新發基因突變致成人線粒體神經胃腸腦肌病

譚 蓓，馮云路，吳 東，朱以誠，陳 鈺，錢家鳴

中國醫學科學院 北京協和醫學院 北京協和醫院 1消化內科 2神經科 3放射科， 北京100730

·論 著·

新發基因突變致成人線粒體神經胃腸腦肌病

譚 蓓1，馮云路1，吳 東1，朱以誠2，陳 鈺3，錢家鳴1

中國醫學科學院 北京協和醫學院 北京協和醫院1消化內科2神經科3放射科， 北京100730

目的 探討線粒體神經胃腸腦肌病患者的臨床表現及基因突變情況。方法 分析1例成人線粒體神經胃腸腦肌病患者臨床資料，對患者及其家系線粒體病相關基因應用NimbleGen固相芯片進行目標區域捕獲測序。結果 該患者表現為進行性加重的假性胃腸梗阻、腦白質病、惡液質、周圍神經病、眼外肌無力及多種代謝紊亂。基因檢測發現TYMP基因c.217G>A純合突變為該患者的致病突變，患者父母(近親婚配)及姐姐均為該突變雜合子，該突變為新發突變。結論 經基因檢測確診TYMP基因新發突變致成人線粒體神經胃腸腦肌病。

線粒體神經胃腸腦肌病；胸腺嘧啶核苷酸磷酸化酶基因；基因突變

MedJPUMCH,2014,5(3):302-306

線粒體負責細胞的能量合成與供應，其結構功能異常可以導致多系統損害。線粒體病是由細胞核DNA(nDNA)或線粒體DNA(mtDNA)缺陷所致的一類多系統疾病，其中以假性胃腸梗阻及外周神經病變為主要表現的一型稱為線粒體神經胃腸腦肌病(mitochondrial neurogastrointestinal encephalomyopathy，MNGIE)。MNGIE是一種罕見的常染色體隱性遺傳病，1994年由Hirano等[1]首次提出并命名，主要表現為胃腸道動力障礙、惡液質、漸進性眼瞼下垂、眼外肌麻痹、周圍神經病和腦白質病。位于染色體22q13.33的胸腺嘧啶核苷酸磷酸化酶(thymidine phosphorylase, TYMP)基因為致病基因。研究MNGIE的臨床表現及遺傳背景，有助于深入了解人體能量代謝的分子機制，并為此類疾病的治療開辟新的路徑。國外目前約有90例散發性或家族性MNGIE病例以及50種TYMP基因突變報道[2]，國內僅有2例報道[3- 4]，其中僅1例患者進行基因檢測。本研究對1例成人MNGIE患者的臨床表現及其家系基因情況進行了相關分析。

資料和方法

臨床資料

患者男性，32歲，入院前1年余出現勞累后腹脹，劇烈嘔吐大量胃液，伴腹瀉，排稀糊樣便5～6次/d，1周后嘔吐量增至2500～3000 ml/d。不發熱，無腹痛、里急后重。予禁食水、胃腸減壓后癥狀改善，可進半流食，體重增加4 kg，情況一度穩定。6個月前再次出現惡心及大量嘔吐，予靜脈營養并置入空腸導管予腸內營養。2個月前患者病情加重，不能進食，體重下降15 kg，伴四肢疼痛、麻木，1個月前再次入院。既往史、個人史及婚育史無特殊。家族史：父母系近親結婚(表兄妹)。查體：心率100～120次/min，血壓95/50 mm Hg。身高167 cm，體重37 kg，體重指數13.3 kg/m2。惡液質。神志清楚，高級智能正常。雙眼上瞼緣遮蓋瞳孔緣2～3 cm，雙眼各項運動均不到位，雙眼瞳孔直徑5 mm，對光反射遲鈍。心肺(-)。舟狀腹，腹軟，無壓痛、反跳痛及肌緊張，肝脾肋下未及，胃振水音(+)，腸鳴音2～3次/min。雙上肢肘關節以下、雙下肢小腿針刺覺減低，四肢肌力V級，肌張力正常，腱反射低，雙側病理征陰性。入院后查血常規白細胞27.63×109/L，中性粒細胞83%，血紅蛋白87 g/L，血小板135×109/L。糞便常規及隱血(-)。生化：谷丙轉氨酶67 U/L，白蛋白30 g/L，肌酐374 mol/L，尿素13.00 mmol/L，甘油三酯18.08 mmol/L，膽固醇4.93 mmol/L，肌酸激酶281 U/L。血氣：酸堿度7.52，氧分壓66 mm Hg，二氧化碳分壓68 mm Hg，碳酸氫根55.5 mmol/L，乳酸 3.1 mmol/L。抗核抗體9項、補體、免疫球蛋白、血清蛋白電泳、免疫電泳(-)，甲狀腺功能(-)。血、尿重金屬毒物檢測(-)，尿卟啉及卟膽原(-)。代謝腦病6項：芳基硫酸酯酶A、半乳糖腦苷脂酶、β半乳糖苷酶、氨基己糖苷酶A、氨基己糖苷酶(A+B)、α半乳糖苷酶均正常。空腹血糖、胰島素、C肽(-)。上消化道造影示胃腔擴大，低張力胃，胃內較多液體潴留(圖1)。腹盆CT：胃腔擴大，重度脂肪肝，脾大，全組小腸明顯擴張伴腸壁增厚，腹盆腔積液(圖2)。胃鏡示胃腔寬大，胃壁蠕動弱。小腸鏡示胃腔及十二指腸腔擴張，蠕動差，第2～4組小腸通暢。為除外中樞性嘔吐行頭顱磁共振成像，示腦白質對稱性分布大片異常信號，部分深部核團受累，符合“腦白質病”改變(圖3)。肌電圖示四肢周圍神經源性損害。眼底示左眼視網膜中央靜脈阻塞，右眼視網膜出血。入院后予以積極腸外、腸內營養支持，補充多種維生素、葉酸、各種微量元素，加用輔酶Q10、左卡尼汀調節代謝，急性腎損傷和水電解質紊亂得以糾正，但仍四肢麻木、疼痛明顯，終因經濟原因放棄治療出院，隨訪得知患者返家5 d后死亡。

