多發(fā)性線粒體功能障礙綜合征6 型1 例報告并文獻復習

武宇輝 張 濤 楊燕瀾 周 慧 于 芹 李承聯(lián) 楊衛(wèi)國

深圳市兒童醫(yī)院兒童重癥監(jiān)護病房（廣東深圳 518038)

線粒體是細胞功能不可或缺的細胞器，參與許多關鍵的細胞過程如氧化磷酸化，以ATP的形式產(chǎn)生能量，占體內ATP產(chǎn)生總量的90%。線粒體疾病是由于線粒體功能不正常導致的一系列疾病，是少見的代謝缺陷病，目前發(fā)現(xiàn)有數(shù)百種[1]。多發(fā)性線粒體功能障礙綜合征（multiple mitochondrial dysfunctions syndrome，MMDS）是線粒體疾病的一類特殊類型，2001 年由Seydaetal等[2]首次描述，2011年首次報道相關基因變異[3-4]?；颊呖赡茏畛醢l(fā)育正常，但在生后第一年表現(xiàn)出神經(jīng)退行性變化。本文回顧分析1例MMDS6型（MMDS6）患兒的臨床資料，并復習相關文獻。

1 臨床資料

患兒，男，5月齡，漢族。因體質量不增、喂養(yǎng)困難2 月余入院。G 1 P 1，孕38+1周剖宮產(chǎn)娩出，出生體質量3.35 kg，生后1 分鐘、5 分鐘和10 分鐘Apgar 評分均為10 分，生后配方奶喂養(yǎng)。入院前2 月患兒出現(xiàn)吃奶量減少，由120 mL/3 h 減至50～60 mL/3 h，伴間斷吐奶，多發(fā)生在進食后1～2小時內?；純后w質量2月齡時6.5 kg，3 月齡及4月齡均為6 kg。曾于門診就診，改部分水解蛋白奶喂養(yǎng)無改善。入院前1 個月行頭顱磁共振成像（MRI）檢查未見異常。食管彩超檢查示不除外胃食管反流?；純? 月齡能豎頭，但4月齡后不能豎頭，5 月齡（入院時）不會翻身。母孕期體健，家族中無類似患者。入院體格檢查：心率120次/min，呼吸32 次/min，頭圍41 cm，體質量5.3 kg，營養(yǎng)不良貌，皮下脂肪菲薄約0.3 cm；神清，前囟平軟，心、肺、腹無異常；四肢肌力3 級，肌張力低，雙側巴氏征、布氏征、克氏征陰性。入院后實驗室檢查：血清乳酸波動在2.4～5.9 mmol/L，血氨67.4 mmol/L，血清B 型鈉尿肽前體33 789 pg/mL，肌鈣蛋白T 0.082 ng/mL，血液串聯(lián)質譜遺傳代謝分析、尿有機酸分析未見明顯異常。腎臟彩超示雙腎實質血流灌注減低，腹腔積液（最大深徑12 mm）。食管-胃-下消化道彩超未見異常。心臟彩超示房水平左向右分流，左室射血分數(shù)59%，心包積液（最大深徑5.9 mm），伴肺動脈高壓，收縮期右房內顯示源自三尖瓣口反流信號，壓差56 mmHg，舒張期顯示源自肺動脈瓣口的反流信號，壓差16 mmHg。心電圖示右心房負荷大，竇性心動過速。肌電圖未見明顯異常。

入院后給予左卡尼汀、維生素B1、維生素B2、維生素E、葉酸、輔酶Q10、精氨酸等治療。住院期間患兒嗆奶后出現(xiàn)氣促，伴低血氧、浮腫、尿少，予氣管插管呼吸機輔助通氣?？紤]心力衰竭，給予地高辛、米力農、多巴胺強心，西地那非降肺動脈高壓，呋塞米利尿等治療，患兒心力衰竭和肺動脈高壓有所減輕。住院期間繼發(fā)肺部真菌感染，撤機困難。住院38天家長放棄治療，撤機2小時后患兒死亡。

