HPRT1 基因变异致Lesch-Nyhan 综合征的产前诊断及遗传咨询

郜珊珊，代鹏，赵干业，孔祥东

Lesch-Nyhan 综合征（Lesch-Nyhan syndrome，LNS）[在线人类孟德尔遗传数据库（Online Mendelian Inheritance in Man，OMIM）300322] 是一种罕见的X连锁隐性遗传病，于1964 年由Lesch 和Nyhan 首次报道[1]。该病的主要特征为严重的运动障碍、肌张力障碍、尿结晶、高尿酸血症和自残行为，常被误诊为脑瘫[2]。LNS 的致病基因是HPRT1 基因，该病发病率约为1/500 000～1/235 000[3]，目前临床尚无有效的治疗方法，因此遗传咨询和产前诊断是预防和减少此类患儿出生的有效措施。国内关于HPRT1 基因变异导致的LNS 家系进行产前诊断的报道较为少见。现报告郑州大学第一附属医院（我院）对1 个LNS 家系进行HPRT1 基因产前诊断并提供遗传咨询的病例资料，旨在为临床工作提供参考。

1 资料与方法

1.1 临床资料患者 女，33 岁，因曾育有2 儿，大儿患LNS（先证者），小儿出生1 年后夭折，此次自然妊娠，孕11+5周，拟行产前诊断，于2020 年1 月10 日就诊于我院遗传与产前诊断中心门诊。既往史：家系中先证者（Ⅱ1）为男孩，出生日期2014 年2 月7 日，系第一胎第一产，妊娠期胎动少，足月剖宫产，母亲妊娠期糖尿病史，胎儿脐带绕颈史，出生体质量3.5 kg，身长50 cm，脚和腿部皮下出血，出生后第3 天窒息，低血糖合并电解质紊乱。出生后第3 天头颅磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）示轻微脑积水。5 个月不会抬头，1 岁半开始咬自己手指头、嘴唇和腮部（见图1），并用头碰墙。6 个月时血清中尿酸含量为778.2 μmol/L（参考值119～416 μmol/L），四肢肌电图、脑电图未见明显异常，头颅MRI 未见明显异常。先证者曾被误诊为脑瘫，7 个月开始做康复治疗直至3 岁，后发现无效，遂停止康复治疗。3 岁10 个月时外院全外显子组测序（whole exome sequencing，WES）检测结果为HPRT1 基因（NM_000194）c.289_290delGT（p.V97Rfs*10）半合子变异导致的LNS。目前先证者7 岁，身高112 cm，体质量20 kg，不会坐，不会走路，抬头只能坚持几秒，语言发育极差，主要养育人为母亲，只会叫爷爷、奶奶和姨，不会叫爸爸和妈妈。语言能力同6 个月龄水平，可理解简单物品名称和手势。从出生后多次病危入重症监护室（intensive care unit，ICU）抢救。该家系第二子（Ⅱ2）于2016 年4 月9 日孕38+2周剖宫产，妊娠期胎动少，母亲妊娠期糖尿病史，出生体质量3.4 kg，身长51 cm，脚和腿部皮下出血。5 个月时不会抬头，头颅MRI 示脑积水。第二子于1 岁余夭折，未行HPRT1 基因检测，夭折原因不明。家族史：患者自诉在整个家族三代之内，患者的姥姥生育7 次，3 人健康（包括患者的母亲、大姨和1个舅舅），夭折4 个舅舅。患者的大姨生育3 次，其中2 个哥哥夭折。患者本次妊娠前未做遗传咨询，否认近亲结婚。在知情同意的原则下，对患者进行LNS 产前诊断。本研究获得我院伦理委员会批准。

