ATP敏感性钾通道型先天性高胰岛素血症患儿临床及遗传学特征

惠培培 徐子迪 张琳 曾俏 刘敏 闫洁 吴玉筠 桑艳梅 朱逞 倪桂臣 李荣敏 王杰英

1徐州医科大学附属医院儿科，徐州 221000；2国家儿童医学中心，首都医科大学附属北京儿童医院内分泌遗传代谢科，北京 100045；3北京儿童医院保定医院内分泌科，保定市儿童医院，儿童呼吸消化疾病研究重点实验室，保定 071000

先天性高胰岛素血症(congenital hypein-sulinism, CHI)是一种遗传异质性疾病，是婴幼儿和儿童时期顽固性、持久性低血糖的主要原因，其特点是顽固性低血糖及与血糖水平不相称的高胰岛素血症。随着研究的不断进展，迄今已发现了至少14种基因突变与CHI有关，相应地构成13种遗传学类型[1-3]。ATP敏感性钾通道型先天性高胰岛素血症(adenosine triphosphate-sensitive potassium channel hyperinsulinism, KATP-HI)是CHI最主要和常见的类型，由编码磺脲受体 1(sulfonylurea receptor 1, SUR1)的ABCC8基因和编码内向整流钾通道蛋白6.2(inward rectifying potassium channel,Kir6.2)的KCNJ11 基因突变引起。本研究总结及分析45例中国KATP-HI患儿的临床特征及携带的致病基因，旨在提高临床医师对该类型CHI的认识。

资料与方法

一、研究对象

选取2002年2月至2018年12月间首都医科大学附属北京儿童医院内分泌科收治的45例经遗传学确诊为KATP-HI的患儿及其家系为研究对象。本研究经医院伦理委员会批准，所有患儿父母均签署知情同意书。

二、诊疗过程

入院后45例患儿均确诊为CHI。CHI的诊断标准[4]包括高胰岛素血症(血浆胰岛素>2 mU/L)、低脂肪酸血症(血浆游离脂肪酸<1.5 mmol/L)、低酮血症(血浆β-羟丁酸<2.0 mmol/L)、1 mg静脉胰高血糖素试验反应血糖变化>0.3 g/L。

39例患儿应用二氮嗪进行试验性治疗，以5 mg·kg-1·d-1为起始剂量，每日2～3次口服，根据患儿病情逐渐增加剂量，最大剂量为15 mg·kg-1·d-1，疗程7～10 d。同时加用氢氯噻嗪利尿1～2 mg·kg-1·d-1，每日2～3次口服，以防止二氮嗪导致的水钠潴留，并予10%氯化钾1～2 ml·kg-1·d-1，每日3次口服，以防止氢氯噻嗪导致的低钾血症。二氮嗪治疗有效的判断标准[3,5]：患儿禁食12～18 h后血糖水平仍可维持在70 mg/dl(3.9 mmol/L)以上，或者血糖水平降至50 mg/dl(2.8 mmol/L)之前出现高酮血症(血浆β-羟丁酸>2.0 mmol/L)。如果应用二氮嗪最大剂量治疗5 d仍不能满足上述标准，则考虑为二氮嗪治疗无效[6]。二氮嗪治疗无效或疗效不确定的患儿中，18例进一步应用奥曲肽治疗，以5 μg·kg-1·d-1为初始剂量，间隔6 h或8 h皮下注射1次，根据患儿病情逐渐增加剂量，最大推荐剂量为20 μg·kg-1·d-1。奥曲肽疗效的判断标准同二氮嗪。部分内科治疗无效的患儿，通过胰腺切除术进一步控制血糖水平。

三、遗传学分析

1．血液DNA提取：留取患儿及其父母的乙二胺四乙酸钠抗凝静脉血3 ml，使用BloodGen Midi Kit(CWBIO，中国) 提取血中全基因组DNA，操作按照试剂盒说明书进行。

