MT-ATP6基因突變致Leigh綜合征一家系研究

劉軍，劉芳

Leigh綜合征又稱亞急性壞死性腦脊髓病，是由于線粒體氧化磷酸化缺陷導致的嚴重神經退行性疾病，是嬰幼兒期和兒童期最常見的一組線粒體綜合征，發生率大約為1/4萬[1]。自Leigh[2]1951年首次報道以來，已發現75種核基因和線粒體基因缺陷與Leigh綜合征相關，其中線粒體DNA(mtDNA)突變致Leigh綜合征約占10%，核DNA(nDNA)突變導致的Leigh綜合征約占90%。大多數致病基因編碼呼吸鏈酶復合物和/或丙酮酸脫氫酶復合物的結構蛋白及與其穩定性和活性相關的蛋白。mtDNA基因突變導致的Leigh綜合征與呼吸鏈酶復合物Ⅰ、復合物Ⅳ、復合物Ⅴ及聯合氧化磷酸化缺陷相關。

迄今為止，37種mtDNA編碼基因中13種突變可引起Leigh綜合征，其中大多數是編碼復合物Ⅰ或Ⅴ亞基的基因，或者是mtRNA的基因。其中編碼復合物Ⅰ亞基的MTND3和MTND5基因及編碼復合物Ⅴ亞基的MTATP6基因突變是導致Leigh綜合征最常見的原因，國內報道較少[2-7]。現報道同一家系中2例Leigh綜合征患者的臨床資料及家系基因分析結果，并結合文獻進行復習，以提高臨床對該疾病的認識。

1 臨床資料

先證者，男，5.5個月，以“驚厥、肌張力增高、嗜睡、運動發育落后”就診于我院。患兒孕38+4周，出生體質量3 360 g，無窒息史。于生后47 d出現反應差，頻繁眨眼，吐沫，血乳酸2.94 mmol/L。當地醫院視頻腦電圖顯示右側頂枕區不典型尖波發放，睡眠期左側顳區不典型尖波發放，睡眠期雙側前頭部尖形慢波發放，右側顯著。顱腦超聲雙側腦室增寬(左0.68 cm,右0.55 cm)；頭顱MR平掃示雙側額顳部腦外間隙稍增寬。血氨、同型半胱氨酸、肝腎功能、心肌酶、電解質、腦脊液正常。46種遺傳代謝病篩查：血氨基酸和酰基肉堿譜分析顯示丙氨酸505.81 μmol/L(正常﹤450 μmol/L)，丙酰肉堿(C3) 5.04 μmol/L(正常﹤5 μmol/L)，3-羥基異戊酰肉堿(C5-OH) 0.78 μmol/L(正常﹤0.7 μmol/L)，其余正常。2周后復查血氨基酸和酰基肉堿譜：丙氨酸正常，丙酰肉堿(C3) 8.31，尿有機酸分析未發現異常。患者染色體核型分析、Trio全基因組外顯子測序及全基因組拷貝數變異檢查未發現異常。父母非近親婚配，否認家族遺傳病史，母親、外祖母、姨媽及姨媽的2個孩子表型正常。哥哥為腦癱患者(見圖1)。

圖1 先證者及其家系圖

體格檢查：體質量7.9 kg，頭圍41 cm，身長67.5 cm,不能注視眼前物品，不能追視，聽聲音有反應，不能尋找聲源，下肢肌張力高，手握拳多，不能豎頭，俯臥不能抬頭，雙手不能合于中線，智齡1.6個月，發育商30.7%，低智能。在我院門診口服苯巴比妥抗癲癇治療。

例2，先證者胞兄，5歲，孕37+3周，出生體質量3 200 g，因產程長，羊水Ⅰ度污染，剖宮產娩出，否認窒息搶救史，生后母乳喂養，6～7月大發現不能獨坐，喝水容易嗆咳。顱腦MR檢查示雙側豆狀核區對稱性T2序列高信號，T1-Flair序列低信號。右側腦室后角旁小片狀T1序列低信號，T1-Flair序列低信號(圖2)。1歲開始進行運動和語言等康復，但效果不理想，1.5歲會爬，2.5歲能走，5歲會叫媽媽爸爸。記憶力差，走路尖足，核心穩定性差，感覺統合失調，5歲不能自己穿衣服和吃飯，智力測評嚴重低下。染色體核型分析、全基因組外顯子測序正常，46種代謝病篩查未發現異常，也未能檢測到致病性的拷貝數變異。

由于先證者存在嚴重的運動智力發育落后，為進一步確診，對其家系進行了線粒體基因突變驗證。線粒體全基因組測序結果顯示，在先證者血樣本中檢測到編碼線粒體 ATP6 蛋白的基因突變 m.8993T>G(p.L156R)，該突變為致病突變，其負荷為 97.3%。其母親有相同的致病性突變，突變負荷為 62.1%，由此證實該突變來自母親。先證者胞兄ATP6蛋白基因突變類型與先證者一致，其突變負荷為 93.7%。確診為Leigh綜合征。

隨訪：先證者6.5個月大時，出現四肢肌張力減退，刺激無反應，不會哭、笑，全天嗜睡，睜眼次數很少，睜眼費勁，眼皮抬一下即閉合，吃奶量顯著減少，不主動吃奶。就診于當地醫院，患兒間斷四肢小抽動，肺部可聞及大量痰鳴音，胸片雙肺紋理增粗。腦電圖廣泛異常，大量尖波。血氣分析提示頑固代謝性酸中毒，BE -8～-15 mmol/L，乳酸6.63～10.39 mmol/L。給予呼吸機輔助呼吸，糾正酸中毒，抗感染等系列治療，5 d后因呼吸衰竭死亡。