因患兒住院期間持續(xù)存在高乳酸血癥，結合其神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育異常，在獲得醫(yī)院倫理委員會審批 [編號：深兒醫(yī)倫審2020（009）號]，并征得患兒父母同意后，留取患兒及父母血標本送北京康旭醫(yī)學檢驗所，提取DNA，采用二代測序、一代測序（Sanger測序）驗證方法進行全外顯子和線粒體基因篩查分析。結果顯示，患兒PMPCB基因[人類孟德爾遺傳在線數(shù)據(jù)庫（Online Mendelian Inheritance in Man，OMIM）編號617954]的chr 7:102944355 部位發(fā)生c.524 G>A（編碼區(qū)第524號核苷酸由G變?yōu)锳）純合核苷酸變異，該變異為錯義變異，導致第175 號氨基酸由精氨酸（arginine，Arg）變?yōu)榻M氨酸（histidine，His）（p.Arg 175 His）。查閱1000 Genomes、dbSNP數(shù)據(jù)庫，該變異不屬于多態(tài)性變異，在人群中發(fā)生頻率極低。通過蛋白功能預測軟件（polyphon2、SIFT、MutationTaster）進行生物信息學預測分析發(fā)現(xiàn)，該氨基酸序列均處于高度保守區(qū)域，氨基酸改變均很有可能影響蛋白功能，提示該錯義變異存在致病性?；純篜MPCB基因的純合變異分別遺傳自父母，父母該位點均為雜合子，符合常染色體隱性遺傳方式（圖1）。按照美國醫(yī)學遺傳學與基因組學學會（American College of Medical Genetics and Genomics,ACMG）2015年發(fā)布的序列變異解讀標準和指南對變異致病性評估[5]，存在致病性（ACMG 指南證據(jù)：PS1，PM1，PP3）?；純杭顾杓∥s基因檢測未見SMN1基因第7、8外顯子缺失。

圖1 患兒及父母基因測序圖

2 討論

原發(fā)性線粒體病是線粒體基因（mtDNA）或編碼線粒體的核苷酸基因（nDNA）突變造成功能障礙，能量產(chǎn)生不足所致的先天性代謝缺陷疾病，總體患病率至少為1.31/10000[1]。線粒體參與機體炎癥信號通路的調控，功能異常導致炎癥反應激活[6]。線粒體疾病臨床表現(xiàn)及遺傳方式具有高度異質性，首先影響最依賴有氧代謝的器官，如神經(jīng)系統(tǒng)、心臟、骨骼肌等部位。

MMDS 為常染色體隱性遺傳，流行率未知，目前已發(fā)表文獻多為病例報道。MMDS是與線粒體鐵-硫簇（iron-sulfur clusters,ISCs）合成相關的nDNA變異導致的一類線粒體疾病，以全身性能量代謝紊亂為特征，臨床具有多系統(tǒng)表現(xiàn)和廣泛的表型異質性，缺乏標準化的診斷標準，識別致病基因突變是診斷的金標準。隨著基因高通量測序技術的普及和成本降低，許多候選基因、整個編碼序列或基因組的有效分析成為可能，使得對本病的認識不斷深入[7-8]。文獻報道的MMDS 有1～6 型。MMDS 1 由2p 13.3 號染色體上的NFU1基因（OMIM # 608100）變異導致[3-4,9-14]，MMDS2由于2 p13.1號染色體上的BOLA3基因（OMIM# 613183）變異引起[3,15-17]，MMDS3由1q42.13號染色體上的IBA57基因（OMIM # 615316）變異引起[18]，MMDS4由14q24.3號染色體上的ISCA2基因（OMIM# 615317）變異引起[19-21]，MMDS5由9q21.33號染色體上的ISCA1基因（OMIM # 608100）變異引起[22-25]，MMDS6由7q22.1號染色體上的PMPCB基因變異引起[26]。這些基因編碼的蛋白質參與了ISCs合成，后者是一系列重要細胞功能不可或缺的，包括線粒體生物能量過程、核基因組維護和胞質蛋白翻譯。ISCs 參與線粒體輔助能量生產(chǎn)的其他蛋白質的修飾，包括組成電子呼吸鏈復合物Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，丙酮酸脫氫酶和α 酮戊二酸脫氫酶[27]，這種修飾對甘氨酸分解系統(tǒng)功能至關重要?；蜃儺悳p少編碼蛋白質產(chǎn)生，減少ISCs合成，由于多種重要的代謝途徑和多階段能量生產(chǎn)障礙，導致致命的乳酸酸中毒、甘氨酸分解障礙，引起腦病、腦白質病、精神運動發(fā)育遲緩和其他神經(jīng)系統(tǒng)損害的癥狀和體征，包括智力低下，言語障礙，肌張力低，運動異常如不能獨立行走、共濟失調、痙攣，常伴癲癇發(fā)作、體質量不增和呼吸功能不全，可能存在高甘氨酸血癥或高血糖。一些MMDS 嬰兒存在肺動脈高壓或心肌病[14,25]。受累患兒常在兒童時期死亡。實驗室檢查可發(fā)現(xiàn)線粒體功能受損、線粒體呼吸酶活性降低等證據(jù)。

