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吡哆醇依赖性癫痫1例报告及基因突变分析

2021-03-22李慧娟曹兆兰茅晓楠

关键词:基因突变癫痫发作

李慧娟,程 锐,郑 帼,曹兆兰,吴 越,茅晓楠,丁 乐*

1南京医科大学附属儿童医院新生儿医疗中心,2神经内科,江苏 南京 210008

吡哆醇依赖性癫痫(Pyridoxine dependent epi⁃lepsy,PDE)是一种罕见的常染色体隐性遗传病,最早于1954年报道,典型病例于新生儿期或婴儿早期起病,表现为抗癫痫药难以控制的反复癫痫发作,而应用维生素B6(vitamin B6,VB6)可控制病情。现已明确醛脱氢酶7家族成员A1(aldehyde dehydroge⁃nase 7 family member A1,ALDH7A1)基因突变是PDE的病因[1]。

1 临床资料

患儿,女,40 d,因“反复抽搐37 d”入院。患儿37 d 前无诱因下出现抽搐发作,表现为四肢强直抖动,持续约1 min,无口吐泡沫,无面色青紫,至我院新生儿科病房住院治疗,期间给予“苯巴比妥,VB6”等对症治疗18 d,未再抽搐后口服“苯巴比妥”出院。出院后1 周患儿再次出现抽搐发作,表现为双眼紧闭或上翻,两侧肢体交替抖动,持续数十秒至1 min左右缓解。患儿系G1P1,足月因“相对头盆不称”剖宫产娩出,出生体重3.68 kg,Apgar 评分1 min 8 分,5 min 9 分,羊水清。父母体健,否认家族遗传性疾病史。入院体格检查:神清,反应可,面容无特殊,前囟平软,双外耳无畸形。心肺腹未及异常;四肢肌力肌张力正常,原始反射均存在。相关辅助检查:血糖、血电解质、血氨、血气分析、血生化均未见异常;血尿遗传代谢未见明显异常。头颅MRI提示脑白质含水量偏高,双额颞部颅板下间隙宽,两侧侧脑室饱满。视频脑电图提示异常小婴儿脑电图,脑电发育中度延迟(后头部δ刷,QS期交替图形),左侧颞区为主多灶尖波发放、尖慢波、尖形慢波发放,睡眠期著。基因诊断明确后停用苯巴比妥,予VB6 7.5 mg/(kg·d)口服,随访2 个月未有抽搐发作。因患儿年龄小,其运动智力发育需进一步随访评估,目前尚无确切结论。

为明确病因,经医院医学伦理委员会审核及患儿父母知情同意后,抽取患儿及其父母外周血2 mL,送北京智因东方科技有限责任公司行基因检测。从患儿及其父母血中提取3~5 μg DNA,并将其打断、扩增,建立含目标基因的全基因组文库,经生物素标记的探针与文库DNA杂交,最后用磁力架吸附携带目的基因的磁珠,洗脱纯化,富集目的基因,利用Illumina NextSeq 500 行高通量测序(覆盖度一般为98%,平均深度不小于×200),并进行分析,找出相关可能致病基因的所有突变信息,最后分析家系相关基因。患儿携带ALDH7A1 复合杂合变异,母亲来源突变为c.1279G>C,父亲来源突变为c.328C>T,结合该病系常染色体隐性遗传,确诊PDE(图1)。

2 讨论

图1 患儿及父母的ALDH7A1突变位点

以“吡哆醇依赖性癫痫”“ALDH7A1”为关键词,检索中国知网,万方,Pubmed 数据库等。通过文献阅读,将目前见刊报道的52例及本例,即共53例国人PDE患儿,总结如下。其中,男31例,女21例,性别不详者1 例;32 例有出生史异常,发生率约63%(32/51,53 例中有2 例未提供出生相关资料),主要异常出生史包括缺氧缺血性脑病/窒息/低Apgar 评分,羊水污染和异常胎动;在有发作类型描述的25例中,20例表现为局灶运动发作,3例表现为局灶运动或强直振挛发作,仅1例单纯表现为强直阵挛发作;头颅影像学及脑电图表现缺乏特异性。根据其中24 例病例资料统计,起病时间为生后2 h~13 个月,中位数为8 d;延迟诊断时间为15 d~7 年8 个月,中位数为5 个月;根据11 例患儿确诊前抗癫痫药应用情况统计,平均用药种类达3.7种,其中1例患儿除外先后应用的8种抗癫痫药,还接受了生酮饮食治疗;VB6治疗的维持剂量波动在2.6~15 mg/(kg·d);在随访的51 例患儿中,48 例出现了精神运动发育落后,发生率高达94%。目前已报道53 例患儿中,基因确诊者50 例。共计包含23 种突变位点,其中23(46%)例患儿有IVS11+1G>A 突变,为我国人群热点突变。

VB6包括吡哆醇、吡哆胺和吡哆醛,以及相应的磷酸吡哆醇、磷酸吡哆胺和磷酸吡哆醛(pyridoxal 5’⁃phosphate,PLP)。磷酸吡哆醇(胺)在磷酸吡哆醇(胺)氧化酶(pyridoxal 5’⁃phosphate oxidase,PNPO)作用下生成PLP[2]。PLP参与生成多种神经递质,调控中枢神经系统功能。ALDH7A1 编码α⁃氨基己二酸半醛(α⁃aminoadipic semialdehyde,α⁃AASA)脱氢酶,该基因突变导致α⁃AASA累积。Δ1⁃四氢吡啶⁃羧酸(pyrroline 6’carboxylate,P6C)水平随α⁃AASA 升高,结合PLP 使之有效浓度降低,阻断神经递质生成,与α⁃AASA 的毒性作用共同导致PDE 患儿反复癫痫发作。大剂量补充VB6 可增加PLP 浓度,发挥部分治疗作用。

