围生期致死性低碱性磷酸酯酶症

围生期致死性低碱性磷酸酯酶症

这篇文献的作者单位为北京华信医院(清华大学第一附属医院)，作者为于凤丹、徐小静、王俊怡 。

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清华大学第一附属医院北京华信医院儿科收治一名生后2小时的患儿，该患儿为男婴，第二胎第一产，足月自然分娩。母孕期患甲状腺功能低下，在清华大学第一附属医院多次胎儿超声发现胸段椎体两侧回声不对称，部分椎体偏细，股骨短于相应孕周，建议其进一步行胎儿核磁检查，家长在外院做核磁检查后未提示异常。在妇产科分娩前有宫内窘迫，脐带绕颈，出生体重3560 g。

患儿生后很快出现呼吸困难，气促、呻吟、吸凹，发绀，存在Ⅱ型呼吸衰竭。查体中发现患儿头颅塑型，颅骨软化，胸围明显小于头围，四肢肌张力偏低。胸部X线显示胸廓呈钟型，部分肋骨纤细，肺部多发小片状磨玻璃影，心影增大。入院后患儿先后3次需要无创通气辅助呼吸支持来缓解呼吸困难。

鉴于患儿胎儿期有可疑骨骼异常问题，生后头颅触之软，有明显的波动感，故完善头颅CT检查，骨窗发现：颅盖骨菲薄、颅骨骨密度明显减低、骨化不全，仅有骨样组织沉积，除很小的3片骨性结构外，整个颅骨均无骨质的矿化结构。

四肢长骨及脊柱X线表现：四肢各长骨骨密度均减低，股骨远端可见骨片影。胸腰椎体多发附件缺如。

以上结果均提示患儿存在多处骨骼骨化不全。进一步完善钙磷代谢化验发现血钙2.76 mmol/L偏高，碱性磷酸酶小于5U/L，明显低于正常范围(45-125 U/L)。

眼科会诊后提示巩膜呈淡蓝色。

综上所述，经查找资料证实该患儿为低碱性磷酸酯酶症患者。完善患儿及患儿父母染色体检查，结果显示：患儿碱性磷酸酶基因(alkaline phosphatase gene，ALPL)有2个杂合突变，分别来自父亲和母亲。

文献全文汉译

围生期复合型杂合性基因突变致死性低碱性磷酸酯酶症一例

摘要

背景：低碱性磷酸酯酶症是一种罕见的遗传性疾病，其特征是骨和牙齿矿化缺陷，组织非特异性碱性磷酸酶活性缺乏。低碱性磷酸酯酶症临床表现多变，预后差。

病例介绍：本研究报告一名男婴被诊断为致命性围生期低碱性磷酸酯酶症。基因分析显示两个杂合子错义变异体c.406c>t（p.R136c）和c.461c>t（p.A154v）。这两个突变分别起源于父母，符合常染色体隐性围生期低碱性磷酸酯酶症，c.461c>t（p.a154v）是新的突变。三级结构模型解释了与患者致死表型相关的两个突变等位基因。SIFT、Polyphen_2和Revel的结果显示两个突变具有致病性。

结论：我们证实了一例由两个杂合子突变引起的围生期致死性低碱性磷酸酯酶症，其中一个是新发现的。这一发现将被证明与受累家庭的遗传咨询和围生期基因检测有关。

关键词：低碱性磷酸酯酶症；组织非特异性碱性磷酸酶；基因突变

背景

低碱性磷酸酯酶症是一种罕见的遗传性疾病，其特征是骨骼和牙齿矿化缺陷，组织非特异性碱性磷酸酶活性缺乏，Rathbun于1948年首次描述低碱性磷酸酯酶症的临床表现变化多样，从宫内死亡到成人牙齿问题和骨质疏松。低碱性磷酸酯酶症有六种亚型，包括围生期致死性、产前（或围生期）良性、婴儿期、儿童期、成人期和牙齿型低碱性磷酸酯酶症。致死性围生期低碱性磷酸酯酶症是最严重的。致命的围生期和婴儿型是常染色体隐性的，而其他温和型或常染色体显性，或隐性。患有致死性围生期低碱性磷酸酯酶症的婴儿表现出钙/磷酸盐代谢（高钙血症）、呼吸暂停、癫痫和进行性脑病的迅速恶化。严重的呼吸问题，多由于胸部畸形和肺发育不良，是死亡的直接原因。低碱性磷酸酯酶症影响着世界各地的所有种族，其流行程度参差不齐。在美国、加拿大、欧洲和日本发病率高，估计分别为1:100000、1:100000、1:300000和1:900000。低碱性磷酸酯酶症的临床诊断基于病史、体检、实验室检查和典型的X射线骨骼改变。此外，遗传分析也是辅助诊断的重要手段。从羊水中提取的细胞的胎儿DNA分析已被用于诊断致死性围生期低碱性磷酸酯酶症。临床上应用酶替代治疗围生期低碱性磷酸酯酶症。

