STXBP1基因相關(guān)癲癇臨床表型及基因突變分析

趙斯鈺，楊 樂，李桃利，吳 巖，雷麗云，王 燕

(西安市兒童醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科，陜西 西安 710003)

突觸囊泡在釋放神經(jīng)遞質(zhì)、參與神經(jīng)電活動中至關(guān)重要。近年來研究發(fā)現(xiàn)突觸囊泡運(yùn)輸傳遞與癲癇發(fā)病關(guān)系密切，目前已有較多癲癇綜合征被證明與編碼突觸囊泡基因突變有關(guān)。STXBP1基因位于9號染色體，編碼突觸膜融合蛋白-1(syntaxin-binding protein 1，STXBP1)，該蛋白是突觸囊泡運(yùn)輸和神經(jīng)遞質(zhì)釋放的重要蛋白，在整合膜蛋白受體復(fù)合物的形成及突觸囊泡融合過程中發(fā)揮著重要作用[1]。2008年Saitsu等[2]首次在大田原綜合征患兒中發(fā)現(xiàn)STXBP1基因突變。隨著二代測序技術(shù)的普及，越來越多的STXBP1基因相關(guān)病例被報道[3-4]。本文主要對西安市兒童醫(yī)院收治的4例STXBP1基因突變所致癲癇患兒的臨床表現(xiàn)及基因突變情況進(jìn)行總結(jié)，以提高臨床對該類疾病的認(rèn)識，指導(dǎo)臨床早期診斷及治療。

1資料與方法

1.1一般資料

臨床分析對象為2018年1月至2019年6月西安市兒童醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科經(jīng)全外顯子測序技術(shù)篩選出的4例STXBP1基因陽性癲癇患兒。

1.2基因檢測方法

經(jīng)臨床確診癲癇[5]患兒家長知情同意，采用EDTA抗凝管抽取患兒及父母外周血各3mL，采用血液基因組DNA抽提系統(tǒng)非離心柱型(北京天根生物技術(shù)有限公司)提取外周血基因組DNA。

基于NovaSeq 6000技術(shù)測序平臺，采用IDT xGen Exome Research Panel進(jìn)行捕獲建庫，雙末端(Paired-End)測序策略，對患兒基因組DNA進(jìn)行外顯子測序。對可疑突變位點(diǎn)通過ExAC_EAS、ExAC_ALL、1000Genomes、gnomAD等數(shù)據(jù)庫進(jìn)行人群頻率驗(yàn)證，應(yīng)用SIFT、Polyphen2、LRT、MutationTaster、FATHMM等軟件進(jìn)行蛋白結(jié)構(gòu)分析及危害性評估，參考dbSNP、OMIM、HGMD、ClinVar等多種數(shù)據(jù)庫對致病變異位點(diǎn)進(jìn)行評估。根據(jù)美國醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)與基因組學(xué)學(xué)會(the American College of Medical Genetics and Genomics，ACMG)分類指南及病人的臨床表型進(jìn)行致病變異的篩選[6]。對致病變異位點(diǎn)采用一代Sanger測序技術(shù)進(jìn)行驗(yàn)證，對可能存在的拷貝數(shù)變異情況進(jìn)行qPCR驗(yàn)證。

1.3臨床表型分析

建立臨床檔案，收集并分析患兒臨床資料信息，包括：姓名、性別、起病及就診年齡、發(fā)作類型、家族史及個人史、檢查結(jié)果、治療方案、臨床療效、發(fā)育評估及隨訪情況。

1.4臨床療效及發(fā)育評定標(biāo)準(zhǔn)

通過對比治療前后患兒癲癇發(fā)作次數(shù)減少程度將療效分為3個級別：癲癇發(fā)作次數(shù)減少>75%為顯效；發(fā)作次數(shù)減少在50%～75%為有效；發(fā)作次數(shù)減少<50%為無效[7]。

采用Gesell嬰幼兒發(fā)育量表對患兒的四大行為領(lǐng)域進(jìn)行評估得出發(fā)育商(DQ)值。四大行為領(lǐng)域包括：運(yùn)動(大運(yùn)動和精細(xì)運(yùn)動)、語言、適應(yīng)能力及個人社會交往。DQ在55～75為輕度精神運(yùn)動發(fā)育遲滯，DQ在40～54為中度精神運(yùn)動發(fā)育遲滯，DQ在25～39為重度精神運(yùn)動發(fā)育遲滯；DQ<25為極重度精神運(yùn)動發(fā)育遲滯[8]。

2結(jié)果

本研究中經(jīng)全外顯子測序技術(shù)篩選出4例STXBP1基因陽性癲癇患兒，見表1。4例STXBP1基因陽性癲癇患兒男女比例為3∶1；起病年齡為15天至2歲3個月，平均為5.1個月。STXBP1基因相關(guān)癲癇患兒及其父母測序見圖1。

