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HMGCS2基因新突变致线粒体3-羟基3-甲基戊二酰辅酶A合成酶缺乏症1例报告

发布时间:2020-07-22 08:14所属分类:医学论文浏览:14次

  关键词:线粒体3-羟基3-甲基戊二酰辅酶A合成酶缺乏症 基因突变 非酮症性低血糖

  线粒体3-羟基3-甲基戊二酰辅酶A合成酶缺乏症(mitochondrial 3-hydroxy-3-methylglutarylCoA synthase deficiency,又称线粒体HMG-CoA合成酶缺乏症或m HS缺乏症,OMIM#605911)是由于HMGCS2基因突变引起的罕见常染色体隐性遗传病[1]。线粒体HMG-CoA合成酶是催化酮体生成过程中乙酰辅酶A与乙酰乙酰辅酶A结合的限速酶[2-3],缺乏会导致低血糖时脂肪利用和酮体产生异常,机体失代偿,出现严重低血糖并伴游离脂肪酸增高[4-5]。mHS缺乏症临床主要表现为空腹或发热等感染应激状态下出现严重的低酮体性低血糖,呕吐、嗜睡,甚至昏迷,伴有肝脏肿大、代谢性酸中毒等。本病罕见,HMGCS2基因突变导致的mHS缺乏症世界范围内报告不足30例[6],其中国内报告2例[7-8]。本文报告1例mHS缺乏症患儿,并复习文献了解本病临床特征及基因突变谱,以提高对mHS缺乏症这一罕见病的认识。