在这项研究中，报告了一位由于杂合子ALPL突变的新组合的致死性围生期低碱性磷酸酯酶症的患儿。两个突变c.406c>t（p.r136c）和c.461c>t（p.a154v）分别起源于其父母，与自身隐性围生期低碱性磷酸酯酶症一致，c.461c>t（p.a154v）是新的突变。采用三维结构模型预测突变型组织非特异性碱性磷酸酶蛋白的功能异常，解释了与患者致死表型相关的两个突变等位基因。本研究的目的是提高临床医生对该病的认识，加强遗传咨询和产前诊断，降低此类儿童的出生率。

病例报告

患儿，男，出生后因呼吸急促被送往我院治疗2h。其母g2p1，男婴为足月婴儿，母亲患有甲状腺功能减退症，在怀孕期间口服优甲乐。出生体重是3560g。APGER评分为10分，患者出生后无窒息。羊水清澈。胎心监护提示早期减速，但脐带及胎盘未见异常。产前25周B超提示胎儿胸椎2-4椎体小。然而，完整的胎儿磁共振成像（MRI）显示没有异常。产前32周B超显示股骨比孕3周左右要短。胸椎两侧回声不对称，椎管相应部位较薄。然而，产前对这些异常现象未给予关注。

婴儿出生后10min逐渐出现呼吸困难，表现为呼吸短促、发绀，随后转入新生儿科治疗。体检结果如下：呼吸频率60次/min，心率130次/min，身长47 cm，头围34 cm，胸围31 cm。患者症状为清醒、反应差、抽搐、三凹征阳性、嘴唇发绀。他四肢短小，头骨软，胸部窄，腹部软。双侧肺呼吸音粗而无湿罗音，心音强而有力，无病理性杂音。肠音正常，四肢肌力低，原反射不全。血检结果如下：pH7.261，pO2 38mmHg，pCO2 55mmHg，碱剩余5mol/L，HCO3 22.6mmol/L，血红蛋白18.4g/dl，提示2型呼吸衰竭。

入院后立即使用无创呼吸，呼吸困难缓解，血气恢复正常。然而，脱机后出现反复呼吸困难，活动或哭泣后呼吸困难加剧。由于患者体内二氧化碳分压的动态增加，氧疗不能停止，需要反复使用。入院后第6天，出现了以不自主吸吮运动或全身性强直为特征的癫痫，抗惊厥药物作用差。反复呼吸困难是一个重要诊断线索，患者接受胸部X光、头颅CT、长骨X光和实验室检查。胸部和腹部X光显示肺纹理增厚，可见毛玻璃影，钟形胸廓，肋骨薄，胸腰椎的多处附属结构缺失（图1a）。四肢长骨X线显示双侧肱骨、尺桡骨、胫腓骨近端、远端骨形态不规则，多条低密度线。股骨远端可见骨碎片（图1b）。头部CT显示出显著降低骨密度和多发性颅骨成骨不全（图1C）。眼科检查显示巩膜呈淡蓝色。血清生化检验显示ALP均低于5 IU/L（正常范围为45-125 IU/L）。血钙磷水平正常。

根据临床和生化检查结果，男婴被诊断为低碱性磷酸酯酶症。

追溯家族史，他的父母都是无症状的，否认近亲婚配。为了确定潜在的遗传缺陷，对ALPL基因进行了分子遗传学检测。父母被告知研究目的并签署知情同意书。清华大学第一医院伦理委员会批准了这项研究。

