NADH 脫氫酶1 基因變異致Leigh 病1 例報告并文獻(xiàn)復(fù)習(xí)

趙東敬 湯繼宏 劉 影 張兵兵 肖 瀟 王曼麗

蘇州大學(xué)附屬兒童醫(yī)院 1.神經(jīng)內(nèi)科，2.兒科研究所（江蘇蘇州 215025）

Leigh病是兒童和嬰幼兒常見的神經(jīng)退行性疾病，主要累及基底神經(jīng)節(jié)、間腦、腦干、脊髓[1]，其臨床表現(xiàn)多樣，主要為精神運(yùn)動發(fā)育落后或倒退、生長發(fā)育落后以及乳酸性酸中毒等[2]。Leigh病病因復(fù)雜，其發(fā)病機(jī)制主要是線粒體呼吸鏈障礙導(dǎo)致ATP生成減少，從而引起中樞神經(jīng)系統(tǒng)進(jìn)行性變性[3]。國內(nèi)外研究證實(shí)，線粒體呼吸鏈5種酶復(fù)合物（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ）、丙酮酸脫氫酶復(fù)合物缺陷以及線粒體轉(zhuǎn)運(yùn)RNA 變異等均可引起Leigh 病[4-6]。因此相關(guān)位點(diǎn)基因變異，均有可能為Leigh 病的發(fā)病原因?，F(xiàn)報告1 例NADH脫氫酶1（NADH：Ubiquinone Oxidoreductase Core Subunit 1，ND1）基因新發(fā)現(xiàn)的變異m.3688G>A導(dǎo)致Leigh 病，國內(nèi)未見該ND 1 中m.3688 G>A 基因變異報道。

1 臨床資料

患兒，男，1 歲3 個月，因表情淡漠2 個月，于2018 年10 月收入蘇州大學(xué)附屬兒童醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科?；純撼錾芳澳赣H孕期無特殊?；純? 個月會抬頭、1歲會爬，入院時仍獨(dú)坐不穩(wěn)，不能獨(dú)站及扶走。患兒入院前2 個月，頭部外傷后出現(xiàn)表情淡漠，當(dāng)時無哭鬧、無嘔吐，家長未予重視，后癥狀持續(xù)未見好轉(zhuǎn)。外院頭顱CT示雙側(cè)額葉、側(cè)腦室旁、基底節(jié)區(qū)、中腦及丘腦區(qū)多發(fā)低及稍低密度灶；雙側(cè)額顳部腦溝增寬。入院體格檢查：神志清，精神稍差，表情淡漠，檢查欠合作，頸軟，呼吸平穩(wěn)，雙肺呼吸音粗，未及干濕啰音；心律齊；未及雜音；腹軟，未及包塊，肝脾肋下未及；四肢肌力對稱，無明顯肢體癱瘓表現(xiàn)，肌張力稍低下，膝反射可引出，病理征陰性。實(shí)驗(yàn)室檢查：血乳酸7.6 mmol/L，血常規(guī)、血氨、生化檢查均未見異常，甲狀腺功能未見異常，血尿遺傳代謝篩查未見異常。頭顱磁共振成像（MRI）示雙側(cè)基底節(jié)、丘腦、大腦腳可見多發(fā)小斑片狀長T 1、長T 2 信號影，F(xiàn)LAIR 和DWI上病灶均呈高信號影，病灶大致呈對稱性分布，雙側(cè)額頂葉皮質(zhì)可見腦回樣長T 1 長T 2 及FLAIR 高信號影（圖1）。入院時腦電圖檢查示雙側(cè)大腦半球基本波變慢，未見典型尖波、棘波及其復(fù)合波發(fā)放。

圖1 患兒頭顱MRI T2WI 表現(xiàn)

入院后考慮為急性播散性腦脊髓炎，予免疫治療。靜脈滴注丙種球蛋白（2 g/kg，分3天用完），大劑量甲基潑尼松龍（15 mg/kg，靜脈滴注，連續(xù)3 天）沖擊治療，隨后甲基潑尼松龍序貫減量（每3天減半量）治療2周，效果欠佳，患兒仍表情淡漠，精神運(yùn)動發(fā)育落后無明顯改善?；純翰∫蛭疵鳎委熜Ч芳眩?jīng)醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理審核，家屬簽署知情同意書后行全外顯組家系項(xiàng)目及線粒體高敏感項(xiàng)目檢測協(xié)助診斷。

結(jié)果顯示ND 1 基因上發(fā)現(xiàn)了一個意義未明的變異m.3688G>A（圖2），樣本中的變異率為9.76%，該變異會導(dǎo)致ND1的第128位氨基酸由Ala變異為Thr。在Polyphen-2 網(wǎng)站（http://genetics.bwh.harvard.edu/ggi/pph2/df7a6a7967f13718a7f87af1b5b08d8443302 0e8/7016882.html）中預(yù)測該變異位點(diǎn)為可能有害（分值為1.000）”。分值高低就是判斷是否有害的標(biāo)準(zhǔn)，從0到1，分值越高越有害。

圖2 ND1 上變異m.3688G＞A 基因圖譜

治療2 周后，復(fù)查患兒頭顱MRI 示雙側(cè)基底節(jié)、丘腦、大腦腳以及大腦皮質(zhì)區(qū)可見多發(fā)異常信號影，大部分DWI為高信號，病灶大致呈對稱性分布，雙側(cè)額頂葉皮質(zhì)可見腦回樣長TI、長T2、FLAIR稍高信號影，較入院時變化不明顯。