先證者胞兄仍繼續接受康復訓練但效果不佳，已經接受輔酶Q10、艾地苯醌、維生素E、硫辛酸、維生素B1、維生素B2、精氨酸、左旋肉堿治療，目前生命體征平穩。

注：A、B示雙側豆狀核區對稱性T2序列高信號，T1-Flair序列低信號；C、D示右側腦室后角旁小片狀T1序列低 信號，T1-Flair序列低信號圖2 例2頭顱MR檢查表現

2 討 論

1968年Hommes等第一次將Leigh綜合征與線粒體能量代謝障礙聯系在一起[8]。Leigh綜合征具有復雜的基因型，根據文獻報道，Leigh綜合征大約10%為母系遺傳，由mtDNA突變所致。90%為常染色體隱性遺傳和X連鎖遺傳，通過nDNA突變遺傳[1]。目前發現至少7種MTATP6基因錯義突變可以導致Leigh綜合征，包括8993T>C、8993T>G、9176T>C、9185T>C、8597T>C、9035T>C、8936T>A[7，9-14]。我國報道的14例與MTATP6基因突變相關的Leigh綜合征案例中，突變類型包括8993T>G 、8993T>C 、9176T> C及9185T>C。本文2例突變均為8993T>G。

基因突變可以改變線粒體功能，如突變8993T>G會導致線粒體蛋白質合成受損，影響線粒體的電子傳遞鏈復合體亞單位和線粒體能源生產,線粒體功能失調無法產生足夠的能量來滿足器官功能，臨床表現會出現各器官不同程度障礙[10-12]。

Leigh綜合征臨床表現多樣，從無癥狀到嚴重的神經系統疾病。通常為智力運動發育落后、肌張力障礙、癲癇發作、共濟失調、眼科異常(包括眼球震顫和視神經萎縮)等，神經系統以外的病變包括心臟、肝臟、胃腸道和腎小管功能障礙。Leigh綜合征通常嬰幼兒期發病，大約50%在3歲前夭折，常見的死因為呼吸衰竭或心力衰竭[13-15]。

本例先證者臨床表現與Leigh報道的極為相似，出生足月，最初發育良好，47 d時由于肺部感染出現驚厥，血乳酸輕度增高(2.94 mmol/L)，遺傳代謝篩查一過性表現C3和C5-OH異常升高，與2019年Larson等[12]報道一致，Larson描述為“模仿羧化酶缺乏狀態的酰基肉堿異常”,該結果提示在遺傳代謝病篩查出現這種情況時，要除外線粒體病。先證者初次起病時顱腦MR沒有對稱性的腦損害，推測當時出生剛47 d，屬于早期，腦部病變還未完全顯現。隨后該患兒表現出典型的神經發育倒退，意識由清醒到嗜睡，最后昏迷，患兒沒有大的驚厥，只有四肢小的抽動，腦電圖由最初輕度異常到廣泛異常尖波，死亡前5 d多次血氣顯示難以糾正的代謝性酸中毒，嚴重的高乳酸血癥，死亡時月齡6.5個月，以上均與文獻報道一致。

先證者胞兄出生后5個月正常，從第6個月發現運動發育落后，容易嗆咳，顱腦MR檢查顯示雙側豆狀核區及右側腦室后角灶性軟化灶。給予康復治療不佳，5歲仍不會穿衣，不會自己吃飯，嚴重智力低下，與文獻報道一致。先證者胞兄起病相對比較晚，癥狀也較弟弟輕，遺傳代謝病篩查沒有發現一過性C3和C5OH異常升高，推測與其異常突變的線粒體負荷相對低，疾病相對較輕有關，這也充分顯示了該病的表型異質性。

在線粒體疾病中，突變負荷的多少與臨床癥狀密切相關，如在8993T>G突變類型中，如突變負荷在60%以下可能沒有臨床癥狀或輕度色素性視網膜炎，60%～90%的突變負荷為色素性視網膜炎或神經病—共濟失調—色素性視網膜炎綜合征，突變負荷大于90%以Leigh 綜合征多見[10-12]。先證者母親攜帶致病突變負荷為62.1%，目前未顯示任何不適，未來還需要進一步觀察。先證者及其胞兄攜帶致病突變負荷均超過90%，先證者為97.3%,出生47 d發病，6.5個月死亡。胞兄為93.7%，6個月時起病，癥狀表現為嚴重的智力運動發育遲緩，以上與文獻報道一致。

Leigh綜合征目前無特異性治療方法，維持患者持續性的能量代謝平衡是治療該病的目標。基礎藥物治療包括：(1)清除自由基，如艾地苯醌、輔酶 Q10、維生素 E、硫辛酸、維生素 C等；(2)降低乳酸，如碳酸氫鈉，二甲基甘氨酸；(3)電子轉移載體，如艾地苯醌、輔酶 Q10、硫胺、維生素 B2等；(4)能量替代物，如三磷酸腺苷；(5)補充肉堿[16]。此例先證者在確診前死亡，其胞兄確診后接受上述藥物治療，目前病情平穩。

由于該病為母系遺傳性疾病，存在閾值效應，母親傳遞給子代突變的mtDNA水平影響其發病風險，當血液中mtDNA突變閾值達到60%時，可能出現表型，加上mtDNA有高突變率的特點，目前對未發病異質性突變攜帶者的遺傳咨詢和產前診斷比較困難。若母親存在繼續生育的意愿，可行的穩妥辦法是受精卵胞漿置換技術，不過存在倫理問題，需要相關部門批準。