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LIPT1复合杂合变异致新生儿硫辛酰基转移酶-1缺乏症1例并文献复习

发布时间: 2024-06-27 10:30:09 浏览次数: 135来源:中华围产医学杂志

本文引用格式:朱莹莹, 翁博雯, 许无恨, 等. LIPT1复合杂合变异致新生儿硫辛酰基转移酶-1缺乏症1例并文献复习[J]. 中华围产医学杂志, 2024, 27(5): 411-416. DOI: 10.3760/cma.j.cn113903-20231109-00314.


摘要


目的 探讨硫辛酰基转移酶-1缺乏症(lipoyltransferase 1 deficiency,LIPT1D)的临床表型和基因型特点。  

方法 回顾性分析2023年5月7日上海市儿童医院新生儿科收治的1例LIPT1D患儿的临床资料。以“硫辛酰基转移酶-1缺乏症”“LIPT1”“硫辛酸”为关键词在中国知网、万方数据库、维普数据库和中华医学期刊全文数据库,以“Lipoyltransferase 1 deficiency”“LIPT1”“Lipoic acid”为关键词在PubMed、Embase、Web of Science数据库检索建库至2023年9月15日发表的相关文献。总结LIPT1D的临床表现、生化表型和基因型特点。采用描述性统计分析。 

结果  (1)本例患儿:生后1.5 h出现青紫、反应差,表现为难以纠正的代谢性酸中毒(血气pH值 6.9,碱剩余-27 mmol/L,碳酸氢根5.7 mmol/L)和高乳酸血症(最高24 mmol/L),病情进展快,生后9 h死亡。生后6 h取血送检家系全外显子组测序,检出患儿LIPT1基因(NM_001204830.1)存在复合杂合变异,分别为来自母亲的c.986C>A(p.Ser329*)和来自父亲的c.405_406del(p.Arg135Serfs*18),均为疑似致病变异。(2)文献复习:共检索到LIPT1基因变异所致LIPT1D病例7例,加之本例,共8例。LIPT1D患儿主要表现为严重高乳酸血症、代谢性酸中毒、神经发育迟缓以及癫痫,其中4例在新生儿期发病并死亡。  

结论  LIPT1D患儿主要临床表现为严重高乳酸血症、代谢性酸中毒和神经系统受累,可导致新生儿早期死亡,全外显子组测序对疾病诊断具有重要意义。

【关键词】 硫辛酰基转移酶-1缺乏症;LIPT1基因;硫辛酸;乳酸酸中毒


硫辛酰基转移酶-1缺乏症(lipoyltransferase 1 deficiency,LIPT1D)(在线人类孟德尔遗传数据库编号610284)是一种由于LIPT1基因变异引起的罕见遗传代谢性疾病,遗传方式为常染色体隐性遗传。硫辛酰基转移酶-1是参与硫辛酸合成和功能的几种已知蛋白质之一,而硫辛酸是维持5种线粒体酶复合物活性所必需的重要辅助因子1-2LIPT1功能缺陷可影响线粒体功能导致乳酸酸中毒和神经系统异常,并可导致心肺等多脏器功能衰竭而死亡。2013年报道了首例LIPT1D患儿3,目前相关病例报道仍极少,因此对于该疾病的认识非常有限。现总结1例LIPT1D患儿的临床特点,并复习相关文献,以提高临床医生对该疾病的认识。


一、资料与方法


1.病例资料:回顾性分析2023年5月7日上海市儿童医院新生儿科收治的1例LIPT1D患儿的病例资料。本例通过临床表现、尸检病理和基因检测结果,最终诊断为LIPT1D。

2.文献复习:以“硫辛酰基转移酶-1缺乏症”“LIPT1”“硫辛酸”为关键词检索中国知网、万方数据库、维普数据库、中华医学期刊全文数据库,以“Lipoyltransferase 1 deficiency”“LIPT1”和“Lipoic acid”为关键词检索PubMed、Embase、Web of Science数据库。检索时间均为建库至2023年9月15日。

