PGK1基因變異致磷酸甘油酸激酶1缺乏癥1例臨床與遺傳學分析

孫明霞 王艷萍 華 穎 王健彪 胡笑月 張 林 馬靜波 陳李蘭

無錫市兒童醫(yī)院神經(jīng)科（江蘇無錫 214000）

糖原累積病（glycogen storage disease,GSD）是一組遺傳性糖原代謝異常性疾病，肌肉和肝臟最容易受累[1-2]。磷酸甘油酸激酶缺乏癥是Ⅸ型糖原累積病，是一類罕見的X 連鎖隱性遺傳病，它可導致多系統(tǒng)異常，臨床表現(xiàn)主要有兩種形式，溶血性貧血和肌病（橫紋肌溶解癥，發(fā)作時有肌紅蛋白尿），可單獨存在，也可同時并存；還有神經(jīng)系統(tǒng)異常，臨床上可與上述兩種形式并存，表現(xiàn)為不同程度的智力障礙、抽搐、失語、運動困難、行為異常、偏癱性偏頭痛、癲癇發(fā)作和腦電圖異常等[2-3]?；颊弑硇筒灰唬ǔＴ趮雰浩诤颓啻浩谥g發(fā)作，其肌肉癥狀呈進行性發(fā)展。與其他代謝性疾病一樣，發(fā)病越早，臨床癥狀越嚴重。現(xiàn)對1例PGK 1基因變異導致的Ⅸ型糖原累積病臨床表現(xiàn)及基因特點進行分析，并對國內外文獻進行復習。

1 臨床資料

患兒男性，3歲11個月（2018年1月）因發(fā)熱1天，抽搐2次首次來無錫市兒童醫(yī)院就診?；純合礕1P1，足月順產，出生體質量3350 g，無窒息搶救史。3 月齡豎頭，13月齡獨走，運動發(fā)育正常；1歲能主動叫人，但較同齡兒發(fā)育稍落后。患兒父母健康，否認特殊疾病史。病程中高熱不退，反復抽搐，后出現(xiàn)左側中樞性面癱，解茶色尿，血紅蛋白進行性下降，伴有甲狀腺功能低下。入院查體：神志模糊，Glasgow 評分12 分（運動5 分，睜眼3 分，語言4 分），呼吸平，面色蒼黃。雙側瞳孔等大等圓，對光反射存在。咽充血，雙側扁桃體Ⅱ度腫大，未見膿性分沁物，頸軟。心、肺、腹查體無特殊。顱神經(jīng)檢查無明顯異常，右側肢體肌力正常，左側肢體肌力2級，左側肌張力減弱。腦膜刺激征陰性，雙側巴氏征陽性，左側顯著。實驗室檢查：天冬氨酸氨基轉移酶98 U/L，乳酸脫氫酶1445 U/L，肌酸 激酶（CK）293 U/L CK-MB 16 U/L，頭顱磁共振成像（MRI）提示右側額顳頂枕異常信號（圖1），視頻腦電圖示右側枕區(qū)未見明顯節(jié)律（圖2）。4歲5個月無熱抽搐起病，呈局灶性發(fā)作，之后反復高熱，頻繁抽搐發(fā)作，有應用生酮飲食控制抽搐發(fā)作。6歲3個月又以無熱抽搐起病，病情進展迅速，解茶色尿，伴有肌酶的進行性升高（CK：99 125U/L，CK-MB：1 966U/L），存在橫紋肌溶解癥，行血液灌流、血漿置換，并輸血、應用呼吸機輔助呼吸，應用丙泊酚及多種抗癲癇藥物治療。

圖1 患兒頭顱MRI

圖2 患兒視頻腦電圖

為明確患兒病因，經(jīng)醫(yī)院醫(yī)學倫理委員會審核批準及患兒家屬知情同意，委托北京康旭醫(yī)學檢驗所行家系外周血全外顯子 Slim 版+MLPA 015:線粒體基因大片段+線粒體基因測序（核心家系）。結果未發(fā)現(xiàn)受檢者線粒體基因存在大片段變異，通過檢測位于線粒體基因組上的37個基因，未發(fā)現(xiàn)與臨床表型相關的基因變異?；純篜GK 1基因存在可能致病性，在受檢者PGK1基因發(fā)現(xiàn) c.150C>G（編碼區(qū)第 150 號核苷酸由 C 變?yōu)?G）的核苷酸變異，該變異導致第 50 號氨基酸由 Cys 變?yōu)?Trp（p.Cys50Trp），為錯義變異。目前根據(jù)ACMG 指南，該變異判定為可能致病性變異。ACMG分類證據(jù)：PM2、PM6、PM1、PP2、PP3。結合臨床表現(xiàn)患兒確診為PGK1缺乏（圖3）。

