先天性高胰島素血癥18例臨床特征和遺傳學分析

徐子迪，張琳，曾俏，吳玉筠，劉敏，閆潔，桑艷梅

先天性高胰島素血癥(congenital hyperinsulinism，CHI)是一種遺傳異質性疾病，其主要特征是難治性低血糖及與血糖水平不相稱的相對高胰島素血癥，是嬰幼兒和兒童時期持續性、復發性低血糖的重要原因。迄今已發現了至少14種基因突變與先天性高胰島素血癥有關，相應地構成13種遺傳學類型[1-4]。另外有近50%的CHI患者未發現攜帶上述14種基因突變，提示對CHI患者進行進一步遺傳學研究極為必要。不同類型CHI 患兒的臨床特征、治療方案、治療效果及預后不盡相同。現選取先天性高胰島素血癥患兒18例為研究對象，對其臨床資料及致病基因攜帶情況進行分析，以期提高臨床醫師對本病的認識，并為CHI患兒診療方案的制定、預后的判斷等提供理論依據，報道如下。

1 臨床資料

1.1 一般資料 選取2015年12月—2018年10月北京兒童醫院內分泌遺傳代謝科收治先天性高胰島素血癥患兒18例為研究對象，均符合CHI 的診斷標準[5]，符合低血糖的診斷。其中男7例，女11例，起病年齡生后1 d～1歲2個月，中位起病年齡為45 d，出生體質量2.7～4.9(3.74±0.68)kg；足月胎齡兒10例，巨大兒8例。首發癥狀：抽搐17例，反應弱1例。 本研究已通過醫院倫理委員會批準，患兒家屬知情同意并簽署知情同意書。

1.2 輔助檢查

1.2.1 常規檢查：18例患兒空腹血糖0.96～2.60 mmol/L，低血糖發作時胰島素2.15～33.79 μIU/L，伴無癥狀性高氨血癥4例，血氨78～216 μmol/L(18～72 μmol/L)；血、尿、便常規及ACTH、甲功五項、生長激素等檢查未見明顯異常。

1.2.2 影像學檢查： 18例患兒行腹部超聲等常規影像學檢查未見明顯異常。1例患兒行18F-L-DOPA-PET胰腺掃描提示組織學為彌漫型。

1.2.3 遺傳學分析：分別留取患兒及父母的乙二胺四乙酸鈉(EDTA)抗凝靜脈血3 ml，進行二代測序分析和一代測序驗證。二代測序技術路線：參考文獻[1-4]及OMIM數據庫信息，將與低血糖相關的基因組外顯子區通過捕獲探針進行目標基因全外顯子捕獲。一代測序(Sanger法)驗證：經二代測序發現7例患兒分別攜帶ABCC8、GLUD1基因突變。根據基因所驗證位點序列設計引物，采用PCR方法進行擴增，用ABI 3730XL 測序儀測序，測序引物采用原PCR引物。基因序列分析采用DNASTAR軟件進行序列分析和比對。如突變未遺傳自父母，進行親子鑒定試驗證實先證者與其父母的血緣關系，從而判斷突變是否為新生突變。數據庫分析及蛋白結構預測：參照單核苷酸多態性數據庫(dsSNP)和千人組基因庫，未見收錄；通過搜索在線人類孟德爾遺傳數據庫(OMIM)、人類基因突變數據庫、NCBI數據庫等明確突變是否曾經有過報道。

18例患兒中，攜帶ABCC8基因或GULD1基因突變7例(38.9%)，未發現已知CHI相關致病基因突11例，見表1。3例患兒攜帶ABCC8基因(NM_000352.3)突變，共包括5種突變類型，其中2種突變尚未見文獻報道，見圖1。分別用人類基因組變異軟件Provean、SIFT、MaxEntScan預測新突變的致病性,最后用ACMG標準對新突變進行綜合分析鑒定，結果顯示：本研究新發現的ABCC8基因c.3736T>C和c.149-2A>C突變可能具有致病性。4例患兒攜帶GULD1基因(NM_005271.4)突變，見圖2，既往文獻均已有報道。

1.3 診斷 18例患兒入院后經相關檢查均確診為先天性高胰島素血癥，診斷標準[5]：(1)高胰島素血癥(血漿胰島素>2 μIU/ml)；(2)低脂肪酸血癥(血漿游離脂肪酸<1.5 mmol/L)；(3)低酮血癥(血漿β-羥丁酸<2.0 mmol/L)；(4)1 mg靜脈胰高血糖素試驗反應：血糖變化>30 mg/dl。