MMDS 6 是由線粒體加工肽酶β 亞基PMPCB基因變異引起。研究報道，對來自4 個不相關家系的5 例MMDS 6 患兒的PMPCB基因全外顯子組測序或線粒體疾病基因測序以及一代測序驗證發(fā)現(xiàn)，分別存在c.523 C>T（p.Arg 175 Cys）和c.601 G>C（p.Ala201Pro）雜合變異2例，c.524G> A（p.Arg175His）和c.530T> G（p.Val177Gly）雜合變異1例，c.1265T>C（p.Ile 422 Thr）純合變異2 例；進一步對PMPCB基因變異進行功能驗證，證實PMPCB基因變異的致病性；這4 種PMPCB基因型中具有雙等位基因致病變異的家族編碼了線粒體加工蛋白酶（mitochondrial processing protease，MPP）的催化亞基。MPP是大多數(shù)線粒體前體蛋白成熟所必需的，PMPCB雙等位基因變異使MPP 水解失活，導致ISCs 生物合成失調和線粒體功能障礙，在兒童早期引發(fā)復雜神經(jīng)表型的神經(jīng)退行性變，從患者提取的人類誘導多能干細胞和分化神經(jīng)上皮干細胞的PMPCB水平降低；引入PMPCB變異的酵母同源Mas 1蛋白質模型中，MPP 活性受到影響，功能障礙，嚴重損害線粒體前體蛋白的處理，導致其堆積，線粒體ISCs的生物合成明顯損傷。患者臨床表型嚴重程度和Mas1蛋白水平與酵母生長表型存在相關性，與PMPCB基因型變異導致MPP功能障礙程度有關。對患者骨骼肌活檢線粒體酶分析發(fā)現(xiàn)，含ISCs的呼吸鏈復合物活性降低，胞質和線粒體ISCs相關順烏頭酸酶活性降低，線粒體膜電位降低?；颊卟煌M織線粒體生化分析顯示，纖維母細胞線粒體呼吸酶活性無異常，而骨骼肌復合物Ⅱ活性明顯降低，提示有組織特異性，對神經(jīng)元和肌肉影響顯著[22]?？偨Y上述文獻報道的5例MMDS6患兒的臨床特征（表1）：①發(fā)病年齡早，均在生后第一年出現(xiàn)癥狀；②腦病和嚴重神經(jīng)退行性病變是顯著的臨床特征，患兒均存在肌張力低、自主運動差、不能獨立行走、言語障礙以及發(fā)育倒退，可伴智力障礙、共濟失調、痙攣性四肢癱瘓、癲癇發(fā)作、視神經(jīng)萎縮、耳聾等；③早期存在喂養(yǎng)困難，導致體質量不增；④血清乳酸和丙酮酸升高是其生化特點；⑤腦部MRI可見基底神經(jīng)節(jié)病變、小腦萎縮、腦白質病變；⑥預后不良，常在兒童期死亡。

