德朗热综合征的分子机制及诊治研究进展

李 群，王 剑，王秀敏※

(上海交通大学医学院附属上海儿童医学中心a.内分泌遗传代谢科，b.医学遗传科 分子诊断实验室，上海 200127)

德朗热综合征(Cornelia de Lange syndrome,CdLS)是一种多器官系统受累的遗传性疾病，其表现出显著的遗传异质性，临床表现轻重不一[1]，典型患者具有特殊面容、严重生长落后及肢体畸形等特点。据估计，CdLS的发病率为(1.6～2.2)/10万，但轻型患者可能未被诊断出，故确切的发病率尚不清楚[2]。CdLS为显性遗传，大多为散发，亦有家族性发病的报道[3]。其主要由黏连蛋白复合体的相关基因变异导致。黏连蛋白复合体由SMC1A(structural maintenance of chromosomes 1A)蛋白、SMC3(structural maintenance of chromosomes 3)蛋白、RAD21(Double-strand break repair protein rad 21 homologue)蛋白和STAG(stromal antigen)蛋白组成，其主要作用包括调节姐妹染色单体聚合和分离、维持染色体结构、调控基因转录及DNA修复等[4]。目前发现，至少有7个基因[NIPBL(Nipped-B-like protein)基因、SMC1A基因、SMC3基因、RAD21基因、溴结构域蛋白4(bromodomain-containing protein 4,BRD4)基因、组蛋白去乙酰化酶8(histone deacetylase 8,HDAC8)基因和锚蛋白重复域11(ankyrin repeat domain 11,ANKRD11)基因]与CdLS相关[1]，其中SMC1A基因、SMC3基因、RAD21基因编码黏连蛋白的构成组分，NIPBL基因、HDAC8基因是黏连蛋白的调控因子，最常见的基因为NIPBL。现就CdLS的发病机制、诊断及治疗干预等方面的研究进展予以综述。

1 致病基因及其分子机制

目前认为，黏连蛋白复合体的相关基因突变与CdLS发病密切相关。基因突变导致黏连蛋白在发育过程中的基因表达调控作用改变，这被认为是导致CdLS的潜在分子机制[5]。有研究显示，黏连蛋白可能通过与转录中介复合物、CCCTC结合因子、RNA聚合酶Ⅱ等相互作用，调控基因表达[6]。

2004年，NIPBL(OMIM#608667)基因变异被首次鉴定出是CdLS的致病原因，随后其他致病基因也被鉴定出，包括SMC1A基因(OMIM#300040)、SMC3基因(OMIM#606062)、RAD21基因(OMIM#606462)、BRD4基因(OMIM#608749)、HDAC8基因(OMIM#300269)和ANKRD11基因(OMIM#611192)。其中，NIPBL、SMC3、RAD21、BRD4、ANKRD11为常染色体显性遗传，SMC1A和HDAC8为X连锁方式遗传。

NIPBL基因定位于5p13.2，与果蝇Nipped-B和酵母SCC2(sister chromatid cohesion 2)同源，编码NIPBL蛋白，该蛋白属于染色体黏附素家族，参与构成黏连蛋白加载到染色体上所需的异二聚体复合物[7]。据统计，约70%的CdLS患者中存在NIPBL基因变异[1]。目前，已报道300多种变异，包括错义变异、无义变异、剪接变异、插入、缺失/重复等。NIPBL基因剂量效应对人类的发育极为重要，基因表达减少15%可导致CdLS表型[8]。而对NIPBL基因变异致病机制的研究发现，NIPBL影响转录调控可能通过两种途径：通过对黏连蛋白的加载作用来间接影响调控或直接与启动子作用[9]。

SMC1A基因定位于Xp11.22，编码黏连蛋白复合体的SMC1A蛋白。约5%的CdLS患者存在该基因变异，男女比例为1∶2[10]。SMC1A基因可以逃逸X失活，SMC1A基因变异女性患者的致病原因可能是由于存在负面效应的突变蛋白[11]。已知CdLS的SMC1A基因变异包括错义变异、读码框内缺失等。SMC1A基因截断变异的患者可表现出严重的发育障碍和难治性癫痫，与CdLS的典型表型不同[12-13]。

SMC3基因定位于10q25.2，编码黏连蛋白复合体的SMC3蛋白。SMC3亚基被ESCO(establishment of sister chromatid cohesion N-acetyltransferase)蛋白乙酰化，以促进其在姐妹染色单体聚合中的功能，并由HDAC8去乙酰化。据估计，SMC3基因变异占CdLS或CdLS样表型的1%～2%，其变异类型包括错义变异、读码框内缺失/重复[14]。有研究发现，芽胞杆菌SMC铰链结构域的变异影响了DNA结合和ATP水解，故认为铰链结构域SMC1A和SMC3的变异可能干扰DNA结合和ATP水解，进而影响黏连蛋白加载到DNA的过程，从而导致与NIPBL基因变异相似的表型[15]。

