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超声确诊小脑发育不良胎儿的遗传学病因:32例回顾性分析

发布时间: 2024-01-17 10:25:21 浏览次数: 611来源:中华围产医学杂志

摘要·

目的 探讨产前超声确诊小脑发育不良(cerebellar hypoplasia, CH)病例的遗传学病因。  

方法 回顾性收集2014年1月至2022年12月在无锡市妇幼保健院超声确诊为CH的32例病例的产前超声表现和羊水遗传学检测结果。分析CH与遗传学异常的相关性。对数据资料采用描述性统计分析。  

结果 (1)一般资料:32例孕妇年龄(28.0±4.9)岁,范围为18~37岁;羊膜腔穿刺孕周为(24.2±4.0)周,范围为18周+3~37周+2。30例在孕28周之前终止妊娠,1例因未婚于孕33周引产终止妊娠,1例失访。(2)超声检查情况:32例中的30例(93.8%)伴颅内外异常,主要包括心脏异常(15例)、侧脑室增宽(10例)、面部异常(9例)和四肢异常(8例)等。2例(6.2%)为单纯性CH。(3)遗传学检测结果:32例中,13例(40.6%)羊水染色体核型分析和单核苷酸多态性微阵列(single nucleotide polymorphism array, SNP array)检测均未见异常。羊水检测结果异常的19例(59.4%)中,16例羊水染色体核型分析和SNP array检测结果均存在异常[9例为染色体数目异常,包括18-三体5例、21-三体3例和13-三体1例;7例为染色体结构异常,包括5号染色体末端缺失(猫叫综合征)4例和染色体相互易位3例];3例羊水染色体核型分析未见异常,但SNP array检测结果存在CNV(包括1例6q末端缺失、1例6q末端缺失同时5p15.33重复,以及1例6q末端缺失同时15q26.3重复,均为意义未明变异)。(4)SNP array检测结果异常的19例中,17例伴有颅内/外超声异常表现。其中10例表现为心脏畸形,7例表现为侧脑室增宽,7例表现为四肢异常。  

结论 染色体数目异常、猫叫综合征和6q末端缺失是产前超声确诊CH病例的主要遗传学病因。产前超声发现胎儿CH时,应建议行染色体微阵列分析,以准确评估胎儿预后。

【关键词】  小脑;发育障碍;神经系统畸形;超声检查,产前;微阵列分析;核型分析;回顾性研究

基金项目:无锡市医学创新团队:围产医学创新团队(CXTD202101)


小脑发育不良(cerebellar hypoplasia, CH)指小脑形态结构、解剖学标志点、位置均正常,但生物测量值减小。CH的诊断阈值尚不明确,在临床工作中常以小脑横径(transverse cerebellar diameter, TCD)低于核实孕周正常值的第5百分位数作为参考依据[1]。CH是后颅窝异常的常见临床表型之一,可以单独存在,也可合并其他超声异常(如Dandy-Walker综合征),多与染色体异常、单基因病及代谢性疾病等有关。目前认为CH可能与染色体非整倍体和染色体微缺失/微重复等有关[2-5]。本研究回顾性分析本院经产前超声确诊为CH,并行介入性产前诊断的病例及其羊水遗传学分析结果,进一步分析产前诊断为CH病例的遗传学病因。


资料与方法



一、研究对象

本研究为回顾性研究。研究对象为2014年1月至2022年12月无锡市妇幼保健院产前超声确诊为CH的单胎妊娠病例,共55例。排除未行介入性产前诊断的23例后,其余32例纳入本研究。本研究获得本院伦理委员会批准(2023-06-0421-04)。

二、研究方法

1.收集临床资料:详细记录纳入孕妇的年龄、检查孕周、产前超声结果和遗传学结果等。相关检查均由本院超声科和遗传实验室具有相关资质的医师操作。

2.超声检查:按照产前超声检查指南[6]要求,使用GE Voluson E8彩色多普勒超声诊断仪,应用产科超声检查条件下利用腹部凸阵探头对胎儿进行系统和针对性超声检查胎儿及其附属结构,详细观察并记录胎儿异常声像。记录TCD。

3.染色体核型分析:经知情同意后抽取羊水20 ml。采用双线培养法,按照羊水细胞染色体核型制备的实验操作,常规收获细胞并制片,G显带(320~400 Mb)分析。每份标本计数20个分裂相,分析5个核型;若出现嵌合体,则计数分析至50个分裂相。参照人类遗传学国际命名体制(International System for Human Cytogenetic Nomenclature, ISCN)2016命名染色体核型。

