首页 > 论文范文 > 自然科学论文 > 生物学论文 > 遗传工程论文 > Smith-Magenis综合征患儿2例遗传学分析

Smith-Magenis综合征患儿2例遗传学分析

2024-05-11 249 上传者：管理员

摘要：Smith-Magenis综合征(Smith-Magenis syndrome,SMS)(OMIM:182290)是一种复杂的疾病，其特征是智力障碍、睡眠障碍、颅面和骨骼异常、行为异常，以及言语和运动发育迟缓[1]。该疾病的遗传方式为常染色体显性遗传，RAI1基因(OMIM:607642)被认为是致病的关键基因，约90%的患者可检测到包含RAI1基因的缺失，少数患者可检测到该基因的杂合变异[2]。SMS于1982年由Smith等[1]首先报道，发病率约为1∶25 000，大多为散发。到目前为止，国内仅报道不足10例。本文对甘肃省妇幼保健院收治的2例SMS患儿的临床症状和遗传学特点进行分析，以期提高对此病的认识。

关键词：
17p11.2缺失
RAI基因
Smith-Magenis综合征
低深度全基因组测序
智力障碍
加入收藏

Smith-Magenis综合征(Smith-Magenis syndrome, SMS)(OMIM:182290)是一种复杂的疾病，其特征是智力障碍、睡眠障碍、颅面和骨骼异常、行为异常，以及言语和运动发育迟缓[1]。该疾病的遗传方式为常染色体显性遗传，RAI1基因(OMIM:607642)被认为是致病的关键基因，约90%的患者可检测到包含RAI1基因的缺失，少数患者可检测到该基因的杂合变异[2]。SMS于1982年由Smith等[1]首先报道，发病率约为1∶25 000,大多为散发。到目前为止，国内仅报道不足10例。本文对甘肃省妇幼保健院收治的2例SMS患儿的临床症状和遗传学特点进行分析，以期提高对此病的认识。

1、临床资料

患儿1,女，3岁，因发育迟缓和语言能力落后就诊。患儿出生后发育迟缓，至今仅能无意识叫爸爸妈妈。2岁左右开始出现睡眠紊乱，入睡困难，易惊醒，睡眠周期短，有撞头等自我伤害行为。个人史：患儿系第1胎第l产，足月剖宫产出生，出生体重3 000g,否认窒息抢救史。6个月会俯卧抬头，生后11个月能独坐，2岁独立行走。家族史：父母体健，否认遗传病家族史，非近亲婚配。体格检查：体重13kg,身高82cm,头围49.5cm,身高略矮小。面容特殊：面部平，低鼻梁，嘴角向下，眼睑上斜，一字眉，上唇下翻，高腭弓，耳位低，眼距宽，眼睛斜视，听力正常，四肢张力正常，手指较粗短。见图1。心脏彩超、脑电图未见异常。头颅核磁共振显示：胼胝体发育不良。见图2。

患儿2,男，6月。系第2胎第2产，于37+1周自然分娩，出生体重2 200g,生后Apgar评分不详，无脐带绕颈，无胎膜早破，患儿出生后因体重较小，生存能力低下，故以“低出生体重儿、足月小样儿”收治于甘肃省妇幼保健院NICU。入院诊断：法洛四联症、新生儿呼吸窘迫症、低出生体重儿、足月小样儿、新生儿高胆红素血症、动脉导管未闭、卵圆孔未闭。出院医嘱择期行心脏根治手术。5月龄时，该患儿因“间断咳嗽20天，加重伴颜面部发绀1天”收治于本院PICU。入院诊断：房间隔缺损、重症肺炎、呼吸衰竭、先天性主动脉弓右位、先天性体肺动脉侧枝循环、永存左上腔静脉、先天性喉软骨软化病、严重营养不良、生长发育迟缓、胃食管反流、鼻炎。当时考虑患儿体重较小，且合并重度喉软骨软化，手术风险极高，术后需长期呼吸机支持，建议出院后定期复查心脏彩超，评估手术时机。6月龄时，遵循医嘱来本院儿保科行相关检查。查体：体重4.0kg(<-3s),身长59.0cm(<-3s),头围38.5cm(<-3s),体格发育评价：重度营养不良。精神反应可，头颈居中，贫血貌，腭弓高，双耳阔顶部略挛缩，左脚并指，互动反应欠佳，胸廓对称无畸形，心前区闻及吹风样杂音，双肺听诊(-),上肢肌张力略高，不会翻身。初步诊断：重度营养不良、发育迟滞高危儿、先天性心脏畸形、轻度贫血。见图3、图4。

图1患儿特殊面容

图2头颅核磁显示胼胝体发育不良

图3患儿特殊面容及脚趾异常

图4患儿心脏彩超图

为进一步明确诊断，经医学伦理审核[编号(2021)GSFY伦审[65]号]。通过2例患儿家属的知情同意，对2例患儿及其父母进行外周血染色体核型分析和低深度全基因组测序技术(low-depth copy number variation sequencing, CNV-seq)。

