伴皮层下囊肿的巨脑性白质脑病GLIALCAM突变患者临床遗传学及影像学研究

石 真,刘 明,2,曹彬彬,3,延会芳,郭芒芒,4,谢 涵,肖江喜,杨艳玲,熊 晖,顾 强,李 明,吴 晔,姜玉武,6,王静敏,6*

(1 北京大学第一医院儿科,北京 100034;2 首都医科大学附属北京儿童医院儿科;3 广州市妇女儿童医疗诊疗中心儿科;4 首都医科大学附属北京天坛医院儿科;5 北京大学第一医院影像科;6 国家教育部/卫生部神经科学重点实验室;*通讯作者,E-mail:wang66jm@163.com)

伴皮层下囊肿的巨脑性白质脑病是一种罕见的常染色体隐性遗传或显性异质性神经系统疾病,经典临床表现是生后一年内出现巨颅畸形、运动发育迟缓、认知功能正常或轻度受损,经典颅脑MRI显示双侧大脑白质肿胀,伴双侧弥漫性对称性异常信号,伴有或不伴有皮层下囊肿[1-3]。患儿也可出现痉挛、共济失调、运动倒退、锥体和锥体外系功能障碍[1,2]。目前75% MLC患儿致病基因为MLC1基因,临床表现为经典型MLC,命名为MLC1型(OMIM 604004)[4];20%患儿由胶质细胞黏附分子(glial cell adhesion molecular,GLIALCAM)基因突变导致,常染色体隐性遗传方式表现为MLC2A型(OMIM 613925),常染色体显性遗传方式表现为MLC2B型(OMIM 613926),MLC2A型患儿临床表现与MLC1型患儿临床表现类似,而MLC2B型患儿在1岁以内与经典型表现类似,但后期随年龄增长可出现临床和影像学改善[5-8]。GLIALCAM突变能够导致明确的基因型-表型相关的常染色体显性/隐性两种不同遗传方式的经典型MLC2A/改善型MLC2B,后者具有包括头颅影像学在内的临床症状改善甚至恢复正常的特殊临床现象[1-3,5-8]。在MLC的临床诊断中,头颅影像学占据很重要的地位,不同常染色体显性/隐形遗传患者的影像学具有异质性,本研究为进一步阐明GLIALCAM突变导致的MLC患儿的临床遗传学及影像学特征,为准确的遗传咨询和产前诊断打下坚实基础。

1 资料与方法

1.1 研究对象

1.2 采集标本

门诊留取患儿及其家属外周静脉血4 ml,提取DNA,采用靶向捕获二代测序技术或Sanger测序进行GLIALCAM突变分析,根据美国医学遗传学会(ACMG)指南进行变异位点致病性分析[9]。

1.3 MRI评估方法

MRI评估序列至少包括T1WI和T2WI序列。正常髓鞘化的白质信号与灰质信号相比,表现为短T1WI和T2WI信号。脱髓鞘白质病变定义为T2WI显著高信号,T1WI显著低信号。萎缩病变定义为结构体积缩小,导致相应脑室和/或蛛网膜下隙增宽。两位医生根据MRI结构评估表对MRI进行评估,结构有病变记为1,无病变记为0。同时对MRI信号进行评估。当评估意见不一致时由第3位高年资医师再次评估[10]。

2 结果

2.1 临床分析结果

5例患儿(Pt1-Pt4和Pt6)从生后至7月起病,1例(Pt5)为2岁5月起病,Pt1-Pt4和Pt6均以巨颅为首发症状,Pt5以癫痫起病,5例患儿(Pt1-Pt4和Pt6)头围大于同龄儿头围2SD,1例患儿(Pt5)头围大于同龄儿头围1SD。Pt4出现智力运动发育迟缓,Pt6出现运动倒退,共济失调和锥体束征,Pt5出现癫痫发作,Pt1和Pt2出现锥体外系症状,Pt3和Pt4有家族史(见表1)。到末次随访时,Pt2和Pt3患儿头围仍然大于正常同龄儿童2SD,Pt4和Pt5头围恢复正常范围。Pt3患儿头颅MRI出现改善。Pt4不会说话并出现孤独症样行为。Pt5患儿初诊时检测到头围大于同龄儿头围1SD,1岁以内有头围快速增长史,生后2月出现局灶性癫痫,服用丙戊酸钠可控制。Pt6出现肢体痉挛、共济失调、运动倒退。