2．二代测序：采用IDT公司xGen Exome Research Panel v1.0捕获芯片。首先进行文库制备。(1)基因组片段化，Cavoris仪打断DNA片段至200 bp左右；(2)末端补平修复，片段化DNA经Klenow Fragment、T4 DNA polymerase和T4 PNK携带进行补平修复；(3)3′端腺苷化，应用聚合酶体系在补平修复产物的3′末端加上A碱基；(4)加接头，应用T4 DNA连接酶反应体系，在Thermo mixer中室温反应一定时间将dadpter连接到加“A”的产物；(5)扩增，连接产物经4～6轮PCR扩增；(6)杂交，PCR扩增产物与探针混于杂交体系，置65℃杂交60～68 h；(7)洗涤磁珠和洗脱DNA，杂交样本加入链霉素磁珠，孵育后用洗脱液洗脱；(8)洗脱产物扩增，洗脱产物经10轮LM-PCR扩增。然后进行Illumina平台测序。扩增产物经Illumina hisep xten平台标准化测序操作获取图像原始数据，通过Illumina官方baseball分析软件BclToFastq进行数据分析，并对突变假阳性进行过滤。

3．一代测序(Sanger法)验证：二代测序发现患儿携带ABCC8或KCNJ11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；采用DNASTAR软件进行基因序列分析和比对。参照单核苷酸多态性数据库(dsSNP)和千人组基因库排除非致病性变异，并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(The Human Gene Mutation Database)、NCBI数据库等明确该突变是否曾经报道过。根据人类基因组变异软件Provean、SIFT预测基因突变对蛋白结构的影响。

四、随访情况

对45例患儿进行6个月～10年的长期随访，主要随访内容包括患儿药物治疗、药物不良反应、术后转归、低血糖发作、空腹血糖及餐后2 h血糖、自行缓解等情况。CHI自行缓解的判断标准[7]：采用二氮嗪治疗的患儿停止口服二氮嗪至少5 d，空腹18～48 h(依年龄而定)，血糖水平可维持在70 mg/dl(3.88 mmol/L)，或者出现高酮血症(血浆β-羟丁酸>2.0 mmol/L)。

结 果

一、临床特征

45例KATP-HI患儿中男性26例，女性19例。出生体重1.8～5.0 kg，其中正常体重儿22例(48.9%)，巨大儿22例(48.9%)，低出生体重儿1例。发病年龄为出生当日～ 2岁，其中新生儿期发病34例(75.6%)，1～6个月发病8例，>6个月发病3例。21例首发症状为抽搐，13例为反应弱，2例为多汗，1例为肌张力低，1例为面色青紫，7例无明显临床症状。1例患儿有低血糖家族史，其姐姐5岁时出现低血糖症状，后诊断为CHI。

二、诊疗效果

39例应用二氮嗪治疗的KATP-HI患儿中，12例(30.8%)治疗有效，16例(41.0%)治疗无效，另外11例患儿因二氮嗪治疗出现严重不良反应(血小板降低、严重的水钠潴留、不能耐受的胃肠道反应等)或家庭因素而终止二氮嗪治疗，故对二氮嗪疗效不明确。

二氮嗪治疗无效或疗效不确定而奥曲肽治疗应用的18例患儿，其中13例(72.2%)治疗有效，3例(16.7%)治疗无效，2例疗效不明确。

内科治疗无效的10例患儿行手术治疗，其中8例术前行18氟-左旋多巴正电子发射计算机断层扫描(18F-DOPA-PET)确定为局灶型病变的患儿行胰腺部分切除术；2例术前未行18F-DOPA PET扫描的患儿行次全胰腺切除术，术后病理检查结果显示1例为弥散型病变，1例为局灶型病变。

三、遗传学分析结果

45例KATP-HI患儿共发现52种ABCC8突变及2种KCNJ11突变，且经蛋白结构预测均可能有害或生物学危害性较高。10例携带ABCC8复合杂合突变(表1)，34例只携带ABCC8或KCNJ11单基因突变(表2)；1例男性新生儿出生后1 d发病，出生体重3.8 kg，血糖2.2 mmol/L，同时携带ABCC8基因(c.1775T>G)和KCNJ11基因(c.374T>C)突变，二氮嗪治疗有效。

表1 10例ABCC8复合杂合突变的KATP-HI患儿临床特征及预后

表2 34例ABCC8或KCNJ11基因单突变的KATP-HI患儿临床特征及预后

34例携带单个基因突变的患儿中21例突变来自于父亲，其中18例应用二氮嗪治疗，1例有效，7例无效，10例疗效不明确；3例突变来自于母亲，其中2例应用二氮嗪治疗，均有效，1例饮食控制血糖正常；新生突变6例，均应用二氮嗪治疗，3例有效，3例无效；4例突变来源不详。

