第二代测序技术诊断球形细胞脑白质营养不良1例报告
球形细胞脑白质营养不良 (globoid cellleukodystrophy, GLD) 又称Krabbe病,是一种罕见的常染色体隐性遗传的溶酶体贮积病, 是由于β-半乳糖脑苷酯酶 (galactocerebrosidase, GALC) 基因缺陷导致溶酶体内GALC缺乏, 引起神经系统半乳糖脑苷脂沉积, 继发产生鞘氨醇半乳糖苷毒性作用, 造成中枢和周围神经广泛的髓鞘脱失、星形胶质细胞增生及大量多核巨噬细胞 (球形细胞) 浸润, 引起一系列的临床表现。
Krabbe病在欧美国家的发病率约1/100 000, 我国多为个例报道,缺乏相关流行病学资料。Krabbe病临床表现和影像学上有一定特征, 但有时仍难以与其他遗传性脑白质病鉴别, 需要酶学、基因学检测确诊。第二代测序技术具有高通量、高性价比的特点, 更适于遗传性脑白质病的诊断与鉴别。
患儿, 男, 3岁5个月。因“精神运动发育倒退伴间断抽搐半年”就诊。
患儿起病隐匿, 进展性病程, 开始行走缓慢、走路不稳、易摔跤, 进展至不能独走、独站, 持物手抖。视力和听力下降, 语言少, 语速慢, 执行指令、理解及表达力均变差。
抽搐4次, 表现为意识丧失, 双眼上翻, 四肢强直抖动, 每次持续约2分钟。
出生史、家族史无特殊。
查体:四肢肌力Ⅳ级, 肌张力高, 腱反射对称活跃, 双侧Babinski征阳性。血尿粪常规、血生化、同型半胱氨酸、血氨、乳酸、血氨基酸脂酰肉碱谱及尿有机酸分析、皮质醇、甲状腺功能未见异常。脑脊液常规、生化未见异常。腹部、肾上腺、心脏超声均未见异常。
头颅MRI显示：双侧脑室后角旁白质、内囊后肢、胼胝体压部对称性弥漫长T1、长T2信号 (图1) 。视频脑电图示:背景节律慢化, 醒-睡各期双侧顶、枕、中后颞区可见稍多2~4 Hz中、高波幅慢波活动。视觉诱发电位示双侧P100潜伏期延长, 波形分化欠佳。听觉诱发电位示双耳听通路外周段及脑干段传导延迟。初步诊断为遗传性脑白质病 (Krabbe病?肾上腺脑白质营养不良?), 癫痫。
图1 ：患儿头颅MRI表现
双侧脑室后角旁白质、内囊后肢、胼胝体压部长T1 (A) 、长T2 (B) 信号
经医院医学伦理委员会审核, 征得患儿监护人知情同意后, 抽取患儿及其父母外周血, 采用第二代高通量测序。
第二代高通量测序结果显示, 患儿在chr 14-88406259的位置GALC基因 (NM_001201401) 第15外显子上发现1个杂合突变位点c.1832 T>C, 引起该基因第611位氨基酸由亮氨酸变为丝氨酸 (p.L611S)。chr 14-88429841的位置GALC基因 (NM_0 0 1 2 0 1 4 0 1) 第9外显子上发现1个杂合突变位点c.979T>G,引起该基因327位氨基酸由苯丙氨酸变为缬氨酸 (p.F 327V) 。Sanger测序结果与二代高通量测序结果一致, 患儿Krabbe病诊断明确。对患儿父母该位点进行序列分析, 结果显示两个突变分别来源于母亲和父亲 。c.1832T>C突变已有报道,c.979T>G突变在100例正常人未检出该突变, 为首次报道。
Krabbe病根据发病年龄的不同可分为4型:婴儿型 (<6个月发病) 、晚发婴儿型(6个月~3岁发病) 、青少年型 (~8岁发病) 及成年型 (>8岁发病) 。其中婴儿型约占85%~95%,临床表现为易激惹、哭闹不安、肌张力增高、快速进展的精神运动倒退, 常在2~3岁内因感染、球麻痹死亡。晚发婴儿型和青少年型约占总发病率的10%, 主要表现为进行性偏瘫或者四肢瘫、视力障碍等, 病情进展相对慢, 后出现癫痫发作、痴呆, 多于诊断后2~7年内死亡, 但具有明显的临床表型异质性。成人型发病率最低, 以缓慢进展的锥体束损害为主要表现, 呈现慢性进展的无力和活动困难。本例患儿就诊时3岁5个月, 约2岁多出现症状, 主要表现为精神运动发育倒退和抽搐, 伴随视听障碍, 头颅MRI检查已经出现明显白质病变,为晚发婴儿型。