3.统计学分析:总结LIPT1D病例的临床资料,包括基本信息、影像学特点以及生化特征、基因变异位点等。采用描述性统计分析。



二、结果


1.本例临床资料:患儿女,生后6 h,因“发现青紫、反应欠佳5 h”于2023年5月7日转入上海市儿童医院。患儿系第1胎第1产,胎龄38周+5,外院阴道分娩娩出,母亲产前有低热、胎膜早破0.5 h,产前有一过性胎心减速至100次/min,羊水、脐带、胎盘未及异常,生后1和5 min Apgar评分分别为9分和10分,出生体重2 820 g。父母体健、非近亲婚配,否认家族遗传性疾病史。患儿生后于产房观察,脐血气pH值7.19,碱剩余-10.6 mmol/L,碳酸氢根-17.5 mmol/L,乳酸6.1 mmol/L,无气促、呻吟、青紫、体温异常等表现。生后1.5 h发现肤色青紫、哭声弱、偶有呻吟,桡动脉血气提示pH值6.96,碱剩余-25 mmol/L,碳酸氢根5.6 mmol/L,血糖1.9 mmol/L,予吸氧、纠酸、葡萄糖静脉滴注、多巴胺改善循环等治疗。复查血糖正常,血气pH值7.04,碱剩余-18.7 mmol/L,碳酸氢根12.7 mmol/L,遂转运至本院。

入院体格检查:体温36.7 ℃,心率130次/min,呼吸42次/min,血压57/33 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)。鼻导管吸氧下精神萎靡、反应欠佳、哭声弱、面色苍白、前囟平软、双侧瞳孔等大等圆、对光反射灵敏、呻吟、阵发性气促;双肺呼吸音粗、未及啰音,心音有力,律齐,未及杂音;四肢肌张力减低、自主活动少,拥抱、握持反射引出不完全,觅食、吸吮反射未引出。四肢末梢凉,毛细血管再充盈时间>3 s。四肢血氧、血压无明显差异。辅助检查:血常规、肝酶正常;血气:pH值6.9,碱剩余-27 mmol/L,碳酸氢根5.7 mmol/L;乳酸最高24 mmol/L;血氨165 μmol/L;凝血酶原时间22.6 s、活化部分凝血活酶时间79.8 s。胸部X射线片示心影明显增大,双肺未见明显异常。心脏超声提示心肌收缩力减低、未见明显结构异常。考虑遗传代谢性疾病可能。予气管插管机械辅助通气、5%碳酸氢钠纠酸补液等对症支持治疗,但患儿代谢性酸中毒难以纠正,呼吸、循环衰竭无法逆转,生后9 h死亡。入院3 d后血串联质谱结果回报:丙氨酸增高(966.58 μmol/L),血糖正常。

尸检病理结果显示弥漫性肝细胞、横纹肌细胞脂肪变性(图1A、1B和1C),不排除遗传代谢性疾病所致;双肺急性淤血、局灶性肺泡出血伴灶性肺不张(图1D),全身各器官淤血伴部分器官灶性出血;房间隔继发孔缺损(缺损直径0.8 cm)、动脉导管未闭。

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基因检测:入院后在获得患儿父母知情同意后,于患儿生后6 h取静脉血标本及其父母外周血在本院实验室进行全外显子组测序。患儿检出LIPT1基因(NM_001204830.1)复合杂合变异:c.405_406del(p.Arg135Serfs*18)、c.986C>A(p.Ser329*)。患儿父母验证结果显示c.405_406del遗传自父亲,c.986C>A遗传自母亲(图2),且这2个变异均未检索到报道。遗传自父亲的变异(NM_001204830.1:c.405_406del)为移码变异,该变异位于3号外显子区,为2个碱基对的缺失,可引起氨基酸移码从而导致肽链合成提前终止,也可能会激活无义介导的mRNA降解。在该变异下游有多个文献报道的致病性截短变异3-5。该变异尚未在gnomAD数据库中收录。根据“美国医学遗传学和基因组学学会遗传变异分类标准和指南”进行变异分类判读,该变异为疑似致病变异,符合PVS1_Strong+PM2_Supporting+PP4。遗传自母亲的变异(NM_001204830.1:c.986C>A)为无义变异,该变异也发生在LIPT1基因NM_001204830.1转录本的第3号外显子上,可导致蛋白截短长度>10%,从而影响LIPT1基因编码蛋白产物的功能,但尚无证据证实该变异能引起激活无义介导的mRNA降解。该变异下游尚无截短变异的报道,上游多个截短变异已经被报道为致病性变异3-5。该变异目前未被HGMD数据库收录,依据“美国医学遗传学和基因组学学会遗传变异分类标准和指南”,该变异被归类为疑似致病变异,符合PVS1_Strong+PM2_Supporting+PM3+PP4。c.986C>A变异在本病例中与来自父源的疑似致病性变异c.405_406del呈反式排列,构成复合杂合变异(图2),考虑为该患儿的致病原因。结合临床表现、尸检病理结果和基因检测结果,患儿诊断为LIPT1D。

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2.文献检索结果:检索到LIPT1D病例报道共7例2-7,其中国内1例,国外6例,其中2例来自于同一家系4

