但仍存在反應(yīng)慢。患兒父母健康，無親緣關(guān)系，父母家族中未有類似家族史。為明確疾病遺傳學(xué)誘因，患兒家長來我院進(jìn)行遺傳分析。簽署知情同意書后，采集3名家庭成員外周靜脈血2-3mL，乙二胺四乙酸抗凝，置4℃冰箱備用。

1.2方法使用TIANGEN血液基因組DNA提取試劑盒（北京天根生化科技有限公司，離心柱型）提取患兒及父母外周血白細(xì)胞DNA。對患兒DNA進(jìn)行全外顯子測序檢查（安捷倫V6），原始測序數(shù)據(jù)量為5G，平均測序深度約為100x，Q30均大于95%。比對參考基因組（bg19）后，除去PCR重復(fù)，并將部分原始結(jié)果重新排列。檢出變異并進(jìn)行過濾后.采用annovar進(jìn)行變異注釋。由于臨床已確診，故先關(guān)注楓糖尿癥相關(guān)基因，并明確BCKDHB基因疑似致病突變位點(diǎn)。

檢出疑似致病位點(diǎn)后，由NCBI網(wǎng)站下載BCKDHB基因DNA全序列（NM 000.056）。采用Primer5軟件設(shè)計(jì)聚合酶鏈反應(yīng)引物，對患兒家系DNA進(jìn)行擴(kuò)增。膠回收以及純化后，采用雙向測序法進(jìn)行基因序列分析，然后與標(biāo)準(zhǔn)序列進(jìn)行比對分析。利用NCBI蛋白數(shù)據(jù)庫和Bioedit軟件進(jìn)行人類和不同物種的BCKDHB蛋白同源序列比較，并運(yùn)用MutalaonTaster軟件（http：//www.mutationtaster.org）及Polyphen-2軟件（http：//genetms.bwh.harvard.edu/pph2）進(jìn)行突變的致病性預(yù)測。

2結(jié)果

患兒存在c.767A>C（p.Y256C）及c.1037A>G（p.Q346R）復(fù)合雜合突變，家系分析示突變源于患兒父母，符合楓糖尿癥診斷。突變均為已報(bào)道突變，在千人基因組計(jì)劃資料庫（www.1000genomes.org）中未檢出。上述突變經(jīng)MutationTaster和Polyphen-2軟件致病性預(yù)測為“可能致病：經(jīng)多物種同源性分析示256號及346號氨基酸在多物種間高度保守（圖1），結(jié)合既往文獻(xiàn)，考慮該兩個(gè)突變致病的可能性大。

3討論

楓糖尿癥是線粒體支鏈。α-酮酸脫氫酶缺陷引發(fā)的遺傳代謝病。由于支鏈氨基酸及支鏈酮酸在患兒體內(nèi)積聚，可影響大腦乙酰膽堿酯酶活性、引起大腦氧化損傷、干擾大腦能量代謝、影響髓磷脂合成、另腦細(xì)胞內(nèi)外滲透壓改變，進(jìn)而引發(fā)代謝性腦病、腦水腫，及髓鞘形成障礙。同時(shí)，患兒體內(nèi)蓄積的代謝產(chǎn)物表現(xiàn)為楓糖樣體味。

根據(jù)殘存酶活性，將楓糖尿癥分為5種亞型，經(jīng)典型、間歇型、中間型、維生素B1有效型及二氫硫辛酰胺酰基脫氫酶（E3）缺乏型。其中，經(jīng)典型最為常見。新生兒起病的患兒常為經(jīng)典型，大多數(shù)于出生時(shí)無明顯異常，于生后一周內(nèi)出現(xiàn)喂養(yǎng)困難、反應(yīng)差、嗜睡等癥狀，可出現(xiàn)楓糖樣體味。若不及時(shí)治療，則病情大都進(jìn)展迅速，出現(xiàn)進(jìn)一步神經(jīng)系統(tǒng)損傷，可表現(xiàn)為痙攣性癱瘓、癲癇、昏迷等癥狀，病情嚴(yán)重時(shí)顱腦核磁可有腦白質(zhì)海綿狀變性該病，急性期可出現(xiàn)腦水腫，致死率及致殘率極高。本文患兒臨床經(jīng)過典型，于生后6天以反應(yīng)差、嘔吐及抽搐起病，后昏迷，疾病進(jìn)展迅速，考慮為經(jīng)典型楓糖尿癥。