4.单核苷酸多态性微阵列(single nucleotide polymorphism array, SNP array)检测:采用SNP array技术(Affymetrix公司)检测全基因组有临床意义的染色体微缺失/微重复和染色体亚端粒缺失综合征等异常的染色体拷贝数变异(copy number variation,CNV)和杂合性丢失(loss of heterozygosity, LOH)。用Affymetrix Chromosome Analysis Suite Software进行分析。

5.数据分析:用Agilent CytoGenomics 3.0软件(美国Agilent公司)进行数据分析。结合病例的临床表型及相关基因解读指南[7],对检出的CNV进行评分定性,分别为致病性、可能致病性、意义未明(variants of unknown significance, VUS)、可能良性和良性。

三、统计学分析

使用Excel 2003整理数据。计量资料呈正态分布,用±s表示。计数资料以例数和百分数表示。采用描述性统计方法进行分析。


结  果

 

一、一般资料

32例孕妇年龄(28.0±4.9)岁,范围为18~37岁;羊膜腔穿刺孕周为(24.2±4.0)周,范围为18周+3~37周+2。30例在孕28周之前终止妊娠,1例因未婚于孕33周引产,1例失访。

二、超声检查情况

1.颅内异常:共30例。10例仅表现为CH,10例伴侧脑室增宽(轻度5例、中度3例和重度2例),4例伴小脑蚓部发育不良/缺失,3例伴胼胝体发育不良/缺失,2例伴后颅窝池增宽;伴脉络丛囊肿、双侧脑室室管膜下囊肿、Dandy-Walker畸形和右侧枕部皮质发育不良各1例。

2.心脏异常:共15例,包括室间隔缺损(ventricular septal defect, VSD)6例,法洛四联症(tetralogy of Fallot, TOF)4例,永存左上腔伴/不伴冠状静脉窦扩张4例,肺动脉异常3例,三尖瓣闭锁/返流3例,主动脉缩窄/离断2例,以及右心室发育不良、右位心伴永存动脉干和中位心各1例。

3.其他系统异常:(1)四肢异常(8例):表现为多指(趾),其中1例伴手(足)形态异常。(2)面部异常(9例):包括鼻异常3例,唇腭裂+耳发育异常2例,以及小下颌+耳发育异常+鼻发育异常、腭裂、唇腭裂和小下颌各1例。(3)其他异常:伴有单脐动脉和颈部褶皱增厚者各5例,各部分生长径线小于第5百分位数者4例,泌尿系统异常2例,消化道梗阻、半椎体/并椎体融合、脊髓栓系和腹腔内囊性结构各1例。

4.单纯性CH:共2例(6.2%)。

三、遗传学检测结果

32例中,19例(59.4%)羊水检测结果异常。其中16例羊水染色体核型分析和SNP array检测结果均存在异常,3例羊水染色体核型分析未见异常而SNP array检测结果存在CNV。13例(40.6%)羊水染色体核型分析结果未见异常,且SNP array未见CNV。

1.染色体核型分析:16例(50.0%)结果异常。其中9例为染色体数目异常,包括18-三体5例、21-三体3例和13-三体1例;7例为染色体结构异常,包括5号染色体末端缺失(5p-)[即猫叫综合征(Cri-du-Chat syndrome, CDCS)]4例和染色体相互易位3例。余16例(50.0%,16/32)未见异常。

2.SNP array检测:19例(59.4%)SNP array结果异常。发现6q末端缺失和CDCS各5例,2p25.3p24.3、16p13.3p11.2和5q32q35.3区域重复各1例。共发现了6种不同的CNV(其中5种为致病性)。

这19例中,除9例为染色体数目异常外,其余10例在基因组范围内存在CNV,且至少1条染色体存在致病性CNV。10例中,5例(4例CDCS和1例6q末端缺失)存在1条染色体部分区域的致病性CNV缺失;5例(4例6q末端缺失和1例CDCS)存在1条染色体部分区域的致病性CNV缺失同时存在1条染色体部分区域的CNV重复(3例为致病性,2例为VUS)。

19例中,3例SNP array发现致病性CNV,但染色体核型分析结果未见异常。包括1例6q末端缺失(3.3 Mb),1例6q末端缺失(2.8 Mb)同时5p15.33重复(1.0 Mb,VUS),以及1例6q末端缺失(10.9 Mb)同时15q26.3重复(1.2 Mb,VUS)。

