郭莉 何轶群 卢建 钟银环 任丛勉 郑来萍 尹爱华
广东省妇幼保健院医学遗传中心,广东省妇幼代谢与遗传病重点实验室(广州511442)
Wolf-Hirschhorn 综合征(Wolf-Hirschhorn syndrome,WHS)是一类严重出生缺陷的疾病,患者具有典型的面部特征,常伴有生长发育迟缓、智力低下和癫痫发作[1]。WHS是由于4号染色体短臂(4p)末端部分缺失引起的多种先天性异常,1965年由WOLF和HIRSCHHORN 首次报道。WHS 在活产儿发病率为1/50 000 至1/20 000,女性多见[2]。由于WHS 发病率低,以往报道多是针对出生后患儿的个案[3],单个机构产前诊断为WHS 胎儿的报道较少,产前胎儿临床特点总结较少,导致产前诊断相对困难。因此,WHS 准确的产前诊断对出生缺陷防治具有重要意义。一直以来,染色体疾病诊断金标准是传统染色体G 显带技术,尤其是介入性产前诊断。与传统技术相比CMA技术具有分辨率高、不平衡染色体易位定位准确、无需细胞培养、高通量等优点,并逐步推广至产前染色体疾病诊断。本研究通过传统染色体G 显带,结合CMA分析,对高危孕妇进行产前诊断,并结合超声检查、唐氏生化筛查、父母染色体G 显带检查、孕妇年龄和妊娠结局随访等综合分析,探讨WHS 胎儿临床诊断和特点,为产前遗传咨询提供依据。
1.1 研究对象2013年1月至2018年12月在广东省妇幼保健院医学遗传中心就诊或外院转诊的孕妇,因高龄、产前超声筛查异常、唐氏生化筛查高风险、无创产前检查(noninvasive prenatal testing,NIPT)高风险、不良生育史、夫妇双方之一染色体异常等需介入性产前诊断,行传统染色体G 显带或CMA 检测共34 956例,术前均经充分知情并签署知情同意书。
1.2 研究方法
1.2.1 唐氏生化筛查/NIPT孕9~13+6周行唐氏Ⅰ期(妊娠相关血浆蛋白-A+人绒毛膜促性腺激素)/孕15~20+6周行唐氏Ⅱ期(人绒毛膜促性腺激素+游离雌三醇+血清甲胎蛋白),或孕12 周后胎儿染色体非整倍体的NIPT 筛查。
1.2.2 染色体G 显带分析超声引导下采集样本,孕16~24 周取羊水,孕25~32 周取脐静脉血。按常规标准进行胎儿细胞培养、收获、制片、G 显带及核型分析。核型命名依据《人类遗传学国际命名体制ISCN(2016)》。胎儿染色体异常,建议父母外周血染色体检测。
1.2.3 CMA 分析CMA 检测采用美国Agilent 公司8 × 60k 微阵列芯片或美国Affymetrix 公司Cyto-ScanTMHD 芯片,按实验标准严格进行DNA 提取、杂交和全基因组扫描等操作并进行数据分析,查询OMIM、UCSC、ISCA、DGV、DECIPHER等数据库。
1.2.4 产前超声筛查使用彩色多普勒超声诊断仪,腹部凸阵探头,对胎儿进行产前系统的超声扫查,包括胎儿头颅、心脏、消化系统、泌尿系统、脊柱、四肢等,记录异常数据并比较。
2.1 一般情况诊断WHS 共14例,在所有介入诊断病例中发生率为1/2 500。其中12例为单纯4p 末端缺失,2例为染色体隐匿性不平衡易位。孕妇平均年龄30.1±5.9岁(20~40岁),平均孕周27.9±3.5 周(21~35 周),羊水6例,脐带血8例。除4例在中孕期诊断外,其他大多在晚孕期。明确诊断后孕妇和家属均要求终止妊娠。
2.2 唐氏生化筛查/NIPT除2例孕期未进行筛查,2例直接做NIPT,其余10例均进行唐氏生化筛查(表1)。唐氏生化筛查5例提示高风险,5例低风险。NIPT 检测4例,结果均提示低风险。
2.3 胎儿染色体G 显带G 显带分辨率约450 条,检出13例4p 末端部分缺失,缺失位点不尽相同(表1、图1)。其中4p15.3 缺失病例数最多见,有5例(病例4 至病例8);隐匿性不平衡易位导致4p16.1 缺失2例(病例13和14),易位重接在4p16.1 末端断点,极容易漏诊。2例遗传自母亲不平衡易位染色体(病例4和病例13)。1例G 显带正常,而CMA 提示微缺失(病例1)。
图1 正常4 号染色体和WHS 异常4p 末端G 显带核型比较Fig.1 Comparison of G banding karyotype between normal chromosome 4 and abnormal 4p distal of WHS
