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迟发型cblC型甲基丙二酸血症：临床、生化及基因特征迟发型cblC型甲基丙二酸血症：临床、生化及基因特征【摘要】背景：cblC型甲基丙二酸血症是我国最常见的有机酸血症。迟发型cblC型甲基丙二酸血症（发病年龄＞1岁）临床异质性明显，常易误诊。本研究旨在韩连书医生的科普号
中国28例全羧化酶合成酶缺乏症患儿临床、生化和遗传分析中国28例全羧化酶合成酶缺乏症患儿临床、生化和遗传分析凌诗颖、邱文娟、张惠文、梁黎黎、陆德云、陈婷、占霞、王瑜、顾学范、韩连书通讯作者：韩连书上海交通大学医学院附属新华医院、上海儿科研究所儿科内分泌与遗传代谢科，中国上海200092【摘要】目的：本研究旨在分析中国全羧化酶合成酶（HLCS）缺乏症患者的临床、生化和遗传学特征，并研究突变谱及其与表型的潜在相关性。方法：回顾性分析2006年至2021年28名HLCS缺乏症患者临床和实验室检测结果。结果：在28名患者中，有6名进行新生儿筛查，其中一人漏诊。因此，共23名患者因临床发病而被确诊。在所有患者中，24人出现了不同程度的临床症状，如皮疹、呕吐、抽搐和嗜睡，仅4例患儿至今仍无临床发病。患者血3-羟基异戊酰基肉碱（3-hydroxyisovalerylcarnitine，C5-OH）和尿丙酮酸、3-羟基丙酸、甲基枸橼酸、3-羟基异戊酸、3-甲基巴豆酰甘氨酸的浓度均大幅升高。在及时补充生物素后，患者的临床和生化症状均明显缓解，随访期间几乎所有患者的智力和身体均恢复正常。基因检测发现患者HLCS基因存在12个已知变异和6个新变异。其中，c.1522C＞T变异最为常见。结论：我们的研究扩大了中国人群中HLCS缺乏症的表型和基因型范围，并表明及时进行生物素治疗，HLCS缺乏症患者的死亡率较低，预后较好。新生儿筛查对早期诊断、治疗和长期预后至关重要。关键词：全羧化酶合成酶缺乏症，HLCS，新生儿筛查，串联质谱1.引言：全羧化酶合成酶(HLCS)缺乏症(OMIM:253,270)是由于生物素代谢障碍引起的常染色体隐性遗传病，属于多种羧化酶缺乏症(MCD)的一种。据报道，全球HLCS缺乏症的发病率为1/200,000，中国发病率约为1/930,600。在日本，该病发病率较高，为1/100,000。HLCS催化生物素转化为羧化酶，包括丙酰辅酶A羧化酶(PCC)、3-甲基巴豆酰辅酶A羧化酶(MCC)、丙酮酸羧化酶(PC)和乙酰辅酶A羧化酶(ACC)。HLCS基因位于染色体21q22.1，长度约240kb，包含14个外显子。HLCS的缺陷会导致这些生物素依赖性羧化酶的活性降低，从而导致氨基酸、碳水化合物和脂肪酸的代谢失衡。HLCS缺乏症也被称为早发性MCD，因为大多数患者在新生儿期或婴儿早期临床发病，症状多样，包括皮肤损害、呕吐、肌张力低下、嗜睡、癫痫发作、代谢性酸中毒、高氨血症和发育迟缓。若不治疗，患儿会发展为严重的代谢性酸中毒，导致昏迷或死亡。早期诊断和及时生物素治疗可以预防神经系统后遗症和临床发病。因此，HLCS缺乏症符合纳入新生儿筛查计划的标准。目前，许多国家通过对干血斑上升高的C5-OH进行串联质谱检测来进行HLCS缺乏症的新生儿筛查。由于上述羧化酶活性降低，尿有机酸可升高，如乳酸、丙酮酸、3-羟基丙酸、甲基枸橼酸、3-羟基戊酸和3-甲基巴豆酰甘氨酸等。本研究分析了28名HLCS缺乏症患者的临床、生化和遗传特征，旨在总结目前中国HLCS缺乏症患者的基因变异谱、相应的临床表现和长期预后。2.方法：2.1患者：共纳入2006年至2021年上海新华医院儿科内分泌与遗传代谢科住院的28例HLCS缺乏症患者。收集其临床数据，包括发病时的临床症状和长期随访期间的症状HLCS缺乏症的诊断包括通过串联质谱法检测血C5-OH升高，气相色谱法检测尿乳酸、丙酮酸、3-羟基丙酸、甲基枸橼酸、3-羟基戊酸、3-甲基巴豆酰甘氨酸水平升高及基因检测HLCS变异。患儿父母或法定监护人签署了知情同意书，批准对其临床记录进行分析，并根据相关国家立法机构匿名公布其数据。该研究经新华医院伦理委员会批准（批准号XHEC-D-2022-063）。2.2代谢物检测：通过串联质谱法（MS/MS；AppliedBiosystems，API4000，加利福尼亚州，美国）检测干血斑上酰基肉碱水平，包括C5-OH、丙酰肉碱(C3)和乙酰肉碱(C2)，同时计算C3/C2和C5-OH/C3的比率。通过气相色谱-质谱法（GC/MS；岛津制作所有限公司，QP2010，日本京都）测定尿有机酸的水平，包括丙酮酸、3-羟基丙酸、甲基枸橼酸、3-羟基戊酸和3-甲基巴豆酰甘氨酸。2.3遗传学检测：根据制造商的说明书使用DNA提取试剂盒（天根生物科技，北京，中国）从外周血中提取基因组DNA。对HLCS的14个编码外显子和侧翼区域均使用聚合酶链式反应(PCR)进行扩增，将PCR产物纯化后在ABI3700测序仪（AppliedBiosystems，福斯特城，加利福尼亚州，美国）上进行测序。