儿童癫痫表现多种多样[3],PDE 主要表现为生命早期的反复癫痫发作,而发作表现以及脑电图表现均缺乏特异性。约1/3 患儿表现不典型,可表现为起病晚,停用VB6 后可较长时间不发作等[4]。推测原因可能是这部分患儿的ALDH7A1基因突变未造成α⁃AASA 脱氢酶的完全失活,疾病严重程度降低,起病趋于缓慢。虽然多项研究表明PDE患儿胼胝体的结构发生了改变,表现为容积缩小,尤其是后极部[5-6];功能MRI(functional MRI,fMRI)还揭示了PDE患儿存在记忆、体感以及听觉神经传导受损[7],但国内病例未见相关报道。以上非特异性表现均导致了该病诊断困难。国人病例中约63%有出生史异常,主要与围产期缺氧有关。除外个别病例,大多数患儿于新生儿期起病,但延迟诊断时间最长可达数年。需要关注的是我国PDE 患儿的精神运动发育落后比例(94%)较国外(75%)高[8],其中可能混杂有部分患儿围产期缺氧所致的不良结局,提示在该病的诊治以及围产期管理中均有提升空间;且尽早诊断可以减少抗癫痫药的不必要应用,目前仅1 例需要丙戊酸钠共同控制病情,其余患儿均可被VB6 单药控制病情。基因诊断是PDE 诊断的金标准,但在现有技术条件下,该方法耗时长且费用高,推广有一定难度。ALDH7A1 基因IVS11+1G>A 突变是我国患儿的热点突变位点[1],我们认为可以将ALDH7A1 基因IVS11+1G>A 作为新生儿无诱因下惊厥的热点筛查基因,以期尽可能降低PDE的漏诊和误诊率,提高诊断效率,减少延误诊断及治疗的时间。同时当遇到新生儿期起病的难治性癫痫病例时,可以常规给予VB6的经验性治疗。

哌啶酸(pipecolic acid,PA)是应用较为广泛的生物标志物。ALDH7A1基因突变患儿体内PA浓度上升,具有较高的诊断特异性和敏感性,尿液PA因其无创性而成为了临床常用的生物标志物。既往研究表明,PDE患儿经治疗后,PA水平可降至正常,因此PA 不仅能协助疾病诊断,还能协助治疗及评估预后。目前PA的检测用于PDE诊治在我国还处于起步阶段,国内首先将尿液PA 用于协助PDE 诊治的是北京大学第一医院,他们利用气相/液相色谱⁃质谱检测尿液PA浓度[1],后来还发展了利用干血片和干尿片同时检测α⁃AASA、P6C以及PA等,值得推广和借鉴[9-10]。

总结国人PDE病例,发现该病治疗仍停留在单纯补充VB6阶段,而三联疗法,即补充VB6,精氨酸,限制赖氨酸摄入已经是国际上PDE 的标准疗法。赖氨酸经过酵母氨酸和甲基哌啶两条路径生成α⁃AASA、P6C、PA 等,在PDE 患儿中,α⁃AASA 分解受到抑制,导致α⁃AASA、P6C、PA 蓄积,直接产生毒性作用[11]。限制赖氨酸的原理是减少α⁃AASA等的累积,降低其神经系统毒性作用;而补充精氨酸则能发挥竞争作用,减少赖氨酸进入脑组织及肝脏等,进一步阻断其下游α⁃AASA的毒性作用。该三联疗法能够显著降低体液中PA 浓度,改善患儿的运动功能预后,治疗效果优于单纯补充VB6,值得在国内推广[12]。还有研究报道了补充亚叶酸的有效性,但机制不明[12]。

国外研究显示,PDE 患儿的认知和行为预后与多种因素相关,包括起病时间,延迟诊治时间,控制病情所需的VB6剂量,ALDH7A1突变类型以及中枢神经系统结构的异常等。其中基因突变类型决定了酶的残留活性,起病的早晚以及治疗所需的VB6剂量,因此ALDH7A1 的突变类型是决定该病预后的重要内因[13-14]。

尽管目前国际上推行三联疗法,并且随着基因诊断的推广,该病的诊治越来越早,甚至在产前诊断明确的情况下宫内即开始补充VB6,但是患儿总体预后仍然不良,存在运动及语言发育迟缓,我国发生率更是高达94%,判断原因可能是赖氨酸下游关键产物缺失,导致患儿部分重要的神经系统功能无法行使[15]。

以上临床现状提示对该病的发病机制尚需要更加深入的研究,以改善预后,或者从基因编辑的角度阻断发病。目前研究者应用CRISPR⁃Cas9技术敲除斑马鱼ALDH7A1 基因,成功建立了PDE 的第一个生物模型,将为探索PDE 发病机制,以及进行药物筛选等提供良好的研究载体[16-17]。

综上所述,PDE 具有可治性,早期疑诊并行ALDH7A1基因检测可提高该病的诊断率,目前国际推荐的三联疗法值得在国内推广。

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