四、随访结果

经长期随访，45例KATP-HI患儿中13例继续药物(二氮嗪或奥曲肽)治疗；8例自行缓解，缓解时间6个月～2岁，均为ABCC8突变，其中6例为单基因突变，2例为复合杂合突变；8例行胰腺部分切除治疗的KATP-HI患儿，术后血糖恢复正常；2例行次全胰腺切除术的患儿分别于术后第3年、第4年并发1型糖尿病；1例频繁喂养下未出现频繁低血糖；1例放弃治疗；11例失访；1例因呼吸道感染死亡。

讨 论

KATP-HI是CHI最常见类型，是由于ABCC8及KCNJ11基因缺失性突变导致的。KATP-HI患儿发病较早，多见于新生儿期。既往文献报道，新生儿期发病者约占83%[8]，本研究45例KATP-HI患儿中新生儿期发病者占75.6%，与文献报道基本一致。KATP-HI患儿中巨大儿占比较高，本研究的巨大儿约占48.9%，与文献报道的45.3%接近[8]。

二氮嗪是CHI的一线治疗药物，该药为钾通道开放剂，能与KATP敏感性钾通道的SUR1亚单位结合，使钾通道处于开放状态，从而抑制胰岛素的分泌。研究资料显示，二氮嗪治疗对多数KATP-HI患儿无效(62.0%～86.8%)，机制与KATP-HI编码钾通道的基因出现不同程度的功能缺失性突变有关[8-9]。本组39例患儿曾予二氮嗪治疗，无效率高达41.0%，稍低于文献报道，考虑与部分患儿疗效尚未明确有关。绝大多数二氮嗪治疗无效的CHI患儿奥曲肽治疗效果较好。本组对二氮嗪无效或疗效不确定的18例患儿进一步选择奥曲肽治疗，有效率高达72.2%，与既往文献报道一致。

对内科治疗无效的CHI患者可考虑行胰腺切除术。国外文献建议的手术指征为内科治疗无效的CHI患儿或经18F-DOPA-PET确定为局灶型病变的患儿[10]。2019年美国的一项研究报道246例行胰腺部分切除术治疗的局灶型CHI患儿，97%术后获得治愈，仅7例仍需要通过药物控制低血糖。本组8例行胰腺部分切除术的患儿均获得治愈，说明局灶型CHI行胰腺部分切除术有较高的临床治愈率。次全胰腺切除术的常见并发症主要有反复低血糖、糖尿病和外分泌功能不全，本组2例行次全胰腺切除术的患儿均继发糖尿病，表明术前明确病理类型对手术方式的选择及预后评估极为重要。

研究显示， CHI 患儿随着年龄的增长及其对胰岛素需要量的增加，其低血糖症状可有所减轻，部分患儿可自愈。国外研究报道，约48%CHI患儿的低血糖可自行缓解，且自行缓解的时间跨度为3个月～8岁，自行缓解的患儿中约15%是KATP-HI，4%分别为其他类型基因突变[11]。本组8例患儿自行缓解，时间跨度为6个月～2岁。说明应适当延长 CHI 患者的随访时间，对二氮嗪治疗无效的 CHI 患者应谨慎选择手术治疗，从而尽可能减少手术并发症的发生。

