【佳學基因檢測】腎功能不全和蛋白尿經(jīng)基因檢測為巴林格-華萊士綜合征

遺傳病、罕見病基因檢測導讀：

巴林格-華萊士綜合征基因檢測是對疑似英文名稱為Ballinger-Wallace syndrome的疾病進行的基于基于基因序列變化的分子診斷檢測。巴林格-華萊士綜合征基因檢測又叫做母系遺傳性糖尿病合并耳聾。母系遺傳性糖尿病和耳聾 (MIDD) 是一種線粒體遺傳病，臨床表現(xiàn)多樣，可能會延誤診斷。佳學基因通過線粒疾病基因檢測案例介紹了一名來自陜西的患有巴林格-華萊士綜合征57 歲男性帕切科（化名）患慢性腎病的病例。在患上糖尿病和耳聾之前很久，他就出現(xiàn)了蛋白尿；在 36 歲時，腎活檢顯示腎小球輕微異常，電子顯微鏡顯示遠端腎小管上皮細胞有輕度線粒體變性。二十年后，盡管沒有高血壓且血糖控制相對較好，但第二次腎活檢顯示腎硬化伴間質纖維化和小動脈透明增厚。在髓質集合管上皮中發(fā)現(xiàn)顆粒狀腫脹的上皮細胞。電子顯微鏡顯示在足細胞和腎小管細胞中積累線粒體，導致巴林格-華萊士綜合征的診斷。盡管沒有肌肉無力，肌肉活檢也顯示出參差不齊的紅色纖維。線粒體DNA 分析基因檢測顯示 m.3243A > G 突變，并開始補充?；撬帷＜褜W基因致病基因鑒定基因解碼的研究結果表明，線粒體功能障礙主要與進行性腎損傷有關。

基因檢測案例總結性介紹

巴林格-華萊士綜合征是一種線粒體遺傳病，以 2 型糖尿病 (DM) 和聽力障礙為特征。線粒體 (mt) DNA 的異常導致氧化能量產(chǎn)生缺陷引起的巴林格-華萊士綜合征。巴林格-華萊士綜合征的臨床表現(xiàn)多種多樣，可能會延誤其診斷。mt tRNA Leu (UUR)基因中的 m.3243A > G 突變是巴林格-華萊士綜合征中最常見的突變，但這種突變也見于線粒體腦肌病伴乳酸性酸中毒和中風樣發(fā)作 (MELAS) 綜合征。

線粒體在腎臟中非常豐富，尤其是在近端小管和腎小球上皮細胞中；線粒體功能障礙可引起腎損害。與線粒體細胞病相關的腎臟疾病包括局灶節(jié)段性腎小球硬化(FSGS) 和腎小管間質性腎病。此類并發(fā)癥導致慢性腎病 (CKD) 和終末期腎病的進展，需要進行腎臟替代治療。然而，線粒體疾病患者腎臟異質性和 CKD 進展的機制是佳學基因長期關注的焦點。

通過線粒體疾病基因解碼，佳學基因檢測分享一例患有巴林格-華萊士綜合征的 57 歲男性帕切科（化名），他具有 m.3243 A > G 突變，并發(fā)展為慢性腎病。對于這名患者，兩次腎活檢相隔 20 年，以確認腎損傷的進展。肌肉活檢也顯示亞臨床肌病。

巴林格-華萊士綜合征案例介紹

一名來自陜西的 57 歲的男性因逐漸惡化的腎功能不全和蛋白尿被的主治醫(yī)師轉診到佳學基因合作醫(yī)院的腎臟科。他父母不是近親結婚，屬于正常妊娠生育。自 22 歲起，在他的一般健康檢查中發(fā)現(xiàn)輕度尿蛋白從 ± 到 1 +（試紙測試）。他的第一次腎活檢是在 36 歲時進行的。該標本的光學顯微鏡顯示有 12 個腎小球，沒有整體硬化；兩個顯示系膜基質輕度增加，其他幾乎完好無損（圖 1a）。在間質中，纖維化占不到 5% 的面積，并且沒有看到浸潤細胞。免疫熒光未檢測到 IgG、IgA、IgM、C3、C4 和 C1q。電子顯微鏡顯示，遠端腎小管上皮細胞中的一些線粒體具有失去正常結構的嵴（圖 1b）。此時很難診斷病因是線粒體疾病。開始使用血管緊張素轉換酶抑制劑進行治療。