本例患兒有PMPCB基因c.524G>A純合子變異。曾有報道1 例MMDS 6 患兒有同樣的雜合變異，且已經(jīng)通過體外實驗證實其致病性[22]。查閱文獻，這一純合變異目前尚未見報道?；純旱呐R床和生化結果與文獻報道非常相似，如發(fā)育倒退、神經(jīng)功能障礙、肌力降低、喂養(yǎng)困難、體質量不增和乳酸性酸中毒。但因發(fā)病年齡早，住院期間病情重，住院1月余后死亡，后續(xù)未隨訪頭顱MRI 影像學是比較遺憾的地方。本例患兒另一個重要的臨床表型是出現(xiàn)了嚴重的肺動脈高壓和心力衰竭。肺動脈高壓在兒童期可以是特發(fā)性的，也可能是潛在的綜合征或遺傳疾病的一部分，其發(fā)病機制目前尚不完全清楚。既往對伴有肺動脈高壓的MMDS1患者的肺組織病理學檢查顯示肺血管減少，與其他發(fā)育性肺部疾病異常一致[14]。動物實驗顯示，PMPCB基因變異誘導的代謝紊亂參與肺泡或肺血管形成的分子信號通路，包括內皮細胞重構，細胞凋亡減少，血管收縮效應因子表達增加，干擾肺血管生成[28]。本例患兒心力衰竭考慮與肺動脈高壓相關，加上線粒體功能失調導致能量代謝異常、氧化應激、信號轉導、Ca2+穩(wěn)態(tài)以及介導細胞凋亡等，以及心肌細胞收縮與舒張?zhí)峁┑哪芰坎蛔憔杏绊慬29-31]。

表1 PMPCB基因變異MMDS6患兒的臨床資料

目前尚無經(jīng)證實的治療MMDS 的有效藥物[32]，可嘗試采用雞尾酒療法緩解病情，包括補充呼吸鏈輔因子如維生素B2和輔酶Q10，使用抗氧化劑如維生素E、艾地苯醌，糾正繼發(fā)性生化缺陷如左卡尼丁、葉酸、精氨酸等。如患兒存在癲癇，應避免使用丙戊酸、巴比妥類抗癲癇藥物，以免干擾呼吸鏈功能?；純撼Ｓ卸嘞到y(tǒng)受累，長期有效的隨訪管理需要多學科團隊的協(xié)作，尤其是在感染、禁食等應激狀態(tài)或并發(fā)其他疾病時，因分解代謝和能量需求增加失代償，患者原有癥狀惡化，需要對患兒系統(tǒng)評估，供給充足營養(yǎng)，維持內環(huán)境代謝穩(wěn)定，監(jiān)測內臟器官功能[33]?；颊叽嬖谖甘彻懿粎f(xié)調和吞咽困難的風險時，可考慮通過空腸置管或胃造口管飼，確保獲得足夠熱量，避免營養(yǎng)不良或反復誤吸。定期視力評估有助于明確視神經(jīng)萎縮的嚴重程度和進展。此外還需要康復科定期指導。

綜上所述，MMDS 是一組特殊的生化代謝紊亂，臨床表型及基因突變譜異質性強，診斷需要結合臨床、生化檢測、神經(jīng)影像學、組織學標準以及基因檢測綜合分析。目前缺乏有效的治療，病情進展迅速，病死率高。對嬰兒期出現(xiàn)多系統(tǒng)受累，尤其是對能量需求高的組織器官如腦、心、骨骼肌優(yōu)先受累，同時伴有乳酸水平升高者應考慮本病，進一步全基因測序與重點篩查相結合的基因檢查有助于明確具體基因類型。本例患兒的臨床表型和基因檢測結果證實PMPCB基因變異是MMDS6的致病基因，豐富了MMDS基因變異型，為遺傳咨詢和基因個體化靶向治療提供了思路。