  1 病历资料

  1.1 临床资料
  患儿女,汉族,5个月7 d。于2016年8月12日因“流涕,咳嗽5 d,嗜睡12 h,呼吸困难3 h”就诊于郑州大学附属儿童医院重症监护室。入院前5 d曾接触“感冒”家属,此后出现流涕,轻微咳嗽,病程中无发热、皮疹、呕吐、抽搐等,未治疗。入院前12 h出现嗜睡、乏力、进奶少,入院前5 h出现呼吸急促,入院前3 h出现呼吸困难,三凹征明显,经当地医院治疗效果较差,呼吸困难继续加重,出现呻吟呼吸、嗜睡,急送至我院。患儿为第2胎第2产(G2P2),足月剖腹产,出生体重3900 g,出生身长正常,否认出生窒息史。既往体健,生长发育正常。母孕期无异常,父母体健,否认有家族遗传病史,有1姐,体健。
  体格检查:T 36.3℃,P 170次/min,R 45次/min,BP 101/45 mmHg,血氧饱和度(SPO2)0.90。嗜睡,全身皮肤无黄染、皮疹,无出血点及紫癜,前囟平软,双侧瞳孔等大等圆,直径2 mm,对光反射迟钝,鼻翼扇动,面罩吸氧下口周微绀,口腔黏膜光滑。咽充血,颈软,呼吸增快,60次/min,深大呼吸,三凹征阳性。双肺呼吸音对称,可闻及少量粗湿啰音,心音有力,心率170次/min,心前区未闻及明显病理性杂音。腹软,肝右肋下4 cm,质地中等,脾肋下未触及,未触及包块,肠鸣音存在。四肢肌张力减低,膝腱反射存在,布氏征阴性,双侧巴氏征阴性,双侧克氏征阴性,四肢末梢凉,毛细血管再充盈试验时间(CRT)2 s。实验室及影像学检查:血常规示WBC 13.6×109/L,余正常。CRP正常,降钙素原0.054μg/L(0~0.05μg/L);血气分析:pH值7.07,PCO28.2 mmHg,剩余碱-25.5 mmol/L,碳酸氢根2.4 mmol/L,乳酸0.5 mmol/L,血糖2.4 mmol/L。血氨131.5μmol/L,血β-羟丁酸、丙酮酸正常。B型钠尿肽前体1512 ng/L(参考值0~125 ng/L),肌钙蛋白T 0.013μg/L(参考值0~0.014μg/L),肌酸激酶同工酶1.4μg/L。肝功能:丙氨酸转氨酶(ALT)94.3 U/L,天冬氨酸转氨酶(AST)134.9 U/L,余项正常。凝血功能:凝血酶原时间14.5 s,部分凝血酶原时间135.7 s,凝血酶时间>150 s,国际标准化比值1.28,D-二聚体7.8μg/mL。尿酮体可疑阳性,粪常规无异常。肾功能、电解质未见异常。同型半胱氨酸正常。血串联质谱检测提示多种酰基肉碱谱增高;尿有机酸分析提示戊二酸及己二酸、庚二酸、辛二酸等双羧酸增高,提示戊二酸血症可疑。心电图:窦性心动过速。心脏、腹部超声正常。胸片示肺炎。头颅MRI:双侧额颞部蛛网膜下腔略宽,T1WI示胼胝体压部高信号略模糊,余脑实质内未见明显异常信号,脑室系统大小形态正常,脑沟、脑回未见异常,中线结构居中,幕下小脑及脑干结构未见明显异常。左侧乳突内见少许长T2信号,提示白质髓鞘化略落后于同龄儿。
  1.2 方法
  1.2.1 基因检测
  患儿父母签署知情同意书,并经医院伦理委员会批准。
  1.2.2 全外显子测序及Sanger测序验证
  抽取患儿及其父母外周静脉血各3 mL(EDTA抗凝),应用RelaxGene血液基因组DNA提取试剂盒(天根公司)提取基因组DNA。高通量测序采用HiSeq3000(Illumina,USA)高通量模式测序,按HiSeq3000标准流程进行,上机完成测序,目标序列测序覆盖度不低于99%;利用Sanger测序对患儿突变位点进行验证,并对其父母样本的该位点进行序列分析,确定突变来源(上海韦翰斯生物医药科技有限公司检验实验室完成)。
  1.2.3 生物信息学分析
  通过检索人类基因突变数据库(human gene mutation database,HGMD)、ClinVar数据库、千人基因数据库和dbSNP数据库等,判断发现的基因突变类型是否被数据库收录。采用MutationTaster、SIFT、PROVEAN、PolyPhen-2等在线预测软件对新变异的致病性进行生物学功能预测,采用Human Splicing Finder(HSF)在线预测软件对基因变异是否影响剪接进行预测,推测基因变异是否影响蛋白质功能。采用DNAMAN软件进行同源序列比对,分析不同种属间基因变异位点氨基酸的保守性。按照美国AC-MG遗传变异分类标准的指南对新变异分级[9]。
  1.3 结果
  1.3.1 全外显子基因检测结果
  发现患儿HMGCS2基因存在复合杂合突变,1个为c.559+1C>A(Intron2)剪切突变,1个为c.422A>T(Exon2 p.Val141Asp)错义突变,Sanger测序验证提示c.559+1C>A来自母亲,c.422A>T来自父亲(见图1)。
  1.3.2 生物信息学分析结果
  检索人类基因突变数据库(human gene mutation database,HGMD)、ClinVar数据库、千人基因数据库和db SNP数据库等均未见HMGCS2基因c.559+1C>A、c.422A>T报道。c.559+1C>A为剪切突变,位于该基因的经典剪切位点上,HSF预测结果提示变异影响受体剪接位点,可能通过影响m RNA剪接而阻碍HMGCS2蛋白的正常合成。c.422A>T(p.Val141Asp)为错义突变,生物信息学软件MutationTaster预测为damaging,PolyPhen-2、PROVEAN和SIFT预测c.422A>T(p.Val141Asp)的结果分别1.0,-5.59,0,均提示突变有害,采用DNAMAN软件进行同源序列对比显示,提示HMGCS2蛋白第141位氨基酸具有高度保守性,依据ACMG遗传变异分类标准的指南对基因突变进行致病性评估提示c.559+1C>A、c.422A>T位点均为致病性变异。
  
  图1 患儿及父母基因sanger测序图
  1.4 治疗及随访
  予吸氧、气管插管呼吸机辅助通气、酸中毒难以纠正,行1次连续性肾脏替代治疗,纠正凝血功能、抗感染、护肝、营养心肌、补充B族及C族维生素、辅酶Q10、ATP、左卡尼汀改善代谢、补液保证能量供给等对症处理,2 d后患儿酸中毒纠正、撤呼吸机,10 d后病情好转出院。嘱院外需避免饥饿,并口服B族、C族维生素、三磷酸腺苷、辅酶Q10、左卡尼汀等维持治疗,如有消化道或呼吸道感染时立即补充葡萄糖,避免低血糖发生。目前已随访至4岁,患儿生长发育、智力正常,远期预后有待继续随访。