抽取患儿及其父母的外周血样本，常规进行淋巴细胞培养与染色体制备，根据国际人类细胞遗传命名系统(International System for human Cytogenetic Nomenclature, ISCN)标准描述染色体核型，计数20个中期分裂相，分析5个核型。经外周血全基因组DNA提取、文库构建即打断DNA,末端修复，加polyA,加特定接头(Adaptor),纯化。对纯化、质检后的DNA文库进行测序。测序所得的读长与人类参考基因组(NCBI GRCh37,UCSC release hgl9)进行比对，得到关于目标染色体的Z值以及全部>100kb的拷贝数变异。分析得到生物信息学结果，通过检索ClinGen、Decipher、PubMed、Clinvar、DGV等数据库查询，对检测到的拷贝数变异的致病性进行评估。

结果显示，2例患儿及其家系染色体核型分析结果均未见异常。见图5、图6。

图5患儿1及父母外周血染色体核型图

图6患儿2及父母外周血染色体核型图

CNV-seq提示患儿1:17号染色体p11.2处缺失3.04Mb(17180000_20220000),涉及38个编码蛋白基因；患儿2:17号染色体p11.2处缺失3.44Mb(16780000-20220000)涉及41个编码蛋白基因，CNV-seq结果见图7,具体的缺失片段见图8。2例患儿父母CNV-seq检测均未见异常。

图7患儿CNV-seq测序图显示2例患儿均在17号染色体p11.2处存在缺失

图8 2例患儿染色体缺失片段

2例患者均为17号染色体p11.2处缺失，缺失范围略有不同。查询Decipher数据库，2例患儿缺失的区域均涉及35个以上的编码蛋白基因(3C:0.9分);查询ClinGen数据库，提示2例患儿缺失片段均包含17p11.2 recurrent (SMS/PLS) region(includes RAI1)[ISCA ID:ISCA-37418]全部，有充分证据(Haploinsufficiency score: 3)表明该区域单倍剂量不足的患者表现出SMS的临床表型(2A,1分),根据根据ACMG遗传变异分类指南评级规则[3],2例患儿区域均>0.99分，均评估为致病性变异。

2、讨论

2.1 SMS的临床特征

SMS是一种多系统受累的遗传疾病，主要的临床特征包括发育迟缓、智力残疾、行为功能障碍、典型的面部特征，以及睡眠障碍等[4]。该综合征患者出现的典型面部特征会随着年龄的增长而变化。婴幼儿时期会出现短头畸形，宽前额，眼睑上斜，短翘鼻，耳位异常、上唇下翻，呈特征性“帐篷”形；儿童期最典型的面部特征是宽前额，斜视，近视，虹膜异常，眼窝深陷，面中部后缩；到了青春期外观逐渐成方形，伴有持续面中后缩，相对下颌前突，前额凸出，一字眉，浓眉(拳击状),短人中，面容粗糙[5]。SMS患儿在神经系统方面出现的异常也随年龄不同有着不同的特点：婴儿期主要表现为喂养困难和生长缓慢；儿童期的大多数患儿有轻度至中度的智力障碍，语言功能障碍最为明显；青春期及成人期最显著的特点是严重的失眠障碍，白天过度睡眠，夜间入睡困难、睡眠周期短[6,7]。SMS主要特征还包括行为异常，主要表现为自我伤害行为和痛阈低下，90%以上的该综合征患儿有咬手或手腕的行为，其他常见的自我伤害行为还包括拍掌、撞头、拉头发、抓皮肤、剔指甲、将外物插入身体有孔部位等，该综合征患者由于褪黑激素分泌异常导致生物钟昼夜节律紊乱，而长期的昼夜生物钟节律紊乱、缺乏深睡眠最终可导致患者出现易怒、激动及其他异常行为(多动、注意力不集中)等[8]。SMS综合征的其他症状还包括骨骼异常[身材矮小、脊柱侧凸、四肢短、短指(趾)、并指、多指畸形、扁平足等],头颅影像异常、心脏异常、耳鼻喉问题、腭裂、肥胖等[9]。一般来说，>75%的SMS患儿主要都会表现为颅面/骨骼发育异常、以睡眠障碍为特异性表现的神经系统方面的问题；50%～75%的常见症状有身材矮小、眼部异常、听力异常、支气管异常等呼吸道症状；少数患者(25%～50%)表现为心脏异常、癫痫及免疫系统缺陷；另外极少数患者(<25%)存在泌尿系统或唇腭裂等方面的偶发表型。本研究的2例患儿均符合SMS综合征典型的面部特征，但由于年龄的差异，在面容特征表现略有不同。2例患儿在神经系统方面也符合婴儿期和儿童期的主要表现。本报道中的患儿1有胼胝体发育不良的表现，这与Maya等[10]研究相符；患儿2并未进行头颅核磁的检查，并不排除影像学异常，故该患儿还需完善影像学的检查。患儿2心脏系统存在异常，有研究表明37%的SMS患者有心脏病变[11],与本报道一致。

