新TMEM67基因突變致眼-腦-肝-腎綜合征的診斷及家系研究*

楊燦, 金皎

(1.貴州醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院 兒科血液專(zhuān)科， 貴州 貴陽(yáng) 550001； 2.貴州醫(yī)科大學(xué) 臨床醫(yī)學(xué)院， 貴州 貴陽(yáng) 550001)

眼-腦-肝-腎綜合征(eye-brain-liver-kidney syndrome)，又名COACH綜合征，是一種罕見(jiàn)的常染色體隱性遺傳疾病，屬于纖毛病中的一種，是指原發(fā)性纖毛缺陷會(huì)導(dǎo)致相關(guān)的多系統(tǒng)障礙畸形綜合征[1]；COACH綜合征以先天性肝纖維化(congenital hepatic fibrosis,CHF)、小腦蚓部發(fā)育不全、少尿、共濟(jì)失調(diào)及眼部結(jié)構(gòu)缺損等為主要特征，其突變頻率最高的基因是跨膜蛋白67(transmembrane protein 67,TMEM67)[2]。目前有報(bào)道認(rèn)為COACH綜合征是Joubert綜合征的1個(gè)亞型，最核心的特征為CHF[3-4]。COACH綜合征為罕見(jiàn)病，相關(guān)報(bào)道較少，導(dǎo)致臨床醫(yī)師對(duì)該病的識(shí)別及診斷困難，現(xiàn)報(bào)道本院診斷的具有新發(fā)突變的1個(gè)COACH綜合征家系病例，以提高臨床對(duì)該病的認(rèn)識(shí)及診斷能力。

1 對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

1例COACH綜合征的先證者及其家系，先證者要求符合COACH綜合征的臨床表現(xiàn)[3]，家系成員為先證者的祖父母、外祖父母、父母、2位叔叔、2位舅舅、1位弟弟、3位表弟妹及3位堂兄妹。本研究獲得醫(yī)院倫理委員會(huì)審批[2022(005)]及家屬知情同意。

1.2 研究方法

1.2.1先證者臨床資料及其家系資料 收集先證者的出生史、個(gè)人史、既往史、家族史、體格檢查、血常規(guī)、肝功能、腎功能、腹部超聲、肝臟彈力纖維檢測(cè)、眼底檢查、光學(xué)相干斷層成像(optical coherence tomography,OCT)檢查及顱腦磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)檢查結(jié)果，收集先證者家系資料(包括病史和體格檢查)。

1.2.2全外顯子組捕獲測(cè)序技術(shù) 取先證者及其3代內(nèi)家系成員外周血各2 mL，采用基因組DNA提取試劑盒(康為世紀(jì)公司)提取先證者及其家系DNA[5]；采用Covaris打斷法將DNA打碎至100～700 bp片段，末端修復(fù)加“A”，放入基因擴(kuò)增儀(polymerase chain reaction,PCR儀；美國(guó)Applied Biosystems公司)中擴(kuò)增，得到文庫(kù)DNA[6]；經(jīng)生物素標(biāo)記的探針與文庫(kù) DNA 在一定條件下進(jìn)行雜交，用鏈霉親和素修飾的磁珠進(jìn)行吸附，抓取目的基因[7]；文庫(kù)DNA運(yùn)用“橋式”擴(kuò)增反應(yīng)加載到測(cè)序芯片 Flowcell 上，NextSeq 500儀器(美國(guó)Illumina公司)進(jìn)行自動(dòng)循環(huán)和成像，獲完整核酸序列[8]；運(yùn)用Bwa、Samtools及Picard等軟件對(duì)核酸序列進(jìn)行分析。以上過(guò)程均由邁基諾公司技術(shù)人員完成。

2 結(jié)果

2.1 一般資料

先證者，男性，11歲，因“腹脹6年，腹痛3 d”就診；無(wú)視物不清和模糊，5歲時(shí)開(kāi)始出現(xiàn)腹脹，10歲時(shí)發(fā)現(xiàn)肝脾嚴(yán)重腫大并肝功能異常、全血細(xì)胞減少、智力發(fā)育較同齡兒落后；1歲4月開(kāi)始說(shuō)話(huà)，4歲會(huì)行走，學(xué)習(xí)成績(jī)落后；雙眼內(nèi)聚、無(wú)鼻根低平，腹軟、肝脾腫大、肝右肋下9.5 cm和劍突下6 cm、脾左肋下13 cm、質(zhì)韌、邊鈍、光滑、無(wú)壓痛，右足3、4趾并趾畸形，智力、運(yùn)動(dòng)發(fā)育遲緩；右眼視力0.3、左眼視力0.4，眼球不規(guī)則震顫，視盤(pán)發(fā)育異常、下方盤(pán)沿組織缺失，視盤(pán)血管走形異常、血管變細(xì)及視網(wǎng)膜色素異常(圖1)；母孕期及出生史無(wú)特殊，父母體健，非近親結(jié)婚，先證者大舅幼年時(shí)因高熱后出現(xiàn)智力發(fā)育落后，余家系無(wú)類(lèi)似病例。

