60 例精神發育遲滯/生長發育遲緩患兒的遺傳學分析

楊 曉 馬 寧 彭 薇 李 昊 王 艷

中國人民解放軍陸軍總醫院附屬八一兒童醫院( 北京，00700)

精神發育遲滯( MR) 和( 或) 生長發育遲緩( DD) 是兒科常見的發育障礙性疾病，患兒以精神MR、DD、矮小、特殊面容為主要臨床特征。MR/DD的病因既有內在的遺傳因素也有外在的環境因素，其中遺傳因素是導致發生的重要原因之一，約有30%～60%的MR/DD 是由遺傳因素導致的，包括各類染色體異常、單基因或多基因突變及先天性代謝缺陷病等，而且由遺傳因素致病的中-重度MR/DD患者可達65%［1］。MR/DD 病因復雜，臨床表現多樣化，為疾病的臨床診斷帶來困難。本研究運用染色體核型分析和染色體微陣列分析( CMA) 技術，對MR/DD 患兒進行遺傳學病因分析，探討MR/DD 的發病機制，了解染色體異常和基因CNVs 與疾病表型的相關性。

1 資料與方法

1．1 研究對象

收集2014 年3 月—2018 年3 月來本院兒童神經與發育專科就診的MR/DD 患兒。病例納入標準:①IQ＜70;②排除孕期營養不良、圍生期感染、缺氧、外傷、早產、神經毒性藥物暴露以及各種原因造成的文化教育缺乏等外在環境因素導致的MR/DD。本研究獲得醫院倫理委員會批準，并取得患兒監護人的同意并簽署知情同意書。

1．2 方法

通過染色體核型分析對患兒進行初步的病因分析，染色體核型分析未能明確病因的患兒，再采用CMA 技術檢測患兒基因組拷貝數變異( CNVs) 。

1．2．1 外周血染色體核型分析 抽取靜脈血3 ml，肝素鈉抗凝，接種于人外周血染色體培養基( 青島萊佛生物) ，37℃恒溫箱中培養72 h，常規方法收獲細胞，制備中期染色體標本;將標本在胰酶溶液中消化16s，姬姆薩染液染色38min，在高倍顯微鏡下進行染色體G-顯帶核型分析。每個受檢者計數30 個細胞，分析5 個核型; 對嵌合體和有異常核型者計數100 個細胞，分析10 個核型，結果按人類細胞遺傳學國際命名體制( ISCN 2009) 的標準命名。

1．2．2 CMA 技術分析CNVS 取患兒EDTA 抗凝血2～4 ml，應用Tiangen 公司的TIANamp Blood 血液基因組DNA 提取試劑盒提取全血基因組DNA。采用美國Affymetrix 公司的optima 芯片試劑盒進行雜交，GeneChip System 3000 進行芯片掃描，芯片分析軟件分析CNVs，利用國際數據庫分析CNVs 的致病性。

2 結果

2．1 一般情況

60 例納入研究患兒均為漢族，其中男性34 例，女性26 例，年齡11 個月～11 歲。

2．2 染色體核型分析結果

60 例MR/DD 患兒中11 例患兒存在染色體異常( 18．3%) ，均為常染色體異常，其中數目異常5例，結構異常6 例，臨床表現見表1。

表1 11 例MR/DD 患兒的染色體異常核型與臨床表現

2．2 CMA 分析

除去染色體異常的11 例患兒，剩余的49 例患兒經CMA 分析后，其中4 例患兒的基因檢出CNVs( 8．2%) ，其中3 例為缺失，均為致病性CNVs; 1 例為重復，致病意義不明，CMA 檢測和臨床表現見表2。

表2 4 例MR/DD 患兒CMA 檢測結果與臨床表現

3 討論

染色體異常是導致MR/DD 發生的主要遺傳學病因，約10%生長發育遲緩或智力低下患者可檢出染色體異常［2］。本研究利用染色體核型分析技術和CMA 技術，對MR/DD 患兒行全基因組掃描，發現25%( 15/60) 患兒存在染色體異常或CNVs 異常，明確了MR/DD 的病因診斷。

3．1 染色體數目和結構異常與MR/DD

傳統的染色體核型分析可以發現染色數目異常以及5～10Mb 以上的大的結構變異，是最早用于研究MR/DD 病因的方法。有國內研究顯示，6．7%～21．4%的MR/DD 患者可以通過傳統的染色體核型分析尋找到病因，包括非整倍體、缺失/重復、易位、環狀染色體等［3］。本研究通過染色體核型分析，11例( 18．3%) MR/DD 患兒明確了病因，與上述研究結果基本一致。5 名常染色體數目異常的患兒均為Down 綜合征，可見在染色體異常的MR/DD 患兒中，最常見的臨床類型是Down 綜合征。患兒中發現常染色體結構異常6 例，涉及染色體平衡易位、缺失和重復。近年來，在常染色體上發現了多個與精神智力發育遲滯相關的基因，如 SYNGAP1、CC2D1A、CRBN、 CC2D2A、GRIK2、 TUSC3 和PRSS12 等。因此，染色體結構變異造成的微小缺失可能會破壞這些與神經發育相關的基因，從而導致MR 或認知能力障礙［4］。