四、遗传学检测异常病例的超声表现

SNP array结果异常的19例中,17例CH伴有颅内/外的超声异常表现。其中10例表现为心脏畸形(VSD、TOF各4例,右心室双出口并肺动脉轻度狭窄2例),7例表现为侧脑室增宽(轻度3例、中度3例和重度1例),7例表现为四肢异常。

1.染色体非整倍体病例(9例):包括18-(5例)、21-三体(3例)和13-三体(1例)。这些病例的产前超声表现最严重,涉及神经、心脏、肢体、面容和泌尿等系统。18-三体中,TCD测量值小于核实孕周正常值的第0.1百分位数4例,位于第0.6百分位数1例。3例21-三体中,TCD测量值小于第0.1百分位数2例,位于第0.4百分位数1例。1例13-三体病例的TCD测量值位于第2.9百分位数。

2.其他CNV病例(10例):产前超声表现集中在颅内。这10例均有CH表现,伴有侧脑室增宽4例(3例中度、1例重度,均为6q末端缺失病例),小脑蚓部发育不全1例。颅外表现则相对较轻微(如VSD、消化道梗阻、三尖瓣反流、永存左上腔伴冠状静脉窦扩张、颈部褶皱增厚、主动脉离断、半椎体/并椎体融合,以及各生长径线小于第5百分位数等)。

5例CDCS中,TCD测量值小于第0.1百分位数3例,位于第0.1和第2.1百分位数各1例。5例6q末端缺失病例的TCD测量值均小于第0.1百分位数。


讨  论


CH是后颅窝常见的异常,与发育迟缓密切相关,并可能伴有运动障碍和智力障碍[8]。产前超声检查和临床特征能够及时识别和诊断特定的CH。CH的遗传学病因往往与染色体疾病和CNV(尤其是致病性CNV)密切相关,部分甚至与单基因病及宫内感染有关。临床医生可以通过适当的遗传学检测结合影像学结果为患者提供更精准的神经发育预后评估和复发风险咨询。

一、CH与染色体疾病

胎儿神经系统超声结构异常与染色体数目异常之间关系密切。神经系统畸形胎儿染色体异常可能性升高,尤其是合并颅外畸形时,阳性率显著升高[9]。本研究19例CNV病例中,17例伴有颅内/外的超声异常表现,最常见的是心脏畸形,这些异常均与18-或21-三体密切有关[2-3,5,10-11],进一步证实CH与18-和21-三体综合征有关。本研究还发现,18-三体所致CH比21-三体所致者表现可能更重,这可能与18-三体更容易出现严重的神经系统畸形有关。CH还与CDCS相关[4-5]。80%~90%的CDCS为新生变异,主要与父方的5号染色体断裂有关,10%~15%与父母一方的易位或性腺嵌合有关[12-13]。目前研究认为,CDCS的临床表型主要与相关基因的单倍剂量不足有关,如TERT、SEMA5A、MARCH6、CTNND2、NPR3TPPP[12,14],但相关基因的完整图谱尚未完全建立。30%的CDCS有脑部表现,包括CH、胼胝体发育异常、侧脑室扩张、颅内囊肿或脑积水等[12]。CDCS是CH最常见的遗传因素[15]。本单位既往研究发现,CDCS的产前超声中,50%有CH表型[4],但在研究CH胎儿的遗传学病因时,CDCS仅占15.6%(5/32),这可能与研究疾病病种的选择及入组数量有关。CH与染色体疾病的相关性还需要更多数据支持。TCD是诊断胎儿神经系统发育异常的重要超声指标,确诊CH如伴有其他超声异常时,往往与染色体疾病相关,因此,产前超声检查时,应重视胎儿TCD,有助于提高产前胎儿染色体疾病的发现率。

二、CH与CNV

G显带染色体核型分析仅限于检测>5 Mb的片段,不能检出染色体的微缺失和微重复,而胎儿发育异常往往与染色体的微缺失/微重复相关[16]。最近一项关于中枢神经系统异常胎儿的染色体微阵列分析(chromosomal microarray analysis, CMA)研究发现,当后颅窝异常时致病性CNV的检出率最高,其中最多见的表型就是CH(33%)[17]。Zou等[5]研究发现,CH的CMA阳性率高达10/15,而本研究的数据略低,为59.4%(19/32),这可能与入组标准不同导致数据差异有关。