圖3 患兒及父母親PGK1基因Sanger 法驗證 c.150C>G 測序圖

目前隨訪中，建議少食多餐，增加能量及脂類供應，尤其在疾病情況下，適當限制運動。目前奧卡西平（0.45g，bid）+左乙拉西坦（0.5g，bid）口服維持中，患兒智力發(fā)育落后于同齡兒，智力測試僅有60分，語言口齒欠清，行為幼稚，容易沖動，不能進行簡單的抽象思維和推理，能和人正常交流，家長陪讀于普通小學一年級，學習成績差，目前休學中。

2 討論

糖原累積病是一組與糖原合成、降解有關的酶缺陷引起的遺傳代謝性疾病，其中肝臟和肌肉最易受累。根據(jù)缺陷酶不同及發(fā)現(xiàn)的年代順序糖原累積病分為13 型[2]。磷酸甘油酸激酶（PGK）缺乏癥屬于Ⅸ型糖原累積病，它的臨床表現(xiàn)與Ⅴ型糖原累積病相似。但是，Ⅸ型糖原累積病也可由多個基因缺陷引起，臨床上難以區(qū)分，而傳統(tǒng)的Sanger 測序法每次只能檢測一個外顯子，國內又缺乏酶學檢查實驗室，因此確切的診斷和分型遇到困難，這也是國內罕見報道的原因。其中PGK的缺陷引起X連鎖的糖原累積病，迄今為止，已被報道的大多數(shù)致病變異為錯義變異，少數(shù)為剪接變異和插入缺失變異[3]。目前國外關于磷酸甘油激酶缺乏癥報道僅數(shù)十例，大多為家族性病例及散發(fā)病例，國內罕見報道，診斷主要依據(jù)酶活性檢測和相關基因檢測。

PGK 是糖原磷酸化酶的激活劑，在糖原分解成葡萄糖的代謝過程中起著非常重要的作用。PGK 的不同亞基及其同工酶的變化導致了不同的遺傳模式、生物特異度與臨床表現(xiàn)。PGK 存在于所有的有機生命中，進化中序列高度保守，存在同工酶，在哺乳動物基因組中有兩種PGK 酶。PGK-1 是糖酵解的關鍵酶，在所有組織中均有表達。PGK-2 位于常染色體，只在精子發(fā)生細胞中表達。磷酸甘油酸激酶缺乏癥主要由PGK 1基因變異引起。PGK 1基因的OMIM 編碼：311800，位于Xq 21.1，包含11 個外顯子，該基因編碼的蛋白質是一種糖酵解酶，可催化1,3-二磷酸甘油酸酯轉化為3-磷酸甘油酸酯。除了其作為糖酵解酶的作用外，PGK 1還充當聚合酶α 輔因子蛋白（引物識別蛋白）的作用，可能在精子運動中起作用。PGK 1蛋白由腫瘤細胞分泌，在腫瘤細胞中通過減少絲氨酸蛋白酶纖溶酶中的二硫鍵發(fā)揮功能，從而參與血管生成，導致腫瘤血管抑制劑血管抑制素 的釋放[4]。

磷酸甘油酸激酶缺乏癥可導致多系統(tǒng)異常，出現(xiàn)不同的臨床癥狀，臨床表現(xiàn)主要有兩種形式，溶血性貧血和肌病（橫紋肌溶解癥，發(fā)作時有肌紅蛋白尿），可單獨存在，也可同時并存。另有神經(jīng)系統(tǒng)異常，可與臨床上述兩種形式并存，表現(xiàn)為不同程度的智力障礙、抽搐、失語、運動困難、行為異常、偏癱性偏頭痛、癲癇發(fā)作，可有腦電圖異常。最常見的是慢性溶血性貧血，同時可伴有智力減退，神經(jīng)功能的紊亂和肌病等[5-7]。三種臨床癥狀同時出現(xiàn)較為罕見[8]。Chiarelli等[9]研究發(fā)現(xiàn)，PGK1缺乏相關的不同臨床表現(xiàn)主要取決于PGK1基因變異引起的不同類型的變異，這表明需要確定PGK變異體的分子特性，以幫助預后和遺傳咨詢。然而，僅根據(jù)變異酶的分子特性還不能了解其臨床癥狀。不同的干預因素(環(huán)境、代謝、遺傳和/ 或表觀遺傳)可以促進PGK缺乏臨床表型的表達。目前，沒有明確的基因型與臨床表型具有相關性，大多數(shù)變異會嚴重影響熱穩(wěn)定性以及不同程度的影響催化效率，這與臨床觀察到的患者PGK 活性極低一致。同時發(fā)現(xiàn)，p.I 47 N，p.L 89 P，p.C 316R，p.S 320 N和p.A 354 P 與臨床表型之間關聯(lián)最為緊密，攜帶這些變異的患者表現(xiàn)出溶血性貧血和神經(jīng)系統(tǒng)疾?。╬.A 354 P 變異除外），沒有肌無力表型。某些變異對PGK 的催化效率（p.G 158 V，p.D 164 V，p.K 191 del，p.D 285 V，p.D 315 N 和p.T 378 P）和熱穩(wěn)定性(所有變異，除 p.T378P)有嚴重影響，主要與肌病有關。某些變異（p.R 206 P，p.E 252 A，p.I 253 T，p.V 266 M 和p.D 268 N）與廣泛的臨床癥狀相關[9]。Vissing 等[10]研究發(fā)現(xiàn)，殘余磷酸甘油酸激酶活性水平調節(jié)其臨床表型，PGK 缺乏癥患者糖酵解受損的程度是臨床表型的主要決定因素。PGK 1缺乏時糖酵解能力降低可導致多系統(tǒng)受累，并增加運動性橫紋肌溶解癥的 易感性。

