【佳學(xué)基因檢測(cè)】不好好吃飯、久睡不醒查病因基因檢測(cè)

厭食和嗜睡的基因根源導(dǎo)讀

鳥(niǎo)氨酸轉(zhuǎn)氨甲酰酶缺乏癥 (OTCD) 是一種 X 連鎖尿素循環(huán)障礙，其特征是鳥(niǎo)氨酸轉(zhuǎn)氨甲酰酶活性降低或缺失，導(dǎo)致神經(jīng)毒性氨的積累。大約 80%–90% 的致病變異是通過(guò) Sanger 測(cè)序或OTC的多重連接依賴性探針擴(kuò)增 (MLPA) 鑒定的基因。一名有 OTCD 生化證據(jù)的 23 歲男性被轉(zhuǎn)診進(jìn)行分子分析。最初的 Sanger 測(cè)序未產(chǎn)生致病變異。MLPA 檢測(cè)懷疑外顯子 1 鑲嵌缺失；然而，高分辨率微陣列并未識(shí)別 X 染色體上的拷貝數(shù)變異。對(duì)疑似斷點(diǎn)的測(cè)序檢測(cè)到一個(gè)半合子的可能致病啟動(dòng)子變體，c.‐106C > A，它位于 MLPA 探針結(jié)合位點(diǎn)內(nèi)。隨后，轉(zhuǎn)診到厭食和嗜睡的致病基因鑒定基因檢測(cè)研究組中心的歷史患者，他們的 OTCD 沒(méi)有分子病因，用這些引物重新測(cè)序，并且在另外兩名不相關(guān)的男性中也發(fā)現(xiàn)了這種變異。本病例系列中描述的所有三名患者都患有遲發(fā)性疾病。兩人在 5 歲時(shí)出現(xiàn)嘔吐，而另一個(gè)是根據(jù)遲發(fā)性 OTCD 家族史從出生開(kāi)始管理的。一名患者因反復(fù)失代償需要進(jìn)行肝移植；另外兩個(gè)通過(guò)限制蛋白質(zhì)的飲食進(jìn)行管理。所有三名患者都沒(méi)有遭受任何明顯的神經(jīng)損傷，并且作為成年人運(yùn)作良好。這些病例支持篩選基因組內(nèi)的啟動(dòng)子區(qū)域OTC基因，特別是如果分子基礎(chǔ)尚未通過(guò) MLPA 或編碼區(qū)測(cè)序闡明。

關(guān)鍵詞： 先天性代謝異常，鳥(niǎo)氨酸轉(zhuǎn)氨甲酰酶缺乏，啟動(dòng)子變異，尿素循環(huán)障礙

1.鳥(niǎo)氨酸轉(zhuǎn)氨甲酰酶缺乏癥與厭食和嗜睡

鳥(niǎo)氨酸轉(zhuǎn)氨甲酰酶缺乏癥 (OTCD) (OMIM # 311250) 是一種 X 連鎖疾病，占所有遺傳性尿素循環(huán)障礙的至少一半。由位于 X 染色體短臂 (Xp11.4) 上的OTC基因編碼的鳥(niǎo)氨酸轉(zhuǎn)氨甲酰酶 (OTC) (EC 2.1.3.3)在肝臟中將神經(jīng)毒性氨轉(zhuǎn)化為尿素至關(guān)重要。這種酶的缺乏會(huì)導(dǎo)致血液中氨的積聚。男性通常在新生兒期（4 周內(nèi)）出現(xiàn)癥狀性高氨血癥，表現(xiàn)為喂養(yǎng)不良和嗜睡，如果不治療，進(jìn)展為昏迷甚至死亡。然而，遲發(fā)性表現(xiàn)（從嬰兒期到成年期）可能具有不同的臨床特征，包括發(fā)育遲緩、精神病和腦病，通常由蛋白質(zhì)負(fù)荷、并發(fā)疾病或藥物引起。雖然通常無(wú)癥狀，但雜合子女性也可能表現(xiàn)出多種疾病。女性通常會(huì)經(jīng)歷一個(gè)減毒的臨床過(guò)程，并且不太可能發(fā)展為昏迷和死亡，盡管可能會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的不良后果。