例1患兒為STXBP1基因錯義突變，系母源性遺傳，其母表型為良性嬰兒癲癇，先證者臨床表型為Lennox-Gastaut綜合征；先證者癲癇發(fā)生前患兒即存在精神運(yùn)動發(fā)作遲緩，經(jīng)多種抗癲癇藥物及激素聯(lián)合治療，發(fā)作控制不佳，仍存在痙攣、肌陣攣發(fā)作及重度精神運(yùn)動發(fā)育遲滯。

例2患兒為包含STXBP1基因在內(nèi)的染色體微缺失，系新生突變，臨床表型為局灶性癲癇、非綜合征性，左乙拉西坦單藥治療發(fā)作快速控制，腦電圖恢復(fù)正常，但隨訪過程逐漸出現(xiàn)頭圍增長緩慢、震顫及重度精神運(yùn)動發(fā)育遲滯。

例3患兒為新發(fā)STXBP1基因錯義突變，臨床表型為局灶性癲癇、非綜合征性，多藥聯(lián)合治療有效，局灶性發(fā)作伴意識障礙發(fā)作類型消失，仍存在局灶起源進(jìn)展為雙側(cè)強(qiáng)直陣攣發(fā)作及中度精神運(yùn)動發(fā)育遲滯。

例4患兒為新發(fā)STXBP1基因錯義突變，臨床表型為未歸類的早發(fā)癲癇性腦病，左乙拉西坦單藥治療后多種發(fā)作均控制，隨訪過程中患兒出現(xiàn)中度精神運(yùn)動發(fā)育遲滯。

圖1 STXBP1基因相關(guān)癲癇患兒及父母測序圖Fig.1 Sequence diagram of STXBP1 gene-related epilepsy children and their parents

表1 4例STXBP1基因相關(guān)癲癇患兒臨床表型及基因型Table 1 Clinical phenotypes and genotypes of 4 children with STXBP1 gene-related epilepsy

(轉(zhuǎn)下表)

3討論

3.1 STXBP1基因的表達(dá)及功能

STXBP1基因定位于9q34.1，編碼STXBP1蛋白，在神經(jīng)系統(tǒng)廣泛表達(dá)[9]。該蛋白在進(jìn)化上非常保守，是突觸囊泡運(yùn)輸和神經(jīng)遞質(zhì)釋放的重要蛋白[10]。STXBP1蛋白以兩種不同的構(gòu)象(開放/關(guān)閉)與Syntaxin-1相互作用，通過調(diào)節(jié)可溶性N-甲基馬來酰胺敏感因子附著蛋白受體(soluble N-ethylmaleimide-sensitive factor attachment protein receptor，SNARE)核心復(fù)合體的形成及突觸小泡與突觸前膜的融合，調(diào)節(jié)神經(jīng)遞質(zhì)的釋放[11-12]。

3.2 STXBP1基因突變的常見臨床表型及癥狀

自2008年Saitsu等[2]在大田原綜合征中首次發(fā)現(xiàn)STXBP1基因突變以來，在越來越多的癲癇及癲癇綜合征中，包括West綜合征和Dravet綜合征、Lennox-Gastaut綜合征、早期肌陣攣性癲癇性腦病、未歸類的EOEE及非綜合征的癲癇患兒中發(fā)現(xiàn)了STXBP1基因[13-15]，而隨后在非典型Rett綜合征、無癲癇的嚴(yán)重智力障礙等患兒中的發(fā)現(xiàn)，擴(kuò)大了STXBP1基因相關(guān)疾病的疾病譜[3-4]。

癲癇和精神運(yùn)動發(fā)育遲滯是STXBP1基因相關(guān)疾病的兩大主要臨床表型。癲癇發(fā)作最常見、且常常為難治性癲癇。起病年齡從生后16小時到13歲不等。約90%的患兒于嬰兒期起病，其中50%新生兒期發(fā)病。所有癲癇發(fā)作類型均可見于STXBP1基因突變患兒中，其中以痙攣性發(fā)作和局灶性發(fā)作最多見[15-16]。精神運(yùn)動發(fā)育遲滯是另一常見表型。所有患兒均可出現(xiàn)不同程度的智力殘疾，且并不是總與癲癇活動有關(guān)[17]。Stamberger等[13]對147例STXBP1基因突變患兒研究發(fā)現(xiàn)，癲癇持續(xù)時間、頻率、起病年齡、控制情況與智力障礙之間均無相關(guān)性。此外，患兒常伴隨孤獨(dú)癥譜系障礙、運(yùn)動障礙(包括共濟(jì)失調(diào))、低張力震顫、痙攣等癥狀。