2 討論

Leigh病是一種遺傳異質(zhì)性的兒童及嬰幼兒時期常見的亞急性壞死性腦病，其病因多種多樣，但其神經(jīng)病理學(xué)改變是一致的，即表現(xiàn)為腦干、脊髓、小腦等部位的對稱性壞死性病變[1-2]。本例患兒主要臨床表現(xiàn)為表情淡漠、運(yùn)動發(fā)育落后，乳酸水平增高，頭顱MRI表現(xiàn)為雙側(cè)基底節(jié)、丘腦、大腦腳以及大腦皮質(zhì)區(qū)可見多發(fā)異常信號影，病灶大致呈不完全對稱分布，臨床表現(xiàn)及影像學(xué)特點(diǎn)均符合Leigh病[2]。

Leigh 病病因復(fù)雜，以呼吸鏈復(fù)合物Ⅳ即細(xì)胞色素C 氧化酶（cytochrome coxidase，COX）缺陷最多見，SURF1基因異常是導(dǎo)致COX缺陷的常見原因[7]。對330例Leigh病患者的mtDNA變異分析顯示，96例（32%）存在mtDNA變異，其中MT-ND和MT-ATP6基因變異最為常見[2]。另外有研究發(fā)現(xiàn)ND 基因變異與復(fù)合體I 的分離缺陷有關(guān)，進(jìn)一步證實(shí)ND 基因變異與Leigh病相關(guān)[8]。在ND4基因中還曾發(fā)現(xiàn)一種新的線粒體DNA 變異（T 11984 C），并推測可能有更多其他的線粒體基因變異與Leigh 病相關(guān)[9]。之后在3 例Leigh 病兄妹中發(fā)現(xiàn)同源的ND 1，m.3697 G>A 變異（G131S），由于三兄妹均攜帶同源m.3697G>A變異，且均具有Leigh病表型，因此推測ND1，m.3697G>A變異可導(dǎo)致Leigh病[10]。隨著基因檢測技術(shù)的推廣和應(yīng)用，與Leigh病相關(guān)的基因更多變異被發(fā)現(xiàn)。

MT-ND 1，也被稱為線粒體編碼的NADH 泛醌氧化還原酶核心亞基1，在生成NADH 脫氫酶1 中起主要作用，這是線粒體呼吸鏈復(fù)合物I 的一種蛋白。該基因變異引起線粒體呼吸鏈復(fù)合物I 功能障礙[11]。在對240 例線粒體神經(jīng)肌肉病患者的研究中發(fā)現(xiàn)5 例有5 個新的致病變異，其中1 例的疾病表型為 Leigh 病，通過mtDNA序列分析發(fā)現(xiàn)其ND1基因攜帶同源3688 G>A 變異，該變異導(dǎo)致高度保守的殘基（p.A 128 T）發(fā)生改變，從而導(dǎo)致丙氨酸變異為蘇氨酸；同期發(fā)現(xiàn)其肌肉和成纖維細(xì)胞均存在特異性和孤立性復(fù)合物 I 缺陷[12]。孤立性復(fù)合物I 缺陷是兒童線粒體疾病最常見的生化缺陷，占20%～30%，Leigh 病的發(fā)病與復(fù)合物 I 缺陷密切相關(guān)[13]。本例患兒的線粒體基因也為ND 1，3688 G>A 變異，結(jié)合臨床表型，考慮為Leigh 病。雖然ND 1，3688 G>A 基因變異尚未收錄至線粒體致病性變異（統(tǒng)一由Mitomap數(shù)據(jù)庫收錄，已收錄 83 個致病變異），但3688 G>A基因變異可能是Leigh病的一種新發(fā)現(xiàn)的致病基因。

大多數(shù)致病性mtDNA 變異是異質(zhì)性的，每個細(xì)胞內(nèi)都有不同數(shù)量的變異mtDNA。表型表達(dá)最終取決于變異mtDNA的比例或脆弱組織中野生型mtDNA的數(shù)量。只有當(dāng)變異數(shù)量超過臨界閾值水平時，才會出現(xiàn)呼吸鏈的生化缺陷[14]。在對3 168份新生兒臍帶血樣本中10個線粒體點(diǎn)變異的頻率分析中發(fā)現(xiàn)，以匹配的母血樣估計(jì)新生變異率，其中15 個子代檢測到mtDNA變異，這15例陽性患兒mtDNA變異率均值為43%[15]。本例患兒的樣本變異率為79.76%，其母親為無癥狀者。當(dāng)個體從攜帶低水平變異mtDNA 且無癥狀的母親那里遺傳到高比例的變異mtDNA 時，線粒體疾病的家族才首次出現(xiàn)臨床癥狀[16]。本例患兒的母親無癥狀，而患兒發(fā)病，從遺傳學(xué)角度來說不一定會首先考慮線粒體遺傳方式，故很可能忽略對mtDNA進(jìn)行測序。但是本例患兒臨床上疑似線粒體疾病，經(jīng)mtDNA 測序，最終發(fā)現(xiàn)可能致病的變異。提示即使遺傳方式看起來不符合線粒體遺傳方式，但是臨床表型上可能為線粒體病時，要積極對mtDNA 進(jìn)行測序分析。