NDUFV1和NDUFS1基因变化与儿童遗传性脑白质病的关系研究

宋银森，葛丽丽，孔京慧，郭鹏波，刘磊

(郑州大学附属儿童医院，河南省儿童遗传代谢性疾病重点实验室，河南 郑州450000)

遗传性脑白质病,又称脑白质营养不良,是一 组主要累及中枢神经系统白质的进展性遗传性疾病,中枢白质的髓鞘发育异常或弥漫性损害为其基本特点。但此病除累及脑白质外，也会累及神经系统的非白质区。按照病理改变的特点可将其分为髓鞘囊性变性、髓鞘化低下、异常髓鞘化[1]。遗传性脑白质病的致病机制较复杂,且临床表现各有不同，目前虽有一些酶学方法进行诊断,但对于部分疾病基因诊断确是唯一的方法。我国对肾上腺脑白质营养不良的基因突变分析上取得较大进展。本实验中我们收集髓鞘囊性变性的空泡性脑白质病3例,异常髓鞘化的异染性脑白质营养不良2例和球形细胞脑白质营养不良1例,对其进行实验室检查和NDUFV1（NADH-泛醌氧化还原酶黄素蛋白1）和NDUFS1（NADH-泛醌氧化还原酶Fe-S蛋白1）基因变化分析，使我们能够更精准的进行产前诊断、携带者诊出和临床诊断。

1 资料与方法

1.1 临床资料 选取2015年7月至2018年5月在我院临床诊断的6例儿童遗传性脑白质病患儿作为研究对象,其中女4例、男2例，起病年龄6月龄至3岁。空泡性脑白质病3例,异染性脑白质营养不良2例,球形细胞脑白质营养不良1例。本次研究通过医院伦理委员会审核批准,且受试者家属对本研究知情同意。

1.2 临床表现 3例空泡性脑白质病患儿中,眼震2例，认知障碍1例，3例均以运动倒退为首发症状，存在肌张力障碍、锥体束阳性，起病前有呼吸道感染病史。2例异染性脑白质营养不良患儿均表现为共济失调，智力下降，四肢瘫痪及精神症状。1例球形细胞白质营养不良患儿以惊厥为首发症状，还具有易激惹，四肢僵硬，对听觉触觉刺激过敏等临床症状。患儿父母均身体健康并无近亲结婚。

1.3 实验室检查和基因分析 取6例患儿的外周血分别进行血乳酸检查、脑脊液乳酸检查以及基因分析，同时采集其父母外周血进行基因分析。采用人血液基因组DNA提取试剂盒（北京索莱宝公司），由上海欧意生物应用捕获技术将全基因组外显子区域DNA捕捉并富集后进行高通量测序的基因组分析方法,可发现与蛋白质功能变异相关的基因突变。

2 结果

2.1 实验室检查结果 3例空泡脑白质病患儿中，2例血乳酸升高同时伴有脑脊液乳酸升高，1例血乳酸和脑脊液乳酸均正常。此外，2例异染性脑白质营养不良患儿中，1例血乳酸和脑脊液乳酸均升高,1例血乳酸升高脑脊液乳酸正常。1例球形细胞白质营养不良患儿血乳酸和脑脊液乳酸均正常。

2.2 基因变异情况 1号患儿NDUFV1基因的c.1126C>T（p.Arg377Cys）由精氨酸变异成半胱氨酸，其变异来源于母亲，c.1127G>A（p.Arg377His）由精氨酸变异成苏氨酸，其变异来源于父亲，经蛋白功能预测软件测定其为致病病变。2号患儿NDUFS1基因是c.1162C>A母源性变异，使酪氨酸变异为终止密码子，导致蛋白翻译不完整而致病；c.1494A>G（p.Asp565Gly）由天冬氨酸变异为精氨酸的父源性错义变异。3号患儿NDUFV1基因的c.1102A>G（p.Thr368Pro）由苏氨酸变异为脯氨酸的父源性错义变异。4号患儿NDUFS1基因是c.1362C>A父源性变异,使酪氨酸变异为终止密码子,导致蛋白翻译不完整而致病；c.1694A>G(p.Asp5 65Gly)由天冬氨酸变异为甘氨酸为致病变异。5号患儿 NDUFV1 基因的 c.1156C>T（p.Arg386Cys）由精氨酸变异为半胱氨酸为致病变异。6号患儿NDUFS1 基因的 c.2102G>A（p.Ser701Asn）由丝氨酸变异为天冬氨酸为治病变异，见表1。在文中我们仅列出第4例患者的基因测序结果，见图1。

图1 第4例患者基因测序结果

3 讨论

儿童遗传性脑白质的部分病理分型为为常染色体隐性遗传[1]，在本文中所提到的6例患儿中有4例检测到来自父亲或母亲的遗传变异，其临床症状均以神经退行性改变为主。空泡性脑白质病是在2005年被首次描述[2],之后又有相似的病历被报道[3,4]，但一直并未检测出与其相关的线粒体基因变异,直到2011年报到了2例空泡性脑白质病同胞患者有NDUGS1基因变异,并明确了NDUGS1为致病基因[5]。随后,与NDUGV1变异相关的病例也被相继报道[6-8]。球形脑白质营养不良主要由于半乳糖苷脂-β-半乳糖苷酶的缺陷使半乳糖苷脂不能降解成神经酰胺和半乳糖而致病,未有临床报道其与NDUGS1和NDUGV1基因突变相关。异染性脑白质营养不良主要由于芳基硫酯酶A或神经鞘酯激活蛋白B的缺陷使溶酶体内脑硫酸酯水解受阻,沉积于神经系统白质或者周围神经系统而致病，未有临床报道其与NDUGS1和NDUGV1基因突变相关。

表1 6例遗传性脑白质病患儿的临床表现、实验室检查及基因变异情况

本文收集的6例遗传性脑白质营养不良患者,其中3例空泡性脑白质病患儿以运动发运倒退为首发症状，起病前发育正常，临床表现有肌张力障碍、眼震、认知损害、吞咽困难、共济失调等症状。2例异染性脑白质营养不良患儿以精神症状异常为首发，并伴有智力下降、四肢瘫痪、癫痫等症状。1例球形细胞脑白质营养不良患儿以惊厥为首发症状，伴有易激惹、僵硬、智力发育停滞等症状。三种不同的病理分型中,其首发症状和主要的临床变现均有不同,患者所表现的首发症状和主要临床症状是否可作为诊断依据,则需要更多的临床资料进行验证。经过实验室检查发现有3例患者血乳酸和脑脊液乳酸均有升高,1例患者表现为正常,这说明乳酸的升高对临床诊断具有一定的参考价值,但处于正常值的患者也不能排除此病的可能性。血乳酸和脑脊液乳酸的检测是否具有临床价值还需收集更多的临床资料查阅更多的文献进行统计分析。

在呼吸链复合物Ⅰ缺乏的患者中，NDUFS1突变较为常见，到目前为止有13种NDUFS1突变类型别确定[9-11]在病程进展较慢脑白质病中也有报道NDUFS1突变,但在进展较快的脑白质病中NDUF S1突变最为常见[12-15]。本研究中6例遗传性脑白质营养不良的患者中有3例被诊断出有NDUFS1突变，根据后期随访得知,有2例患者已经死亡,另外1例病情还未得到控制，NDUFV1突变的患者病情进展较慢。遗传性脑白质营养不良并无特殊有效的治疗，但其为常染色体隐性遗传病,做好产前筛查和早期诊断显得尤为重要,本文所检测到的突变位点对以后的临床诊断有所帮助。