2.2 SMS的常见遗传学病因

SMS最常见的遗传原因是17号染色体p11.2发生间质缺失导致的一种罕见病，缺失大小范围为1.5～9Mb,约占患者的90%,其中约70%～80%缺失的17p11.2个体中携带大小为3.5Mb左右的缺失[12]。这是由于17p11.2存在低拷贝数重复序列(low-copy repeats, LCR)而易于发生非等位同源重组[13],该区域变异除导致SMS以外，拷贝数重复变异还可导致Charcot-Marie-Tooth综合征，TYPE 1A (CMT1A)[OMIM:118220],Potocki-Lupski综合征(PTLS) [OMIM:610883]。17p11.2包含7个LCR区域，该区域的基因组不稳定性也来自于重复元素的存在，如Alu元素和AT-rich重复序列，通过NAHR和非同源末端连接(NHEJ)机制导致其余20%～25%的SMS患者显示可变大小的非典型缺失[14]。17pl1.2缺失分为典型缺失、小范围缺失、大范围缺失等。70%～80%的缺失为典型缺失，缺失区间大小为3.7Mb左右；目前已证实的最小缺失片段约650kb。10%的SMS患者是由RAI1基因突变所致[15]。其中，RAI1突变较缺失病例的症状轻，缺失范围越大，异常越多，临床表现也更复杂。推测可能是其他基因参与的结果，可能是其他基因或遗传背景在改变RAI1的功能可用性中发挥了作用。这需要对17p11.2区域的其他基因进行进一步研究，以确定它们在SMS缺失病例中可能发挥的作用。本文中的2个病例在17p11.2区域分别缺失3.04Mb和3.44Mb,均属于SMS中最常见的缺失类型。

该区域的RAI1基因被证实是SMS的关键致病基因[16]。RAI1单倍剂量不足被认为是大多数SMS特征的原因，RAI1单倍体剂量不足可导致调节生物钟的褪黑激素分泌紊乱，出现睡眠-觉醒周期紊乱等一系列睡眠障碍，RAI1还可影响神经嵴迁移和软骨的发育，可能与SMS患者颅面异常有关[17]。尽管缺失患者和RAI1突变患者之间存在一些表型差异，这可能反映了该区域中包含的其它基因的相互作用[18]。一项基因型-表型相关研究中比较了缺失大小不同的SMS患者，发现SREBF1和SHMT1之间的区域可能与身材矮小有关，而听力损失可能受到LLGL1、FLCN和MYO15A的单倍剂量不足的影响[19]。

本文中的2例患儿均为17号染色体p11.2处缺失，缺失范围略有不同(见图8),这使得2例患儿具有SMS综合征患者的典型特征，但也有所不同。本文中的病例2出生时的总蛋白含量45.8g/L(正常范围66～87g/L),6月龄总蛋白含量45.6g/L(正常范围55～75g/L),检测值均偏低，并且该患儿具有重度肺炎和鼻炎的临床表现，以上均提示因免疫缺陷导致的感染风险。有研究表明SMS患者存在反复感染的特征，包括中耳炎、肺炎、鼻窦炎等，多数患者血清免疫球蛋白同种型至少存在一种亚型低于正常范围[20],这些反复感染的特征与病例2表现一致，但病例2出现的反复感染的特点在病例1中并无体现。这可能是由于病例2缺失的TNFRSF13B基因功能所致，而病例1并未缺失该基因。Perkins等[20]提出TNFRSF13B基因17p11.2杂合缺失与单纯TNFRSF13B基因错义突变的患者均会导致上呼吸道感染的风险增加。因此SMS与免疫相关的临床表现可能与TNFRSF13B基因缺陷相关，这表明对疑似SMS患者需完善免疫学指标的检查，并警惕因免疫缺陷而出现严重感染的症状。

SMS的17p11.2缺失或者RAI1基因变异往往是新发的，患儿父母再次生育相同疾病患儿的概率很低。但是由于嵌合体或染色体重排存在的可能性，一旦先证者基因诊断明确，仍然推荐对患儿父母进行相应的检查，如果父母染色体核型/基因分析正常，再发风险小于1%。对生育过SMS患儿的父母，再次妊娠时仍需要进行产前诊断，已确定有致病性缺失或基因突变的家庭，可进行PGT-M,预防SMS患儿的出生；对未生育过SMS患儿的家庭，可选择扩展性无创产前基因筛查技术筛查是否有患病风险。SMS综合征临床表现复杂，发病率较低，当临床上遇到发育迟缓、特殊面容、特异性的行为异常及睡眠障碍的患儿时，建议将CNV-seq技术作为首选的分子诊断方法明确病因。

参考文献:

[6]潘苗苗,陈莉.Smith-magenis综合征相关的睡眠障碍[J].中华医学遗传志,2019,12(38):1262-1265.

[15]沈理笑,张劲松,季星邢,等.Smith-Magenis综合征一例临床及遗传学研究[J].中华儿科杂志,2012,50(3):227-230.

基金资助:甘肃省科技计划资助(21JR7RA680,22YF7FA094,21JR1RA045);兰州市科技计划项目资助(2017-4-50);

文章来源:冯暄,朱韶华,蔺朋武,等.Smith-Magenis综合征患儿2例遗传学分析[J].中国儿童保健杂志,2024,32(05):576-580.