3. 8例LIPT1D患儿的临床资料:文献检索到7例,加之本例,共8例LIPT1D患儿。均存在严重代谢性酸中毒、高乳酸血症。本例患儿与文献检索到的3例新生儿期起病的患儿2,4均出现致死性酸中毒合并呼吸衰竭、休克,最终于生后早期死亡;4例发病较晚者主要表现为肌张力障碍、癫痫、精神运动发育迟缓等神经系统受累表现,急性代谢失调可伴有呕吐、腹痛等胃肠炎表现,大多病情较重,预后不良1,5-7。此外,病例1心脏超声提示严重肺动脉高压、左心室扩张2,大多数患儿头颅影像学显示不同程度神经发育退化表现,头颅磁共振波谱可存在乳酸峰值增高3,5-6见表1。

该疾病生化表型特点为显著的乳酸酸中毒,除了例7 血质谱、尿有机酸代谢结果正常外7,其余病例大多表现为血谷氨酸、脯氨酸、丙氨酸增高,甘氨酸正常;尿有机酸代谢可显示尿酮戊二酸增高,还可发现氨基乙二酸、酮己二酸、戊二酸和羟戊二酸增高。目前报道的7例病例均为LIPT1复合杂合变异所致,其变异类型包括无义变异和错义变异,本例患儿变异为移码和无义变异。见表2。

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三、讨论


蛋白质硫辛酰化修饰是一种从细菌到哺乳动物高度保守的蛋白质翻译后修饰。硫辛酸是一种含有五元环内二硫键的特殊脂肪酸,通过酰胺键连接在底物蛋白赖氨酸残基的侧链氨基上。目前在哺乳动物中仅有5个已知的硫辛酰化修饰蛋白,均存在于线粒体中,硫辛酰化修饰是维持这些酶活性所必需的。硫辛酸在人体线粒体中合成,其与相关酶蛋白缺乏连接会导致严重的代谢紊乱。近年来发现,编码参与硫辛酸代谢的蛋白质基因变异可导致多种遗传性疾病,包括LIPT1D、硫辛酰基转移酶-2缺乏症和硫辛酸合成酶缺陷等1,8-9

1.硫辛酸的合成和利用:硫辛酸生物合成和利用涉及多个复杂步骤,包含线粒体脂肪酸合成和铁硫簇生物发生10-11。首先,从线粒体脂肪酸中提取的酰基载体蛋白共轭硫辛酰基转移酶2转移到甘氨酸裂系统的H蛋白12;其次,硫辛酸合成酶在C-6和C-8位置插入2个硫原子13;硫辛酰基转移酶-1也称为硫辛酰基连接酶,将硫辛酰部分从甘氨酸裂解系统的H蛋白转移到2-酮酸脱氢酶的E2亚基将其硫辛酰化4,14

2-酮酸脱氢酶复合物包括丙酮酸脱氢酶、α酮戊二酸脱氢酶、2-氧己二酸脱氢酶和支链酮酸脱氢酶,其中丙酮酸脱氢酶和α酮戊二酸脱氢酶在线粒体能量代谢中起重要作用,2-氧己二酸脱氢酶和支链酮酸脱氢酶分别参与赖氨酸和支链氨基酸的分解代谢5,15。不依赖于硫辛酰基转移酶-1活性的甘氨酸裂解系统的H蛋白参与甘氨酸的分解代谢16。编码这些复合物亚单位的基因变异产生具有特征性临床和生化表型的线粒体病16。因为硫辛酸是这些复合物的共同辅因子,所以参与硫辛酸生物合成的基因变异可能潜在地导致所有这些酶复合物的综合缺陷。

2. LIPT1D临床表型特点:LIPT1D患儿因三羧酸循环受累而出现呼吸循环衰竭和广泛的代谢异常,包括乳酸酸中毒、谷氨酸尿、脂肪生成缺陷以及谷氨酰胺代谢异常,神经系统表现为婴儿癫痫性脑病和Leigh综合征,存活者可有明显的神经发育迟缓5。头颅影像学检查可显示脑白质异常、小脑萎缩、皮质萎缩、脑室扩张以及丘脑、脑干、基底节等多个部位异常信号等1,5-7;同时头颅磁共振波谱成像可见乳酸峰,推测可能与线粒体能量供应障碍及谷氨酰胺、脯氨酸升高引起的神经毒性作用有关1,5-6

本例患儿与检索到的同一家系中2例新生儿期发病患儿4的临床表型一致,均在出生后几个小时即出现症状,存在严重乳酸酸中毒,并迅速进展至呼吸、循环衰竭而死亡。本例患儿因休克入院后无法留取足够的尿液标本,也未能行头颅MRI检查,但血乳酸增加,血串联质谱提示丙氨酸增高,并检测到相关基因变异,结合尸检病理结果,最终诊断LIPT1D。