Krabbe病头颅CT早期可在双侧丘脑、尾状核、放射冠和小脑齿状核发现对称性高密度, 随着病变进展, 可见弥漫性脑白质萎缩。头颅MRI表现为深部白质、小脑白质及小脑核团非特异性长T1、长T2信号, 早期可见小脑白质、内囊后肢及小脑核团异常长T 2信号, 后逐渐出现大脑深部白质长T2信号, 常见于顶叶, 并可扩展至胼胝体压部或内囊后肢, 后期可出现丘脑、脑干受累。DTI对白质和灰质的区别以及白质纤维走行有很好的成像效果, 可更好的显示出脱髓鞘变化, 有助于早期发现病变。
研究报道, 中脑受累可反映Krabbe病脑损伤的程度。本例患儿头颅MRI显示双侧顶枕叶脑室后角旁深部白质、胼胝体压部及内囊后肢对称弥漫长T 1、长T 2信号, 为Krabbe病的头颅MRI表现, 但从临床表现和头颅MRI上与肾上腺脑白质营养不良 (儿童脑型) 不易鉴别, 虽初步进行肾上腺皮质功能及肾上腺超声检查未见异常, 但确诊依赖于酶学、基因学检测。
白细胞或培养的成纤维细胞GALC活性测定是重要诊断依据, 当酶活性低于正常值的5%即可确诊, 但酶活性高低不能作为临床分型及病情预后的指标。用干血滤纸片进行酶活性测定已经在国外的一些国家广泛应用于疾病诊断及新生儿筛查。正常人群中GLAC活性变化范围很大, 与基因多态性有关。基因学检查不但可以诊断还能协助检测出携带者及遗传咨询。本例患儿因经济问题未行酶学检测, 因其从临床上与肾上腺脑白质营养不良不易鉴别, 故更适于选择快速高通量的脑白质病相关基因二代测序。
GALC基因位于14 q 31, 长度57kb, 包含17个外显子, 编码669个氨基酸。目前本病基因型与临床表型确切关系尚不清楚, 而且不同种族突变类型亦不同。我院较早报道2例中国患者, 1例为婴儿型, 1例为成年型, 发现4个新发突变, 其中3个为新报道突变。国内还报道3例Krabbe患儿GALC基因检测发现5个突变, 其中2个为已知突变p.S68F、p.R531H, 3个新错义突变p.D 46 Y、p.P 154 H、p.G59 S。
本例患儿GALC基因为复合杂合突变, 经过家系验证分别来源于父母, 符合常染色体隐性遗传规律, 结合临床表现及头颅影像学检查, Krabbe病诊断明确。c.1832 T>C突变已有报道[1], c.979 T>G突变在人类基因突变数据库、基因多态性数据库和100例正常人中均未发现, 为首次报道。表明中国Krabbe病患者GALC基因突变有自身特点, 本研究新突变的发现拓展了中国人群Krabbe病的基因突变谱。
目前Krabbe病在临床上尚无特异治疗方法, 以支持对症治疗为主。有研究表明在症状出现前可通过造血干细胞移植治疗改善预后, 改变疾病自然病程。基因治疗、酶替代治疗在动物实验中已取得较大进展, 将有希望用于临床。对于高度怀疑本病的患儿需尽早行GALC活性或GALC基因检测明确诊断。第二代高通量测序技术可缩短检测时间, 降低测序费用, 尤其对于临床上鉴别诊断困难的遗传性脑白质病具有很大优势。对于先证者家庭应做好遗传咨询和产前诊断避免患病儿出生。干血滤纸片筛查GALC活性方法在部分国家已经应用于新生儿筛查, 可更早发现患儿, 以达到早期诊治的目的。