2.4 胎儿CMA 分析检出14例WHS,包括G 显带检出所有病例,并额外检出1例G 显带正常的病例(病例1)。检出的缺失在4p15.1~4p16.3 之间,缺失片段大小为6.5~34.7 Mb(图2)。病例1 缺失片段为3.4 Mb,在常规G 显带不能检出;该例胎儿双亲外周血CMA 检测正常,提示胎儿异常为新发。此外,病例4 至8(共5例)G 显带均为4p15.3 缺失(图1),但CMA 提示缺失位点不一,缺失片段从10.9 Mb到18.2 Mb不等,相差最大达7.3 Mb(图2)。
2.5 产前超声检查14例WHS 胎儿超声均提示异常,13例在中/晚孕期发现。其中,最多表现为胎儿宫内生长受限(intrauterine growth restriction,IUGR)(12例);其次为肾发育异常(9例),主要表现为肾脏轮廓模糊、皮髓质分界不清、肾盂扩张、肾脏体积小于孕周、肾位置低等(图3)。此外,鼻骨发育异常、心血管异常各5例,唇腭裂、单脐动脉各3例,颜面异常、羊水过少各2例,NT 增厚、小下颌、室管膜下囊肿、侧脑室增宽、膈疝、股骨发育不良、脊柱异常各1例。
图2 CMA 检出14例产前胎儿WHS 缺失4p 末端片段大小与正常4p 末端片段模式图比较(Mb)Fig.2 Compared the size of 4p terminal fragment deletion of 14 cases by CMA and normal 4p pattern(Mb)
WHS 患者临床特点是典型的颅面特征,包括形如“希腊武士头盔”(鼻梁过宽,延续至前额),小头畸形、眼距增宽、小颌畸形、短人中、眉弓高拱、嘴角向下等,其他症状包括生长发育迟缓、智力低下、癫痫、脑结构异常、骨骼异常、先天性心脏病、听力缺陷等[1]。大多患儿自出生第一年起即发育迟缓,青春期后体重增长极差;严重智力低下占65%,中度和轻度分别占25%和10%[4]。产前WHS可胎死宫内,或出生后第一年内死亡,给孕产妇及其家庭带来沉重的身心伤害和经济负担。大多数胎儿由于严重的IUGR 伴或不伴其他超声异常,或因家族性染色体易位而发现[5]。因此,对WHS的早期产前诊断显得尤为重要。
图3 WHS 胎儿肾发育异常超声特点Fig.3 Ultrasound features of fetal renal dysplasia in WHS
在本研究IUGR 是最多见的超声特征,大多数病例早期不明显,中/晚孕期才出现,胎儿发育均低于第10 百分位数。其次,肾发育异常超过半数(9/14),高于文献[6]报道,考虑文献报道中该分类仅以肾发育不良作为指标,本研究将胎儿肾的各种发育异常归为一类,包括肾发育不良、肾脏轮廓模糊、皮髓质分界不清、肾盂扩张、肾脏体积明显小于孕周、肾位置低等。因此本研究提示胎儿肾的各种发育异常可能是产前WHS 重要表现之一,而且往往在早期仅仅表现肾脏偏小,孕早期容易错过诊断,到孕晚期伴随肾发育不良、羊水过少。此外,也有报道[7]称羊水过少可作为WHS 唯一发现,提示胎儿肾功能受到严重影响可能。所以,产前超声筛查孕早期提示胎儿肾脏偏小等发育异常,需引起注意并继续监测肾脏大小、羊水量和是否合并IUGR 以排除WHS。本研究发现鼻骨发育异常5例,较文献报道[8]高,考虑本院较早将鼻骨作为产前筛查指标,发现更多的WHS 胎儿鼻骨异常。因此,孕早期发现鼻骨异常,如鼻骨缺失和发育不良,合并上述肾发育异常,应考虑WHS 早期表现。此外,本研究发现心血管异常5例,单脐动脉、唇腭裂各3例;颜面异常、羊水过少各2例。XING等[8]对10例产前WHS研究发现IUGR(97.7%)和典型的面部表现(82.9%)最为常见,其他较不常见的包括肾发育不全(36.2%)、心脏畸形(29.8%)、唇腭裂(25.5%)、大脑异常(25.5%)、骨骼异常(21.3%)和鼻骨发育异常(12.8%)。相比之下,本研究胎儿颜面异常发现率较低,考虑超声筛查颜面容易受挡、异常不典型引起。因此,本研究认为超声未发现胎儿颜面异常不能排除WHS。
表1 14例产前诊断WHS 胎儿临床特点和染色体核型分析Tab.1 Clinical characteristics and karyotype analysis of 14 cases of prenatal diagnosis of WHS