2.2 遗传学结果

6例患者共发现4个GLIALCAM错义突变(见表2),包括1个已报道的突变c.274C>T(p.Arg92Trp),2个本组之前报道的错义突变c.203A>T(p.Lys68Met),c.395C>A(p.Thr132Asn)[11]和1个新突变c.275 G

表1 6例患儿初诊临床特点Table 1 Clinical characteristics of 6 patients at first visit

+,阳性;-,阴性

>C(p.Arg92Pro)(见图1)。其中4例患儿(Pt1-Pt4)为GLIALCAM已报道的突变c.274C>T(p.Arg92Trp)[5],1例患儿(Pt5)为c.275G>C(p.Arg92Pro)新突变,1例患儿(Pt6)为复合杂合突变(c.203A>T(p.Lys68Met), c.395C>A(p.Thr132Asn))。对两个变异位点使用基因组进化速率分析软件(Genomic Evolutionary Rate Profiling,GERP)进行保守性预测均为高度保守,这两个变异位点在gnomAD数据库中未收录,Pt3和Pt5患儿母亲均携带了c.274C>T(p.Arg92Trp),Pt4母亲携带c.275G>C(p.Arg92Pro),在幼儿时期Pt3和Pt4母亲有一过性头大史。使用Polyphen2,SIFT,Mutation Taster预测4个突变对蛋白的功能具有有害性影响。根据ACMG指南对c.274C>T(p.Arg92Trp)进行致病性分析为致病性突变,c.275G>C(p.Arg92Pro)和c.203A>T(p.Lys68Met)为可能致病,c.395C>A(p.Thr132Asn)为意义不明。

表2 6例患儿GLIALCAM突变及致病性分析Table 2 GLIALCAM mutations and pathogenetic analysis of 6 patients

*患儿母亲头大史;PD代表“很可能有害”，得分0.957-1认为很可能有害，0.453-0.956认为可能有害，<0.452认为良性；DC代表“导致疾病”, 分值代表该核苷酸预测为致病性的可靠程度；D代表“有害的”，分值<0.05推测该核苷酸变异有害，≥0.05认为该核苷酸变异可忍受

2.3 影像学评估结果

因Pt6的影像学检查只有CT,未纳入此次评估范围内。因此,本研究的影像学评估针对GLIALCAM突变导致的常染色体显性遗传的5例患儿的头颅MRI(见图1-3)。5个患儿共收集头颅MRI 9次,其中2例患者(Pt1和Pt2)分别只行1次MRI,1例患者行3次MRI(Pt3),2例患者行2次MRI(Pt4和Pt5)(见表3)。MRI前后间隔为3月以内的,因间隔时间较短,视为一次头颅MRI,所有患者初次行头颅MRI均出现大脑肿胀及大脑皮层大脑额叶、颞岛叶、顶枕叶皮层下白质异常信号,所有患儿胼胝体、大脑皮层和小脑均无受累情况。2例患者(Pt2和Pt3)额叶中央区白质受累,4例患者(Pt1,Pt2,Pt3和Pt4)颞岛叶、顶枕叶中央区白质受累,2例患儿(Pt2和Pt3)内囊后肢受累,4例患者(Pt2和Pt3)基底节受累,3例患儿出现颞叶囊肿(Pt1-Pt3)。在随访过程中,1例患者(Pt3)出现影像学好转,表现为囊肿消失,大脑白质基本恢复正常。定量评估得分情况,3例患者(Pt1-Pt3)共5次评估得分其中4次≥7分,2例患者(Pt4和Pt5)得分为4分和5分,1例患者(Pt3)3次评估中最后一次MRI评估得分为1分。

图1 Pt1家系图、头颅MRI及测序Figure 1 Genogram, cranial MRI and sequencing results of Pt1

图2 Pt3家系图、头颅MRI及测序Figure 2 Genogram, cranial MRI and sequencing results of Pt3

图3 Pt4家系图、头颅MRI及测序Figure 3 Genogram, cranial MRI and sequencing results of Pt4

表3 5例GLIALCAM突变MLC患儿头颅MRI评估Table 3 Cranial MRI evaluation of 5 MLC patients with GLIALCAM mutations