OTCD 的診斷基于特征性生化檢查結(jié)果：高氨血癥、谷氨酰胺升高、血漿中瓜氨酸和精氨酸含量低，以及乳清酸尿癥。常規(guī)診斷分子分析（編碼區(qū)和外顯子/內(nèi)含子邊界的 Sanger 測(cè)序加上缺失/重復(fù)分析）經(jīng)常被要求用于確認(rèn)和生殖目的，并確定 80%–90% 病例的病因。雖然由于缺乏聚合酶鏈反應(yīng) (PCR) 擴(kuò)增，可以識(shí)別男性的大OTC缺失，但檢測(cè)男性的重復(fù)和鑲嵌缺失通常需要多重連接依賴性探針擴(kuò)增 (MLPA) 分析。有生化證實(shí)為 OTCD 的個(gè)體的病例報(bào)告，在常規(guī)篩查中未發(fā)現(xiàn)致病變異。然而，進(jìn)一步的分析確定了OTC基因內(nèi)的深層內(nèi)含子、啟動(dòng)子或增強(qiáng)子變體。

厭食和嗜睡的致病基因鑒定基因檢測(cè)研究組報(bào)告了另外三例由OTC基因中的啟動(dòng)子變異引起的遲發(fā)性 OTCD 病例；c.‐106C>A ( NC_000023.10 :g.38211844C>A)。在確定其分子病因方面存在很大延遲，因?yàn)檫@種變異無(wú)法通過(guò)常規(guī)分子分析明確識(shí)別。通過(guò)適當(dāng)?shù)闹委?，這三名患者的臨床結(jié)果普遍良好。厭食和嗜睡的致病基因鑒定基因檢測(cè)研究組詳細(xì)討論了他們的臨床病史，并強(qiáng)調(diào)了在常規(guī)分子分析中包括詢問(wèn)OTC啟動(dòng)子區(qū)域的重要性。

2. 患者 1

由于母體 HELLP（溶血、肝酶升高和血小板計(jì)數(shù)低）綜合征，患者 1 在妊娠 29 周時(shí)通過(guò)剖腹產(chǎn)出生。他有一個(gè)同父異母的男性兄弟姐妹，有共同的母系遺傳，在吃了大量蛋白質(zhì)餐后出現(xiàn)持續(xù)嘔吐。這個(gè)兄弟姐妹在 12 歲時(shí)被生化診斷為鳥(niǎo)氨酸轉(zhuǎn)氨甲酰酶缺乏癥，并在一次海外度假后不久死于高氨血癥性腦病，享年 33 歲。他的智力正常，獲得了高級(jí)管理職位。

患者 1 被假定患有 OTCD，并且從出生開(kāi)始就采用低蛋白飲食進(jìn)行治療。6 周齡時(shí)的別嘌醇負(fù)荷試驗(yàn)顯示尿乳清酸正常（10 mmol/mol 肌酐：正常范圍 < 15.5）和乳清酸升高（25 mmol/mol 肌酐：正常范圍 <7）。盡管如此，他的飲食限制和精氨酸補(bǔ)充劑在童年時(shí)期仍然存在。他患有多種并發(fā)疾病，沒(méi)有記錄在案的高氨血癥。他8歲時(shí)智商為64，但在主流學(xué)校完成了高中教育，沒(méi)有學(xué)習(xí)支持，繼續(xù)接受職業(yè)教育。他目前與父母住在一起，并被聘為銷售助理。

作為一個(gè)成年人，他的蛋白質(zhì)攝入量已經(jīng)放開(kāi)，并且在食用高蛋白餐后沒(méi)有任何癥狀。他引起了代謝服務(wù)的注意，希望對(duì) OTCD 進(jìn)行分子確認(rèn)。他的體格檢查正常，包括正常的生長(zhǎng)參數(shù)，沒(méi)有慢性肝病的跡象。

生化檢查顯示空腹血漿鳥(niǎo)氨酸、精氨酸和瓜氨酸濃度正常，谷氨酰胺輕度升高（760 μmol/L：正常范圍 420-700）。氨和尿乳清酸鹽濃度正常。重復(fù)別嘌醇負(fù)荷試驗(yàn)顯示尿乳清酸升高（27.3 mmol/mmol 肌酐：正常范圍 0-4.9）與尿素循環(huán)缺陷一致。微陣列分析顯示在 Xq21.1 處有約 0.5 兆堿基的間質(zhì)半合子缺失，與表型無(wú)關(guān)。含有OTC基因的染色體區(qū)域Xp11.4看起來(lái)正常。2017 年， OTC基因的常規(guī) Sanger 測(cè)序未能識(shí)別出致病性變異。