图1 先证者自残咬伤图片

1.2 方法

1.2.1 样本采集及DNA 提取签署知情同意书后，用乙二胺四乙酸（ethylenediaminetetra-acetic acid，EDTA）抗凝管采集患者和先证者肘正中静脉血各2 mL。在超声辅助引导下，采用18G 一次性GALLINI 针对孕妇行绒毛活检穿刺术抽取胎儿绒毛10 mg。采用DNA 提取试剂盒和全自动DNA 提取工作站，提取孕妇外周血与胎儿绒毛的DNA。用紫外分光光度计检测DNA 的浓度和纯度，确保DNA 的浓度为60～100 ng/μL，DNA 的纯度（OD260/OD280比值）在1.8～2.0 之间（可以进行后续实验）。采用定量荧光聚合酶链反应（quantitative fluorescence polymerase chain reaction，QF-PCR）结合毛细管电泳技术排除绒毛标本母源污染。

1.2.2 HPRT1 基因变异分析应用PCR 结合Sanger 测序的方法对患者及其胎儿和先证者进行HPRT1 基因变异分析。根据Primer Premier 软件设计HPRT1 基因（NM_000194）第3外显子的正向引物（5′-AGGCATGGGGTCTCACTGTATT-3′）和反向引物（5′-CCCAACAGCAA TTCCTAAA-3′），解链温度为60 ℃，扩增片段长度为551 bp。PCR 反应体系为（25 μL）：2 X Taq PCR Master Mix 13 μL，正向引物0.5 μL，反向引物0.5 μL，DNA 1 μL，ddH2O 10 μL。PCR 反应条件为：初始预变性95 ℃4 min，95 ℃变性30 s，60 ℃退火30 s，72 ℃延伸30 s，31 个循环，最后72 ℃延伸7 min。取PCR 产物2 μL经1%琼脂糖凝胶电泳鉴定后送生工生物工程（上海）股份有限公司进行Sanger 测序。

2 结果

2.1 HPRT1 基因变异分析结果该LNS 家系的先证者（Ⅱ1）检测到HPRT1 基因（NM_000194）c.289_290delGT（p.V97Rfs*10）半合子变异，患者（Ⅰ2）检测到HPRT1 基因（NM_000194）c.289_290delGT（p.V97Rfs*10）杂合变异，胎儿（Ⅱ3）未检测到HPRT1基 因（NM_000194）c.289_290delGT（p.V97Rfs*10）变异，见图2。告知患者其自身及其家族中其他女性携带者所生育男孩的患病风险为50%，所生育女孩为携带者的概率为50%，此次妊娠胎儿不携带该致病位点，建议继续妊娠，定期产检，患者选择继续妊娠。

图2 先证者、患者及其胎儿HPRT1 基因c.289_290 位点变异情况

2.2 随访该LNS 家系中第三胎出生1 年后对其进行随访。第三胎（Ⅱ3）为女孩，妊娠期母亲感觉胎动明显，且胎动与孕其两个哥哥时明显不同，妊娠期血糖正常，羊水正常，孕38+5周剖宫产，出生体质量3.2 kg，身长50 cm，脚和腿部无皮下出血。该女孩1岁体检结果正常，血清尿酸水平正常。抽取该女孩肘正中静脉血进行基因检测，未检测到HPRT1 基因（NM_000194）c.289_290delGT（p.V97Rfs*10）变 异。家系图见图3。

图3 该LNS 家系图

3 讨论

3.1 LNS 的发病机制及分类LNS 是一种极为罕见的X 连锁隐性遗传病，致病基因为HPRT1。该基因在X 染色体长臂（Xq26）上跨越约45 kb，由9 个外显子组成，编码序列为654 bp[4]。HPRT1 基因编码的蛋白为次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶（hypoxanthine guanine phosphoribosyl transferase，HGPRT），在体内可以把次黄嘌呤转化为次黄苷酸，把鸟嘌呤转化为单磷酸鸟苷[5]。该酶活性丢失时，次黄嘌呤和鸟嘌呤的嘌呤基团将代谢为尿酸，导致机体尿酸升高并影响神经系统的功能[6-7]。LNS 根据HGPRT 酶活性的强弱主要分为以下3 种类型[8]。①经典型：HGPRT 酶活性＜1.5%，临床表现为代谢及神经系统异常、发育迟滞和自伤行为。②HGPRT 相关高尿酸血症：HGPRT 酶活性＞8.0%，临床仅表现为高尿酸血症。③中间型：HGPRT 酶活性为1.5%～8.0%，临床表现为代谢和神经系统异常，但一般无自伤行为。