注：A、B.例2；C.例5；D、E.例14

注：A.例6；B.例8；C.例9；D、E.例17

1.4 治療及預后 18例患兒中，1例通過靜脈滴注葡萄糖和加強喂養維持正常血糖水平，17例患兒確診后曾應用二氮嗪(5～15 mg·kg-1·d-1)進行試驗性治療，以5 mg·kg-1·d-1為起始量口服，每日2次,根據血糖檢測情況酌情調整劑量，療程7～10 d;同時加用氫氯噻嗪1 mg·kg-1·d-1口服，每日3次，以防止二氮嗪所導致的水鈉潴留,并予以10%氯化鉀1～2 ml·kg-1·d-1口服，每日3次，以防止氫氯噻嗪所導致的低鉀血癥。因二氮嗪的半衰期較長(9.5～24 h)，故評價二氮嗪的療效至少應在治療5 d后進行。該藥治療有效的指標：正常飲食條件下，如患兒空腹血糖可維持>3.0～3.8 mmol/L考慮有效，禁食時間：新生兒4 h、嬰兒8 h、年長兒12 h。如果應用二氮嗪最大劑量15 mg·kg-1·d-1治療5 d仍不能滿足此標準時，則考慮為二氮嗪治療無效[6]。12例應用二氮嗪治療后，空腹血糖水平可維持在正常水平，其余5例患兒應用最大劑量二氮嗪15 mg·kg-1·d-1治療5 d后，仍頻繁出現低血糖發作，提示患兒對二氮嗪治療無效停用。

經長期隨訪，1例未試用二氮嗪治療的患兒失訪；二氮嗪治療有效的患兒中，繼續長期口服二氮嗪10例,二氮嗪減停后血糖可維持正常，自行緩解2例；二氮嗪治療無效的患兒中，換用奧曲肽治療有效4例，長期口服；另1例通過加強喂養維持正常血糖水平。2例GDH-HI患兒發生癲癇。

2 討 論

本組患兒CHI致病基因檢出率為38.9%，低于歐美相關文獻報道的比例，考慮與樣本量較小或人種差別有關[7]。

KATP-HI是CHI最常見和最嚴重的類型，是由于編碼ATP敏感性鉀通道的ABCC8和KCNJ11基因發生功能喪失性突變引起的[7]。迄今已發現400多種ABCC8突變和60多種KCNJ11突變類型，其遺傳方式多為常染色體隱性遺傳，少數為常染色體顯性遺傳[8-11]。

復合雜合突變在KATP-HI患兒中比較少見，迄今文獻報道約60余例。攜帶復合雜合子突變的患兒通常對二氮嗪治療無效[12]。本組3例KATP-HI患兒中，2例(例2、14)攜帶ABCC8基因復合雜合突變,遺傳方式均為常染色體隱性遺傳，其中1例為巨大兒，1例出生體質量正常；均于生后第1天起病；確診后均曾試用二氮嗪進行治療，結果顯示均對二氮嗪無效。符合文獻報道的常染色體隱性遺傳KATP-HI患兒的臨床特征。

文獻報道顯示，由父系遺傳的ABCC8或KCNJ11基因雜合突變，其遺傳方式存在2種可能：一種是常染色體隱性遺傳，患兒體細胞攜帶父系ABCC8或KCNJ11基因突變伴患兒胰腺病灶內母系11p15.1染色體等位基因缺失。這種父系單親二倍體表達了父系遺傳的基因突變，同樣導致了大量印記基因的不平衡表達,包括母系遺傳的腫瘤抑制基因H19和CDKN1C及父系遺傳的胰島素樣生長因子2(insulin like growth factor-2，IGF2)等，最終導致胰腺β細胞的增生從而發展成局灶性腺瘤，此為胰腺局灶型病變的遺傳學基礎[13]；該類患兒起病均較早，低血糖癥狀均較重，且對二氮嗪治療多無效。另一種可能為常染色體顯性遺傳，在臨床上相對少見。該類患兒起病年齡稍晚于常染色體隱性遺傳患兒，臨床癥狀較輕，部分患兒對二氮嗪治療有效。本組中例5發現了1個父系遺傳的ABCC8基因c.149-2A>C突變，為剪切突變，目前尚未見文獻報道。該患兒起病較早，出生體質量3.7 kg，對二氮嗪治療無效，符合KATP-CHI常染色體隱性遺傳的特征。因未能對胰腺病灶進行微衛星標記分析，暫不能明確患兒是否存在母系11p15.1染色體等位基因的缺失。根據局灶型病變的遺傳學基礎，建議該類患兒有條件者應行18F-L-DOPA PET胰腺掃描明確胰腺組織學類型，如確定病變為局灶型，可行胰腺局部切除術達到根治的目的。

