66例不明原因智力障碍/发育迟缓儿童临床和遗传学分析

洪晓文， 陈燕惠

智力障碍(intellectual disability, ID)/发育迟缓(developmental delay, DD)是儿科发育行为门诊常见的疾病。智力水平明显低于同龄正常儿童，并有明显的社会适应困难者称为智力发育障碍，对年龄>5岁的患儿诊断为ID，对年龄<5岁的幼儿更多使用DD[1-2]。据统计，ID/DD的患病率为1%～3%[3]，主要病因为遗传综合征和染色体异常。但由于ID/DD的临床症状重叠交叉且伴多种先天性畸形，无特异性，相关病因复杂且具有高度异质性，临床上不易诊断，染色体微阵列分析(chromosome microarray analysis，CMA)技术辅以全外显子组基因测序(whole exome sequencing, WES)有助于对患儿的遗传学病因进行诊断。笔者收集2014年1月-2017年8月就诊的不明原因的ID/DD患儿66例，分析总结患儿的临床表现和基因测定结果，探讨CMA结合WES在ID/DD诊断中的应用，以期为ID/DD的临床诊断提供更多的理论依据。

1 对象与方法

1.1对象 66例中，男性38例，女性28例，年龄1月～7岁。临床症状或体征至少符合以下一点:(1)存在智力低下、生长发育迟缓；(2)具有异常面容；(3)伴有体表或内脏畸形，如先天性心脏病等。同时排除以下情况：产伤、出生后中枢神经系统感染或头颅损伤、其他已知遗传综合征(如21三体综合征等)以及常见遗传代谢性疾病等，以及不同意进行基因检测和失访的病例。

1.2方法

1.2.1收集资料 收集患儿的临床病历资料、智力测评报告、神经影像学资料及视频脑电图检查结果等。

1.2.2染色体微阵列分析 采用CytoScan基因芯片(CytoScanHD/CytoScan750K，美国Affymetrix公司)进行全基因组范围扫描，利用染色体分析软件(Version:2.0.0.195，美国Affymetrix公司)进行分析，检测拷贝数变异(copy number variation, CNV)、长期连续绵延纯合子及嵌合体(≥20%)。

1.2.3遗传学全外显子测序 应用过柱法从检样中提取DNA，通过高通量测序技术，对基因外显子区进行直接测序，与参考序列(hg19)进行比较，从而发现可能存在的基因突变。

2 结 果

2.1 临床分析 (1)66例患儿均表现为智力低下，存在2个以上对应年龄阶段发育里程碑事件显著延迟，其中具有孤独症谱系障碍样患儿占50%。(2)检出致病性变异患儿22例，男性10例，女性12例;1～11月6例，1～3岁12例，4～7岁4例。(3)致病性变异患儿22例中，伴有反复癫痫发作5例，有特殊面容、贯通掌、动脉导管未闭、室间隔缺损、隐睾等先天性畸形15例。行头颅MR检查19例，其中9例有脑室扩大、脑外间隙增宽等异常影像学特征；行视频脑电图检查18例，其中12例发现背景慢波活动增多，尖波、尖慢复合波、棘波、棘慢复合波等异常脑电图表现；19例行发育评估，提示轻到重度发育落后，结果为轻、中、重度智力低下分别为2，8，9例(表1)。

2.2遗传学分析 66例患儿中，遗传变异45例(68.2%)，其中22例为致病性突变(包括20个临床致病性CNV和4个致病基因突变)，病因诊断明确，诊断阳性率为33.3%(表2)。共对36例患儿进行CNV分析，18例检出临床致病CNV，阳性率为50%。Prader-Willi综合征所占比例最高(4/18)，其次为Williams-Beuren综合征(3/18)。共对30例患儿进行遗传学WES，4例检出临床致病的基因突变，阳性率为13.3%(表3)。

3 讨 论

根据精神疾病诊断和统计手册，ID/DD患儿存在明显的认知功能障碍和适应功能缺陷[4]，患各种并发症的风险增加。据文献报道，17.4%～47.1%的ID/DD可以通过遗传原因来解释[5-6]，本组33.3%的诊断率与之相吻合。目前，在遗传因素中染色体异常占25%[7]，21三体综合征是最常见的染色体异常。已知单基因病例达10%，脆性X综合征是与ID/DD相关的最常见的单基因缺陷病，约占智力残疾病例的5%[8]。不明原因的ID/DD患者，尤其是临床表型不具特异性及无明显先天畸形和特殊面容的患儿，诊断十分困难，易漏诊甚至误诊。近来，国内外已有大量研究将CMA和WES应用于不明原因ID/DD的遗传学病因诊断，美国和欧洲指南指出，基因检测是ID/DD必不可少的标准化诊断流程之一[9]。尽管CMA是目前不明原因ID/DD的一线诊断方法，但该技术也存在很大局限性，比如该技术不能检测平衡易位、倒置，也无法对点突变致病的患者作出准确的检测。而WES弥补了该技术的不足，可以精确到单个基因位点的改变，为单基因ID/DD的诊断提供强有力的工具。