  2 讨论

  线粒体3-羟基3-甲基戊二酰辅酶A(HMG-CoA)合成酶(mHS,EC 2.3.3.10)是催化酮体生成过程中的限速酶,由HMGCS2基因编码。大脑不能直接利用脂肪酸,在空腹或饥饿状态下酮体具有重要的生理意义,给机体尤其是大脑提供可利用的能量。在空腹时mHS活性缺乏会导致低酮性低血糖,甚至昏迷[10]。因此,并发感染或长时间禁食后直到失代偿患者才出现不典型的临床症状[1],有可能危及生命。
  HMGCS2基因cDNA在1995年由MascaróC首次报道[11],位于位于1号染色体p12区域,由10个外显子组成,编码508个氨基酸,全长2477 bp,主要肝脏中表达。检索中国知网、万方、维普等中文文献数据库,及检索美国PubMed文献数据库、HGMD数据库专业版,报道的HMGCS2基因突变国外共36个,其中错义突变最常见,有31个(占86%),剪切突变1个,小缺失突变1个、小插入突变2个,大缺失突变1个。国内目前报道的HMGCS2基因突变3个,2018年马丹等[7]报道的1例mHS缺乏症患者为HMGCS2基因第9号外显子c.1502G>A(p.Arg501Gln)纯合错义突变。2019年王美娟等[8]报告的1例m HS缺乏症患者为HMGCS2基因第6号外显子c.1187+1G>C和第3号外显子c.648G>T(p.Met216Ile)复合杂合突变。本例mHS缺乏症患儿为第2号外显子c.422A>T(p.Val141Asp)和第2内含子c.559+1C>A复合杂合突变,均为未报告的基因突变,丰富了中国人群mHS缺乏症基因突变谱。
  HMGCS2基因突变是导致mHS缺乏症的病因[12]。依据HMG-CoA合成酶缺陷的程度不同,mHS缺乏症临床表现异质性较大,主要临床表现为禁食、空腹或发热、呕吐、腹泻等感染应激状态下,机体失代偿时出现严重低酮体性低血糖,嗜睡、甚至昏迷,伴有肝脏肿大,代谢性酸中毒、脑病等[4,10,13]。Thompson等[10]在1997年首次报告了1例11岁男性mHS缺乏症,由非近亲结婚的中国籍父母所生,6岁之前身体健康,在6岁时因轻度胃肠炎、2~3 d进食差后出现抽搐、昏迷,血糖0.5 mmol/L,尿酮体阴性,临床症状并不典型,7岁时行低血糖诱发试验,空腹22 h后出现血糖2.3 mmol/L,血浆β-羟丁酸浓度0.2 mmol/L,很快昏迷,在静脉给予右旋糖苷后持续输注10 mg/(kg·min)糖速半小时患儿才清醒,这与常见的暂时性低血糖昏迷通常几分钟内缓解不同。另外,给予进食长链甘油三酯患儿游离脂肪酸浓度增加,血浆β-羟丁酸浓度是低的,再给予进食中链甘油三酯后,血浆β-羟丁酸浓度仍然是低的,提示长链脂肪酸β氧化后酮体生成的第一步酶功能异常,而且在进食中链甘油三酯4 h后,再次昏迷,血糖为2.8 mmol/L,最终通过肝脏活检酶活性检测诊断本病。2001年Bouchard等[14]继续随访该例,并首次进行基因检测确诊,患儿自诊断后生长发育正常,未再出现失代偿表现。本文又检索中国知网、万方、维普、PubMed等数据库,对已报道的mHS缺乏症临床资料相对完整的16例患儿资料进行了复习。
  本研究患儿与国内外报道的其他患者相比,是确诊时发病时年龄最小的,在上呼吸道感染机体失代偿后出现低酮体性低血糖,嗜睡、昏迷、肝脏肿大,重度代谢性酸中毒、肝功能损害、心肌损伤、凝血功能异常等,和国内报告的另外2例患者临床症状相似,包括本例患儿在内国内仅报告3例mHS患者,病程中均出现肝功能损害、凝血功能异常,国外文献并未描述,低酮体性低血糖,嗜睡、昏迷、肝脏肿大,代谢性酸中毒等临床表现与与国外报道一致,最终通过基因检测确诊,诊断后生长发育正常,未再出现失代偿表现。mHS缺乏症由于临床症状无特异性,缺乏特征性的生化标志物,临床诊断极具挑战性,酶学检测技术复杂并且需要肝脏活检,临床实践中可操作性不强,临床可能漏诊较多患者[5],因此国内外诊断病例数均较少。文献总结发现,几乎所有患者都会在急性发病期的尿有机酸分析中出现二羧酸尿,仅1例在发病第2天检测未出现二羧酸尿,提示当低酮体性低血糖时出现二羧酸尿,不仅需要与脂肪酸代谢障碍疾病相鉴别,还需要考虑mHS缺乏症可能,随着基因检测技术的发展,有可能在将来诊断更多的临床可疑患者。

  参考文献
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