66例不明原因智力障礙/發(fā)育遲緩兒童臨床和遺傳學分析

洪曉文， 陳燕惠

智力障礙(intellectual disability, ID)/發(fā)育遲緩(developmental delay, DD)是兒科發(fā)育行為門診常見的疾病。智力水平明顯低于同齡正常兒童，并有明顯的社會適應困難者稱為智力發(fā)育障礙，對年齡>5歲的患兒診斷為ID，對年齡<5歲的幼兒更多使用DD[1-2]。據(jù)統(tǒng)計，ID/DD的患病率為1%～3%[3]，主要病因為遺傳綜合征和染色體異常。但由于ID/DD的臨床癥狀重疊交叉且伴多種先天性畸形，無特異性，相關病因復雜且具有高度異質性，臨床上不易診斷，染色體微陣列分析(chromosome microarray analysis，CMA)技術輔以全外顯子組基因測序(whole exome sequencing, WES)有助于對患兒的遺傳學病因進行診斷。筆者收集2014年1月-2017年8月就診的不明原因的ID/DD患兒66例，分析總結患兒的臨床表現(xiàn)和基因測定結果，探討CMA結合WES在ID/DD診斷中的應用，以期為ID/DD的臨床診斷提供更多的理論依據(jù)。

1 對象與方法

1.1對象 66例中，男性38例，女性28例，年齡1月～7歲。臨床癥狀或體征至少符合以下一點:(1)存在智力低下、生長發(fā)育遲緩；(2)具有異常面容；(3)伴有體表或內(nèi)臟畸形，如先天性心臟病等。同時排除以下情況：產(chǎn)傷、出生后中樞神經(jīng)系統(tǒng)感染或頭顱損傷、其他已知遺傳綜合征(如21三體綜合征等)以及常見遺傳代謝性疾病等，以及不同意進行基因檢測和失訪的病例。

1.2方法

1.2.1收集資料 收集患兒的臨床病歷資料、智力測評報告、神經(jīng)影像學資料及視頻腦電圖檢查結果等。

1.2.2染色體微陣列分析 采用CytoScan基因芯片(CytoScanHD/CytoScan750K，美國Affymetrix公司)進行全基因組范圍掃描，利用染色體分析軟件(Version:2.0.0.195，美國Affymetrix公司)進行分析，檢測拷貝數(shù)變異(copy number variation, CNV)、長期連續(xù)綿延純合子及嵌合體(≥20%)。

1.2.3遺傳學全外顯子測序 應用過柱法從檢樣中提取DNA，通過高通量測序技術，對基因外顯子區(qū)進行直接測序，與參考序列(hg19)進行比較，從而發(fā)現(xiàn)可能存在的基因突變。

2 結 果

2.1 臨床分析 (1)66例患兒均表現(xiàn)為智力低下，存在2個以上對應年齡階段發(fā)育里程碑事件顯著延遲，其中具有孤獨癥譜系障礙樣患兒占50%。(2)檢出致病性變異患兒22例，男性10例，女性12例;1～11月6例，1～3歲12例，4～7歲4例。(3)致病性變異患兒22例中，伴有反復癲癇發(fā)作5例，有特殊面容、貫通掌、動脈導管未閉、室間隔缺損、隱睪等先天性畸形15例。行頭顱MR檢查19例，其中9例有腦室擴大、腦外間隙增寬等異常影像學特征；行視頻腦電圖檢查18例，其中12例發(fā)現(xiàn)背景慢波活動增多，尖波、尖慢復合波、棘波、棘慢復合波等異常腦電圖表現(xiàn)；19例行發(fā)育評估，提示輕到重度發(fā)育落后，結果為輕、中、重度智力低下分別為2，8，9例(表1)。

2.2遺傳學分析 66例患兒中，遺傳變異45例(68.2%)，其中22例為致病性突變(包括20個臨床致病性CNV和4個致病基因突變)，病因診斷明確，診斷陽性率為33.3%(表2)。共對36例患兒進行CNV分析，18例檢出臨床致病CNV，陽性率為50%。Prader-Willi綜合征所占比例最高(4/18)，其次為Williams-Beuren綜合征(3/18)。共對30例患兒進行遺傳學WES，4例檢出臨床致病的基因突變，陽性率為13.3%(表3)。

3 討 論

根據(jù)精神疾病診斷和統(tǒng)計手冊，ID/DD患兒存在明顯的認知功能障礙和適應功能缺陷[4]，患各種并發(fā)癥的風險增加。據(jù)文獻報道，17.4%～47.1%的ID/DD可以通過遺傳原因來解釋[5-6]，本組33.3%的診斷率與之相吻合。目前，在遺傳因素中染色體異常占25%[7]，21三體綜合征是最常見的染色體異常。已知單基因病例達10%，脆性X綜合征是與ID/DD相關的最常見的單基因缺陷病，約占智力殘疾病例的5%[8]。不明原因的ID/DD患者，尤其是臨床表型不具特異性及無明顯先天畸形和特殊面容的患兒，診斷十分困難，易漏診甚至誤診。近來，國內(nèi)外已有大量研究將CMA和WES應用于不明原因ID/DD的遺傳學病因診斷，美國和歐洲指南指出，基因檢測是ID/DD必不可少的標準化診斷流程之一[9]。盡管CMA是目前不明原因ID/DD的一線診斷方法，但該技術也存在很大局限性，比如該技術不能檢測平衡易位、倒置，也無法對點突變致病的患者作出準確的檢測。而WES彌補了該技術的不足，可以精確到單個基因位點的改變，為單基因ID/DD的診斷提供強有力的工具。