圖 1 上消化道造影見胃腔擴大，蠕動減少

圖 2 CT示胃腔擴張，腸系膜上動脈與腹主動脈夾角變小，脂肪肝

圖 3 頭顱磁共振成像示彌漫性腦白質病變，范圍廣泛，累及深部核團，但胼胝體未受累

家系情況

患者父母系表兄妹近親結婚，家系遺傳圖譜見圖4。

圖 4 患者家系遺傳圖譜Ⅰ- 1.父親；Ⅰ- 2.母親；Ⅱ- 1.姐姐；Ⅱ- 2.患者

基因檢測

對患者及其家系的線粒體基因和1056種線粒體核基因進行目標區域捕獲測序。應用QIAamp DNA Blood Mini試劑盒(德國Qiagen公司)提取外周血DNA，定制線粒體基因組區域探針，與基因組DNA進行NimbleGen固相芯片(羅氏公司)雜交，將線粒體基因區域DNA富集后進行HiSeq 2000 (IIIumina公司)高通量測序，運用SOAPaligner軟件對比參考基因組進行數據分析(天津華大基因公司)。

結 果

臨床診斷

患者臨床表現包括：(1)假性胃腸梗阻、惡液質；(2)明確的中樞腦白質病變；(3)四肢反射減低，遠端感覺異常，肌電圖提示周圍神經損害；(4)眼瞼下垂、眼外肌麻痹；結合患者父母近親結婚史，臨床診斷為MNGIE。

基因檢測結果

患者存在TYMP基因的c.217G>A純合突變，導致第73位氨基酸由丙氨酸變為蘇氨酸(p.Ala73Thr)，患者父親、母親及姐姐均為該突變雜合子，考慮為該家系的致病突變。患者MT-RNR2線粒體基因2805位輕鏈發生A→T雜合突變m.2805A>T(表1)，而其母親和姐姐基因中均未檢測到該位點發生變異。

討 論

線粒體病是由mtDNA或nDNA基因缺陷所致，通過母系遺傳或孟德爾模式遺傳。MNGIE是一種漸進性退行性多系統受累疾病，可發生于10～50歲人群，其中60%～73%患者20歲前發病[5]。核基因TYMP突變為明確致病基因。胸腺嘧啶核苷酸磷酸化酶(thymidine phosphorylase,TP)能夠催化脫氧胸腺嘧啶核苷(dThd)及脫氧尿嘧啶核苷(dUrd)轉變為胸腺嘧啶(TMP)及尿嘧啶(UTP)，即dThd磷酸化順向反應；dThd還能通過胸腺嘧啶激酶儲存為一磷酸脫氧胸腺嘧啶核苷酸，并進一步磷酸化為二磷酸及三磷酸脫氧胸腺嘧啶核苷酸，即胸腺嘧啶脫氧核苷補救途徑。mtDNA復制過程中主要依靠胸腺嘧啶脫氧核苷補救途徑產生的三磷酸脫氧胸腺嘧啶核苷酸[6]。TYMP基因突變導致TP活性基本消失，催化底物dThd及dUrd蓄積，細胞質脫氧核糖核苷三磷酸(dNTP)池不平衡，線粒體dNTP池部分依賴從胞漿輸入，導致線粒體dNTP失衡，損害mtDNA合成和導致不穩定。