本研究阶段，在笔者医院神经发育门诊就诊的ID/DD患儿共有350例，其中有明确原因的ID/DD患者共有184例，具体原因如下：感染性智力障碍(颅内感染后遗症如流脑、乙型脑炎)、中毒性智力障碍(如高胆红素血症脑病)、内分泌功能障碍相关性智力障碍(如甲状腺功能减退症)、颅脑畸形相关性智力障碍(如脑回畸形等)、精神障碍相关性智力障碍(如孤独症谱系障碍等)、脑外伤及其他损伤相关性智力障碍(如颅内出血、窒息等)，主要通过出生史、新生儿疾病筛查、血氨基酸、尿有机酸、影像学、脑电图和生长发育史进行明确，再排除不同意进行基因检测和失访的病例。本研究最后根据患儿是否伴有先天畸形、特殊面容选择CMA对36例不明原因ID/DD患儿进行检测，为约50%的患儿做出了明确的分子遗传学病因诊断。例1～5检出15q11-q13缺失，此区域缺失与Prader-Willi综合征或Angelman综合征[10]。例1、例2、例4、例5均表现为智力发育迟缓，广泛性发育落后于正常同龄儿。其中例1、例2、例5伴有癫痫发作；例2伴有先天性动脉导管未闭。例3患儿出生后左侧肢体张力低，少哭，哭声低，体检可见耳位低，双手贯通掌。这5例患儿临床表现与既往文献报道有相似之处。前者可表现为婴儿期发育迟缓，肌张力减退，喂养困难和低体质量[11-12]。后者主要影响神经系统，表现为发育迟缓，智力低下，共济失调，癫痫发作和睡眠障碍，常有快乐的表情[13]。例6～8检出7q11.23区域缺失，Williams-Beuren综合征临床表现为轻度到中度智力低下，特殊“elfin面容”(前额宽，眶周丰满，鼻梁低平，颧骨低，人中长，唇厚嘴宽，牙齿发育不良)，心血管功能异常(主动脉瓣或肺动脉瓣狭窄)，其他症状包括癫痫、消化系统、泌尿生殖系统异常等[14]。例6～8皆表现为运动、言语发育落后于同龄儿，体格检查发现患儿鼻翼较扁，手足较短，符合典型特殊“elfin面容”。例8患儿还表现为X形腿，右手贯通掌。即使本组患儿病史中暂无相关的心血管功能异常的临床表现，但是上述文献表明，确实有必要进行心血管功能监测。目前，用于单基因ID/DD的二代测序主要有WES，但因检测成本高，目前还未得到广泛应用。本研究针对不伴有明显特殊面容或先天畸形的30例ID/DD患儿进行WES，发现4例患儿存在明确单基因突变。例19和例20患儿MEF2C基因新生突变，诊断为智力障碍20型，呈常染色体显性遗传，临床表型为刻板运动、癫痫、精神发育迟滞或脑部畸形[15]。MEF2C位于5q14.3，该基因的突变和缺失与严重的认知障碍、刻板的运动、癫痫和大脑畸形有关[16]。例19和例20患儿均以“反复癫痫发作”为主诉就诊，临床表现为严重智力低下、言语不清以及轻微异常的面部特征，与既往文献报道一致。可见，由于临床异质性，即使同一基因片段缺失或重复、同一基因突变患儿的临床表型也有一定差异，甚至部分ID/DD患儿常常伴有孤独症谱系障碍样、注意缺陷多动障碍样以及其他神经发育障碍等异常行为，这给临床诊断带来挑战。

表2 18例检出致病性CNV遗传学分析

表3 4例检出致病基因遗传学分析

综上所述，本研究应用CMA和WES技术对原因不明的ID/DD患儿进行检测，以期提高病因诊断率。但鉴于经济效益，并未按照最理想的诊断流程进行检测(首先进行染色体核型分析，然后依次进行CMA和WES，对检测出的阳性结果使用另一种实验方法验证)。研究表明，CMA与WES检测阳性病例与阴性病例在临床表型、发病年龄等方面不存在明显差别，另外CNV改变的ID/DD患儿与单基因突变的患儿在临床表型等方面也不存在显著差别[17]。尽管目前CMA是首选的检查手段，相信随着WES使用经验的积累和ID/DD新的候选基因不断被发现，CMA结合WES将为临床诊断不明原因的ID/DD提供更可靠的诊断结果。