Maeda等[11]報告1例X染色體連鎖PGK缺乏癥，男性先證者智力遲鈍，有行為障礙，有溶血性貧血發(fā)作?；颊呒t細胞的酶活性約為正常細胞的10%，培養(yǎng)成纖維細胞的酶活性約為正常細胞的50%。Tamai等[12]報告1例患有PGK缺乏癥的日本男童，表現(xiàn)為慢性溶血性貧血。PGK1缺乏的診斷是在11月齡基礎上的低PGK酶活性，并通過PGK1基因測序鑒定了一個新的錯義變異：第10外顯子c.1180A>g；患兒3歲齡有輸血依賴性溶血性貧血，但沒有神經(jīng)肌肉疾病或發(fā)育遲緩的證據(jù)。需要長期隨訪以確定未來可能的臨床表現(xiàn)。Echaniz[7]等報告了法國一項多中心回顧性研究發(fā)現(xiàn)，目前已知PGK缺乏癥患者臨床表型各不一，并首次證實PGK缺乏癥可能影響周圍神經(jīng)系統(tǒng)，表現(xiàn)為腓骨肌萎縮癥（CMT）樣疾病。Matsumaru 等[13]發(fā)現(xiàn)二代測序在1例16 歲的日本男性患者中發(fā)現(xiàn)了半合子PGK1變異(p.V217I)，該患者表現(xiàn)為智力殘疾和不明原因的肌肉無力發(fā)作；酶學分析顯示RBC-PGK 活性稍低，其他糖酵解酶代償性增加。本研究發(fā)現(xiàn)受檢者PGK1基因 c.150C>G（編碼區(qū)第 150 號核苷酸由 C 變?yōu)?G）的核苷酸變異，該變異導致第 50 號氨基酸由 Cys 變?yōu)?Trp（p.Cys50Trp），為錯義變異。該變異可能導致蛋白質功能受到影響。該變異的致病性尚未見文獻報道（參考數(shù)據(jù)庫HGMD Pro 及 PubMed）。該變異不屬于多態(tài)性變化，在人群中發(fā)生的頻率極低（參考數(shù)據(jù)庫1000Genomes、dbSNP）。在受檢者PGK1基因所發(fā)現(xiàn)的變異遺傳自受檢者其母，其母為雜合子，符合 X 連鎖隱性遺傳方式，根據(jù)ACMG指南，此變異判定為可能性致病。結合該患兒臨床表現(xiàn)中出現(xiàn)溶血性貧血、神經(jīng)系統(tǒng)損害及肌病等全部PGK1缺乏臨床表現(xiàn)，結合該患兒的遺傳學、生物學及臨床表型，目前可臨床診斷為PGK1缺乏癥，這與日本報道1例3歲男童患有PGK1缺乏癥錯義變異患者（c.1060G>C）[14]，并出現(xiàn)全部臨床癥狀較為類似。較為遺憾的是，國內目前尚無公司可以完成酶學活性的檢測。

磷酸甘油酸激酶缺乏癥目前尚無針對基因和酶替代的治療，主要針對貧血可以補充鐵劑和輸血[15]。當發(fā)生肌肉衰竭時，需避免劇烈運動，在神經(jīng)系統(tǒng)疾病危急期間需要特別護理，以免危及生命。如果神經(jīng)系統(tǒng)嚴重惡化，則可以選擇骨髓移植。其他治療包括對癥治療和支持治療。本例患兒出現(xiàn)了嚴重的橫紋肌溶解伴有癲癇持續(xù)狀態(tài)，病程中行血液灌流、血漿置換，并輸血、呼吸機輔助呼吸，應用丙泊酚及多種抗癲癇藥物治療。預后是可變的，取決于貧血的嚴重程度和其他表現(xiàn)的存在，患者的表型高度可變，通常在嬰兒期和青春期之間發(fā)作，其肌肉癥狀呈進行性發(fā)展，與其他代謝性疾病一樣，發(fā)病越早，臨床癥狀越嚴重。目前，科學家們正在研究該疾病病因，并試圖設計一種酶替代療法。

綜上所述，磷酸甘油酸激酶缺乏癥是一類罕見的X 連鎖隱性遺傳病，它可導致多系統(tǒng)受累，臨床表現(xiàn)多樣，目前尚無特效治療，主要為對癥和支持治療為主，早期干預治療有助于改善患者生活質量。