RAD21基因定位于8q24.11，编码黏连蛋白复合物的RAD21蛋白，负责连接SMC1/SMC3异二聚体和STAG亚基，且在细胞分裂后期RAD21被分离酶水解后染色单体分离[4]。目前已有13例患者被报道，其变异类型包括错义变异、移码变异、剪接变异、框内缺失等[16]。有学者在斑马鱼模型中发现，RAD21基因变异可能影响黏连蛋白复合物的其他组分(STAG蛋白和SMC1A蛋白)，削弱细胞对DNA损伤的反应，从而干扰转录过程[17]。

BRD4基因定位于19p13.12，编码BRD4蛋白，其通过与乙酰化组蛋白H3 Lys27结合定位于增强子簇[18]。目前文献报道的病例极少，其变异类型包括错义变异、移码变异、拷贝数变异。有研究发现，BRD4基因错义变异与典型CDLS表型相关，该变异与乙酰化组蛋白结合力变差，但保留了与NIPBL的结合能力，故认为BRD4和NIPBL在超增强子上结合共同调控发育基因表达[19]。

HDAC8基因定位于Xq13.1，其通过使SMC3脱乙酰化来促进黏连蛋白复合物从染色质释放[20]。目前，已报道了65例HDAC8变异的患者[1]，其变异类型包括错义变异、剪接变异、无义变异、移码变异等。且男性较女性表现更严重，但女性表现出多样变化的表型，这可能与女性杂合子中X染色体在各个组织的失活程度不同有关[21]。

ANKRD11基因定位于16q24.3，编码ANKRD11蛋白，其通过募集组蛋白去乙酰化酶来抑制核受体靶基因的转录激活[22]。目前，ANKRD11蛋白与黏连蛋白的相互作用尚不清楚。其变异通常与KBG综合征(OMIM#148050)相关，该综合征临床主要表现为上中切牙大、身材矮小、骨骼异常、精神运动迟缓、智力障碍、癫痫等[23]。但有文献报道，ANKRD11基因变异患者临床表型与CdLS重叠[24-25]。

此外，CdLS患者中存在体细胞嵌合现象，这在一定程度上解释了CdLS表型的差异。有研究利用口腔拭子检测CdLS患者的基因变异发现，NIPBL基因嵌合变异比例占23%[26]。在极少数情况下，CdLS患者可能有SMC3基因、SMC1A基因嵌合变异[25]。

2 临床特征及诊断

2.1临床特征 特殊面容、骨骼畸形及生长发育落后对CdLS的诊断具有重要意义。CdLS在胎儿期最常见的特征为宫内生长迟缓，且超声检查可检测到小下颌、颈项透明层增厚、肢体畸形、心脏缺陷等异常[27]。典型CdLS患儿可因特殊面容在新生儿期被识别出。大部分CdLS患者的身高和体重明显低于同龄正常人[28]。且他们表现出不同程度的智力迟缓：从轻度学习障碍到严重的认知障碍，仅有极少数智力正常，大多数有中度到严重的智力残疾[29]。CdLS患者的表型呈现多样性，常有多个器官系统受累。据报道，胃食管反流的发生率为62.5%～87%，但其非特异性特征可能导致诊断延迟[30]。CdLS患者的消化系统畸形包括幽门狭窄、先天性膈疝、肠旋转不良、肠扭转、十二指肠闭锁、环状胰腺、肛门闭锁、梅克尔憩室、腹股沟疝等[31]。约30%的CdLS患者有心脏结构异常，包括肺动脉狭窄、室间隔缺损、房间隔缺损等[32]。40%的CdLS患儿出现肾脏及泌尿道畸形，包括膀胱输尿管反流、骨盆扩张和肾发育不良[33]。生殖系统畸形在男孩中表现为：82%出现隐睾，37%出现小阴茎，9%出现尿道下裂；在女孩中表现为小阴唇和异常子宫[34]。约20%的CdLS患者发生癫痫，且部分性癫痫最常见[35]。83%的CdLS患者有良性视盘周围色素沉着[36]。此外，CdLS患者可存在耳道狭窄或中耳、内耳畸形，易患中耳炎，且听力损伤也很常见，包括传导性听力损伤和感音神经性听力损伤[37]。目前，有关CdLS患者国内报道较少，已报道的CdLS患者临床特征与国外报道大致相同，大多存在特征性面容、生长发育落后等特征，且新生儿期喂养困难也很常见[38]。