3. 患者 2

患者 2 為 5 歲男孩，持續(xù)嘔吐數(shù)周。他足月通過(guò)選擇性剖腹產(chǎn)出生，沒(méi)有并發(fā)癥。他有輕度表達(dá)性言語(yǔ)延遲的背景，歸因于繼發(fā)于滲出性中耳炎的聽(tīng)力損失。他自己選擇了低蛋白飲食，他的母親也更喜歡素食。

尿液有機(jī)酸分析顯示乳清酸鹽升高。隨后發(fā)現(xiàn)他升高了氨和谷氨酰胺，盡管不再提供確切的值。別嘌醇負(fù)荷試驗(yàn)顯示尿乳清酸增加（22 μmol/mmol 肌酐（前）至 51 μmol/mmol 肌酐（后）：正常范圍 <7）。別嘌醇激發(fā)后氨氣升高（98 μmol/L：正常范圍 20-80）。他開(kāi)始服用苯丁酸鈉和精氨酸，并建議他繼續(xù)自我限制蛋白質(zhì)攝入量，避免大量肉類、奶酪和牛奶。

六歲時(shí)肝活檢顯示局灶性門(mén)靜脈慢性炎癥和界面性肝炎，核糖原化明顯。OTC的肝酶活性降低（110 nmol/min/mg蛋白：正常范圍>200）。2006 年， OTC基因的常規(guī) Sanger 測(cè)序未能識(shí)別出致病性變異。2013 年隨后的下一代測(cè)序（尿素循環(huán)障礙組）對(duì)任何已知的致病變異也呈陰性。

患者 2 完成了主流學(xué)校教育，現(xiàn)在作為學(xué)徒工作。他仍然服用苯丁酸鈉、苯甲酸鈉和精氨酸，并將天然蛋白質(zhì)攝入量限制在 0.8 g/kg/天左右。

有趣的是，患者 2 的哥哥在兒童時(shí)期發(fā)育遲緩，并且還自行選擇了低蛋白飲食。在 10 歲時(shí)，他在一次并發(fā)疾病期間出現(xiàn)了長(zhǎng)時(shí)間的全身性強(qiáng)直-陣攣性癲癇發(fā)作，原因不明。他還進(jìn)行了異常的別嘌醇負(fù)荷試驗(yàn)和肝臟鳥(niǎo)氨酸轉(zhuǎn)氨甲酰酶活性降低（67 nmol/min/mg 蛋白：正常范圍 > 200），但未進(jìn)行分子檢測(cè)。

4. 患者 3

患者 3 為 5 歲男孩，有 18 個(gè)月的異常行為史，間歇性嘔吐和嗜睡。沒(méi)有明顯的產(chǎn)前或圍產(chǎn)期病史。他的母親有偏頭痛病史。

歷史記錄表明他的氨水平輕度升高（無(wú)法獲得確切值）。尿液代謝篩查顯示乳清酸鹽增加（33 μmol/mmol 肌酐：正常范圍 < 10）。血漿谷氨酰胺升高（1195 μmol/L：正常范圍<907 μmol/L），血漿精氨酸和瓜氨酸在正常范圍內(nèi)。母親和外祖母接受了蛋白質(zhì)和別嘌醇負(fù)荷試驗(yàn)。他們?nèi)匀粺o(wú)癥狀，但表現(xiàn)出乳清酸鹽排泄增加。

患者 3 開(kāi)始限制蛋白質(zhì)為 1.75 g/kg，逐漸降低至 1.1 g/kg。給他開(kāi)了苯甲酸鈉、苯乙酸鈉和精氨酸，并注意到他在開(kāi)始服用后能量水平有所提高。然而，他每年（4 到 5 次）在當(dāng)?shù)蒯t(yī)院多次入院，氨濃度增加到 200-350 μmol/L。

7 歲時(shí)使用 WISC-III（韋克斯勒兒童智力量表 - 第三版）工具進(jìn)行的正式發(fā)育評(píng)估顯示出良好的一般能力（第 58 個(gè)百分位），但在閱讀、算術(shù)和注意力方面特別薄弱。很明顯，即使在兩次入院之間，患者的認(rèn)知狀態(tài)也不正常，即使添加了苯丁酸鈉，進(jìn)展也很有限。盡管天然蛋白質(zhì)攝入量減少至 1 g/kg/天并開(kāi)始補(bǔ)充必需氨基酸，但仍有持續(xù)入院（17 歲前入院 87 人）和長(zhǎng)時(shí)間的腦病。