本研究4例患兒中，男性3例，女性1例。3例患兒嬰兒期起病，1例患兒幼兒期起病，平均起病年齡為5.1個月。1例為Lennox-Gastaut綜合征，1例為未歸類的EOEE，另外2例為非綜合征性局灶性癲癇。在4例患兒中，2例患兒病程中出現(xiàn)局灶性發(fā)作，1例出現(xiàn)痙攣發(fā)作，1例同時存在痙攣與局灶性發(fā)作。所有患兒均存在精神運(yùn)動發(fā)育遲滯，程度為中、重度，其中2例患兒在癲癇發(fā)作早期控制下仍出現(xiàn)明顯精神運(yùn)動發(fā)育遲滯，進(jìn)一步說明STXBP1基因是一種發(fā)育障礙基因，癲癇與精神運(yùn)動發(fā)育遲滯是兩個主要、獨(dú)立的臨床表型。

3.3 STXBP1基因常見突變類型和分布及基因型與表型的相關(guān)性

目前已報道近200例致病性STXBP1基因雜合突變，包括移碼、錯義、剪接位點(diǎn)和無義變異及全基因和基因內(nèi)缺失。約88%為STXBP1基因點(diǎn)突變、或小的缺失、或插入[17]。研究發(fā)現(xiàn)大多數(shù)錯義突變都會破壞STXBP1蛋白的穩(wěn)定性，導(dǎo)致蛋白的聚集和降解，這些容易聚集和降解的錯誤折疊蛋白質(zhì)可能會破壞與其相結(jié)合蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性，并使其共同聚集[18-20]，推測可能與一些患兒的帕金森癥狀相關(guān)[17]。但尚未發(fā)現(xiàn)熱點(diǎn)區(qū)域及臨床表型-基因型相關(guān)性[13]。此外，約12%是由于STXBP1基因拷貝數(shù)變異，主要為缺失導(dǎo)致。這些缺失包括部分或全部STXBP1基因、甚至包含整個STXBP1基因在內(nèi)的大片段染色體缺失[13]。本研究中，2例為錯義突變，1例為含有STXBP1基因的拷貝數(shù)缺失(即單倍劑量不足)，1例為剪切位點(diǎn)突變。病例2患兒存在1.54Mb拷貝數(shù)缺失，缺失區(qū)域包含STXBP1、DMN等相關(guān)基因，盡管癲癇發(fā)作單藥控制良好，但仍存在重度精神運(yùn)動發(fā)育遲滯、肌張力低下、震顫、頭圍小等表型?；純罕硇筒粦?yīng)僅歸因于STXBP1基因，而應(yīng)被視為多個基因丟失的多重影響。

3.4 STXBP1基因相關(guān)癲癇的治療及預(yù)后

目前對STXBP1基因相關(guān)癲癇的治療主要是抗癲癇藥物對疾病發(fā)作的控制，未來有望針對其發(fā)病機(jī)制進(jìn)行精準(zhǔn)治療[21]。約半數(shù)患兒使用抗癲癇藥后癲癇發(fā)作可完全控制；但仍有超過半數(shù)的患兒需要3種抗癲癇藥物治療。研究報道丙戊酸、左乙拉西坦、糖皮質(zhì)激素、生酮飲食等治療可能有效[22]。左乙拉西坦通過與神經(jīng)突觸囊泡蛋白SV2A結(jié)合，調(diào)節(jié)突觸囊泡釋放，抑制鈣通道和細(xì)胞內(nèi)鈣的釋放，可能抵消STXBP1突變誘導(dǎo)的致癲癇作用，被認(rèn)為是治療STXBP1基因相關(guān)癲癇的潛在首選藥物[23-24]。許多研究報道左乙拉西坦對STXBP1基因相關(guān)癲癇具有良好的治療效果[10,25-26]。Shao等[27]報道了1例1月齡癲癇性腦病患兒，以陣攣發(fā)作為主要表現(xiàn)，苯妥英鈉、吡哆醇和苯妥英對其均無效，應(yīng)用左乙拉西坦治療發(fā)作完全控制，腦電圖恢復(fù)正常。本研究中4例患兒對抗癲癇藥物療效存在顯著差異，從一種抗癲癇藥物治療發(fā)作完全控制到即使給予多種抗癲癇藥物聯(lián)合應(yīng)用患兒仍有反復(fù)癲癇發(fā)作。左乙拉西坦單藥治療發(fā)作控制者2例，均為嬰兒期起病，提示對于嬰兒期起病的STXBP1基因相關(guān)癲癇患兒，左乙拉西坦可作為首個抗癲癇藥物選擇方案。

3.5小結(jié)

STXBP1相關(guān)癲癇臨床表型復(fù)雜，對于合并精神運(yùn)動發(fā)育遲滯的早發(fā)性癲癇患兒應(yīng)積極尋找其潛在病因。對于其中病因不明的患兒，有選擇性地進(jìn)行基因檢測有助于癲癇疾病的分型及個體化治療。