TP廣泛分布在消化道、周圍神經、腦、脾、膀胱及肺，不在肌肉、腎臟、膽囊、主動脈及脂肪表達[7]。TP在胃腸道的減少導致腸壁的自主神經和平滑肌受損，45%～67%患者以胃腸道癥狀為主訴就診，最常見為小腸動力下降及胃排空延遲，導致明顯營養吸收障礙，并最終出現胃腸道假性梗阻和惡液質[8]。TP在周圍神經的減少導致外周運動神經元脫髓鞘和感覺神經病變，可能會伴隨軸突神經病，表現為雙下肢對稱性遠端肌力下降，雙手襪套樣感覺異常以及刺痛、麻木、疼痛等，顱神經受累導致上瞼下垂和眼肌麻痹。TP在腦的減少導致皮質神經元營養作用下降和膠質細胞增生抑制作用減輕，在此基礎上線粒體損害及血腦屏障滲透性改變，可以導致白質脫髓鞘和膠質增生，引發腦白質病。生化檢查可發現高乳酸MNGIE的治療包括避免過量運動、防治感染；避免服用干擾呼吸鏈功能的藥物，包括丙戊酸及其衍生物；積極行全腸外營養支持；補充輔酶Q10[9- 11]、維生素E以及左旋肉毒堿[11]均有利于改善代謝。此外，有研究表明血液透析或腹膜透析可清除循環中dThd及減少腎臟重吸收；反復輸注富含TP的血小板可以提高TP活性，清除血漿中dThd和dUrd[2]。近年，有報道異基因造血干細胞移植(hemopoietic stem cell transplantation，HSCT)治療后，可以觀察到TP活性恢復，血dThd、dUrd濃度及乳酸下降，臨床隨訪觀察到胃腸道蠕動有所改善，但神經系統恢復不明顯[12]，HSCT是目前最有前景的治療方法[13]。但總體而言，MNGIE長期預后較差，一項納入35例患者的研究中，患者死亡年齡在26～58歲，中位生存期僅為38歲[14]。

表 1 患者致病基因檢測情況

血癥、腦脊液蛋白增加。臨床診斷除上述癥狀外，主要依靠TP活性、血dThd、dUrd濃度和分子遺傳學TYMP基因檢測。肌肉活檢有助于發現線粒體形態異常，但很遺憾本例患者拒絕行肌肉活檢。

本例患者青年男性，30歲發病，以腹脹、腹瀉伴嘔吐起病，胃腸道動力障礙明顯并進行性加重，隨后出現四肢麻木疼痛，肌電圖提示外周神經病變。頭顱磁共振提示雙側對稱性彌漫而嚴重的腦白質病變，無法以單純營養不良解釋。結合患者存在眼外肌麻痹、眼瞼下垂，血肌酸激酶升高，與組織缺血缺氧無關的高乳酸血癥[15]，且存在父母近親婚配史，考慮為MNGIE。治療方面，積極補充多種維生素、葉酸、各種微量元素，加用輔酶Q10、左卡尼汀調節代謝。但患者仍四肢麻木疼痛明顯，周圍神經病變相關癥狀無明顯改善。另一方面，患者營養問題較為突出，存在嚴重假性胃腸梗阻的胃腸道動力問題，治療初期先予以腸外營養，但考慮存在重度脂肪肝、高甘油三酯血癥的脂代謝異常，需應用低脂肪乳配方且適當增加糖含量以保證能量供給，同時注意避免過多的糖攝入而增加感染及滲透性腹瀉的風險。當患者情況有所改善后，即置入空腸營養管努力嘗試增加腸內營養。但患者胃腸道動力和外周神經病變進行性惡化，終因經濟等客觀原因放棄治療自動出院，于返家后5 d死亡。

該患者核基因中存在TYMP基因的c.217G>A純合突變，導致第73位丙氨酸替代為蘇氨酸(p.Ala73Thr)，患者父親、母親及姐姐均為該突變雜合子攜帶者，考慮為該家系的致病突變，且查閱國內外文獻尚無該位點突變報道，為新發突變。患者線粒體基因中存在已知致病基因MT-RNR2的新突變m.2805A>T，而其母親和姐姐基因中均未檢測到該位點發生變異。TYMP基因突變會使其編碼的TP缺乏，從而dThd和dUrd在循環系統中的水平升高，進一步導致mtDNA的缺失、缺陷和點突變，由此推測TYMP基因c.217G>A的純合突變或許引發了線粒體基因MT-RNR2的m.2805A>T突變。

[1]Hirano M, Silvestri G, Blake DM, et al. Mitochondrial neurogastrointestinal encephalomyopathy (MNGIE): clinical, biochemical, and genetic features of an autosomal recessive mitochondrial disorder[J]. Neurology, 1994,44:721- 727.