随着研究的进展，迄今已发现448种ABCC8突变，66种KCNJ11基因突变[12]。携带ABCC8基因复合杂合突变的KATP-HI患儿发病时间多较早，组织学类型均为弥散型病变[1]，少数患儿对二氮嗪治疗有效，绝大多数对奥曲肽治疗有效[13-14]。本组10例携带复合杂合突变的KATP-HI患儿中9例曾应用二氮嗪治疗，仅3例有效，5例无效患儿进一步应用奥曲肽治疗，其中4例有效。提示携带ABCC8复合杂合突变的CHI患者多对二氮嗪无效，与文献报道一致[13，15]。研究发现，94%携带ABCC8或KCNJ11基因单一杂合隐性突变患儿的胰腺组织学病变为局灶型，如果突变遗传自父亲，则病变类型为局灶型的可能性上升至98%[16]。隐性遗传的KATP-HI患儿临床低血糖症状多较重，且多对二氮嗪治疗无反应。携带ABCC8或KCNJ11基因单一杂合显性遗传患儿的胰腺组织学类型多为弥散型，临床症状较隐性遗传者轻，且绝大多数二氮嗪治疗有效，这与显性遗传的ATP敏感性钾通道有部分功能相关[16]。本组7例携带ABCC8父系遗传的患儿均为局灶型，均对二氮嗪治疗无效，后行胰腺部分切除术，术后随访，在无药物治疗下血糖均正常。根据患儿的临床表现、二氮嗪治疗情况及组织学类型考虑这7例患儿为常染色体隐性遗传，但因未对胰腺病灶进行微卫星标记分析，暂不能证实母系11p15.1染色体等位基因的缺失。

既往研究发现，母系遗传的携带单个ABCC8或KCNJ11基因突变的CHI患者中巨大儿多见，主要于婴儿期发病，临床症状较父系遗传的隐性突变的CHI患儿轻，多对二氮嗪治疗有效，对二氮嗪试验性治疗无反应者可给予奥曲肽，均治疗有效，迄今尚未见此类患者行手术治疗。文献报道此类患者遗传方式多为常染色体显性遗传，组织学类型多为弥散型[16-17]。本研究的3例母系遗传患儿均为巨大儿，其中2例应用二氮嗪治疗，均有效，1例饮食控制血糖正常，符合文献报道的母系遗传KATP-HI的临床特征。

新生突变所致的KATP-HI遗传方式为常染色体显性遗传，组织学类型多为弥散型，部分对二氮嗪治疗无效[13，17]。本研究6例新生突变，均应用二氮嗪进行治疗，其中3例有效，3例无效。无效患儿中1例曾行18F-DOPA PET，结果显示为局灶型，后行胰腺部分切除术治愈，1例予以奥曲肽治疗后血糖稳定，1例失访，提示新生突变所致的KATP-HI临床症状轻重不一，局灶型CHI可能有着更为复杂的遗传学机制。

Rozenkova等[18]曾报道1例同时携带ABBC8(p.Tyr1293Asp)及KCNJ11(p.Arg50Trp)突变的患儿，突变基因分别来自其父亲和母亲，足月顺产，出生体重4 kg，生后第1天发病，临床症状较轻，对二氮嗪无效但对奥曲肽治疗有效，并于2岁半时自行缓解。本研究也发现1例同时携带ABBC8(p.L592R)及KCNJ11(p.I125T)突变的患儿，足月顺产，出生体重3.8 kg，出生后第1天发病，对二氮嗪治疗有效。患儿现5岁，仍口服二氮嗪治疗，血糖可维持在正常范围内，提示同时携带ABBC8及KCNJ11基因突变的CHI患者发病均较早，临床症状较轻，且均对药物治疗有效。

综上所述，KATP-HI患者发病多较早，临床症状轻重不一，多数对二氮嗪的治疗无效，而奥曲肽的疗效较好。局灶型病变患者行胰腺部分切除术治疗具有较高的治愈率，次全胰腺切除术有继发糖尿病的风险，故术前明确患者的胰腺组织学类型极为重要。部分KATP-HI患儿有自行缓解的可能，故可以适当延长随访时间，谨慎选择手术治疗。携带ABCC8基因复合杂合突变的KATP-HI患儿发病时间早，均为弥散型病变。携带ABCC8或KCNJ11单个基因突变的父系遗传的KATP-HI患儿，隐性遗传者的胰腺组织学类型多为局灶型，临床低血糖症状较重，多对二氮嗪治疗无反应；显性遗传者的胰腺组织学类型多为弥散型，临床症状较轻，绝大多数对二氮嗪治疗有效，这可能与显性遗传的ATP敏感的钾离子通道有部分功能相关。

利益冲突所有作者声明无利益冲突

作者贡献声明惠培培：论文撰写、统计分析；徐子迪、张琳、 曾俏：采集数据、数据整理；刘敏、闫洁、吴玉筠：分析数据；朱逞、倪桂臣：获取材料支持；桑艳梅：研究指导、论文修改