DYNC1H1新突变致显性遗传脊髓性肌萎缩伴轻度认知障碍

方珍香，朱 敏*，宋建敏，汤 健，赵晓科，陆 芬，杜森杰，徐 红

1南京医科大学附属儿童医院康复科，2神经内科，江苏 南京 210008

常染色体显性遗传脊髓性肌萎缩症-下肢1 型（spinalmuscularatrophy，lowerextremitypredominant-1，SMALED1）是一种非常罕见的、因DYNC1H1基因杂合性突变导致的常染色体显性遗传病。2010 年，Harms等［1-2］根据染色体14q32连锁显性遗传与主要表现为下肢远端受累脊髓性肌萎缩症的临床特征，提出了SMALED1 的命名，并在随后的研究中鉴定了DYNC1H1基因杂合性突变为SMALED1的遗传性病因。DYNC1H1杂合性突变所导致的疾病具有较高的表型异质性，在儿科中所见除SMALED1 相关的运动发育障碍外，还可能导致精神发育迟缓、智力障碍（常染色体显性遗传智力障碍13型，MDR13）和周围神经元轴突退化的遗传性神经性肌萎缩病类型（CMT20）。因此，DYNC1H1相关疾病的基因型-表型发现显得尤其重要。

本研究报道了1个3代3例患者的SMALED1家系，其中先证者儿童期表现出包括SMALED1 临床特征在内的轻度全面发育迟缓（认知障碍），而另2 例患者仅有运动功能受累。该临床表型变异的家系表明了SMALED1 的表型异质性，应引起相关专业临床工作者的认识和重视。

1 病例资料

患儿，男，2岁龄，因“发现运动发育落后6个月”于2020 年12 月至南京医科大学附属儿童医院康复科就诊。患儿系G1P1，足月剖宫产，出生体重3.5 kg，出生时无缺氧窒息病史，无新生儿黄疸病史，围产期无特殊，母孕期无特殊。父母非近亲结婚。母亲运动发育落后，4 岁能独走，走路不稳，呈鸭步。外祖母健在，运动发育落后，具体不详，目前走路不稳，呈鸭步。父亲及外祖父均体健。患儿入院时能短时独站，不能独走，扶走可见双足扁平外翻，外旋。0～6 岁儿童Gesell 发育诊断量表显示，大运动11个月，精细动作18个月，适应性相当于18个月，语言15 个月，个人-社交15 个月。查体：体重12.5 kg，头围48 cm，头颅形态正常，前囟已闭，双肺呼吸音清，心音有力，律齐，未闻及明显杂音。肝脾肋下触及，脾未触及肿大。双下肢生理反射：膝腱反射未引出，原始反射消失，病理反射：巴氏征未引出，四肢肌张力低下，内收肌角160°，腘窝角150°，足背屈角70°，双下肢近端肌萎缩，与远端肌粗细接近（图1）。患儿立位扶站能短时独站，不能独走，扶走可见轻度屈髋、膝反张、双足扁平外翻、外旋。辅助检查：肌电图提示神经源性损害肌电改变（主要累及双下肢，首先考虑脊髓前角细胞或根性损害，运动神经轴索亦难排除）。完善头颅MRI 平扫、脊髓MRI 未见异常。骨盆片正位片、普通脑电图、视听觉诱发电位未见异常。肝肾功能、肌酶谱、电解质、甲状腺功能均正常。遗传代谢病血筛查正常。