本研究階段，在筆者醫(yī)院神經(jīng)發(fā)育門診就診的ID/DD患兒共有350例，其中有明確原因的ID/DD患者共有184例，具體原因如下：感染性智力障礙(顱內(nèi)感染后遺癥如流腦、乙型腦炎)、中毒性智力障礙(如高膽紅素血癥腦病)、內(nèi)分泌功能障礙相關性智力障礙(如甲狀腺功能減退癥)、顱腦畸形相關性智力障礙(如腦回畸形等)、精神障礙相關性智力障礙(如孤獨癥譜系障礙等)、腦外傷及其他損傷相關性智力障礙(如顱內(nèi)出血、窒息等)，主要通過出生史、新生兒疾病篩查、血氨基酸、尿有機酸、影像學、腦電圖和生長發(fā)育史進行明確，再排除不同意進行基因檢測和失訪的病例。本研究最后根據(jù)患兒是否伴有先天畸形、特殊面容選擇CMA對36例不明原因ID/DD患兒進行檢測，為約50%的患兒做出了明確的分子遺傳學病因診斷。例1～5檢出15q11-q13缺失，此區(qū)域缺失與Prader-Willi綜合征或Angelman綜合征[10]。例1、例2、例4、例5均表現(xiàn)為智力發(fā)育遲緩，廣泛性發(fā)育落后于正常同齡兒。其中例1、例2、例5伴有癲癇發(fā)作；例2伴有先天性動脈導管未閉。例3患兒出生后左側肢體張力低，少哭，哭聲低，體檢可見耳位低，雙手貫通掌。這5例患兒臨床表現(xiàn)與既往文獻報道有相似之處。前者可表現(xiàn)為嬰兒期發(fā)育遲緩，肌張力減退，喂養(yǎng)困難和低體質量[11-12]。后者主要影響神經(jīng)系統(tǒng)，表現(xiàn)為發(fā)育遲緩，智力低下，共濟失調，癲癇發(fā)作和睡眠障礙，常有快樂的表情[13]。例6～8檢出7q11.23區(qū)域缺失，Williams-Beuren綜合征臨床表現(xiàn)為輕度到中度智力低下，特殊“elfin面容”(前額寬，眶周豐滿，鼻梁低平，顴骨低，人中長，唇厚嘴寬，牙齒發(fā)育不良)，心血管功能異常(主動脈瓣或肺動脈瓣狹窄)，其他癥狀包括癲癇、消化系統(tǒng)、泌尿生殖系統(tǒng)異常等[14]。例6～8皆表現(xiàn)為運動、言語發(fā)育落后于同齡兒，體格檢查發(fā)現(xiàn)患兒鼻翼較扁，手足較短，符合典型特殊“elfin面容”。例8患兒還表現(xiàn)為X形腿，右手貫通掌。即使本組患兒病史中暫無相關的心血管功能異常的臨床表現(xiàn)，但是上述文獻表明，確實有必要進行心血管功能監(jiān)測。目前，用于單基因ID/DD的二代測序主要有WES，但因檢測成本高，目前還未得到廣泛應用。本研究針對不伴有明顯特殊面容或先天畸形的30例ID/DD患兒進行WES，發(fā)現(xiàn)4例患兒存在明確單基因突變。例19和例20患兒MEF2C基因新生突變，診斷為智力障礙20型，呈常染色體顯性遺傳，臨床表型為刻板運動、癲癇、精神發(fā)育遲滯或腦部畸形[15]。MEF2C位于5q14.3，該基因的突變和缺失與嚴重的認知障礙、刻板的運動、癲癇和大腦畸形有關[16]。例19和例20患兒均以“反復癲癇發(fā)作”為主訴就診，臨床表現(xiàn)為嚴重智力低下、言語不清以及輕微異常的面部特征，與既往文獻報道一致?？梢?，由于臨床異質性，即使同一基因片段缺失或重復、同一基因突變患兒的臨床表型也有一定差異，甚至部分ID/DD患兒常常伴有孤獨癥譜系障礙樣、注意缺陷多動障礙樣以及其他神經(jīng)發(fā)育障礙等異常行為，這給臨床診斷帶來挑戰(zhàn)。

表2 18例檢出致病性CNV遺傳學分析

表3 4例檢出致病基因遺傳學分析

綜上所述，本研究應用CMA和WES技術對原因不明的ID/DD患兒進行檢測，以期提高病因診斷率。但鑒于經(jīng)濟效益，并未按照最理想的診斷流程進行檢測(首先進行染色體核型分析，然后依次進行CMA和WES，對檢測出的陽性結果使用另一種實驗方法驗證)。研究表明，CMA與WES檢測陽性病例與陰性病例在臨床表型、發(fā)病年齡等方面不存在明顯差別，另外CNV改變的ID/DD患兒與單基因突變的患兒在臨床表型等方面也不存在顯著差別[17]。盡管目前CMA是首選的檢查手段，相信隨著WES使用經(jīng)驗的積累和ID/DD新的候選基因不斷被發(fā)現(xiàn)，CMA結合WES將為臨床診斷不明原因的ID/DD提供更可靠的診斷結果。