先天性高胰岛素血症18例临床特征和遗传学分析

徐子迪，张琳，曾俏，吴玉筠，刘敏，闫洁，桑艳梅

先天性高胰岛素血症(congenital hyperinsulinism，CHI)是一种遗传异质性疾病，其主要特征是难治性低血糖及与血糖水平不相称的相对高胰岛素血症，是婴幼儿和儿童时期持续性、复发性低血糖的重要原因。迄今已发现了至少14种基因突变与先天性高胰岛素血症有关，相应地构成13种遗传学类型[1-4]。另外有近50%的CHI患者未发现携带上述14种基因突变，提示对CHI患者进行进一步遗传学研究极为必要。不同类型CHI 患儿的临床特征、治疗方案、治疗效果及预后不尽相同。现选取先天性高胰岛素血症患儿18例为研究对象，对其临床资料及致病基因携带情况进行分析，以期提高临床医师对本病的认识，并为CHI患儿诊疗方案的制定、预后的判断等提供理论依据，报道如下。

1 临床资料

1.1 一般资料 选取2015年12月—2018年10月北京儿童医院内分泌遗传代谢科收治先天性高胰岛素血症患儿18例为研究对象，均符合CHI 的诊断标准[5]，符合低血糖的诊断。其中男7例，女11例，起病年龄生后1 d～1岁2个月，中位起病年龄为45 d，出生体质量2.7～4.9(3.74±0.68)kg；足月胎龄儿10例，巨大儿8例。首发症状：抽搐17例，反应弱1例。 本研究已通过医院伦理委员会批准，患儿家属知情同意并签署知情同意书。

1.2 辅助检查

1.2.1 常规检查：18例患儿空腹血糖0.96～2.60 mmol/L，低血糖发作时胰岛素2.15～33.79 μIU/L，伴无症状性高氨血症4例，血氨78～216 μmol/L(18～72 μmol/L)；血、尿、便常规及ACTH、甲功五项、生长激素等检查未见明显异常。

1.2.2 影像学检查： 18例患儿行腹部超声等常规影像学检查未见明显异常。1例患儿行18F-L-DOPA-PET胰腺扫描提示组织学为弥漫型。

1.2.3 遗传学分析：分别留取患儿及父母的乙二胺四乙酸钠(EDTA)抗凝静脉血3 ml，进行二代测序分析和一代测序验证。二代测序技术路线：参考文献[1-4]及OMIM数据库信息，将与低血糖相关的基因组外显子区通过捕获探针进行目标基因全外显子捕获。一代测序(Sanger法)验证：经二代测序发现7例患儿分别携带ABCC8、GLUD1基因突变。根据基因所验证位点序列设计引物，采用PCR方法进行扩增，用ABI 3730XL 测序仪测序，测序引物采用原PCR引物。基因序列分析采用DNASTAR软件进行序列分析和比对。如突变未遗传自父母，进行亲子鉴定试验证实先证者与其父母的血缘关系，从而判断突变是否为新生突变。数据库分析及蛋白结构预测：参照单核苷酸多态性数据库(dsSNP)和千人组基因库，未见收录；通过搜索在线人类孟德尔遗传数据库(OMIM)、人类基因突变数据库、NCBI数据库等明确突变是否曾经有过报道。

18例患儿中，携带ABCC8基因或GULD1基因突变7例(38.9%)，未发现已知CHI相关致病基因突11例，见表1。3例患儿携带ABCC8基因(NM_000352.3)突变，共包括5种突变类型，其中2种突变尚未见文献报道，见图1。分别用人类基因组变异软件Provean、SIFT、MaxEntScan预测新突变的致病性,最后用ACMG标准对新突变进行综合分析鉴定，结果显示：本研究新发现的ABCC8基因c.3736T>C和c.149-2A>C突变可能具有致病性。4例患儿携带GULD1基因(NM_005271.4)突变，见图2，既往文献均已有报道。

1.3 诊断 18例患儿入院后经相关检查均确诊为先天性高胰岛素血症，诊断标准[5]：(1)高胰岛素血症(血浆胰岛素>2 μIU/ml)；(2)低脂肪酸血症(血浆游离脂肪酸<1.5 mmol/L)；(3)低酮血症(血浆β-羟丁酸<2.0 mmol/L)；(4)1 mg静脉胰高血糖素试验反应：血糖变化>30 mg/dl。

