60 例精神发育迟滞/生长发育迟缓患儿的遗传学分析

杨 晓 马 宁 彭 薇 李 昊 王 艳

中国人民解放军陆军总医院附属八一儿童医院( 北京，00700)

精神发育迟滞( MR) 和( 或) 生长发育迟缓( DD) 是儿科常见的发育障碍性疾病，患儿以精神MR、DD、矮小、特殊面容为主要临床特征。MR/DD的病因既有内在的遗传因素也有外在的环境因素，其中遗传因素是导致发生的重要原因之一，约有30%～60%的MR/DD 是由遗传因素导致的，包括各类染色体异常、单基因或多基因突变及先天性代谢缺陷病等，而且由遗传因素致病的中-重度MR/DD患者可达65%［1］。MR/DD 病因复杂，临床表现多样化，为疾病的临床诊断带来困难。本研究运用染色体核型分析和染色体微阵列分析( CMA) 技术，对MR/DD 患儿进行遗传学病因分析，探讨MR/DD 的发病机制，了解染色体异常和基因CNVs 与疾病表型的相关性。

1 资料与方法

1．1 研究对象

收集2014 年3 月—2018 年3 月来本院儿童神经与发育专科就诊的MR/DD 患儿。病例纳入标准:①IQ＜70;②排除孕期营养不良、围生期感染、缺氧、外伤、早产、神经毒性药物暴露以及各种原因造成的文化教育缺乏等外在环境因素导致的MR/DD。本研究获得医院伦理委员会批准，并取得患儿监护人的同意并签署知情同意书。

1．2 方法

通过染色体核型分析对患儿进行初步的病因分析，染色体核型分析未能明确病因的患儿，再采用CMA 技术检测患儿基因组拷贝数变异( CNVs) 。

1．2．1 外周血染色体核型分析 抽取静脉血3 ml，肝素钠抗凝，接种于人外周血染色体培养基( 青岛莱佛生物) ，37℃恒温箱中培养72 h，常规方法收获细胞，制备中期染色体标本;将标本在胰酶溶液中消化16s，姬姆萨染液染色38min，在高倍显微镜下进行染色体G-显带核型分析。每个受检者计数30 个细胞，分析5 个核型; 对嵌合体和有异常核型者计数100 个细胞，分析10 个核型，结果按人类细胞遗传学国际命名体制( ISCN 2009) 的标准命名。

1．2．2 CMA 技术分析CNVS 取患儿EDTA 抗凝血2～4 ml，应用Tiangen 公司的TIANamp Blood 血液基因组DNA 提取试剂盒提取全血基因组DNA。采用美国Affymetrix 公司的optima 芯片试剂盒进行杂交，GeneChip System 3000 进行芯片扫描，芯片分析软件分析CNVs，利用国际数据库分析CNVs 的致病性。

2 结果

2．1 一般情况

60 例纳入研究患儿均为汉族，其中男性34 例，女性26 例，年龄11 个月～11 岁。

2．2 染色体核型分析结果

60 例MR/DD 患儿中11 例患儿存在染色体异常( 18．3%) ，均为常染色体异常，其中数目异常5例，结构异常6 例，临床表现见表1。

表1 11 例MR/DD 患儿的染色体异常核型与临床表现

2．2 CMA 分析

除去染色体异常的11 例患儿，剩余的49 例患儿经CMA 分析后，其中4 例患儿的基因检出CNVs( 8．2%) ，其中3 例为缺失，均为致病性CNVs; 1 例为重复，致病意义不明，CMA 检测和临床表现见表2。

表2 4 例MR/DD 患儿CMA 检测结果与临床表现

3 讨论

染色体异常是导致MR/DD 发生的主要遗传学病因，约10%生长发育迟缓或智力低下患者可检出染色体异常［2］。本研究利用染色体核型分析技术和CMA 技术，对MR/DD 患儿行全基因组扫描，发现25%( 15/60) 患儿存在染色体异常或CNVs 异常，明确了MR/DD 的病因诊断。

3．1 染色体数目和结构异常与MR/DD

传统的染色体核型分析可以发现染色数目异常以及5～10Mb 以上的大的结构变异，是最早用于研究MR/DD 病因的方法。有国内研究显示，6．7%～21．4%的MR/DD 患者可以通过传统的染色体核型分析寻找到病因，包括非整倍体、缺失/重复、易位、环状染色体等［3］。本研究通过染色体核型分析，11例( 18．3%) MR/DD 患儿明确了病因，与上述研究结果基本一致。5 名常染色体数目异常的患儿均为Down 综合征，可见在染色体异常的MR/DD 患儿中，最常见的临床类型是Down 综合征。患儿中发现常染色体结构异常6 例，涉及染色体平衡易位、缺失和重复。近年来，在常染色体上发现了多个与精神智力发育迟滞相关的基因，如 SYNGAP1、CC2D1A、CRBN、 CC2D2A、GRIK2、 TUSC3 和PRSS12 等。因此，染色体结构变异造成的微小缺失可能会破坏这些与神经发育相关的基因，从而导致MR 或认知能力障碍［4］。

