1例NDUFA1基因突變所致Leigh綜合征及家系報道

劉楠，邢巖，張潔

Leigh 綜合征（Leigh syndrome，LS）是一種由于線粒體氧化磷酸化障礙所導致的嚴重退行性腦病。NADH/輔酶Q 氧化還原酶復合體（線粒體復合物I）是線粒體呼吸鏈中最大的復合酶，至少包含45個亞基，其中38 個核編碼基因、7 個線粒體編碼基因[1]。其結構域呈L型，中央部嵌入線粒體內(nèi)膜，周圍部游離在線粒體基質中[2，3]。線粒體復合物I 缺陷是導致線粒體疾病的最常見原因[4]，約占呼吸鏈缺陷疾病的1/3[5]，且臨床表現(xiàn)形式不同。本研究回顧分析1例因NDUFA1 基因突變所致Leigh 綜合征患兒的臨床以及影像學、神經(jīng)電生理和血清學特點，并對該患兒及其家系成員進行基因篩查，以提高臨床醫(yī)師對本病的認識及早期識別，現(xiàn)報告如下。

1 病例資料

先證者患兒，男，足月順產(chǎn)；患兒父母身體健康，非近親結婚。出生后患兒無智能障礙，無喂養(yǎng)困難、營養(yǎng)不良，無精神發(fā)育遲滯，無全身強直-陣攣發(fā)作?；純?歲起病，表現(xiàn)為運動功能低下、易饑餓，經(jīng)常感冒。7 歲出現(xiàn)雙眼視力下降，視物成雙，重影上下排列。神經(jīng)系統(tǒng)查體：高級智能檢查基本正常，雙眼注視左右可見細小不持續(xù)眼震，向上下方注視重影，四肢肌力5級，四肢肌張力稍低，四肢腱反射對稱引出，雙側病理征陰性。雙側高弓足。眼底檢查提示視神經(jīng)萎縮，測眼壓右眼15 mmHg，左眼17 mmHg，測視力雙眼0.2，散瞳后視力不提高。

患兒靜態(tài)（晨起安靜狀態(tài)下）血清乳酸3.7 mmol/L↑（正常值0.5～2.2 mmol/L）。生化全項：谷丙轉氨酶50.3 U/L↑（正常值0～40 U/L），谷草轉氨酶44.5 U/L↑（正常值0～40 U/L）?？焖傺獨猓ò察o未吸氧狀態(tài)下）分析示PH 7.37，氧分壓66 mmHg，二氧化碳分壓35 mmHg，氧飽和度92%，實際碳酸氫鹽25.4 mmol/L。腎功能、心功能正常。血氨水平正常。血清和尿的丙酮酸、丙酮酸脫氫酶水平正常。腦脊液檢查：清亮透明，測壓265 mmH2O，腦脊液生化、常規(guī)、細胞學、Torch、免疫篩查未見明顯異常。

神經(jīng)電生理檢查：視覺誘發(fā)電位雙側P100波峰時限延長，腦干聽覺誘發(fā)電位雙側波形分化欠佳，雙側Ⅴ波波幅減低，提示病變在腦干。四肢周圍神經(jīng)傳導檢查基本正常?；颊呒覍倬芙^肌肉活檢，故未進行呼吸鏈酶活性檢查。

頭顱核磁示雙側視神經(jīng)略細，信號增高，符合視神經(jīng)萎縮改變。頭顱增強核磁共振：病變主要位于雙側中腦導水管周圍，呈長Tl長T2信號影，DWI呈稍高信號，但病灶內(nèi)可見不均勻信號影，DWI呈稍高信號，增強不顯影，見圖1。

圖1 患兒頭部核磁影像

經(jīng)家屬同意并簽字后采集患兒、患兒妹妹及父母親靜脈血2 mL，通過Sanger+二代測序測序驗證，結果示患兒（III2）X 染色體NDUFA1 基因存在半合子錯義突變，c.23G＞A，位于外顯子1，密碼子轉錄時導致甘氨酸編碼為谷氨酸。目標區(qū)覆蓋度99.4%，目標區(qū)平均深度143.61，目標區(qū)平均深度＞20x 比例98.8%?；純罕淼埽↖II4）此位點亦存在半合子突變，現(xiàn)年5歲，目前未出現(xiàn)相應臨床癥狀，未完善影像學和實驗室等檢查。同一代中患兒妹妹（III3）存在雜合突變?；純旱哪赣H（II3）、小姨（II5）均存在雜合突變，見圖2、3。