楓糖尿癥可經(jīng)典型臨床癥狀、生化及影像學(xué)異常、遺傳學(xué)缺陷進(jìn)行診斷，特異性的生化異常為楓糖尿癥的快速診斷提供可能。生化異常包括血液氨基酸、酰基肉堿譜的支鏈氨基酸水平增高，以及尿液α-酮酸、α一羥酸的蓄積改變。血液串聯(lián)質(zhì)譜檢查是新生兒篩查的方法之一，在多個(gè)發(fā)達(dá)國家，及我國部分地區(qū)已得以開展，并檢出多種遺傳代謝病患兒，包括楓糖尿癥。和大多數(shù)遺傳代謝病相似，楓糖尿癥的病因在于毒性物質(zhì)在體內(nèi)的蓄積，故早篩查，早阻斷毒性物質(zhì)沉積，與疾病的轉(zhuǎn)歸和預(yù)后極為相關(guān)。楓糖尿癥可通過限制毒性產(chǎn)物上游物質(zhì)攝入及補(bǔ)充相應(yīng)輔酶進(jìn)行治療，部分癥狀可治愈或緩解，顱腦損傷在一定情況下也可逆，但預(yù)后差異較大。除飲食及藥物治療外.因支鏈α-酮酸脫氫酶缺陷在肝臟中表達(dá)，故近年來肝移植在楓糖尿癥的治療中取得了一定療效，血支鏈氨基酸水平可下降至正常。雖本文患兒未經(jīng)血串聯(lián)質(zhì)譜進(jìn)行新生兒篩查，但確診及時(shí)，并在新生兒期及時(shí)限制天然蛋白攝入并補(bǔ)充祛支鏈氨基酸配方奶粉，給予左卡尼汀及維生素B1治療，并行糾正電解質(zhì)紊亂、止驚、止吐、糾酸、補(bǔ)液等對癥治療后，嘔吐、抽搐及電解質(zhì)紊亂得以糾正，但仍存在反應(yīng)差的現(xiàn)象，且未復(fù)查顱腦核磁明確腦損傷變化，需長時(shí)間隨訪以明確其預(yù)后。

因楓糖尿癥與支鏈α-酮酸脫氫酶相關(guān)，而支鏈α-酮酸脫氫酶由4個(gè)亞單位，E1α，E1β，E2及E3組成，每個(gè)亞單位異常都會(huì)引發(fā)楓糖尿癥發(fā)生。故該病可由4種基因異常引發(fā)，分別是BCKDHA，BCKDHB，DLD及DBT，其中，BCKDHA基因缺陷最為常見。雖然4種基因缺陷均可引發(fā)楓糖尿癥發(fā)生，但目前研究考慮BCKDHA及BCKDHB基因缺陷與經(jīng)典型楓糖尿癥更為相關(guān)，而DBT基因缺陷患者癥狀常較BCKDHA及BCKDHB基因缺陷患者輕，多與維生素B1有效型相關(guān)。本研究檢出編碼支鏈α-酮酸脫氫酶E1βB亞單位的BCKDHB基因復(fù)合雜合突變。該基因編碼位于6號染色體上，編碼的E1β亞單位由392個(gè)氨基酸組成。迄今已發(fā)現(xiàn)115個(gè)致病突變（http：//www.hgmd.cf.ac.uk/ac）。在美國部分楓糖尿癥患者中BCKDHA基因c.1312T>A為熱點(diǎn)突變，BCKDHB基因尚未有相關(guān)熱點(diǎn)突變的報(bào)道。本文研究的突變均為已知突變，且僅在中國患者申報(bào)道過，不排除上述突變在中國人群特異突變的可能。兩個(gè)突變在物種間保守，并經(jīng)預(yù)測軟件預(yù)測致病可能性大，結(jié)合臨床表現(xiàn)可予患者遺傳學(xué)確診。

本研究報(bào)道一例楓糖尿癥患兒，以嘔吐、楓糖樣體味及抽搐為主要表現(xiàn)，并明確了遺傳學(xué)誘因。建議對不明原因的代謝性酸中毒、代謝性腦病及特殊體味的患兒，尤其顱腦核磁有楓糖尿癥特異性改變的患兒，應(yīng)結(jié)合.臨床特征、血液生化等鑒別診斷，爭取基因分析協(xié)助確診，并及時(shí)通過限制相關(guān)飲食、補(bǔ)充特殊奶粉及相應(yīng)輔酶進(jìn)行治療，預(yù)防急性失代償發(fā)生。