注：A、B分別為 左眼和右眼。圖1 COACH綜合征先證者的眼底檢查結(jié)果Fig.1 Fundus examination results of the proband with COACH syndrome

2.2 實(shí)驗(yàn)室檢查

血常規(guī)提示先證者3系減少，肝功能提示肝酶稍高，腎功能未見(jiàn)明顯異常；腹部超聲提示肝脾增大，肝臟回聲減低，脾靜脈增寬，肝門(mén)區(qū)迂曲走行靜脈； FibroScan技術(shù)檢查肝臟硬度55.1 kPa，肝臟纖維化等級(jí)F4； OCT檢測(cè)為雙眼黃斑中心凹以外視網(wǎng)膜外層結(jié)構(gòu)缺失(圖2)；頭顱MRI見(jiàn)“磨牙征”和“蝙蝠翼外觀(guān)”表現(xiàn)(圖3)。

注：A、B分別為 左眼和右眼，綠色箭頭表示黃斑中心凹厚度測(cè)量位置，綠色數(shù)字表示黃斑中心凹厚度(μm)。圖2 COACH綜合征先證者的眼部光學(xué)相干斷層成像Fig.2 Optical Coherence Tomography findings of the proband with COACH syndrome

注：A、B、C分別為頭顱MRI大腦中部水平面T2加權(quán)成像、矢狀面T1加權(quán)成像、水平面T1加權(quán)成像；箭頭分別指向“磨牙征”、增粗延長(zhǎng)的小腦蚓部、“蝙蝠翼外觀(guān)”。圖3 COACH綜合征先證者的頭顱MRI檢查結(jié)果Fig.3 Brain MRI findings of the proband with COACH syndrome

2.3 致病基因檢測(cè)

先證者全外顯子基因測(cè)序結(jié)果表明，檢測(cè)出8號(hào)染色體(chr8)TMEM67 c.725A>G(p.N242S)和c.1288+1G>A(splicing)雙重雜合突變，其中c.725A>G(p.N242S)突變?yōu)橐褕?bào)道的致病突變點(diǎn)，c.1288+1G>A(splicing)突變目前未被報(bào)道；經(jīng)家系調(diào)查，c.725A>G(p.N242S)突變?yōu)楦赶颠z傳，c.1288+1G>A(splicing)突變?yōu)槟赶颠z傳，符合孟德?tīng)栠z傳學(xué)定律(圖4和圖5)；患兒大舅為Ⅱ代9號(hào)，攜帶c.1288+1G>A(splicing)突變。

注：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分別表示一代家系、二代家系及三代家系，阿拉伯?dāng)?shù)字表示每代中的個(gè)體；□○分別表示正常男女，表示攜帶c.725A>G(p.N242S)突變，分別表示攜帶c.1288+1G>A(splicing)突變的男、女，■表示COACH綜合征先證者。圖4 COACH綜合征先證者及其3代家系的致病基因遺傳家系Fig.4 Genetic pedigree tree of pathogenic genes in the probands with COACH syndrome and the family members within three generations

注：A、B分別為先證者c.725A>G(p.N242S)突變位點(diǎn)和c.1288+1G>A(splicing)突變位點(diǎn)的遺傳來(lái)源；紅色箭頭表示突變的位點(diǎn)，顏色曲線(xiàn)表示不同的序列同源性。圖5 COACH綜合征患兒及其父母的TMEM67基因測(cè)序Fig.5 TMEM67 gene sequencing of the patient with COACH syndrome and his parents

3 討論

COACH綜合征是一種罕見(jiàn)的常染色體隱形遺傳病，發(fā)病率低，國(guó)內(nèi)外相關(guān)報(bào)道較少，且多為病例報(bào)告，無(wú)明顯人種、性別及分布差異[2，9]。該病具有Joubert綜合征基本的臨床表現(xiàn)，如可有智力發(fā)育落后、眼部組織缺失、眼球震顫、并趾、肌張力異常[9]，尤其是頭顱MRI顯示“磨牙征”或“蝙蝠翼”等表現(xiàn)[10-11]，但COACH綜合征最特征性的表現(xiàn)為CHF征象。國(guó)內(nèi)外學(xué)者的研究均表明，COACH綜合征患者均出現(xiàn)嚴(yán)重的智力發(fā)育落后及CHF，頭顱MRI均發(fā)現(xiàn)典型的“磨牙征”或“蝙蝠翼征”[12-17]。多數(shù)臨床研究結(jié)果顯示，COACH綜合征患者還會(huì)出現(xiàn)眼部癥狀，如視網(wǎng)膜營(yíng)養(yǎng)不良、眼球震顫、眼組織缺失等癥狀[12，14-15，18]。本研究中COACH綜合征患兒除了典型的CHF征象、智力發(fā)育落后、MRI呈現(xiàn)典型的“磨牙征”和“蝙蝠翼征”以外，還出現(xiàn)了眼部視網(wǎng)膜外層結(jié)構(gòu)的缺損、并趾畸形等特征。