注：A、B.例2；C.例5；D、E.例14

注：A.例6；B.例8；C.例9；D、E.例17

1.4 治疗及预后 18例患儿中，1例通过静脉滴注葡萄糖和加强喂养维持正常血糖水平，17例患儿确诊后曾应用二氮嗪(5～15 mg·kg-1·d-1)进行试验性治疗，以5 mg·kg-1·d-1为起始量口服，每日2次,根据血糖检测情况酌情调整剂量，疗程7～10 d;同时加用氢氯噻嗪1 mg·kg-1·d-1口服，每日3次，以防止二氮嗪所导致的水钠潴留,并予以10%氯化钾1～2 ml·kg-1·d-1口服，每日3次，以防止氢氯噻嗪所导致的低钾血症。因二氮嗪的半衰期较长(9.5～24 h)，故评价二氮嗪的疗效至少应在治疗5 d后进行。该药治疗有效的指标：正常饮食条件下，如患儿空腹血糖可维持>3.0～3.8 mmol/L考虑有效，禁食时间：新生儿4 h、婴儿8 h、年长儿12 h。如果应用二氮嗪最大剂量15 mg·kg-1·d-1治疗5 d仍不能满足此标准时，则考虑为二氮嗪治疗无效[6]。12例应用二氮嗪治疗后，空腹血糖水平可维持在正常水平，其余5例患儿应用最大剂量二氮嗪15 mg·kg-1·d-1治疗5 d后，仍频繁出现低血糖发作，提示患儿对二氮嗪治疗无效停用。

经长期随访，1例未试用二氮嗪治疗的患儿失访；二氮嗪治疗有效的患儿中，继续长期口服二氮嗪10例,二氮嗪减停后血糖可维持正常，自行缓解2例；二氮嗪治疗无效的患儿中，换用奥曲肽治疗有效4例，长期口服；另1例通过加强喂养维持正常血糖水平。2例GDH-HI患儿发生癫痫。

2 讨 论

本组患儿CHI致病基因检出率为38.9%，低于欧美相关文献报道的比例，考虑与样本量较小或人种差别有关[7]。

KATP-HI是CHI最常见和最严重的类型，是由于编码ATP敏感性钾通道的ABCC8和KCNJ11基因发生功能丧失性突变引起的[7]。迄今已发现400多种ABCC8突变和60多种KCNJ11突变类型，其遗传方式多为常染色体隐性遗传，少数为常染色体显性遗传[8-11]。

复合杂合突变在KATP-HI患儿中比较少见，迄今文献报道约60余例。携带复合杂合子突变的患儿通常对二氮嗪治疗无效[12]。本组3例KATP-HI患儿中，2例(例2、14)携带ABCC8基因复合杂合突变,遗传方式均为常染色体隐性遗传，其中1例为巨大儿，1例出生体质量正常；均于生后第1天起病；确诊后均曾试用二氮嗪进行治疗，结果显示均对二氮嗪无效。符合文献报道的常染色体隐性遗传KATP-HI患儿的临床特征。

文献报道显示，由父系遗传的ABCC8或KCNJ11基因杂合突变，其遗传方式存在2种可能：一种是常染色体隐性遗传，患儿体细胞携带父系ABCC8或KCNJ11基因突变伴患儿胰腺病灶内母系11p15.1染色体等位基因缺失。这种父系单亲二倍体表达了父系遗传的基因突变，同样导致了大量印记基因的不平衡表达,包括母系遗传的肿瘤抑制基因H19和CDKN1C及父系遗传的胰岛素样生长因子2(insulin like growth factor-2，IGF2)等，最终导致胰腺β细胞的增生从而发展成局灶性腺瘤，此为胰腺局灶型病变的遗传学基础[13]；该类患儿起病均较早，低血糖症状均较重，且对二氮嗪治疗多无效。另一种可能为常染色体显性遗传，在临床上相对少见。该类患儿起病年龄稍晚于常染色体隐性遗传患儿，临床症状较轻，部分患儿对二氮嗪治疗有效。本组中例5发现了1个父系遗传的ABCC8基因c.149-2A>C突变，为剪切突变，目前尚未见文献报道。该患儿起病较早，出生体质量3.7 kg，对二氮嗪治疗无效，符合KATP-CHI常染色体隐性遗传的特征。因未能对胰腺病灶进行微卫星标记分析，暂不能明确患儿是否存在母系11p15.1染色体等位基因的缺失。根据局灶型病变的遗传学基础，建议该类患儿有条件者应行18F-L-DOPA PET胰腺扫描明确胰腺组织学类型，如确定病变为局灶型，可行胰腺局部切除术达到根治的目的。

