腓骨肌萎縮癥2家系臨床及遺傳學分析

李文武,武豫冬,梁繼紅,董子梅,文雪歡,楊夢詩,楊芳,張婷,孫浩

腓骨肌萎縮癥(CMT)是一組以進行性外周運動及感覺神經病變為特征的遺傳性神經病[1-2],又稱遺傳性運動感覺神經病(HMSN),群體發病率為9.7/100000～82/100000[3]。傳統分類可根據周圍神經病變的類型[基于神經傳導速度(NCV)]及遺傳模式將CMT分為脫髓鞘型(CMT1,NCV<35 m/s)、軸索型(CMT2,NCV>45 m/s)及中間型(DI-CMT,NCV 35～45 m/s)[3]。由于基因檢測技術在臨床輔助診斷領域廣泛應用,基于致病基因種類的新型分類系統,可以對上述3種CMT類型進行細分,如CMT1X(1型CMT,對應基因GJB1)等。當前人類在線孟德爾遺傳數據庫(OMIM)數據庫收錄的與CMT疾病明確相關基因已達62種(OMIM:PS118220)[4-9],這些基因在維持外周軸突、髓鞘、細胞信號和線粒體功能的結構完整性和功能完整性方面發揮了重要作用,如參與構成神經絲(NFs)的3種相關蛋白基因——神經絲輕鏈蛋白基因(NEFL)、神經絲中鏈蛋白基因(NEFM)及神經絲重鏈蛋白基因(NEFH),以及在線粒體融合及分裂狀態之間維持動態平衡的MFN2基因。該4種基因對于神經元軸突的生長、軸突口徑的維持和電信號沿軸突的傳輸均具有不可或缺的作用,其異常表達均與神經系統疾病相關。本研究對1例罕見CMT2 CC型(CMT2CC)疾病家系及1例CMT2 A2A型(CMT2A2A)家系進行臨床及遺傳學分析。其中,CMT2A2A家系攜帶MFN2基因NM_014874:c.746 C>G:p.S249C變異,該變異為首次報道,對MFN2致病性突變圖譜進行了補充。在本文報道的CMT2CC疾病家系中,先證者攜帶NEFH基因NM_02107:c. 3057dupG:p.K1020Efs*43,該變異見于Ikenberg等[10]及Bian等[11]的發現。本研究為c.3057dupG變異致病性評價提供了更多臨床證據。

1 臨床資料

1.1 先證者

1.1.1 先證者1 患者,女性,33歲,因“進行性雙下肢乏力三年余,加重半年余”于2021年5月20日入院?；颊?年前出現進行性雙下肢乏力,主要表現為上下樓梯費力及下蹲站立困難。入院查體:雙下肢肌力Ⅲ+級,肌張力正常,大腿及臀部肌肉輕度萎縮,雙下肢腱反射消失,弓形足,余未見明顯異常。實驗室檢查:肌酸激酶292 U/L(參考范圍40～200 U/L)。雙側大腿肌肉MRI檢查:雙側大腿前肌群彌漫性萎縮(圖1)。EMG顯示上下肢周圍神經源性損害(軸索為主)。對先證者1的基因組DNA進行全外顯子捕獲測序(WES)檢測(武漢康盛達醫學檢驗所),WES分析表型關鍵詞匯為肌無力、高弓足、肌萎縮。結果顯示,先證者1攜帶NEFH基因NM_021076:c.3057dupG:p.Lys1020Glufs*43雜合變異。該變異依據美國醫學遺傳學與基因組學學會(ACMG)指南[12]評級為可能致病(Likely Pathogenic:PS3_mode-rate+PM4+PM2+PP1)。此外,WES分析亦提示受檢者攜帶表型相關但臨床意義不明的變異位點DAG1:NM_004393.6:exon2:c.220G>A:p.V74I。DAG1基因對應疾病為抗肌萎縮相關糖蛋白性肌營養不良A9型(先天性伴腦和眼畸形)及抗肌萎縮相關糖蛋白性肌營養不良(肢帶)C9型,二者均為常染色體隱性遺傳,WES分析并未發現另一個構成符合雜合突變的致病位點。同時,兩種對應疾病發病年齡均在新生兒期,與本案例家系疾病主訴不符。因此,排除該位點為先證者致病因素可能性。診斷為CMT2CC型,給予對癥支持及康復治療,目前患者病情穩定。