WHS 被认为是4p 部分缺失引起的一种连续基因综合征,基因组的复杂性是表现多样的原因之一,被认为是一种临床表型多样的疾病[9]。目前WHS 可分为3 类:(1)缺失片段3.5Mb 以内,定位在4p16 至4p 末端,表现轻微;该类往往由于传统G 显带分辨率局限容易被漏诊;(2)缺失片段在(5~18)Mb 之间,具有典型的WHS 表型;(3)缺失片段大于22 Mb,常表现为严重畸形。本研究中12例为单纯4p 末端缺失,2例不平衡易位。按上述分类,第一类有1例,早孕期仅表现为NT 增厚;第二类有9例,其中6例在晚孕期发现,多表现为IUGR、肾发育异常、软指标异常等,并发现早/中孕期超声异常不典型而错过产前诊断最佳时机;第三类有4例,其中3例在中孕期发现,为较严重的IUGR和多发结构异常。总的来说,缺失片段越大、症状越严重者可较早发现。但也有例外,如病例1 缺失片段3.4 Mb,早孕期仅表现NT 增厚,但中孕期表现IUGR和肾发育不良,临床表现如上述第二类较严重者;在第二类中2例比同类严重,如病例5的脊柱异常和病例8的主动脉瓣反流、双侧室管膜下囊肿、唇腭裂等;第三类中有3例均表现为严重结构异常,包括双侧脑室增宽、腭裂、膈疝、心脏增大、股骨发育不良、颜面部异常、鼻骨发育不良、单脐动脉等,但病例10 却相对较轻相当于第二类的表现。特征性颜面异常只有2例,提示胎儿颜面特征不如出生后患者明显,产前病例不能仅从颜面异常来除外WHS。因此,不能通过超声异常程度判断4p 末端缺失片段大小,早孕期缺乏超声表现,中孕期异常不典型也易被忽略,往往在晚孕期发现严重异常时错过最佳诊断时机。
由于WHS 关键区在4p 末端5 Mb 大小以内,目前报道涉及4p16.3 末端至少68 kb 大小缺失[1],该区域缺失即可引起临床症状。多年来传统染色体G 显带技术是介入性产前诊断检测核型的金标准。但受该技术分辨率局限,G 显带很难检测5~10 Mb 以内的单纯缺失和隐匿性易位,甚至在G 显带上缺失位点相同,而实际可达数十Mb 差别。本研究病例1的G 显带正常,CMA 发现4p 有3.4 Mb缺失。病例4 至8的G 显带示4p15.3 缺失,但CMA提示该5例缺失片段从10.9 Mb 到18.2 Mb 不等,相差最大达7.3 Mb,提示CMA 定位更为准确。此外,本研究中病例13和病例14 为隐匿性不平衡易位,易位片段较小,仅从G 显带很难判断是否异常,不能判断易位小片段的来源,需结合CMA 才能明确判断。所以,诊断WHS仅靠传统G显带存在少部分病例漏诊或误诊,实际WHS 发生率可能高于目前报道,因为以往诊断WHS 多采用传统G 显带检测。因此,CMA 在诊断小片段缺失或隐匿性易位的WHS具有非常重要的作用。如果胎儿G显带正常,临床上怀疑WHS的应进一步行CMA 检测。本研究10例唐氏生化筛查,5例提示高风险,包括3例18-三体高风险和2例21-三体高风险,表明该筛查对WHS 具有一定的提示作用,尤其早期9~13+6周筛查,可更早提示WHS 风险。除唐氏生化筛查外,近年推广的NIPT 主要应用二代测序技术,通过孕妇外周血提取胎盘滋养细胞DNA 来筛查胎儿是否患21、18、13 三种常见染色体三体综合征。在本研究4例中,NIPT 结果低风险,考虑检测范围不包括WHS 以及技术本身的局限性。但随着技术发展和测序的深入,NIPT作为筛查WHS具有广阔前景。
确定胎儿4p 缺失的来源对遗传咨询和再发风险评估至关重要,可以有效降低WHS 患儿出生。有报道[9]50%~60%的WHS 由单纯4p 末端部分缺失引起,40%~45%伴有不平衡易位染色体,包括新发异常或遗传自家族不平衡易位染色体。本研究中大多数(12/14)病例为新发异常,孕妇大多为初次妊娠,或之前已分娩一正常孩子,估计再发风险较低,但不能排除生殖腺镶嵌体的可能;2例遗传自母亲不平衡易位染色体,其再发风险增加,或导致复发性流产,应建议下次妊娠及早产前诊断或第三代试管婴儿技术。本研究大多数(9/14)的孕妇为低龄,提示孕妇高龄并非WHS 主要因素,近年本中心对微缺失综合征的研究提示也未发现高龄因素[10]。
综上所述,WHS 早期产前超声筛查不易发现,孕中/晚期主要表现为IUGR,本研究提示胎儿鼻骨发育不良和肾发育异常可能是最早表现之一,应注意鉴别。唐氏生化筛查高风险对WHS 有一定提示作用,需结合超声判断是否进一步介入性产前诊断。怀疑WHS 时需及时介入性产前诊断,染色体G 显带和CMA 检测均可确诊,但少部分WHS涉及4p 末端缺失片段较小,仅凭G 显带可能漏诊,应行CMA 进一步明确。CMA 对染色体4p 末端缺失具有准确定位的作用,对隐匿性不平衡易位和微小片段缺失的WHS 具有重要诊断意义。