ABCC8基因编码的SUR1含有17个跨膜螺旋体，分别组成细胞外的N端横跨膜结构TMD0、TMD1和TMD2以及位于细胞内紧随TMD1和TMD2结构的2个核酸结合结构域：NBD1和NBD2。SUR1的核苷酸结合结构域NBD1和NBD2，可以感知ATP/ADP的浓度变化，将信号传递至细胞内。NBD1对MgATP的亲和力更强，而对其水解作用较弱；NBD2的作用则是通过结合MgATP，将其水解成MgADP，从而激活KATP通道。本组病例2的p.Y179C突变位于TMD1结构域，p.W1246R突变位于NBD2结构域。例5的剪切位点突变位于TMD0结构域。例14的p.D1471N突变位于NBD2结构域，p.R74Q突变位于TMD0结构域。目前研究发现，许多ABCC8基因不同区域的突变，如位于NBD2区域的突变，它们均不影响KATP通道的正常结构或表达能力，但是它们都很明显的减少甚至丧失了对MgADP及二氮嗪的反应能力。由于KATP通道与MgADP的反应能力下降，ATP/ADP比率增高，导致β细胞膜中ATP敏感的钾离子通道关闭，K+离子外流减少,细胞内K+离子浓度增加，细胞内阳离子增加导致细胞膜上的部分区域去极化，激活电压门控L型钙通道，导致钙离子内流增加，与神经末梢释放的递质相似，从而使胰岛素释放增加，引发高胰岛素血症[14]。

GDH-HI是CHI的第二种常见类型, 是由于线粒体谷氨酸脱氢酶的功能增强性突变引起[15]。该型患儿最主要的临床表现是空腹性低血糖和高蛋白饮食所导致(即蛋白质敏感的)的低血糖，对二氮嗪治疗均有效。GDH-HI患儿的另一个重要特征为无症状性高氨血症[16]，该类患儿的血氨浓度一般为正常值高限的3～5倍。

本组4例患儿携带GLUD1基因新生突变，经遗传学确诊为GDH-HI。该组患儿均为足月适于胎龄儿，低血糖症状均较明显，血氨介于90～216 μmol/L之间，最高可达正常高限的3倍，均对二氮嗪治疗有效，符合文献报道的GDH-HI临床特征。例9起病较早，于生后1 d即出现反复抽搐，表现出严重低血糖，提示GDH-HI有于新生儿期起病者，属于该型CHI中少见的新生儿期发病的病例。其余3例患儿均于新生儿期以后起病，与既往文献报道一致。

根据国外文献报道，GDH-HI患儿易发生癫痫。该类患儿发生癫痫的机制可能是由于：(1)长期复发的低血糖导致低血糖性脑病；(2)长期的高氨血症；(3)大脑中谷氨酸脱氢酶的活性增强，导致谷氨酸盐含量及神经递质氨基丁酸减少等[17]。本组4例患儿中，经长期随访，例6和例9确诊为癫痫，符合GDH-HI的临床特征。

随着研究的不断深入，迄今已发现了至少37种GLUD1基因杂合错义突变，主要集中于GLUD1基因的第6、7、10、11、12外显子区[18]。本组4例GDH-HI患儿共发现3种GLUD1基因突变类型，既往文献均有报道。GDH-HI的遗传方式多为新生突变或常染色体显性遗传，其中新生突变约占80%[18]。本组4例GDH-HI患儿GLUD1基因突变均为新生突变，遗传方式与既往报道一致[2]。2017年，Stanley CA团队报道了1例特殊的GDH-HI患儿，患儿同时携带母系遗传的GLUD1基因c.37delC移码突变和新生c.1493C>T(p.S445L)错义突变[19]。患儿为女性，孕39周出生，出生体质量3.7 kg，生后12 h即出现严重的低血糖惊厥并伴有高氨血症，对二氮嗪治疗有效，提示GDH-HI患儿可能有着更复杂的临床表型和遗传背景。

总之，CHI发病机制复杂，不同遗传学类型的CHI患者其临床表现、治疗方案及预后也不尽相同。携带ABCC8基因突变者通常起病较早，多对二氮嗪治疗无效。携带GLUD1基因突变的患儿起病相对较晚，均对二氮嗪治疗有效，该型患儿有发生癫痫的倾向，临床需注意密切随诊。及时进行CHI相关致病基因突变分析，对于判断CHI患者的遗传学类型、诊疗方案的确立及预后的判断均有着重要的意义。

利益冲突：所有作者声明无利益冲突

作者贡献声明

徐子迪：设计研究方案，实施研究过程，论文撰写；张琳、曾俏：统计分析、资料搜集整理；吴玉筠、刘敏、闫洁：提出研究思路，资料搜集；桑艳梅：课题选择与设计，论文审核