1例瓜氨酸血症I型患儿及其父母基因检测分析

吕金峰，侯方，李文杰

(1 青岛市妇女儿童医院，山东青岛266034；2 青岛大学附属医院)

瓜氨酸血症是一组常染色体隐性遗传性代谢病，在临床上分为Ⅰ型和Ⅱ型。Ⅰ型多见于婴幼儿，Ⅱ型多见于成年人。瓜氨酸血症Ⅰ型(CTLN1)是一种以高氨血症为主要临床表现的先天性尿素循环障碍性疾病(UCD)，由编码精氨琥珀酸合成酶(ASS)的ASS1基因发生突变导致。2013年美国的发病率约为1:/250 000[1]，位居UCD中的第3位，国内尚无该病发病率的数据统计。2016年6月，我们对1例CTLN1患儿进行基因检测分析，观察CTLN1患者的基因突变情况，探讨其遗传学特性。

1 资料与方法

患儿，男，2岁5个月，因“发现走路不稳1年余，嗜睡、呕吐、语言倒退半年”入院。患儿系第二胎第一产，足月顺产，出生体质量3 300 g，生后无窒息及青紫，母乳喂养。2个月会抬头，4个月会翻身，6个月会坐，1岁会走，1岁会叫“爸爸、妈妈”，现仍只会说叠词，尚不会说完整的短句。患儿父母非近亲结婚，均体健，母孕期血糖高，第一胎因私人原因流产。体格检查显示：患儿注意力差，多动，仅可表达少数简单称谓语，发音尚清晰，步态慌张，无步基宽，营养中等，发育落后，肝脾触诊不满意，查体不合作，其余查体无异常。

入院后完善辅助检查。脑电图为儿童正常范围睡眠脑电图；头颅MRI提示颅内多发异常信号并DWI高信号，提示脑细胞毒性水肿；染色体微阵列分析未见有临床意义的拷贝数增加、缺失；染色体核型分析为46，XY；血氨118.5 μmol/L、乳酸1.94 mmol/L、β-羟丁酸0.32 mmol/L；格塞尔发展量表测查提示智力重度低下水平；婴儿-初中学生社会生活能力量表提示患儿社会生活能力轻度低下；血串联质谱分析显示瓜氨酸 1 593.31 μmol/L；尿液有机酸综合分析显示尿嘧啶及乳清酸增高；随机血糖降低至3.90 mmol/L；丙氨酸氨基转移酶(ALT)778 U/L、天门冬氨酸氨基转移酶(AST)166 U/L、谷氨酰转肽酶(GGT)80 U/L、谷氨酸脱氢酶(GLDH)37.4 U/L，提示肝功异常；腹部超声检查提示肝回声稍强，脾回声增粗；血常规未见明显异常；凝血酶原时间(PT)24.7 s、部分凝血酶原时间(APTT)55.3 s，提示凝血功能异常；尿常规检测葡萄糖阳性；大便常规检测真菌阳性。根据病史、临床表现及辅助检查，考虑为CTLN1。

征得患儿父母知情同意后，入院第4天，以乙二胺四乙酸抗凝管采集患儿及其父母静脉血各3 mL，采用高通量测序和多重连接探针扩增技术(MLPA)对患儿行氨基酸代谢障碍相关基因检测，应用Sanger测序技术对检测出的突变位点进行父母来源验证，利用SIFT软件和Polyphen-2软件对新发现的突变位点进行功能预测。

2 结果

基因检测结果显示，患儿ASS1基因发生复合杂合突变，两个突变位点为c.470 G>A(p.R157H)和c.577 G>A(p.G193R)，其中c.470 G>A(p.R157H)突变遗传自表型正常的母亲，c.577 G>A(p.G193R)突变遗传自表型正常的父亲，见图1。c.577 G>A(p.G193R)突变在千人基因组数据库和SNP数据库中未检索到，检索PubMed数据库和ExAC数据库未发现相关致病性的报道；SIFT软件预测得分为-7.440，小于阈值，为有害突变；Polyphen-2软件预测的分数为0.937，很可能为致病突变。

注：箭头处为突变位点。

图1 患儿及其父母的ASS1基因测序结果

3 讨论

CTLN1是由ASS1基因发生突变从而导致ASS活性低下或缺乏的一种遗传代谢病。ASS主要存在于肝门静脉细胞中，催化天冬氨酸、瓜氨酸和ATP形成精氨琥珀酸酯，是尿素循环中的限速酶。ASS也在人体的大多数组织中少量表达，参与精氨酸的合成。ASS活性低下或者缺乏，会导致瓜氨酸蓄积、精氨酸缺乏、神经毒性氨聚积等。根据ASS功能的损害程度所导致的症状不同可将CTLN1分为经典型、轻型(迟发型)和无症状型(携带者)[2]。经典型：多于新生儿期发病，起病急骤，高氨血症为主要特点，患儿常有嗜睡、昏迷、喂养困难、惊厥、呕吐等表现，患儿颅内压常增高，易导致脑水肿，病死率极高。轻型(迟发型)：患者起病时间晚或症状轻微，临床上可能表现为复发性神经系统症状，如嗜睡、智力障碍或精神症状，常与其他疾病混淆，不易鉴别。无症状型(携带者)：只有生化指标异常而无临床症状，通常由新生儿疾病筛查发现。本例患儿起病晚，血氨轻度增高，嗜睡、反复呕吐、智力发育落后等神经系统症状显著，为CTLN1轻型。