2.2诊断 2007年，Kline等[31]制订了CdLS的诊断标准：①分子检测证实患儿具有明确的CdLS相关基因突变；②必须同时符合特殊面容(连眉或者高眉弓、浓眉和不少于以下8项中的3项：长睫毛、鼻子短小且鼻孔前倾、长人中、宽或凹陷的鼻梁、小或方形下颌、薄唇且口角下斜、高腭弓、宽齿缝或缺失牙齿)和以下3项主要标准中的2项即生长落后(以下3项中至少2项：体重小于同年龄的第5百分位数，身高小于同年龄的第5百分位数，头围小于同年龄的第2百分位数)、智力发育落后(以下2项中至少1项：发育迟缓或智力障碍、学习障碍)、行为异常(以下8项中至少2项：注意力不集中和(或)多动、强迫症、焦虑、经常漫游、攻击性、自伤行为、过度羞怯或退缩、类似自闭症的特征)；③同时符合特殊面容及上述3项主要标准中的1项和以下其他系统异常中的2项：肌肉骨骼畸形[仅有上肢或前臂缺失；或者小手足、少指和至少以下9条(第五指弯曲、断掌、桡骨头脱位、第一掌骨短、拇指外翻、第二三脚趾并趾、脊柱侧弯、漏斗胸、髋关节脱位或发育不良)中2条；或者无上述表现但存在前面所列9条中的至少3条]、感官神经系统或皮肤异常(至少以下3条：眼睑下垂、鼻泪管畸形或眼睑炎、近视、眼部畸形或视盘色素沉着、听力丧失、惊厥、皮肤大理石花纹、多毛、小乳头或肚脐)、其他器官先天畸形(至少以下3条：消化道畸形或肠旋转不良、膈疝、胃食管反流、腭裂、先天性心脏病、小阴茎、尿道下裂、隐睾、肾脏或泌尿道畸形)。

2018年，首部CdLS国际共识提出[1]：CdLS的表型由临床特点及体征组成，并将其表型分为主要特征(CdLS中最有特征性的特点，每1项记2分)和提示性特征(这些特征不够特异，每1项记1分)。其中，主要特征包括：连眉或浓眉；鼻子短小，鼻梁凹陷或鼻孔朝前；长人中或浅人中；上唇薄或口角下垂；少指或无指；先天性膈疝。提示性特征包括：发育迟缓或者智力障碍；宫内生长迟缓；出生后生长落后；小头畸形；小手足；第5指短；多毛。CdLS的临床诊断标准为[1]：①分数≥11分且存在至少3个主要特征，则为经典CdLS；②得分为9～10分且存在至少2个主要特征，则为非经典CdLS；③得分为4～8分且存在至少1个主要特征，则足以进行分子检测；④得分<4分，不足以进行分子检测。此外，不论是否找到致病基因变异，得分≥11分临床可明确诊断为CdLS。

同时，首部CdLS国际共识[1]对其分子检测建议如下：首选二代测序检测，且至少包含上述7个相关致病基因。如果不能进行二代测序，NIPBL基因Sanger测序是经典表型个体的首选；对于非经典表型个体，临床医师应根据经验选择检测相关候选基因，如果无法确定则可以进行全外显子或者全基因组测序。若上述检测方法均未检测到基因变异，则继续进行嵌合变异检测，首选成纤维细胞，也可对口腔细胞或膀胱上皮细胞进行检测。如果上述检测仍为阴性，可利用多重连接依赖性探针扩增技术检测NIPBL基因的缺失或重复变异。

CdLS患者基因型与临床表型之间存在相关性。NIPBL基因变异患者可能较其他基因变异患者具有更严重的临床特征，而SMC1A基因或SMC3基因变异患者通常表现为轻度至中度的表型。此外，功能丧失的NIPBL基因变异通常导致较错义变异更严重的临床表型[39]。

CdLS患者的临床表型存在明显差异。Kline等[31]制订了CdLS严重程度评分，在患儿48月龄时从以下7个方面对其进行评估：出生体重(>2 500 g记1分；2 000～2 500 g记3分；<2 000 g记5分)、独坐的年龄(9月龄前记1分；9～20月龄记3分；超过20月龄记5分)、独行的年龄(18月龄前记1分；18～42月龄记3分；超过42月龄记5分)、说第一个字的年龄(24月龄前记1分；24～48月龄记3分；超过48月龄记5分)、上肢畸形程度(无畸形记1分；部分缺失记3分；严重缺失记5分)、其他主要脏器畸形的数量(有0～1种记1分；有2～3种记3分；超过3种记5分)、听力损失(没有听力损失记1分；轻度听力损失记3分；中度到重度听力损失记5分)，计算总分将其分为轻度(<15分)、中度(15～22分)及重度(>22分)。