3.2 LNS 的诊断及治疗HGPRT 酶活性可以通过高压液相色谱仪来检测[9]。本研究的LNS 家系中的先证者有自伤行为，推测其属于经典型LNS，但是没有测定其HGPRT 酶活性。1977 年Halley 等[10]利用放射自显影技术，在3 例有LNS 妊娠风险的孕妇中发现1 例男性患儿、1 例正常男性胎儿和1 例杂合携带女性胎儿。本研究采用PCR 结合Sanger 测序的方法对一个LNS 家系的HPRT1 基因位点变异进行分析，探索该家系的致病原因，结果明确了先证者的变异来自其母亲，而现有胎儿没有变异，为该LNS家系的遗传咨询和产前诊断提供了分子依据。目前临床对该病尚无有效的治疗方法，LNS 的多模式治疗包括综合医疗管理、牙科管理、物理治疗及行为和精神干预等对症治疗。症状严重的患者很难治愈，但是症状相对较轻的患者预后相对较好[2]。LNS 患者可以服用别嘌呤醇来治疗高尿酸血症并预防肾功能衰竭。牙科管理包括利用护齿器和预防咬伤的拔牙。研究发现可以通过行为约束、服用药物和脑深部刺激，控制LNS 患者的自残和攻击行为[8]。1974 年Mizuno等[11]研究发现，LNS 患者每天服用5-羟色氨酸后，自残行为可以得到控制，但是在停止服药12～15 h 后，自残行为会再次出现。而1976 年Frith 等[12]的研究发现，5-羟色氨酸能显著减少LNS 患者的运动量，达到镇静效果，但不能改善患者的嗅觉，也不能减少自残现象。Goldstein 等[13]发现氟奋乃静能减少LNS患者自残。目前尚无有效治疗或缓解LNS 自残行为的药物，还需进一步研发。

3.3 LNS 的临床表型及鉴别诊断LNS 的临床表型为睾丸萎缩、肾结石、智力缺陷、肌张力减退、痉挛、构音障碍、舞蹈手足徐动、运动发育迟缓、全身性肌张力降低、肌张力障碍、反射亢进、痛风（足）、巨幼细胞性贫血、呕吐、吞咽困难、锥体外系功能障碍、角弓反张、高尿酸尿症、高尿酸血症、阵发性高热、横纹肌溶解症、身材矮小和强迫性无法控制的自伤[11-14]。因此，LNS 又称为自毁容貌综合征。不同年龄段的LNS 患者临床表现不同，通常情况下，患者无法正常走路，需要轮椅辅助。本研究先证者的临床表现为智力缺陷、肌张力障碍、构音障碍、运动发育迟缓、高尿酸血症、身材矮小以及自伤行为，并且完全依赖他人进行日常活动和满足个人需求。LNS 相关的精神运动延迟必须与脑瘫相鉴别。自残行为也存在于其他疾病中，例如Smith-Magenis 综合征、猫叫综合征、Prader-Willi 综合征、Rett 综合征和Cornelia de Lange 综合征等[14]。Smith-Magenis 综合征通常是由染色体17p11.2 区域缺失导致，临床症状除咬、打、抠指甲和脚趾甲外，还包括短头畸形、面中部发育不全、声音嘶哑、言语迟缓、学习困难和发育迟缓、耳聋、行为问题（发脾气）、夜间觉醒和肌张力减退等[15]。猫叫综合征由染色体5p 缺失导致，临床症状除撞击头部、抓挠和自咬外，还包括猫叫声、智力残疾、语言发育受限、睡眠障碍、对听觉刺激过敏、呕吐和反刍等[16]。Prader-Willi 综合征由15 号染色体长臂15q11～q13 异常导致，临床症状除抠抓皮肤、咬指甲和拔头发外，还包括肌张力减退、智力迟滞、性腺功能减退、畸形特征、身材矮小、肥胖、行为和精神异常等[17-18]。MECP2 基因异常导致的Rett 综合征患者多为女孩，自残的概率约为50%，其他的临床表现为脑部发育不良、语言障碍、刻板动作、共济失调、智力残疾和类似孤独症的行为[19]。NIPBL 基因异常导致的CorneliadeLange 综合征患者的自残概率约为40%，其他的临床表现包括肢体发育异常、生长迟缓、心脏和泌尿生殖系统异常、近视、多毛、睡眠障碍和听力丧失等[20]。在临床上，单凭临床症状并不能很好地区分以上疾病，还要靠基因检测来鉴别。