圖1：最初的腎活檢結果取自 36 歲。a光學顯微鏡顯示大多數(shù)腎小球是完整的（高碘酸-希夫染色，× 200）。b電子顯微鏡顯示遠端腎小管上皮細胞中的一些線粒體具有失去正常結構的嵴

在接下來的二十年里，患者的主治醫(yī)生跟蹤了該患者的病情進展（圖 1）。在 40 歲的體檢中，他被發(fā)現(xiàn)患有 2 型糖尿病和雙側感音神經(jīng)性聽力損失。五年后，開始服藥治療2 型糖尿病，同時使用助聽器。此后，血清血紅蛋白 A1c (HbA1c) 水平保持在 6-8% 的范圍內。尿蛋白由-增至2+，腎功能逐漸下降。他沒有肌病或腦病的癥狀，也沒有中風樣發(fā)作史。他的母親因終末期腎病（病因不明）接受了血液透析，他的弟弟患有聽力損失和腎功能障礙（圖3），但是，三個患病的家庭成員中沒有任何一個進行過致病基因鑒定基因解碼。他目前服用的藥物是格列美脲、沙格列汀、二甲雙胍、依那普利和普伐他汀。在 27 歲戒煙之前，他有 10 年每天吸 20 支香煙的歷史。

圖 2：臨床進程。血清 HbA1c 水平保持在 6-8% 范圍內；但尿蛋白為1 + –2 + ，腎功能逐漸下降。eGFR估計腎小球濾過率，HbA1c血紅蛋白 A1c

圖 3：帕切科（化名）家譜。箭頭表示本報告中描述的患者。他的母親因不明原因的終末期腎病接受血液透析，而他的弟弟則表現(xiàn)出聽力下降和腎功能障礙

體格檢查，身高160cm，體重47.8kg，BMI 18.6kg/m ²。帕切科（化名）的血壓為 136/85 mmHg。帕切科（化名）的四肢沒有外周水腫或肌肉無力。眼科檢查未發(fā)現(xiàn)糖尿病性視網(wǎng)膜病變或高血壓性視網(wǎng)膜病變。心電圖和超聲心動圖均在正常范圍內。從患者入院時獲得的實驗室數(shù)據(jù)（表1) 顯示血清肌酐水平升高 (1.10 mg/dL)，估計腎小球濾過率為 55 ml/min/1.73 m ²。在每克肌酐 (g/gCre) 為 0.64 g 時觀察到蛋白尿；未檢測到血尿（1-4 個紅細胞/高倍視野）。值得注意的血清水平是 HbA1c：7.2%；乳酸：18.0 mg/dL（正常，3.7–16.3 mg/dL）；丙酮酸：0.93 mg/dL（正常，0.3–0.9 mg/dL），乳酸/丙酮酸比：19（正常，< 10）。

表1:入院時血液和尿液的實驗室數(shù)據(jù)

驗血		鈉	143毫當量/升	ANA	−
白細胞	5300/毫升	鉀	4.9毫當量/升	PR3-ANCA	−
紅細胞	4.4 × 10 ⁴ /毫升	氯化物	107毫當量/升	MPO-ANCA	−
血紅蛋白	11.9 克/分升	鈣	8.8 毫克/分升	ASO	−
血小板	17.7 × 10 ⁴ /毫升	磷	2.6 毫克/分升	ASK	−
PT-INR	0.9	低密度脂蛋白膽固醇	79 毫克/分升	HBs抗原	−
APTT	26.5 秒	血紅蛋白 A1c	7.2%	丙肝病毒抗體	−
總蛋白	6.7 克/分升	CRP	0.78 毫克/分升	尿液分析
白蛋白	4.2 克/分升	免疫球蛋白	780 毫克/分升	酸堿度	5.5
AST	18 單位/升	免疫球蛋白A	200 毫克/分升	重力	1.024
備選方案	17 單位/升	IgM	77 毫克/分升	蛋白質	0.64 克/克Cre
乳酸脫氫酶	158 單位/升	補體 3	122 毫克/分升	糖	−
堿性磷酸酶	353 單位/升	補體 4	32.1 毫克/分升	紅細胞	1–4/HPF
CK	80 單位/升	CH50	48 單位/毫升	白細胞	1–4/HPF
包子	16.8 毫克/分升	乳酸	18.0 毫克/分升	β2-MG	84 毫克/升
肌酐	1.1 毫克/分升	丙酮酸	0.93 毫克/分升	NAG	5.5 單位/升
尿酸	6.2 毫克/分升	L/P 比例	19	BJP	−