3．2 染色体CNVs 与MR/DD

CNVs 是指1 kb 以上的染色体变异，其有别于基因突变，可导致各种各样的微缺失和微重复综合症( MMSs) ，而MMSs 与MR/DD、先天性多发畸形及自闭症等疾病的发生密切相关［5］。CMA 技术能够在全基因组水平上进行扫描，可检出＜100 kb 的染色体CNVs，由于其分辨率高、覆盖度广、检测通量大，检测效率和阳性率明显提高。近年来，应用该技术发现了一系列新的综合征( 如17q21．31 微缺失综合征) ，目前已报道的MMSs 接近300 种［6］。本研究通过CMA 检测染色体核型正常的49 例患儿，3 例( 6．12%) 患儿存在致病性CNVs，与国外报道不明原因MR/DD 中致病性CNVs 5．6%～20%的检出率基本一致［7］。

3．3 13q 缺失综合征、1p36 缺失综合征和Solos 综合征与MR/DD

本研究检出的3 种致病性CNVs，分别导致13q微缺失综合征，1p36 微缺失综合征，Solos 综合征3种MMSs。13q 微缺失综合征是一种罕见的遗传性疾病，其表型多变，13q 上断裂点的位置和缺失片段的大小决定了患者的表型。有文献报道，缺失涉及13q33．1-34 区域的患者，其表型为生长发育迟缓、特殊面容( 眼距宽、上眼睑下垂、鼻梁宽且凸、上颌骨突出、小下颌) 、先天性心脏缺陷、手脚畸形、轻微智力低下、肛门闭锁、尿道下裂等［8］。本研究中的患儿，女，1 岁，头围45cm，眼距宽，小下颌，不能独坐，不会爬，智力及体格发育均落后于同龄儿童，房间隔缺损，符合13q33．1～34 区域缺失导致的13q 微缺失综合征的临床特点。

1p36 微缺失综合征在新生儿发生率约为0．1%，在原因不明的MR/DD 患者中检出率约为1%，是最常见的染色体末端缺失综合征之一。主要临床表现为:发育缺陷，智力低下，面部畸形，癫痫，心脏异常等［9-10］。本研究中的1p36 微缺失综合征女性患儿，染色体缺失区域中包括NOC2L、GABRD、HES4 以及SKI 等基因，其中GABRD 和SKI 可能与癫痫、MR和DD 相关［11-12］，是导致该患儿出现癫痫、MR/DD的关键性致病基因。

Sotos 综合征是由Juan Sotos 于1964 年首度描述并提出的一种常染色体显性遗传的先天性过度生长征。其致病机制主要有2 种，一种为包含NSD1基因的5q35 染色体片段缺失，另一种为NSD1 基因突变( 包括移码突变、错义突变、无义突变、剪切位点突变等) 导致［13］，无论是染色体缺失还是基因突变均会造成NSD1 基因 功能丧失，导致其单倍体剂量不足，而该基因编码的蛋白NSD1 在人类生长和脑部发育方面有重要作用，这就是Sotos 综合征导致MR/DD 的遗传学基础［14］。本研究中的Sotos 综合征男性患儿，其新生儿期表现为肌张力低、喂养困难、生长发育落后，婴儿期无明显的过度生长，5 岁时以癫痫发作就诊，颅核磁提示双侧额叶偏小，双侧额颞叶脑外间隙略增宽，双侧乳突内长T1 长T2 信号影，语言发育迟滞，IQ 值60。有报道指出，不同的致病机制所导致的Sotos 综合征，患者临床表现有所差异，与基因突变的患者相比，染色体片段缺失的患者智力障碍程度重，过度生长表现轻［15］。该患儿的致病机制为5q35．1-35．3 微缺失，由此可见该病的遗传学致病机制和临床表现是密切相关的。

3．4 5q14．3 重复与MR/DD

一名4 岁的女性患儿在5 号染色体长臂的89878306-92019141 区域发生2．14Mb 片段重复，经相关文献和数据库检索，定义其为临床意义不明的CNVs。该区域包含ARRDC3、GPR98 和ARRDC3-AS1 等基因，ARRDC3 和ARRDC3-AS1 均无对应疾病报道，但是GPR98 基因与家族性热性惊厥4 型相关，为常染色体显性遗传，而该患儿确实患有癫痫，发病初期表现为热性惊厥，发作形式以全面性发作为主，考虑到患儿基因型和临床表型的一致性，我们认为患儿出现MR/DD 可能与染色片段重复导致GPR98 基因发生突变有关。