1,结构有病变;0,无病变

3 讨论

6例MLC患者中有5例首发症状为巨颅,头颅MRI表现为双侧大脑白质对称性弥漫性异常信号伴肿胀,1例患儿表现为头围大于正常同龄儿童1SD,有1岁以内头围快速增长史,双侧皮层下白质出现对称性弥漫性异常信号伴肿胀[8]。部分患儿伴随智力运动发育迟缓[1,3]、运动倒退、肢体痉挛[6,12,14]、孤独症样行为[5]等临床表现。因此,6例患者临床诊断MLC。目前GLIALCAM共报道20个突变(HGMD数据库),包括17个错义/无义突变,2个小缺失突变和1个小的缺失插入突变。本研究患儿共发现4个GLIALCAM错义杂合突变,其中1个为已报道的热点突变c.274C>T(p.Arg92Trp),1个为新突变c.275G>C(p.Arg92Pro),2个为本组之前报道的突变[c.203A>T(p.Lys68Met),c.395C>A(p.Thr132Asn)],根据ACMG指南评估突变为致病性突变、可能致病突变或意义不明,结合患儿的临床表现,6例患儿基因确诊,其中5例(Pt1-Pt5)为MLC2B型,1例(Pt6)为MLC2A型[3,13]。

MLC患儿头颅MRI特征在多个研究中已报道[1-2,14-17],本研究首次对MLC2B型患儿大脑白质受累情况进行定量分析,探讨GLIALCAM突变导致常染色体显性遗传的MLC患儿的头颅MRI特征。本研究5例MLC2B患儿最终纳入分析的MRI为6次,除了Pt3视为2次之外,其他患儿MRI视为1次。对MLC2B患儿头颅MRI白质受累情况进行定量分析,5例患者初诊时的横断面研究发现,在所有MLC2B患儿除Pt5外,双侧大脑白质弥漫性肿胀,所有患儿各脑区皮层下白质和基底节均受累,部分患者出现各脑区皮层下和中央区白质均受累,伴或不伴颞叶皮层下囊肿和内囊受累。所有患者均无大脑皮层、胼胝体及小脑受累。这说明本研究部分结果与既往报道相一致,即GLIALCAM突变患者头颅MRI影像可有与既往报道的MLC1或MLC2A型患者相一致的表现,表现为双侧大脑白质对称性弥漫性肿胀伴异常信号,伴或不伴颞叶、额顶叶皮层下囊肿,少数情况下伴有内囊、基底节的受累[5,13,18]。部分MLC2B患者仅有皮层下白质的受累,这与最近的研究报道相一致[8]。本课题组内首次发现MLC患者出现内囊后肢受累的情况。内囊后肢受累是MLC1和MLC2A患者中最常见的内囊异常信号[1,6]。其中Pt3患者有3次MRI,对序列性MRI进行比较,发现患儿在7岁9月复查时,白质肿胀和囊肿消失,除了额叶中央区白质外其他受累白质均恢复正常,这与之前报道的部分MLC2B患者随年龄增加头颅MRI出现改善甚至完全恢复[5,6]相一致。

根据白质评分总分数可以看出患儿得分主要集中分布在3个分数段:1分,4-5分以及7-8分,得分越高表明受累部位越多。4例患儿为c.274C>T(p.Arg92Trp)突变患者,其中3例患者[Pt1,Pt2和Pt3(3次中2次)]脑白质评分7分以上,Pt5患者评分为5分,提示c.274C>T(p.Arg92Trp)突变在婴儿期即可引起患者较多部位白质的异常,但可出现受累部位较少的情况,这可能是由于不同患儿来自不同家庭的遗传背景,存在其他调节基因/分子的差异导致。1例患者(Pt3)在7岁9月复查时得分较前明显下降,出现好转,表明该患儿头颅MRI出现大范围改善,Hamilton等[6]研究报道MLC2B患者3岁之后,74%患者大脑皮层白质异常信号出现改善,20%患者完全改善;约一半MLC2B患者可出现内囊后肢异常信号,在3岁后其中11%出现改善,26%患者恢复正常。Pt4患儿得分为5分,虽与Pt4受累部位类似,但患儿中度智力运动发育落后,伴自闭症样行为,患儿为GLIALCAMc.275G>C(p.Arg92Pro)突变,结合c.274C>T(p.Arg92Trp)突变患者的临床表现,提示GLIALCAM等位基因突变的遗传异质性。该疾病为罕见病,患儿例数有限,需扩大样本量继续研究GLIALCAM突变患儿头颅MRI特征。

综上所述,GLIALCAM突变MLC患者多具有巨颅和典型头颅MRI表现,GLIALCAM突变显性遗传患者头颅MRI具有异质性,部分患儿头颅MRI可恢复正常。发现了c.275G>C(p.Arg92Pro)新突变,扩展了GLIALCAM突变谱,同时,本研究为MLC患者准确的遗传咨询和产前诊断提供了依据。