[2]Libernini L, Lupis C, Mastrangelo M, et al. Mitochondrial Neurogastrointestinal Encephalomyopathy: novel pathogenic mutations in thymidine phosphorylase gene in two Italian brothers[J]. Neuropediatrics, 2012,43:201- 218.

[3]許二赫,張彌蘭,董會卿,等. 線粒體神經胃腸型腦肌病的臨床和病理分析[J]. 中風與神經疾病雜志, 2013,30：396- 399.

[4]唐吉剛, 李傳芬, 李靖,等. 線粒體神經胃腸腦肌病一例臨床、病理及基因分析[J].中華神經科雜志,2014,47:26- 29.

[5]Shoffner JM. Mitochondrial neurogastrointestinal encephalopathy disease[M]//Pagon RA. GeneReviews.Seattle:2005,22.

[6]Hirano M, Nishigaki Y, Marti R. Mitochondrial neurogastrointestinal encephalomyopathy(MNGIE): a disease of two genomes[J]. Neurologist, 2004,10:8- 17.

[7]Nishino I, Spinazzola A, Hirano M. Thymidine phosphorylase gene mutations in MNGIE, a human mitochondrial disorder[J]. Science, 1999,283:689- 692.

[8]Teitelbaum JE, Berde CB, Nurko S, et al. Diagnosis and management of MNGIE syndrome in children: case report and review of the literature[J]. J Pediatr Gastroenterol Nutr,2002,35:377- 383.

[9]Glover EI, Martin J, Maher A, et al. A randomized trial of coenzyme Q10 in mitochondrial disorders[J]. Muscle Nerve, 2010, 42:739- 748.

[10]Chen RS, Huang CC, Chu NS. Coenzyme Q10 treatment in mitochondrial encephalomyopathies. Short-term double-blind, crossover study[J]. Eur Neurol, 1997, 37:212- 218.

[11]DiMauro S, Hirano M, Schon EA. Approaches to the treatment of mitochondrial diseases[J]. Muscle Nerve, 2006, 34:265- 283.

[12]Hussein E. Non-myeloablative bone marrow transplant and platelet infusion can transiently improve the clinical outcome of mitochondrial neurogastrointestinal encephalopathy: a case report[J]. Transfus Apher Sci, 2013,49:208- 211.

[13]Halter J, Schüpbach WM, Casali C,et al. Allogeneic hematopoietic SCT as treatment option for patients with mitochondrial neurogastrointestinal encephalomyopathy (MNGIE): a consensus conference proposal for a standardized approach[J]. Bone Marrow Transplant, 2011,46:330- 337.

[14]Nishino I, Spinazzola A, Papadimitriou A, et al. Mitochondrial neurogastrointestinal encephalomyopathy: an autosomal recessive disorder due to thymidine phosphorylase mutations[J]. Ann Neurol, 2000, 47:792- 800.

[15]Tarnopolsky M, Stevens L, MacDonald JR, et al. Diagnostic utility of a modified forearm ischemic exercise test and technical issues relevant to exercise testing[J]. Muscle Nerve, 2003, 27:359- 366.

Mitochondrial Neurogastrointestinal Encephalomyopathy Caused by A Novel TYMP Gene Mutation in An Adult Patient

TAN Bei1, FENG Yun-lu1, WU Dong1, ZHU Yi-cheng2, CHEN Yu3, QIAN Jia-ming1

1Department of Gastroenterology,2Department of Neurology,3Department of Radiology, Peking Union Medical College Hospital,Chinese Academy of Medical Sciences & Peking Union Medical College, Beijing 100730, China

WU Dong Tel: 010-69155014，E-mail：wudong061002@aliyun.com

Objective To analyze the clinical features and genetic background of mitochondrial neurogastrointestinal encephalomyopathy (MNGIE). Methods The clinical data of an adult patient with MNGIE were retrospectively reviewed. Meanwhile, the mitochondrial disease-related gene of the patient and his families were detected by target area capture sequencing with NimbleGen solid phase chip. Results This patient presented with progressive pseudo-gastrointestinal obstruction, leukoencephalopathy, cachexia, peripheral neuropathy, extraocular muscle weakness, and multiple metabolic disorders. A homozygous mutation (TYMP gene c.217G>A) was identified. The patient’s parents and sister were heterozygous for this novel mutation. Conclusion A novel TYMP gene mutation that caused MNGIE in a Chinese adult patient was confirmed by gene detection.

mitochondrial neurogastrointestinal encephalomyopathy; thymidine phosphorylase gene; gene mutation

吳 東 電話：010-69155014，E-mail：wudong061002@aliyun.com

R746

A

1674-9081(2014)03-0302-05

10.3969/j.issn.1674-9081.2014.03.011

2013- 08- 26)