患者在 17 歲時(shí)接受了肝移植。術(shù)后最初有一些挑戰(zhàn)，包括膽漏；然而，他穩(wěn)步康復(fù)，并在移植后 35 天出院回家，飲食有效自由化。他的認(rèn)知沒(méi)有經(jīng)過(guò)正式評(píng)估，但他已經(jīng)讀完了高中，找到了工作，能夠進(jìn)行對(duì)話。他有一段長(zhǎng)期的戀情，并育有一個(gè)男孩。

1998 年對(duì)OTC基因的常規(guī) Sanger 測(cè)序未能鑒定出致病變異。

5. 識(shí)別OTCD的分子基礎(chǔ)

所有三名患者在癥狀出現(xiàn)后不久都被生化診斷為 OTCD。然而，近二十年來(lái)，這些患者的分子病因?qū)W被證明是難以捉摸的。盡管對(duì)患者 1 的初始 Sanger 測(cè)序未發(fā)現(xiàn)致病性變異，但 MLPA 分析發(fā)現(xiàn)代表OTC外顯子 1 的單個(gè)探針可重復(fù)地減少了約 25%。該結(jié)果表明該區(qū)域可能存在馬賽克缺失，以及高分辨率染色體X 微陣列用于探索這一發(fā)現(xiàn)。在該區(qū)域內(nèi)未檢測(cè)到鑲嵌拷貝數(shù)變化。替代引物設(shè)計(jì)為包含 MLPA 探針區(qū)域，該區(qū)域位于OTC的上游啟動(dòng)子區(qū)域，預(yù)計(jì)這種可能的刪除超出了微陣列的分辨率。該啟動(dòng)子區(qū)域的 Sanger 測(cè)序確定了一個(gè)單核苷酸取代，c.-106C > A ( NC_000023.10 :g.38211844C>A; 圖 1）。由于該變體位于 MLPA 探針結(jié)合位點(diǎn)內(nèi)，因此探針結(jié)合效率受到影響，導(dǎo)致在該患者中看到人為的 MLPA 結(jié)果。

圖1：c.‐106C> A 變體在OTC基因中的基因組位置。(A) 與野生型參考序列相比，在厭食和嗜睡的致病基因鑒定基因檢測(cè)研究組的三個(gè)案例中發(fā)現(xiàn)的 c.-106C>A 半合子變體的 Sanger 測(cè)序痕跡。(B) OTC基因啟動(dòng)子區(qū)域的示意圖。翻譯起始位置由 c.1 引用，c.‐106C>A 變體的位置標(biāo)記在 5' 非翻譯區(qū)的啟動(dòng)子內(nèi)

一組其他男性患者轉(zhuǎn)介到厭食和嗜睡的致病基因鑒定基因檢測(cè)研究組的OTC基因測(cè)序設(shè)施，但沒(méi)有針對(duì)他們的鳥(niǎo)氨酸轉(zhuǎn)氨甲酰酶缺陷的分子病因，使用這些引物重新測(cè)序，從而在患者 2 和 3 中鑒定出這種反復(fù)性變異。

隨后的分離研究確定了兩個(gè)女性雜合子（患者 3 的姐妹和母親），后者的蛋白質(zhì)和別嘌醇激發(fā)試驗(yàn)呈陽(yáng)性?；颊?1 的母親和患者 3 的外祖母也有相似的激發(fā)試驗(yàn)結(jié)果，但沒(méi)有進(jìn)行分子確認(rèn)。然而，迄今為止，這些女性都沒(méi)有任何代謝失代償。

6. 鳥(niǎo)氨酸轉(zhuǎn)氨甲酰酶缺乏癥的診斷與治療共識(shí)

大約 80%–90% 的生化證實(shí)鳥(niǎo)氨酸轉(zhuǎn)氨甲酰酶缺乏癥患者發(fā)現(xiàn)了致病變異，主要在OTC基因的編碼區(qū)或內(nèi)含子/外顯子邊界內(nèi)。然而，人們?cè)絹?lái)越認(rèn)識(shí)到人類基因組的非編碼區(qū)域中還有其他致病變異，OTCD 也是如此。

Ogino 及其同事報(bào)告了一例在出生后第一天出現(xiàn)高氨血癥性腦?。ò?gt;230 μmol/L）的病例。肝臟中的OTC酶活性檢測(cè)不到。OTC基因的初始 Sanger 測(cè)序未發(fā)現(xiàn)致病變異。隨后，對(duì)來(lái)自患者肝臟的 mRNA 進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)在外顯子 5 和 6 之間插入了一個(gè) 135 個(gè)核苷酸序列，這是由深度內(nèi)含子單核苷酸取代 c.540+265G>A 引起的，該取代激活了內(nèi)含子內(nèi)的一個(gè)隱秘剪接位點(diǎn)五。此外，Kumar 及其同事在之前的分子研究中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)致病性變異的七分之三的患者中發(fā)現(xiàn)了相同的變異。