3 治疗干预及预后

目前，CdLS患者的治疗主要为对症治疗。由于CdLS涉及多个系统异常，故需要多学科协作进行评估和治疗。对于已确诊的CdLS患者需评估常见的内脏器官异常，针对器官畸形及时进行纠正处理。而CdLS患儿的家长再生育时，应进行遗传咨询和产前检查。CdLS患者的早期干预很重要，建议长期进行随访管理和治疗。在婴儿期和幼儿期应该更频繁地随访，在青春期和成年期每1～3年随访1次，且每个年龄段随访及干预内容稍有不同[31]。

婴儿期的干预内容包括：①完善超声心动图、肾脏超声、视力检查、听力评估；②上消化道摄影排除旋转不良和反流，如存在肠旋转不良，建议早期修复；③胃食管反流的评估，包括pH监测和内镜检查，如存在胃食管反流需积极治疗和随访；④每1～3年进行1次发育评估；⑤进行早期康复干预治疗并持续至成年；⑥使用CdLS生长曲线进行生长评估[28]。幼儿期至青春期前的干预内容包括：①定期到基础医疗机构进行常规评估并接种疫苗。②隐睾在18个月前修复。③继续患儿发育方面的干预治疗。④继续通过特定CdLS的生长图表监测生长，如果患儿出现显著的生长落后，需明确其是否存在胃肠道问题、甲状腺功能障碍及生长激素缺乏等异常[1]。虽然大多数CdLS患儿的生长激素水平在正常范围，但有报道1例CdLS患儿在经生长激素治疗后，身高获得明显改善[40]。⑤每6个月牙科随访治疗；⑥眼科评估每1年进行1次。⑦听力评估每2～3年进行1次，慢性或复发性中耳炎导致患儿出现听力下降、语言发育迟缓时需要骨膜置管，严重的听力损失需助听器及人工耳蜗植入。⑧如果怀疑胃食管反流恶化或进展，应进行重复评估。⑨如果出现任何的肠旋转不良、肠梗阻迹象(呕吐胆汁、急剧腹痛)均应立即就诊并及时处理。⑩如果出现惊厥表现需进行神经系统评估，若确诊为癫痫则按常规治疗。针对患者骨骼畸形需骨科评估，必要时进行矫正器、手术修复等治疗。出现行为问题时需进行评估，且自伤行为突然增多应该寻找可能导致疼痛的生理来源，如牙脓肿、鼻窦炎、中耳炎、胃食管反流进展或恶化等[41]。如果患儿存在反复、严重的感染，建议进行免疫系统检查[42]。青春期至20岁患者的干预内容包括：①继续前阶段的干预内容；②女性定期进行盆腔检查，从青春期后期到成年每3年进行1次。激素治疗可用于预防怀孕及月经的管理。成人的干预内容包括：①进行血压检测、心电图检查，及常规乳房、睾丸和前列腺检查；②如果出现多动症、强迫症、自残行为、抑郁等问题且难以控制时需进行评估，严重者需使用药物甚至住院治疗；③进行骨密度检查排除骨质疏松症；④由于胃食管反流、牙齿畸形、口腔卫生差等问题导致龋齿和牙周病，牙科最好每4～6个月随访1次。

大多数CdLS患者由于有效的护理(特别是在出生后的年的护理照料)而成年[1]。与一般人群相比，CdLS患者寿命预计缩短10～20年，但根据病情轻重和医疗干预有所不同[43]。一项针对CdLS患者死亡原因的研究发现，围生期死亡的最常见原因为先天性膈疝(超过1/3)、先天性心脏病(17%)和呼吸系统疾病(13%)；婴儿死亡的最常见原因包括呼吸系统问题(35%)、心血管系统疾病(27%)和胃肠道问题(18%)，其次为脓毒症(4%)和中枢神经系统问题(4%)；在儿童中，其死亡原因主要包括呼吸道问题(32%)、胃肠道问题(18.8%)、意外事故和心血管系统疾病(10.2%)、中枢神经系统疾病(9%)；成人的死亡原因与呼吸系统(32%)、胃肠道系统(26%)、中枢神经系统(10%)、意外(9%)和心血管系统(7%)等问题相关[44]。

4 小 结

CdLS是一类累及多系统的遗传疾病，其有经典表型患者在早期即可被有临床经验的医师识别诊断，但仍有很多非典型患者需要鉴别及诊断。随着分子生物学技术的飞速发展，基因检测成为诊断CdLS患者的重要方法。CdLS明确的分子遗传学诊断有助于其长期管理、评估预后、调查其他可能相关症状及遗传咨询。因此，未来应继续深入开展对CdLS相关基因的研究，正确认识其调控机制、科学预测疾病的进程及进一步开创有效干预方法。