圖1 先證者1肌肉MRI檢查 雙側大腿T1WI示前肌群(股直肌、股中間肌、股內側肌、股外側肌、縫匠肌)彌漫性萎縮。

1.1.2 先證者2 患者,男性,6歲8個月。因“進行性行走困難伴頻繁跌倒一年余”于2021年12月8日入院。家屬發現患兒一年前行走時左右擺動,并進行性出現行走困難伴頻繁跌倒。入院查體:神清語利,頭顱五官正常,心肺腹未見異常,脊柱向右側彎(圖2),小腿中下1/3肌肉萎縮,四肢肌力及肌張力正常,雙下肢腱反射消失。頭顱MRI、心臟彩色多普勒檢查正常。對先證者2的基因組DNA進行WES檢測(武漢康盛達醫學檢驗所),表型關鍵詞匯為扁平足、脊柱側彎、下肢肌萎縮。結果顯示,先證者2攜帶MFN2基因NM_014874:c.746C>G:p.S249C雜合變異,依據ACMG規制評級為可能致病(Likely Pathogenic:PM1+PM2+PM5+PP3)。未見其他與表型相關的疑似致病性變異。診斷為CMT2A2A型,給予對癥支持及康復治療,目前患兒病情穩定。

圖2 先證者2胸部DR檢查 胸片示脊柱向右側彎。

1.2 家系調查

1.2.1 家系1 家系圖見圖3。先證者父親、二姑及弟弟分別在40歲、41歲、29歲時出現相似癥狀,血肌酸激酶均增高,EMG提示上下肢周圍神經源性損害(軸索為主)。先證者大姑已經去世,經先證者父親口述大姑38歲時出現相似癥狀,雙下肢乏力,加重伴行走不能兩年余。先證者母親無明顯臨床表型。一代驗證結果顯示(圖4):先證者的父親、二姑及弟弟均攜帶NEFH基因NM_021076:c.3057dupG:p.

圖3 家系1 CMT2CC型家系系譜圖

圖4 家系1 NEFH基因NM_021076:c.3057dupG:p.Lys1020Glufs*43一代驗證結果

Lys1020Glufs*43雜合變異,而臨床未見異常的母親未攜帶該變異。

1.2.2 家系2 家系圖見圖5。先證者父親自幼步態異常,扁平足,鴨步;血肌酸激酶68 U/L,EMG檢查示神經源損害,胸片正常。先證者母親及姐姐臨床表型未見異常。一代驗證結果顯示(圖6),父親同樣攜帶MFN2基因NM_014874:c.746C>G:p.S249C雜合變異,而母親及姐姐并未攜帶。