其他機(jī)制也與男性較溫和的表型有關(guān)。在 18 個(gè)月大時(shí)出現(xiàn)嘔吐、昏迷和高氨血癥的男性中發(fā)現(xiàn)的移碼變異隨后被確定為馬賽克（60% 在淋巴細(xì)胞中，65% 在口腔粘膜中）。在這種情況下，一個(gè)預(yù)計(jì)會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重新生兒發(fā)病疾病的無(wú)效變異因殘留的野生型等位基因而得到改善。

Jang 及其同事提供了迄今為止唯一關(guān)于導(dǎo)致 OTCD 的啟動(dòng)子變異的報(bào)告。在這項(xiàng)研究中，他們對(duì)來(lái)自不同家族的 9 名男性的保守調(diào)控區(qū)域（包括啟動(dòng)子和上游 9 kb 的增強(qiáng)子區(qū)域）進(jìn)行了測(cè)序，這些男性具有提示 OTCD 的臨床或生化特征。這些患者的表型差異顯著（從新生兒表現(xiàn)到無(wú)癥狀）；然而，三分之二的患者發(fā)病較晚。鑒定了五種不同的啟動(dòng)子區(qū)域變體和單個(gè)增強(qiáng)子區(qū)域變體。使用熒光素酶報(bào)告基因或 DNA 下拉分析對(duì)所有變體進(jìn)行了功能驗(yàn)證。三名患者攜帶相同的 c.‐106C>A 變體，這表明這可能是患有遲發(fā)性 OTCD 的男性的反復(fù)性變體。

厭食和嗜睡的致病基因鑒定基因檢測(cè)研究組的案例系列增加了與遲發(fā)性 OTCD 相關(guān)的啟動(dòng)子變異的有限文獻(xiàn)。所有患者均未出現(xiàn)新生兒期（4 周齡前）疾病，生化診斷時(shí)僅有輕度氨升高（如果有的話）。然而，它們的疾病進(jìn)展也存在顯著差異?；颊?3 經(jīng)歷了與代謝失代償相關(guān)的嚴(yán)重疾病，87 次住院（12 年內(nèi)），需要進(jìn)行肝移植以保持認(rèn)知；對(duì)管理戰(zhàn)略的不遵守可能是造成這種情況的原因。患者 2 自行選擇了低蛋白飲食，只有 3 次失代償需要住院；他以平均認(rèn)知維持嚴(yán)格的蛋白質(zhì)限制。患者 1 也有類似的蛋白質(zhì)限制，并且從未出現(xiàn)代謝失代償。盡管他們的臨床歷程存在差異，但所有三名患者的預(yù)后都比患有新生兒期發(fā)病的男性患者要好得多。

重要的是要注意，從歷史上看，OTC基因的分子分析并不經(jīng)常涵蓋深層內(nèi)含子或啟動(dòng)子區(qū)域。厭食和嗜睡的致病基因鑒定基因檢測(cè)研究組的案例系列是越來(lái)越多的文獻(xiàn)報(bào)道這些分子病因的一部分。對(duì)于任何明確生化診斷為 OTCD 且在常規(guī)分子分析中未發(fā)現(xiàn)致病變異的患者，都應(yīng)考慮對(duì)這些額外的OTC基因區(qū)域進(jìn)行靶向篩查。隨著全基因組測(cè)序成本的迅速下降，這些區(qū)域的覆蓋將變得更容易且更具成本效益，有助于最大限度地提高診斷率。

A serendipitous journey to a promoter variant: The c.-106C>A variant and its role in late-onset ornithine transcarbamylase deficiency.

Hertzog A, Selvanathan A, Halligan R, Fazio T, de Jong G, Bratkovic D, Bhattacharya K, Tolun AA, Bennetts B, Fisk K.JIMD Rep. 2022 Apr 12;63(4):271-275. doi: 10.1002/jmd2.12289. eCollection 2022 Jul.PMID: 35822098 

• 上一篇：【佳學(xué)基因檢測(cè)】具有復(fù)雜臨床表現(xiàn)的疾病的基因檢測(cè)：高胰島素血癥
• 下一篇：【佳學(xué)基因檢測(cè)】?jī)和颓嗌倌昙易逍愿吣懝檀佳Y基因檢測(cè)及其解決方案

• 收藏
• 挑錯(cuò)
• 推薦
• 打印