3.4 该家系诊治体会根据人类基因突变数据库（Human Gene Mutation Database，HGMD）专业版数据库（2021.3 版），目前已发现442 个致病的HPRT1 基因变异，包括错义突变、无义突变、移码突变和剪接区变异等。已有文献报道该家系中的HPRT1 基因c.289_290delGT（p.V97Rfs*10）变异与LNS 相关[21]。该变异位点为移码突变，会产生截短的编码蛋白，从而改变HGPRT 的三维构象和稳定性，变为无效蛋白，进而影响其在机体所发挥的功能。根据美国医学遗传学与基因组学学会（American College of Medical Genetics and Genomics，ACMG）指南，该变异初步判定为致病性变异（Pathogenic:PVS1+PS4+PM2+PP4）。PVS1：该变异为零效变异，可能导致基因功能丧失；PS4：文献数据库已有该位点的LNS 病例报道，变异标签为DM（致病变异），ClinVar 数据库无该位点致病性分析结果；PM2：在正常人群数据库中的频率极低，为低频变异；PP4：患者表型或家族史高度特异于单一遗传基础的疾病。

该患者就诊时自诉在整个家族三代之内，怀疑至少有8 个患儿。因为以前的医疗水平有限同时家属对遗传病的认识不足，家属未予重视，该家族中患儿未曾就医。孕妇精神状态不佳，压力巨大，自认为处于“受诅咒的家族”，而且认为自己是家族中运气最差的人。先证者的诊断过程历经数年，辗转全国各地多家医院，其长期处于恐惧和无措的状态。本次就诊后，先证者检测到HPRT1 基因（NM_000194）c.289_290delGT（p.V97Rfs*10）半合子变异，且遗传自母亲。胎儿未检测到该位点变异，为未携带致病位点的健康胎儿，打消了其顾虑和担忧，有助于其顺利平稳度过妊娠期，并最终获得健康女婴。提示正确的产前诊断对于患有遗传疾病家族的生育及生活质量具有重要的意义。

目前，国际公认的罕见病有7 000 余种，约80%的罕见病为遗传性疾病。我国人口基数大，罕见病患者约有2 000 万，并且每年新增20 万[22]。罕见病种类繁多，临床表现复杂多样，临床医生特别是基层医生对罕见病缺乏足够的认识，导致诊断难、治疗难。35%的罕见病曾被误诊5 次以上，罕见病患者获得明确诊断的不足40%[23]。很多患者因为误诊耽误了治疗，同时由于对遗传咨询和产前诊断了解不够，没有及时就诊，很多家庭失去了孕育健康孩子的机会。因此，对于有不良孕育史特别是家族性不良生育史的夫妻，临床接诊时要注意问诊，为患者提供专业的咨询意见；对有临床症状的患者进行基因检测，以便及时发现遗传病病因，缩短罕见病患儿的确诊时间。如果以当前的技术手段没有发现致病原因，应及时妥善保留患者样本。随着检测技术的不断发展，以往阴性结果的样本可以重新进行检测和数据分析，以便提高罕见病患者的确诊率。这样可以最大限度地发现罕见病的致病原因，从而预防罕见病出生缺陷，达到优生优育的目的。