利用ClinVar数据库、HGMD数据库以及既往文献来鉴定突变是否已被报道。新变异的致病性根据美国医学遗传学和基因组学学院(ACMG)标准和指南进行评估。对于新的错义变异，通过MutationTaster、PolyPhen-2、PROVEAN和SortingIntolerantFromTolerant(SIFT)预测潜在致病性，并通过phyloP和phastCons分析氨基酸保守性。2.4治疗：确诊后立即开始治疗，包括口服生物素和饮食调整。对于急性失代偿期的患者，初始治疗包括低蛋白饮食、补充生物素和左旋肉碱以及静脉注射葡萄糖和电解质液体疗法。再根据他们对生物素的反应和个人状况进行调整。终身使用生物素的推荐剂量为10-40毫克/天。2.5统计分析：未显着偏离正态分布的数据使用不配对t检验进行测试，非正态分布的数据使用Mann-WhitneyU检验进行测试。统计分析软件为GraphPadPrism5（GraphPadSoftwareInc.，圣地亚哥，加利福尼亚州，美国）。3.结果：3.1临床特征：本研究共纳入了28名确诊为HLCS缺陷的患者（17名男性，11名女性）。其中，6名患者接受了基于MS/MS的新生儿筛查，该检测以血C5OH作为生物标志物。然而，仅确诊了5例（5/28，17.9%）患者，其中1例在第一次筛查结果阳性后拒绝再次检测，在19天时临床发病确诊。余四名婴儿在生物素治疗后仍未发病。在这些患者中，仅1例患者(P24)因新生儿筛查漏诊，后出现面部、颈部、腋窝、躯干和尿布区域周围的鳞屑性红皮病、呼吸窘迫和乳酸性酸中毒等症状而被临床诊断。因此，大多数患者（23/28，82.1%）是由于具有典型的临床症状后通过MS/MS检测相关代谢物确诊。24名患者的发病年龄如表1所示。大多数患儿在1岁前出现代谢性酸中毒，发病年龄中位数为5月（7天-19月）。总体而言，2/3患者皮肤上出现不同程度的红斑疹。其中，仅一名患者（P27）主要表现为脸颊复发性湿疹等轻微皮肤症状，并在接受外用皮质醇和无乳制品饮食治疗后无任何改善。最终通过MS/MS以及GC/MS对其代谢物检测后诊断为HLCS缺乏症。再开始生物素治疗后，该患儿的皮损迅速恢复。HLCS缺乏症患者最常见的临床症状是皮损（66.7%，16/24）、呕吐（62.5%，15/24）、腹泻（37.5%，9/24）、呼吸衰竭（29.2%，7/24）、嗜睡（29.2%，7/24）、昏迷（20.8%，5/24）和癫痫（12.5%，3/24）。嗜睡、昏迷、癫痫发作等神经系统症状也是患者常见的临床表现，多发生于早发型患者，临床症状较严重。此外，三名患者（P1、P2和P5）均以癫痫发作为首发症状，生物素治疗效果显著，通常在给药后几分钟到几小时内症状缓解。共有5名患者在头颅MRI中出现异常，表现为大脑或皮质萎缩、白质减少或脑室扩大。3.2治疗前后代谢物检测：如表2所示，本研究中所有患者的血C5OH水平均远远超出正常范围，而血C3水平和C3/C2比率在近一半的患者中略有升高。此外，大部分患者C5OH/C3比率升高。同样，几乎所有患者尿有机酸水平异常，丙酮酸、3-羟基丙酸、甲基枸橼酸、3-羟基戊酸和3-甲基巴豆酰甘氨酸升高，表明HLCS缺乏。治疗后，除8例患者血C5OH水平、4例尿甲基枸橼酸、3-羟基戊酸超出正常范围外，余患者上述代谢物指标均明显下降。此外，所有患者治疗后代谢物水平较治疗前明显下降，差异有统计学意义（P＜0.05）。3.3遗传学分析：对所有患者进行HLCS基因检测，结果在附加文件1：表S1中。共10名患者（35.7%）发现HLCS基因纯合突变。本研究共检测出17种不同突变，包括14种错义突变，占等位基因的89.3%(50/56)；1个无义突变和2个缺失。其中，最常见的是c.1522C＞T（p.R508W），占41.1%（23/56）。HLCS基因检测到6个新突变，包括c.663_664delCA、c.1825C＞T(p.P609S)、c.1397G＞T(p.G466V)、c.1433C＞T(p.T478M)、c.2057T＞G(p.I686S)和c.1481G＞T(p.G494V)。五种新突变（P609S、G466V、T478M、I686S和G494V）的生物信息学特征如表3所示。3.4预后：在长达15年的随访中，患儿总体预后较好。就目前的健康状况而言，共有23例（82.1%）患儿发育正常，3例（10.7%）患儿死亡，2例（7.1%）患儿失访。三名患者死亡原因均是未及时诊断及生物素治疗而导致严重代谢性酸中毒，表现为呕吐、嗜睡和昏迷等。由于及时补充生物素，余23名患者均表现出代谢稳定性，神经、运动系统发育正常。4.结论：本研究对28名HLCS缺乏症患者的临床症状、生化特征、预后和遗传学结果进行分析。HLCS缺乏症患者主要临床表现是皮肤损害和代谢性酸中毒。若及时生物素治疗，能预防大部分患者临床发病，有利于良好预后。此外，本研究结果表明c.1522C＞T是中国人群中最常见的突变，基于MS/MS的新生儿筛查有利于早期诊断及预后。韩连书医生的科普号