CH与6q末端缺失相关。6q末端缺失是一种微缺失综合征,临床表型主要有颅脑畸形、颜面畸形和神经功能障碍等[18]。由于6q27区域含有的基因(如DLL1、TBP和PSMB1)对脑组织的正常发育发挥重要作用,故胎儿期6q末端缺失的超声表现主要是脑结构异常,包括CH、胼胝体发育不全、脑积水和脑室周围结节性异位等[18]。6q末端缺失多为散发,60%为新生变异,其余则与不平衡易位或环状6号染色体有关[19-20],表型差异很大,现有研究产前病例有限。本研究涉及的5例6q末端缺失的病例产前超声均确诊为CH,且其严重程度较染色体数目异常及CDCS更明显,其中4例伴有由中度至重度不等的侧脑室增宽,进一步说明6q末端缺失与脑发育异常关系密切。除1例为单纯性6q末端缺失(致病性)外,4例存在缺失(均为致病性)同时存在重复(致病性与VUS各2例),考虑6q末端缺失多与染色体不平衡易位(如隐匿性易位)有关。但染色体部分区域重复是否影响相关超声表现仍不明确,需要进一步研究。

与CH相关的CNV中,除了6q末端缺失最多见外,还发现2p15p16.1缺失和Xq28微重复也与CH相关[5,21-22]。但本研究目前尚未发现两者相关的病例,考虑与样本量少,以及部分病例未行介入性产前诊断有关。需继续增加样本量,进一步研究。

三、CH的其他病因

CH还与一系列复杂的神经发育障碍,如Joubert综合征、Chudley-McCullough综合征、Poretti-Boltshauser综合征和PHACES综合征等相关[23-24]。随着遗传学技术进步,发现了许多新的CH基因,如RELN[25]TUBA/TUBB[26]GRIA3[27]等。值得注意的是,CH还与宫内感染,如巨细胞病毒感染有关[28]。CH胎儿生后还有颅内出血的风险较高[29]。因此,提高产前超声对CH的关注度,可能更有助于及早诊断,避免出生缺陷。

四、本研究的优势和局限性

本研究的优势在于以胎儿CH为研究主体进行遗传学病因分析,进一步证实CH与染色体异常及致病性CNV相关。但本研究也存在一定局限性。本研究未对SNP array结果阴性病例进行全外显子组测序(whole exome sequencing,WES)检测。在诊断胎儿中枢神经系统异常时,羊水染色体核型分析+CMA诊断率仅为15%~20%[30],而WES在CMA阴性病例中则可增加约44%的检出率[31]。2022年国际产前诊断学会已发表产前诊断声明,为产前临床使用WES和全基因组测序提出最佳实践方案[32]。结合既往研究证实全基因组测序在CH和前脑无裂畸形的检出率最高(>70%)[33],并认为,对中枢神经系统异常的胎儿WES可作为一线检测方式[31]。因此,对于胎儿CH应提供Trio-WES,有助于持续识别新的CH相关疾病,为小脑发育的复杂性提供了见解,并给出更精确的诊断及预后评估,筛查相关共病,减少出生缺陷。但由于经济因素和超声操作者的经验,以及胎儿中枢神经系统异常很多存在不完全外显或非特异性,这也为深入检查、解释变异及产前咨询提出了挑战。

五、小结

染色体数目异常、CDCS和6q末端缺失是本组产前超声确诊CH病例最常见的遗传学病因。CH合并复杂颅外异常时与常见染色体非整倍体关系密切,伴有轻微颅外异常时则多与染色体的重复/缺失有关。因此,对CH病例,应进行CMA检查,并进行详细的超声检查评估颅内/外结构或指标,以评估子代远期预后。对于CMA阴性者应提供Trio-WES,筛查相关共病,减少出生缺陷。

利益冲突 所有作者声明无利益冲突

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本文引用格式:崔玉肖建平赵丽超声确诊小脑发育不良胎儿的遗传学病因:32例回顾性分析[J]. 中华围产医学杂志, 2023, 26(12): 976-981. DOI: 10.3760/cma.j.cn113903-20230725-00044.


来源:中华围产医学杂志

作者:崔玉 肖建平 赵丽 陶荷花 石锦平 刘俊 杨岚 袁蓉

单位:无锡市妇幼保健院(江南大学附属妇产医院)医学遗传与产前诊断科,无锡214002