WBC白細胞、RBC紅細胞、PT-INR凝血酶原時間國際標準化比值、APTT活化部分凝血活酶時間、AST天冬氨酸轉氨酶、ALT丙氨酸轉氨酶、LDH乳酸脫氫酶、ALP堿性磷酸酶、CK肌酸激酶、BUN血尿素氮、LDL-cho低密度脂蛋白膽固醇、CRP C反應蛋白、Ig免疫球蛋白、CH50 50%溶血補體活性、L/P乳酸/丙酮酸、ANA抗核抗體、PR3-ANCA蛋白酶3-抗中性粒細胞胞漿抗體、MPO髓過氧化物酶、ASO抗鏈球菌溶血素-O、ASK抗鏈激酶、HBs乙肝表面、HCV丙肝病毒、Ccr肌酐清除率、HPF高倍視野、MG微球蛋白、NAG N-乙酰谷氨酸，BJP Bence Jones 蛋白
因為從帕切科（化名）的家族史懷疑有遺傳性腎病，所以進行了第二次腎活檢。光學顯微鏡顯示 4 個腎小球，均顯示球性腎小球硬化。在間質中，近 40% 的區(qū)域觀察到慢性纖維化。還觀察到含有蛋白質物質的局部慢性炎癥細胞浸潤和擴張的小管（圖 4-a,b）。動脈和小動脈顯示中度纖維內膜增厚和玻璃樣變，血管平滑肌細胞增大（圖 4c）。顆粒狀腫脹上皮細胞 (GSEC)——據(jù)基因解碼是與線粒體細胞病變相關的特定變化 ——在髓集合管上皮細胞中被發(fā)現(xiàn)（圖4d). 與他的第一次腎活檢一樣，免疫熒光未檢測到 IgG、IgA、IgM、C3、C4 和 C1q。電子顯微鏡顯示中度足突消失。在一些足細胞的細胞質中觀察到積累的線粒體（圖 4e）和近端腎小管細胞（圖 1f）。其中一部分被放大了。

圖 4:57 歲時的腎活檢結果。a , b光學顯微鏡顯示整體腎小球硬化（箭頭）、局部慢性炎癥細胞浸潤和含有蛋白質物質的擴張小管（箭頭，高碘酸席夫染色，a : × 40, b : × 200 ）。c血管平滑肌細胞增大（高碘酸銀-烏洛托品染色，× 400）。d髓質集合管上皮中的顆粒狀腫脹上皮細胞（箭頭，Masson-trichrome 染色，× 400）。電子顯微鏡顯示一些足細胞 ( e ) 和近端腎小管細胞 ( f )的細胞質中積累了線粒體，其中一些增大了（箭頭）

基于這些發(fā)現(xiàn)，懷疑是線粒體疾病，并對他的二頭肌進行了肌肉活檢。改良的 Gomori 三色染色顯示參差不齊的紅色纖維（圖 5a）。琥珀酸脫氫酶 (SDH) 染色陽性的參差不齊的紅色纖維表明細胞色素 c 氧化酶染色的纖維活性不足；觀察到強 SDH 反應性血管（圖 5b）. 這些發(fā)現(xiàn)與線粒體功能障礙一致。隨后對肌肉標本進行的基因檢測顯示線粒體基因具有 m.3243A > G 突變，具有 69.9% 的異質性。因此，巴林格-華萊士綜合征的診斷被認為是明確的。開始口服?；撬嵫a充劑（12 克/天）。一年后，他的腎功能保持不變，沒有明顯的副作用。

圖 5:肌肉活檢的光學顯微鏡檢查。a改良的 Gomori 三色染色上的粗糙紅色纖維（箭頭，× 100）。b琥珀酸脫氫酶 (SDH) 染色呈陽性的參差不齊的紅色纖維（藍色）顯示細胞色素 c 氧化酶染色（棕色）的纖維活性不足（箭頭，× 100）。突出顯示了強 SDH 反應性血管（上圖）