圖2 先證者的家系血緣譜

患兒8歲時出現(xiàn)肺部感染，最終因急性呼吸窘迫綜合征死亡。

圖3 NDUFA1基因檢測結果

2 討論

線粒體復合物I核結構基因（nDNA）突變是復合物I酶缺乏的最常見原因，其相關的臨床表現(xiàn)和體征多種多樣。核孤立性復合物I不足Leigh綜合征是一種高度致死性線粒體腦病，臨床表現(xiàn)復雜。本文涉及的是NDUFA1基因突變，該基因突變?yōu)閄染色體顯性遺傳（XD），一個突變點即可致病。女性是否發(fā)病與X染色體的失活情況有關。

Leigh綜合征是兒童中最常見的線粒體病之一，按起病年齡分為新生兒型、經(jīng)典嬰兒型及少年型[6]。少年型常在兒童期隱匿起病，常經(jīng)過一段較長時間的靜止期后，在10 余歲時突然出現(xiàn)急性或亞急性惡化，迅速進展至昏迷及嚴重呼吸抑制，最終死亡。結合本例報道我們認為該患者為少年型。國外文獻報道兒童期發(fā)病的Leigh綜合征眼部表現(xiàn)與患兒的基因型和表型之間的相關性提示，斜視（40.9%）是最常見的眼部表現(xiàn)，其次是色素性視網(wǎng)膜病變（22.5%），視神經(jīng)萎縮（22.5%），上瞼下垂（15.9%）和眼球震顫（13.6%）[7]，提示兒童Leigh 綜合征眼部癥狀可以為首發(fā)癥狀，本例患兒與文獻報道相一致。但是結合本例患者系NDUFA1 基因突變，在“Pubmed、Web of Science 和SinoMed”數(shù)據(jù)庫中查找到的相關報道甚少。直至目前，國際上僅有6 例患者病例報道與該基因突變相關，見表1、2。

表1 6例NDUFA1基因突變病例相關流行病學及臨床特點

表2 NDUFA1基因突變相關位點

NDUFA1 目前已報道的基因突變位點共有5 個，主要集中在線粒體復合物I 相關位點。與以往所報道病例相比較，本例患者早期無精神行為發(fā)育遲滯、無肌陣攣癲癇、無舞蹈手足徐動等表現(xiàn)，而是以視力下降為主要就診原因。本例患者報道的氨基酸突變位點與病例1、2 患者相同，且該病例的p.G8E 突變位點目前HGMDpro數(shù)據(jù)庫未見報道。

從原核到真核生物都發(fā)現(xiàn)有NDUFA1基因的同源序列，說明該基因有進化上的保守性[8]。NDUFA1大概是由外顯子可編碼區(qū)的45 個氨基酸組成，該多肽鏈可能延伸到線粒體內(nèi)外膜間[9]，該基因也可能延長至55個氨基酸[10]。Zhuchenko和研究團隊[11]認為前25 個氨基酸是組成NDUFA1 編碼的跨膜蛋白的疏水N 端區(qū)域。Daniel[12]研究并報道了p.G8R 突變位于MWFE（NDUFA1蛋白，也是以它的前4個氨基酸命名的）的疏水N端，該基因突變使得在線粒體內(nèi)膜中的MWFE 蛋白轉入和定向功能受到影響。結合本文基因篩查結果顯示也是8 號氨基酸突變，因此我們認為該基因突變也會導致MWFE蛋白轉入和定向受限，有待于今后進一步的研究。另外，NDUFA1位于線粒體復合物I 中央部和周圍部的中間，也恰恰位于ND6 亞基的邊緣。因此，UDUFA1 可能會影響線粒體DNA（mtDNA）編碼相關亞基，使線粒體復合物I合成缺陷[13]。

由于線粒體疾病受到核編碼基因和線粒體基因雙重影響，有學者[13]認為該類疾病是存在“自發(fā)性的”特點，不遵循孟德爾定律，也不遵循母系遺傳。因而導致其臨床表現(xiàn)、實驗室檢查指標等異質性，加大了對其明確診斷的難度。值得一提的是目前全外顯子組基因測序技術可幫助臨床迅速查找致病基因。應用二代測序技術，我們在中國患者人群中首次發(fā)現(xiàn)該突變基因并得到其家系結果。未來我們將在正常人群中進行該突變的篩查，進一步研究該突變在中國人群中與西方人群多態(tài)性和致病性異同。

Leigh綜合征目前尚無有效的治療方法，既往確診多依靠死亡后病理分析。隨著分子生物學研究的進步，很多患者可以通過外周血或組織基因分析獲得診斷。本研究通過對1 例Leigh綜合征患者及其家系的基因分析，擴大了NDUFA1基因的臨床表型，并提供了該基因突變所致疾病的影像學表現(xiàn)和神經(jīng)電生理結果。隨著對本病認識水平提高，能夠做出早期診斷、治療，并可積極進行產(chǎn)前診斷，減輕患兒及家庭負擔。