图1 患儿仰卧（左）及站立位（右）的下肢形态

为进一步明确病因，本研究在征得患儿监护人知情同意，签署知情同意书，并获得医院医学伦理委员会批准（伦理号：202105049-1）后，责任护士做好基因检测标本目的、方法及注意事项的健康宣教，分别抽取患儿及其父母静脉血2 mL，置于乙二胺四乙酸（EDTA）抗凝外周静脉抗凝管中。同时取外祖母及外祖父指甲，作为基因组抽取样本。由北京智因东方转化医学研究中心有限公司进行全外显子测序（whole exome sequencing，WES）、在线系统（https：//cloud.chigene.org）的遗传病数据分析，以及一代（Sanger）测序验证。外显子组文库构建采用xGen®Exome Research Panel v1.0 捕获探针（IDT，美国），使用NovaSeq 6000（Illumina公司，美国）平台进行高通量测序。通过智因东方自研发算法，同时对WES数据进行了SMN1/2基因外显子拷贝数进行筛查排除常染色体隐性遗传脊髓性肌萎缩（spinal muscular atrophy，SMA）。Chigene 在线遗传病分析整合HGMD、LOVD、OMIM、Clinvar、SWISS和Clinvitae等多个变异数据库，并依据美国医学遗传学与基因组学会（American College of Medical Genetics，ACMG）临床应用指南［3］，对变异位点进行自动化的致病性分析。此外，后续通过欧洲EMBL-EBI提供的在线变异分析工具VarSite（https：//www.ebi.ac.uk/thornton-srv/databases/VarSite），对变异的保守性和致病性进行了整合性分析。

患儿WES 分析检出DYNC1H1基因（NM_001376.4：c.3326A＞G，p.Tyr1109Cys）杂合性变异，并通过Sanger测序验证了该变异遗传自患儿母亲和外祖母（图2）。该变异在公共数据库及Chigene 自有中国人数据库中均无记录，为新发现的变异。依据ACMG 指南对该变异进行分析：①该变异遗传自患儿母亲和外祖母（PM1）；②比照千人基因组数据库（1000 Genomes）、人类基因变异数据库（HGMD）未见变异报道和收录（PM2）；③生物信息学软件（Polyphen2、SIFT、Mutation Taster）预测均为有害（表1）。应用HomoloGene 系统对人类、猕猴、狼、牛、大鼠、小鼠、鸡、斑马鱼、假丝酵母的DYNC1H1蛋白保守性分析发现，DYNC1H1第1 109位Tyr在无脊椎动物、脊椎动物以及哺乳动物之间均高度保守（PP3）；④家系中共3例患者（感染性共分离次数=2），符合疾病共分离特征（PP1）。根据ACMG 指南评级规则，DYNC1H1基因c.3326A＞G（p.Tyr1109Cys）变异评定为“可能致病（likely pathogenic）”（PM1+PM2+PP3+PP1）。结合患儿临床表现，患儿最终诊断为SMALED1。患儿在本院综合康复治疗1个月，运动及认知较前改善，独站较前稳定，可扶楼梯上楼。定期随访，目前患儿在当地医院康复半年，2岁6个月可独走数步，但行走不稳。

表1 不同的生物信息学预测工具评估DYNC1H1 c.3326A＞G变异的可能影响

图2 本研究家系基因检测结果

2 讨论

以“DYNC1H1”或“常染色体显性遗传脊髓性肌萎缩症”、“DYNC1H1”或“SMALED1”为关键词，在中国知网、万方数据知识服务平台及PubMed数据库检索2000 年1 月—2021 年9 月收录的文献，筛选条件为DYNC1H1杂合性错义突变致病，且报道案例有明确的临床诊断及表型的描述。筛选到21 个患者表型及临床诊断明确的DYNC1H1错义突变，并通过绘制DYNC1H1 蛋白复合物（动力蛋白1 复合物）的结构域及功能的示意图来显示这些错义突变（图3）。其中p.P776L 见于2 篇国内报道，分别为国内1 对同卵双胞胎患儿的新生突变［4］，及与前者报道无亲缘关系的1 个家系的多例患者［5］。这些患者均表现为SMALED1［4-5］，筛选条件为文中描述了临床表现及经基因诊断SMALED1。共检索到符合条件的18篇文献，共26例患者［6-12］。