研究表明,当新生儿出现乳酸酸中毒、脑白质病变、肌张力低下等临床表现时需考虑硫辛酸合成缺陷,其生化特点为血、尿、脑脊液中乳酸增高以及尿酮戊二酸增高,尿有机酸代谢中还可发现氨基乙二酸、酮己二酸、戊二酸和羟戊二酸增高,其中甘氨酸正常者需进一步考虑LIPT1基因缺陷所致16。但是由于LIPT1D临床表现缺乏特异性,并且与丙酮酸脱氢酶缺乏症、硫辛酸合成酶缺陷或硫辛酰基转移酶-2缺乏症等有相似的生化和表型17,疾病确诊仍需全外显子组测序。

3. LIPT1D基因型特点:已报道的LIPT1基因变异多数为复合杂合变异,少数为纯合变异,变异类型包括无义、错义变异、碱基插入或缺失等2,目前国内外报道病例均为无义变异或错义变异。本例患儿亦属于复合杂合变异,c.405_406del为移码变异,位于3号外显子区,为2个碱基对的缺失,造成氨基酸移码从而导致肽链合成提前终止。另外一个位点c.986C>A为无义变异,如果无义变异发生在基因3'端50个核苷酸内,则预测不会发生无义介导的mRNA降解18-19,此时,缺失区域的长度将影响PVS1水平的判断,目前的共识是,蛋白截短长度>10%更有可能发生功能丧失效应(PVS1_Strong)20,因此该母源c.986C>A变异可评为疑似致病变异。明确分子诊断,有助于有效的遗传咨询和风险评估,本例患儿父母再生育的患病风险为1/4,需要进行产前咨询及诊断,防止类似情况再次发生。

4. LIPT1D治疗:关于LIPT1D的治疗,目前仅有个案报道。病例5患儿补充硫辛酸后肌阵挛性癫痫的发作频率降低5。病例7补充硫辛酸并配合线粒体鸡尾酒疗法以及康复等对症支持治疗,患儿病情有所改善但肌张力仍增高7。据研究,添加硫辛酸虽然会降低患儿成纤维细胞培养上清中的乳酸水平,但丙酮酸脱氢酶活性仅适度增加,而α酮戊二酸脱氢酶和支链酮酸脱氢酶的活性并不增加3。而硫辛酰基转移酶-2缺乏症患者补充硫辛酸不能改善临床状况,也不能改善成纤维细胞中丙酮酸脱氢酶、α酮戊二酸脱氢酶的活性或亮氨酸代谢11。因此,补充硫辛酸是否有效,仍有待进一步研究。病例6应用生酮饮食治疗,患儿的乳酸酸中毒很快得到纠正、癫痫发作得以减轻,但在12~16月龄再次尝试该饮食时出现顽固性呕吐、体重减轻而被迫终止6。病例5同样应用生酮饮食以及二氯乙酸盐旨在减少丙酮酸脱氢酶的磷酸化,但在治疗过程中患儿仍出现了严重的代谢性酸中毒5,这也许是由于支链酮酸的积累或脂肪酸在其他燃料缺乏的情况下过度生酮所致。从理论上讲尽管生酮饮食绕过了丙酮酸脱氢酶,但不能绕过下游的α酮戊二酸脱氢酶,因此其在该疾病中是否可应用目前并不清楚。

5. 总结:虽然LIPT1基因缺陷影响了多种2-酮酸脱氢酶复合物的活性,但该病不仅是多种酶活性缺乏的简单融合,需要更多的研究以明确其对代谢组学的影响,并通过细胞、动物实验和临床研究来获得更多的数据,以期探索合适的治疗方法。

先天性代谢缺陷发病率虽然低,但严重时可导致新生儿早期死亡,且临床表型大多非特异性,最终需要借助于基因检测诊断,同时有助于建立基因型-表型关联,为可能的治疗提供线索,也为后续妊娠的遗传咨询提供强有力的证据21。本病例LIPT1基因2个变异未检索到报道,亦拓展了该疾病的基因变异谱。


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来源:中华围产医学杂志

作者:朱莹莹1  翁博雯1 许无恨2  高莉3 胡豪3  龚小慧1 孙婧婧1,4
单位:1上海市儿童医院(上海交通大学医学院附属儿童医院)新生儿科,上海 200062; 2上海市儿童医院(上海交通大学医学院附属儿童医院)检验科,上海 200062; 3上海长海医院(海军军医大学第一附属医院)病理科,上海 200433; 4国家卫健委医学胚胎分子生物学重点实验室(上海市胚胎与生殖工程重点实验室),上海 200040