ABCC8基因編碼的SUR1含有17個跨膜螺旋體，分別組成細胞外的N端橫跨膜結構TMD0、TMD1和TMD2以及位于細胞內緊隨TMD1和TMD2結構的2個核酸結合結構域：NBD1和NBD2。SUR1的核苷酸結合結構域NBD1和NBD2，可以感知ATP/ADP的濃度變化，將信號傳遞至細胞內。NBD1對MgATP的親和力更強，而對其水解作用較弱；NBD2的作用則是通過結合MgATP，將其水解成MgADP，從而激活KATP通道。本組病例2的p.Y179C突變位于TMD1結構域，p.W1246R突變位于NBD2結構域。例5的剪切位點突變位于TMD0結構域。例14的p.D1471N突變位于NBD2結構域，p.R74Q突變位于TMD0結構域。目前研究發現，許多ABCC8基因不同區域的突變，如位于NBD2區域的突變，它們均不影響KATP通道的正常結構或表達能力，但是它們都很明顯的減少甚至喪失了對MgADP及二氮嗪的反應能力。由于KATP通道與MgADP的反應能力下降，ATP/ADP比率增高，導致β細胞膜中ATP敏感的鉀離子通道關閉，K+離子外流減少,細胞內K+離子濃度增加，細胞內陽離子增加導致細胞膜上的部分區域去極化，激活電壓門控L型鈣通道，導致鈣離子內流增加，與神經末梢釋放的遞質相似，從而使胰島素釋放增加，引發高胰島素血癥[14]。

GDH-HI是CHI的第二種常見類型, 是由于線粒體谷氨酸脫氫酶的功能增強性突變引起[15]。該型患兒最主要的臨床表現是空腹性低血糖和高蛋白飲食所導致(即蛋白質敏感的)的低血糖，對二氮嗪治療均有效。GDH-HI患兒的另一個重要特征為無癥狀性高氨血癥[16]，該類患兒的血氨濃度一般為正常值高限的3～5倍。

本組4例患兒攜帶GLUD1基因新生突變，經遺傳學確診為GDH-HI。該組患兒均為足月適于胎齡兒，低血糖癥狀均較明顯，血氨介于90～216 μmol/L之間，最高可達正常高限的3倍，均對二氮嗪治療有效，符合文獻報道的GDH-HI臨床特征。例9起病較早，于生后1 d即出現反復抽搐，表現出嚴重低血糖，提示GDH-HI有于新生兒期起病者，屬于該型CHI中少見的新生兒期發病的病例。其余3例患兒均于新生兒期以后起病，與既往文獻報道一致。

根據國外文獻報道，GDH-HI患兒易發生癲癇。該類患兒發生癲癇的機制可能是由于：(1)長期復發的低血糖導致低血糖性腦病；(2)長期的高氨血癥；(3)大腦中谷氨酸脫氫酶的活性增強，導致谷氨酸鹽含量及神經遞質氨基丁酸減少等[17]。本組4例患兒中，經長期隨訪，例6和例9確診為癲癇，符合GDH-HI的臨床特征。

隨著研究的不斷深入，迄今已發現了至少37種GLUD1基因雜合錯義突變，主要集中于GLUD1基因的第6、7、10、11、12外顯子區[18]。本組4例GDH-HI患兒共發現3種GLUD1基因突變類型，既往文獻均有報道。GDH-HI的遺傳方式多為新生突變或常染色體顯性遺傳，其中新生突變約占80%[18]。本組4例GDH-HI患兒GLUD1基因突變均為新生突變，遺傳方式與既往報道一致[2]。2017年，Stanley CA團隊報道了1例特殊的GDH-HI患兒，患兒同時攜帶母系遺傳的GLUD1基因c.37delC移碼突變和新生c.1493C>T(p.S445L)錯義突變[19]。患兒為女性，孕39周出生，出生體質量3.7 kg，生后12 h即出現嚴重的低血糖驚厥并伴有高氨血癥，對二氮嗪治療有效，提示GDH-HI患兒可能有著更復雜的臨床表型和遺傳背景。

總之，CHI發病機制復雜，不同遺傳學類型的CHI患者其臨床表現、治療方案及預后也不盡相同。攜帶ABCC8基因突變者通常起病較早，多對二氮嗪治療無效。攜帶GLUD1基因突變的患兒起病相對較晚，均對二氮嗪治療有效，該型患兒有發生癲癇的傾向，臨床需注意密切隨診。及時進行CHI相關致病基因突變分析，對于判斷CHI患者的遺傳學類型、診療方案的確立及預后的判斷均有著重要的意義。

利益沖突：所有作者聲明無利益沖突

作者貢獻聲明

徐子迪：設計研究方案，實施研究過程，論文撰寫；張琳、曾俏：統計分析、資料搜集整理；吳玉筠、劉敏、閆潔：提出研究思路，資料搜集；桑艷梅：課題選擇與設計，論文審核