根据检测说明，使用DNA纯化试剂盒从外周血白细胞中分离出基因组DNA（美国诺克罗斯欧米茄生物技术公司）。利用引物（中国上海生物工程有限公司）在PCR仪（美国加利福尼亚州福斯特市生物系统）上，通过聚合酶链反应（PCR）扩增ALPL基因的所有编码外显子及其侧翼内含子序列。在ABI313Oxi基因分析仪（美国加利福尼亚州福斯特市Biosystems）上，使用相同的引物组和AbibgDye3.1试剂盒（瑞士罗特克鲁兹Biosystems）直接测序。为了识别任何序列变异，使用Chromas Sequencher软件（Technelysium，澳大利亚）将这些序列与ALPL基因（GRCH37/HG19）的参考序列进行比较。在这名患者的两个等位基因中都发现了两个杂合子错义变体；它们与他的父母是分开的。父亲突变为c.406c>t（P.R136c），母亲突变为c.461c>t（P.A154v）。婴儿的父亲和母亲被证实是杂合子携带者。

讨论和结论

婴儿表现出典型的临床表现，如呼吸困难、四肢短缩、呼吸衰竭、血清ALP异常等，与以往文献相似。患儿放弃治疗，出院后第二天死亡。他用各种抗癫痫药物治疗后癫痫没有改善。婴儿低碱性磷酸酯酶症癫痫通常与中枢神经系统维生素B6缺乏有关。5′-磷酸吡哆醛是维生素B6的活性形式，参与大脑中各种神经递质的合成。5′-磷酸吡哆醛可被TNSALP脱磷。吡多沙5′-磷酸的代谢缺陷可导致癫痫。在这个病例中，组织非特异性碱性磷酸酶基因的两个突变导致了致死性围生期低碱性磷酸酯酶症的表型。据我们所知，错义变异体c.406c>t（p.r136c）以前曾被报道过，而错义变异体c.461c>t（p.a154v）是新发现的。

为了研究表型与基因型的相关性，我们采用三维结构分析法分析了蛋白质功能。有必要分析基因型与表型之间的相关性，以确定组织非特异性碱性磷酸酶基因复合杂合子患者中每个突变的作用。研究表明，基因突变可导致不同程度的功能损害，最终导致各种疾病的表现[15-17]。用expasy.org/interactive）构建野生型和突变型组织非特异性碱性磷酸酶蛋白的三级结构模型。在三维结构中，c.406c>t突变导致氨基酸136从精氨酸转变为半胱氨酸，与野生蛋白质结构相比。突变后氨基酸的侧链也发生了变化。然而，附近的化学键没有改变。c.461c>t的突变导致氨基酸的变化。154位丙氨酸变为缬氨酸。154氨基酸和151亮氨酸之间的氢键消失，154氨基酸和158 甘氨酸之间的氢键消失。突变后氨基酸的侧链也发生了变化（图3）。另外，蛋白功能预测软件SIFT，Polyphen_2和Revel表明，本研究中的两个错觉变异是致病性的。

到目前为止，低碱性磷酸酯酶症的ALPL基因已经有388个基因变异（有关综述，请参阅ALPL基因突变数据库在线：http://www.sesep.uvsq.fr/03_hypo_mutations.php）。低碱性磷酸酯酶症的临床表现变化很大，从宫内死亡到成人牙齿问题和骨质疏松症。目前，酶替代疗法已应用于临床，基因疗法仍在研究中。神经检测可用于诊断低碱性磷酸酯酶症。然而，结果表明，这两个突变体的结构发生了显著的变化，并能很好地预测磷酶功能的损害。这些发现与婴儿的临床表现有关。

综上所述，本研究报告了一例罕见的围生期低碱性磷酸酯酶症病例，由组织非特异性碱性磷酸酶基因的两个杂合子有害突变（c.406c>t（p.R136c）和c.461c>t（p.A154v））引起。其中c.461c>t是一个新的突变。三维结构模型的结果表明，这两个突变都能导致显著的结构改变和磷酸酶活性的丧失。本研究将促进临床医生对该病的认识，加强遗传咨询和产前诊断。

胸腰椎X光片（A），四肢长骨X光片（B），头部CT（C）

图1  患者的X线和CT影像学检查结果 

图2 家系TNSALP基因测序结果

野生型组织非特异性碱性磷酸酶单体的带状展示。紫色圆圈代表野生型136个蛋白质位点的结构；绿色圆圈代表野生型154个蛋白质位点的结构；（b）突变型组织非特异性碱性磷酸酶单体的条带呈现。紫色圆圈代表突变型136个蛋白位点的结构；绿色圆圈代表突变型154个蛋白位点的结构

图3 组织非特异性碱性磷酸酶三维建模结构

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