图3 DYNC1H1结构域功能示意图及DYNC1H1错义突变蛋白链位点

SMA是一种遗传性神经肌肉病，其特征是脊髓运动神经元变异导致肌肉无力。最常见的SMA（SMA1）表现为常染色隐性遗传，是由于染色体5q上SMN1基因突变所致。SMALED1 是一种DYNC1H1基因杂合性致病变异导致的、以下肢受累为主要临床特征的SMA 类型［13］。与SMA 发病的病理生理机制相同，均为脊髓运动神经元病变导致的肌肉萎缩、无力，肌电图可提示神经源性改变，但SMALED1患者几乎均表现为局限于下肢的肌肉萎缩和肌无力，并以近端为甚，部分患者膝反射减弱/消失，常伴有先天性足部畸形；多数患者在儿童期起病，但病情进展较慢，除行走不便（蹒跚步态）和跑步能力受限，患者成年后的主要生活质量及寿命不受影响。本研究中患儿母亲及外祖母符合典型的SMALED1表型。同时，DYNC1H1杂合性突变也能导致罕见类型的孤立型智力障碍（常染色体显性遗传智力障碍13 型，MDR13）和CMT 病（Charcot-Marie-Tooth病20 型，CMT20），这表明DYNC1H1突变所关联表型的异质性。Fiorillo 等［14］报道了2 例DYNC1H1错义突变（分别为Q1194R 和E3048K，图3B），其特点在于2例患者除SMALED1表现，均伴有轻度的认知障碍或精神发育迟缓，表明DYNC1H1相关的疾病并非根据表型可进行完全划分，更可能是一个连续的表型谱。本研究家系中的先证患儿临床表现为典型SMALED1 伴有轻度的、以语言和社交能力落后为主的精神发育迟缓，这与Fiorillo等［14］报道的表型特征相似。此外，经过积极的康复治疗，本例患儿的精神发育水平有显著进步，但未来是否发展成为智力障碍（评估年龄＞5 岁）或出现新的孤独症表型，目前还没有足够证据。总之，本研究增加了DYNC1H1突变导致伴随精神发育迟缓的SMALED1案例，可能增加了人类DYNC1H1 参与大脑皮层发育的间接证据，但本例患儿的脑影像学检查并未发现显著的器质性改变。

DYNC1H1基因位于人类染色体14q32.31，其典型转录本（NM_001376.4）包含78 个蛋白编码外显子，编码4 646 个氨基酸残基的动力蛋白胞浆1 重链1（dynein，cytoplasmic 1，heavy chain 1，DYNC1H1）。动力蛋白（dynein）是对基本细胞过程，包括逆行轴突运输、高尔基体定位和自噬十分重要的多亚基分子马达，其中，由动力蛋白重链通过N-末端Tail 结构域同二聚体，结合多个轻链同二聚体，构成了动力蛋白复合物的核心（图3A）。目前所报道的SMALED1 和CMT20 患者其错义突变均位于Tail 结构域，表明Tail 核心结构域与脊髓或周围神经系统表型的关联性，也解释了本案例家系患者典型的SMALED1表型。

DYNC1H1功能缺失性突变能导致小鼠后肢关节异常（类似人类的膝关节外翻）之外，在这些受累小鼠中还能观察到两极神经元细胞迁移障碍导致的脑皮层结构紊乱［15］，这可能提示了人类动力蛋白影响脑皮层发育的机制。在人类MRD13 患者中，也观察到了大脑皮质神经元迁移障碍［16-17］（分别为p.E1518K 和p.H3822P，图3B）；Poirier 等［18］报道了8 例DYNC1H1错义突变导致脑皮层发育障碍的患者，除4 个突变（p.K3241T、p.R3344Q、p.K3336N和p.R3384Q）位于Stalk 结构域，其他分布在包括Tail 结构域的散在位点（图3B）。综合Fiorillo 等［14］报道的2 个伴有轻度认知障碍案例中鉴定的p.Q1194 和p.E3048K 分布散在，以及本案例鉴定的p.Y1190C 也位于常见的Tail 结构域，提出对于DYNC1H1相关的大脑皮层发育障碍，目前仍缺少明确的基因型-表型关联。

目前SMALED1 尚无特效治疗。然而本例患儿通过包括认知能力在内的康复护理和治疗，精神发育迟缓的表现有显著改善。由于本研究的局限性，无法了解患儿母亲及外祖母是否曾有过精神发育病史，因此我们鉴定的新变异p.Y1190C是否导致异质性表型仍有待更长时间的随访观察。