3．2 染色體CNVs 與MR/DD

CNVs 是指1 kb 以上的染色體變異，其有別于基因突變，可導致各種各樣的微缺失和微重復綜合癥( MMSs) ，而MMSs 與MR/DD、先天性多發畸形及自閉癥等疾病的發生密切相關［5］。CMA 技術能夠在全基因組水平上進行掃描，可檢出＜100 kb 的染色體CNVs，由于其分辨率高、覆蓋度廣、檢測通量大，檢測效率和陽性率明顯提高。近年來，應用該技術發現了一系列新的綜合征( 如17q21．31 微缺失綜合征) ，目前已報道的MMSs 接近300 種［6］。本研究通過CMA 檢測染色體核型正常的49 例患兒，3 例( 6．12%) 患兒存在致病性CNVs，與國外報道不明原因MR/DD 中致病性CNVs 5．6%～20%的檢出率基本一致［7］。

3．3 13q 缺失綜合征、1p36 缺失綜合征和Solos 綜合征與MR/DD

本研究檢出的3 種致病性CNVs，分別導致13q微缺失綜合征，1p36 微缺失綜合征，Solos 綜合征3種MMSs。13q 微缺失綜合征是一種罕見的遺傳性疾病，其表型多變，13q 上斷裂點的位置和缺失片段的大小決定了患者的表型。有文獻報道，缺失涉及13q33．1-34 區域的患者，其表型為生長發育遲緩、特殊面容( 眼距寬、上眼瞼下垂、鼻梁寬且凸、上頜骨突出、小下頜) 、先天性心臟缺陷、手腳畸形、輕微智力低下、肛門閉鎖、尿道下裂等［8］。本研究中的患兒，女，1 歲，頭圍45cm，眼距寬，小下頜，不能獨坐，不會爬，智力及體格發育均落后于同齡兒童，房間隔缺損，符合13q33．1～34 區域缺失導致的13q 微缺失綜合征的臨床特點。

1p36 微缺失綜合征在新生兒發生率約為0．1%，在原因不明的MR/DD 患者中檢出率約為1%，是最常見的染色體末端缺失綜合征之一。主要臨床表現為:發育缺陷，智力低下，面部畸形，癲癇，心臟異常等［9-10］。本研究中的1p36 微缺失綜合征女性患兒，染色體缺失區域中包括NOC2L、GABRD、HES4 以及SKI 等基因，其中GABRD 和SKI 可能與癲癇、MR和DD 相關［11-12］，是導致該患兒出現癲癇、MR/DD的關鍵性致病基因。

Sotos 綜合征是由Juan Sotos 于1964 年首度描述并提出的一種常染色體顯性遺傳的先天性過度生長征。其致病機制主要有2 種，一種為包含NSD1基因的5q35 染色體片段缺失，另一種為NSD1 基因突變( 包括移碼突變、錯義突變、無義突變、剪切位點突變等) 導致［13］，無論是染色體缺失還是基因突變均會造成NSD1 基因 功能喪失，導致其單倍體劑量不足，而該基因編碼的蛋白NSD1 在人類生長和腦部發育方面有重要作用，這就是Sotos 綜合征導致MR/DD 的遺傳學基礎［14］。本研究中的Sotos 綜合征男性患兒，其新生兒期表現為肌張力低、喂養困難、生長發育落后，嬰兒期無明顯的過度生長，5 歲時以癲癇發作就診，顱核磁提示雙側額葉偏小，雙側額顳葉腦外間隙略增寬，雙側乳突內長T1 長T2 信號影，語言發育遲滯，IQ 值60。有報道指出，不同的致病機制所導致的Sotos 綜合征，患者臨床表現有所差異，與基因突變的患者相比，染色體片段缺失的患者智力障礙程度重，過度生長表現輕［15］。該患兒的致病機制為5q35．1-35．3 微缺失，由此可見該病的遺傳學致病機制和臨床表現是密切相關的。

3．4 5q14．3 重復與MR/DD

一名4 歲的女性患兒在5 號染色體長臂的89878306-92019141 區域發生2．14Mb 片段重復，經相關文獻和數據庫檢索，定義其為臨床意義不明的CNVs。該區域包含ARRDC3、GPR98 和ARRDC3-AS1 等基因，ARRDC3 和ARRDC3-AS1 均無對應疾病報道，但是GPR98 基因與家族性熱性驚厥4 型相關，為常染色體顯性遺傳，而該患兒確實患有癲癇，發病初期表現為熱性驚厥，發作形式以全面性發作為主，考慮到患兒基因型和臨床表型的一致性，我們認為患兒出現MR/DD 可能與染色片段重復導致GPR98 基因發生突變有關。