雖然生長(zhǎng)發(fā)育遲緩、小腦蚓部結(jié)構(gòu)缺失、CHF及眼部結(jié)構(gòu)缺失等是COACH綜合征普遍存在的特征，對(duì)其診斷具有高度指向性，但明確診斷仍需要結(jié)合基因分析。既往文獻(xiàn)中報(bào)道了TMEM67、人性連鎖視網(wǎng)膜色素變性GTP酶調(diào)節(jié)因子結(jié)合蛋白1 [human chain retinitis pigmentosa GTPase regulatory factor binding protein 1,RPGRIP1L；也稱(chēng)為腎單位腎癆(nephronophthisis,NPHP)]或Coiled-Coil and C2 Domain Containing 2A(CC2D2A)等基因的突變可導(dǎo)致COACH綜合征，其中TMEM67為最主要致病突變，是與眼部結(jié)構(gòu)缺損最相關(guān)的基因[15，19-22]。已有研究表明TMEM67基因是通過(guò)非經(jīng)典的Wnt信號(hào)傳導(dǎo)引起細(xì)胞過(guò)度增殖，凋亡增加，小腦、視網(wǎng)膜等發(fā)育不全和萎縮，導(dǎo)致一系列相關(guān)臨床表現(xiàn)[1，23-24]。本研究中COACH綜合征患兒眼部病變尤為突出，出現(xiàn)了眼球不自主震顫、視網(wǎng)膜色素異常及結(jié)構(gòu)缺失等。既往研究表明眼部病變除了與TMEM67突變密切相關(guān)外，還與Abelson輔助質(zhì)體整合位點(diǎn)1(abelson helper integration site-1,AHI1)、肌醇多聚磷酸5-磷酸酶(inositol polyphosphate-5-phosphatase,INPP5E)、ADP核糖基化因子樣GTPase 13B(ADP-ribosylation factor-like GTPase 13B,ARL13B)、跨膜蛋白237(transmembrane protein 237,TMEM237)、Talpid3基因及CC2D2A相關(guān)，其中AHI1基因突變與眼球震顫最密切相關(guān)[15,25]。

對(duì)本研究的先證者及其家系全外顯子進(jìn)行分析，檢出TMEM67基因c.725A>G(p.N242S)和c.1288+1G>A(splicing)復(fù)合雜合突變，其中c.725A>G(p.N242S)突變的致病性已在Romani 等[25]研究中得以驗(yàn)證，但c.1288+1G>A(splicing)突變目前未見(jiàn)報(bào)道；根據(jù)美國(guó)醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)和基因組學(xué)院(The American College of Medical Genetics and Genomics, ACMG)指南[26]，c.725A>G(p.N242S)變異評(píng)級(jí)為疑似致病性變異(likely pathogenic)，c.1288+1G>A(splicing)突變?cè)u(píng)級(jí)為疑似致病性變異，且遺傳學(xué)特征符合孟德?tīng)栠z傳定律[27]，結(jié)合患兒典型臨床表現(xiàn)，符合該病特征，在全外顯子基因分析中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)與發(fā)育延遲相關(guān)的其他潛在致病變異，表明該新突變位點(diǎn)是導(dǎo)致COACH綜合征的新突變位點(diǎn)。

目前國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)中COACH綜合征部分成年患者是出現(xiàn)消化道出血就診才被診斷為COACH綜合征，在治療上還處于對(duì)癥治療階段，例如內(nèi)鏡止血、護(hù)肝藥物口服等治療[19,25]，因此早期的診斷對(duì)改變患者的預(yù)后有一定意義。

本研究中COACH綜合征患兒檢出c.1288+1G>A(splicing) ，擴(kuò)展了TMEM67的突變譜；通過(guò)對(duì)患兒準(zhǔn)確的診斷及其家系基因分析，可幫助家屬進(jìn)行遺傳咨詢(xún)，通過(guò)遺傳疾病的早期管理能夠延緩疾病的進(jìn)程，從而為產(chǎn)前診斷提供依據(jù)。同時(shí)通過(guò)本病例報(bào)告補(bǔ)充了該病的基因庫(kù)，對(duì)提高臨床醫(yī)師診療提供了一定的幫助。