圖5 家系2 CMT2A2A型家系系譜圖

圖6 家系2 MFN2基因NM_014874:c.746C>G:p.S249C一代驗證結果

2 討 論

CMT常在20歲之前發病,主要臨床表現為遠端肌無力、肌肉萎縮、腱反射減弱或消失、進行性對稱性遠端輕中度感覺減退,CMT臨床進展緩慢,一般不會影響預期壽命[4]。本文報道了2個CMT2型腓骨肌萎縮癥家系:CMT2CC(NEFH基因)及CMT2A2A(MFN2基因)。這兩種類型均可出現遠端肌肉萎縮、足畸形、NCV正?；蜉p度降低等臨床表型,但因涉及基因不同,患者受累的器官及表型可存在自身的特點。2016年Rebelo等[13]首先報道CMT2CC,其呈常染色體顯性遺傳,由NEFH基因的致病性變異所致。目前在人類基因突變數據庫(HGMD)數據庫中收錄的疾病致病性突變(DM)位點僅15處,且均位于NEFH基因4號外顯子。無論是國外或是國內,該型CMT報道極其罕見,該疾病同其他類型CMT均起因于周圍神經病變。臨床特征包括進行性肌肉無力和肌肉萎縮,并主要影響下肢,常伴有輕度感覺缺陷和深部肌腱反射缺失。電生理學檢測可見對稱性的遠端和近端感覺運動軸突神經病。除上述典型的CMT特征外,患者可有血清肌酸激酶增加(如本研究中家系1中受累成員)以及可能提示肌源性病變的EMG變化[10]。大部分患者在疾病的早期首先出現近端肌萎縮,而非遠端[14],并且部分患者的臨床表型可能更類似于脊髓性肌萎縮(SMA),而不是經典的CMT。本組家系1先證者攜帶NEFH基因NM_021076:c.3057dupG:p.Lys1020Glufs*43雜合變異。該變異可導致原有終止密碼子喪失,造成蛋白編碼序列的延長(PM4)。家系中患者表型與CMT2CC疾病表型相符,且先證者弟弟、父親、二姑存在表型與變異共分離(PP1)。該變異在基因組聚合數據庫(gnomAD)東亞人群中并無收錄(PM2)。同時,功能研究提示c.3057dupG可造成NEFH蛋白產物在細胞內的異常集聚(PS3_moderate)[10]。依據ACMG對變異位點解釋的規則,對c.3057dupG變異評級為可能致病。

CMT2A2A對應基因MFN2,為常染色顯性遺傳,常于兒童期起病。該型CMT為CMT2型分類中較為常見的一種[15]。HGMD數據庫中對該基因收錄的、已報道的DM位點達212處。其臨床異質性較大,特征表現為患者下肢肌肉萎縮較上肢嚴重,并隨著周圍神經病變的進展而不斷加重。上肢病變常從遠端開始受累,運動障礙較感覺障礙明顯。神經傳導速度正常(NCV>42 m/s)或僅略有下降,體位性震顫常見。部分患者可出現聽力損失、視神經萎縮,早發患者出現脊柱側彎及認知衰退[16-17]。本組家系2先證者表型與CMT2A2A臨床特征相符?；驒z測顯示,先證者攜帶MFN2基因NM_014874:c.746C>G:p.S249C雜合變異,一代驗證提示變異來自父親。盡管其父親并無明顯肌萎縮癥狀,但步態異常、扁平足等提示神經-肌肉病理改變表型。c.746C>G變異經查詢HGMD、ClinVar等相關專業數據庫,目前未見相關文獻報道及收錄。該變異發生在MFN2基因關鍵功能結構域Dynamin-type guanine nucleotide-binding (G) domain,且該區域缺少良性變異(PM1)。該位點在gnomAD數據庫的東亞人群中無收錄(PM2)。軟件預測SIFT、Polyphen2、MutationTaster均提示有害(PP3)。有研究[18-19]報道,在同一位置其他類型堿基替換為致病性變異(NM_014874:c.746C>T: p.S249F)(PM5)。依據ACMG對變異位點解釋的規則,對c.746C>G變異評級為可能致病。

目前,本病除了理療、定制矯形支架或外科手術外,臨床尚缺乏有效的治療手段,藥物治療亦常用于神經性疼痛的緩解。本組病例均以對癥支持治療及康復訓練為主,病情穩定。

本次研究進一步支持了NEFH基因NM_021076:c.3057dupG:p.Lys1020Glufs*43變異位點的致病性,為CMT2CC的臨床診斷補充更多表型信息。MFN2基因NM_014874:c.746C>G:p.S249C變異可能為CMT2A2A新的致病位點?；驒z測可為表型無特異性指證的神經肌肉疾病提供鑒別診斷依據。同時,更多的病例報道也為變異位點的致病性評級及解釋提供有力的證據支持。

作者貢獻說明李文武提出選題,設計、實施研究,采集、分析、解釋數據,撰寫、修改文章;武豫冬采集、統計分析數據,指導文章修改;梁繼紅、董子梅采集、統計分析數據,指導文章修改;文雪歡、楊夢詩指導文章修改、研究設計;孫浩指導選題、設計研究,指導起草、修改文章,提供研究經費、技術材料;楊芳、張婷指導文章修改,提供技術材料