ASS1基因位于染色体9q34.11～9q34.12，长度为63 kb，具有1 239 bp的开放阅读框，有16个外显子，起始密码子位于外显子3中，终止密码子位于外显子16中。查阅LOVD数据库，截至2018年12月，公开报道的ASS1基因变异总数为203个，以错义突变最为常见。ASS1基因突变的分布具有一定的种族性和地域性，每个种族的突变谱都不尽相同，具有其独特的高频突变。c.1 168 G>A是迄今为止最常见的突变，广泛分布于世界各地[2]。东亚患者中最常见的突变是c.421-2 A>G，日本患者中以c.421-2 A>G、c.910 C>T、c.794 G>A突变最为常见[3]，韩国患者中以c.421-2 A>G、c.1 128-6_1 188 dup 67和c.970 G>A最为常见[4,5]，德国患者最常见的突变为c.1 088 G>A，土耳其患者最常见的突变为c.970 G>A、c.1 085 G>T和c.1 168 G>A，阿根廷患者都是c.1 168 G>A突变的纯合子[6]。Lin等[7]对已经报道的中国CTLN1患者进行回顾，做过基因检测的患儿10例，基因突变类型15个，本研究中的两个突变类型不在其内。因病例总数有限，中国目前并无明显的热点突变。对ASS1基因进行分子遗传学研究，丰富ASS1基因的突变谱，建立基因-表型相关性，有助于表型变异性的研究和评估预后[2,8]。

本例患儿为ASS1基因的复合杂合突变，检测到的两个突变为:c.470 G>A(p.R157H)和c.577 G>A(p.G193R)。其中c.470 G>A遗传自母亲，c.577 G>A遗传自父亲。c.470 G>A(p.R157H)为发生在外显子7上的错义突变，该突变导致ASS的第157号氨基酸由精氨酸(Arg)变为组氨酸(His)。第157号精氨酸位于底物结合口袋的入口处，可以其正电荷吸引带有负电荷的天冬氨酸进入底物结合腔，而突变后的组氨酸，妨碍了天冬氨酸到达其结合位点，从而导致了酶活性的丧失。c.577 G>A(p.G193R)为发生在外显子9上的错义突变，为未报道过的新突变。利用SIFT软件和Polyphen-2软件对该突变位点进行功能预测。SIFT软件预测结果为有害突变，Polyphen-2软件预测结果为很可能为致病突变。c.577 G>A(p.G193R)突变位点被替代的碱基区域为高度保守序列，距离剪切位点11个碱基，导致ASS的第193号氨基酸由甘氨酸变为精氨酸，该改变未使读码框移位，但造成一个螺旋结构的丢失，从而对其蛋白功能造成影响。通过该例患儿的临床表现亦可佐证该突变的有害性，但具体的致病性尚待功能试验来验证。

随着串联质谱技术在新生儿疾病筛查中的普及，越来越多的CTLN1患者在出生后即被检出，对于患儿的早期诊断、早期干预及预后有很大帮助。我们认为，对存在两个以上ASS1等位基因突变的家庭，产前咨询和产前诊断是非常有必要的。

CTLN1的治疗遵循UCD指南中详述的急性和长期治疗建议。因患者的预后、昏迷和血氨水平的持续时间相关，所以在急性高氨血症的情况下，应采用急性治疗，停止蛋白摄入、减少氨的生成，同时使用苯甲酸钠、苯基乙酸钠等氮清除剂清除多余的氮，静脉滴注葡萄糖维持能量供应，补充L-精氨酸，必要时进行血液透析。对于有症状的患者，需长期保持低蛋白饮食，补充L-精氨酸和其他必需氨基酸。在条件允许的情况下，尽早进行肝移植，有助于改善其临床症状和神经发育[9,10]。

综上所述，CTLN1患者存在ASS1基因突变，且为复合杂合突变，遗传自父母。ASS1基因c.577 G>A(p.G193R)突变系新发现的突变位点。临床上生长发育落后、高氨血症、肝功能异常的患儿要考虑CTLN1的可能性，基因检测有助于CTLN1的诊断。对于已经确诊的患者应坚持长期随访，尽早行肝移植。