巴林格-華萊士綜合征致病基因鑒定基因檢測對蛋白尿患者診斷的啟發(fā)

在該患者中，蛋白尿先于糖尿病或耳聾出現(xiàn)，這使得巴林格-華萊士綜合征的早期診斷變得困難。盡管沒有高血壓或糖尿病性視網(wǎng)膜病變，并且血糖控制相對較好，但病理結果在 20 年內進展為腎硬化伴間質纖維化和小動脈透明增厚。雖然我們在腎小球中找不到任何 FSGS 病變，但通過電子顯微鏡可以在足細胞和腎小管細胞中看到聚集的線粒體。在髓質集合管上皮細胞中發(fā)現(xiàn)了 GSEC，這表明線粒體細胞病變。相反，未發(fā)現(xiàn)糖尿病腎病的典型病理表現(xiàn)（例如，腎小球結節(jié)或玻璃樣病變）。這些觀察結果表明線粒體細胞病變主要與 CKD 進展有關，

先前已在巴林格-華萊士綜合征患者中報道了 CKD。盡管 DM 的病程長似乎對腎臟損害有重大影響，但巴林格-華萊士綜合征患者的腎臟表現(xiàn)并不總是糖尿病腎病的后果。據(jù)報道，獲得性線粒體功能障礙與 CKD 和動脈粥樣硬化進展有關]. 線粒體細胞病變與巴林格-華萊士綜合征患者 CKD 的發(fā)展相關的程度尚不清楚。然而，足細胞和腎小管細胞氧化磷酸化受損可導致活性氧過度生成以及功能和結構改變，從而導致蛋白尿、腎小管功能障礙，最終導致腎小球硬化和間質損傷。

與巴林格-華萊士綜合征相關的臨床特征包括早發(fā)性 DM 伴身材矮小、正?；虻?BMI，以及與 DM 發(fā)病大致同時發(fā)生的聽力損失，如本例所示。由于臨床表現(xiàn)取決于每個器官中線粒體突變的閾值水平，因此巴林格-華萊士綜合征患者會出現(xiàn)其他線粒體相關并發(fā)癥. 我們的患者沒有心臟疾病的癥狀或 MELAS 綜合征的神經(jīng)學表型，但盡管沒有肌肉無力，但他的肌肉活檢顯示參差不齊的紅色纖維。雖然線粒體疾病的臨床表現(xiàn)因人而異，但即使沒有主觀癥狀，也可能在某些器官出現(xiàn)線粒體異常引起的組織學改變。

尚未確定預防巴林格-華萊士綜合征并發(fā)癥的治療方法。據(jù)報道，輔酶 Q ₁₀療法可預防進行性聽力損失并改善巴林格-華萊士綜合征患者的胰島素分泌缺陷。然而，?；撬嵝揎椪Ｈ酥械牡谝粋€反密碼子核苷酸 mt tRNA ^{Leu (UUR)} ，并且在來自具有 m.3243A > G 突變的 MELAS 患者的細胞的mt tRNA ^{Leu (UUR)}^{中沒有?；撬嵝揎?/sup> . 日本最近的一項多中心、開放標簽試驗表明，口服?；撬嵫a充劑可以有效減少中風樣發(fā)作的反復，并增加MERAS 中mt tRNA ^{Leu (UUR)}^{的?；撬嵝揎?/sup> . 牛磺酸有望作為m.3243A > G突變的線粒體疾病引起的各種器官疾病的治療藥物。在這種情況下，除了腎素-血管緊張素系統(tǒng)阻斷療法外，患者還開始口服?；撬嵫a充劑，以防止加重巴林格-華萊士綜合征相關癥狀和 CKD 進展。需要仔細跟進。}}

總之，本病例的研究結果表明，巴林格-華萊士綜合征引起的線粒體細胞病變可能與進行性 CKD 相關。如果根據(jù)臨床病程懷疑與線粒體細胞病相關的腎臟疾病，主動腎活檢可能會導致令人滿意的診斷和治療。

(責任編輯：佳學基因)

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