PRRT2畸形特征、先天性小頭畸形和嚴重癲癇發作兒童的基因變異:基因型-表型相關性?

背景

富脯氨酸跨膜蛋白2 (PRRT2)主要與出現嬰兒癲癇的個體相關，包括良性家族性嬰兒癲癇、良性嬰兒癲癇和嬰兒早期良性肌陣攣，和/或運動障礙發作，如發作性運動性運動障礙、發作性非運動性運動障礙和運動誘發的運動障礙。然而，這種疾病的臨床表現差異很大。PRRT2編碼一種在中樞神經係統中表達的蛋白，該蛋白主要定位於突觸前神經元，並參與調節突觸神經遞質釋放。該基因的異常功能被認為是引起神經元興奮性失調和大腦障礙的原因。

案例展示

我們在此報告一個幼童，隨訪三年，表現出一係列的臨床表現，如先天性小頭畸形，畸形特征，嚴重的智力殘疾，和耐藥癲癇性腦病與在PRRT2基因(c.501C > T;p.Thr167Ile)為診斷性外顯子組測序發現的未知臨床意義變異(VUS)。

結論

已經提出了幾個假設的具體作用PRRT2基因突變會引起患者的臨床特征。據我們所知，在此病例中所見的嚴重表型從未與任何臨床可操作的變異相關，如檢測到的錯義替換PRRT2基因。有趣的是，同樣的突變在健康的父親身上也有報道:修飾因子在受影響的孩子身上的作用可能是假設的。類似的觀察報告可以擴展與該突變相關的臨床表現的範圍。

富脯氨酸跨膜蛋白2 (PRRT2)突變在臨床表現上有很大差異，但大多數涉及良性癲癇和/或運動障礙發作[1，2，3.，4，5，6，7可能出現在聯想中[8或在同一家庭內[9］．在很小的時候PRRT2基因突變與良性家族性嬰兒癲癇、良性嬰兒癲癇和早期嬰兒良性肌陣攣相關[2，4，5］．良性嬰兒癲癇患兒的臨床特征相對典型，癲癇發作始於出生後的最初幾天或幾個月，並往往在早期消失，通常在最初幾年[10］．這些嬰兒的發育階段和體格檢查均在正常範圍內。的PRRT2突變還與陣發性運動障礙有關，這是一組疾病，受影響的兒童表現出與意識喪失無關的偶發性、突然的異常運動。這些障礙包括由自主或非自主運動引發的陣發性運動障礙(PKD);陣發性非運動性運動障礙，不是由自主運動引起的;以及由重複運動和體育鍛煉引發的陣發性運動障礙[2，3.，6，7］．的PRRT2在偏癱性偏頭痛家族病例、良性陣發性斜頸兒童和進行性和穩定性共濟失調個體中也有突變的報道[1，2，11，12］．隻有很少的病人被報道患有PRRT2出現嚴重神經損傷的突變，如局灶性癲癇和癲癇性痙攣[13]、嚴重癲癇發作、認知障礙或複雜畸形[14，15，16］．然而，正如Igarashi等人所報道的，臨床表現可能存在很大差異。13他描述了一個患有唐氏綜合征的女孩(47,XY + 21)，在嬰兒期表現為局灶性癲癇和癲癇痙攣。她的弟弟在5個月時出現局灶性癲癇，發育正常，間期腦電圖正常。父親有嬰兒痙攣和良性PKD典型的PRRT2有關的表現。在3例患者中，突變分析PRRT2基因顯示841 T > C突變。我們報告一個患有先天性小頭畸形、麵部畸形和嚴重癲癇性腦病的幼兒。在這項研究中，我們對這三個家庭(父母和他們的受影響的孩子同時測序)進行了比較基因組微陣列分析(aCGH)和臨床外顯子組測序，以有效地檢測引起癲癇性腦病(EE)、運動和認知延遲以及對治療無反應的癲癇發作的全新和複合雜合變異。不出所料，aCGH試驗未發現重排，基因麵板測序卻發現該基因中存在一雜合子同義VUSPRRT2(c.501C > T;p.Thr 167 =)，遺傳自健康的父親。

由於神經係統評估和癲癇發作，該男孩在2個月大時首次被介紹到我們的會診進行診斷。父親是意大利人，母親來自古巴，但現在是意大利公民。妊娠時父親31歲，母親27歲，妊娠期間母親感覺胎動正常。除了懷孕的第一個月出現嘔吐外，懷孕期間平安無事。該名母親否認在懷孕期間患有傳染病或使用過毒品或酒精。胎兒6個月時，宮內超聲顯示頭圍在較低的範圍內，但父母拒絕中斷妊娠。就在分娩前，母親處於昏迷狀態，持續了幾個小時，很快就進行了剖宮產。妊娠38周出生，出生體重2800 g，體長48 cm，頭圍31 cm。1 min和5 min的Apgar評分分別為5和7。該患兒在出生時表現出嚴重的呼吸窘迫，立即被送入新生兒重症監護病房，在那裏他接受了7天的氣管插管。 Facial dysmorphisms were noted from the first hours of life and the child exhibited abnormal clonic movements of the upper and lower limbs, which were treated with intramuscular phenobarbital at 10 mg/kg/day with poor results. He was discharged from the hospital 1 month after admission.

該男童2月齡首次來觀察，體重3200 g，體長53 cm，頭圍34 cm (< 3sd)。住院期間，患兒出現嚴重全身性肌張力減退和聚集性運動異常，主要為遷移性肌陣攣型，局限於上肢。也注意到水平凝視眼球震顫的發作。他們缺乏眼神交流，髕骨反射也沒有被激發出來。此時，腦電圖顯示右側枕骨區域出現緩慢的峰值，背景活動失調，腦部超聲顯示嚴重的結構損傷。心電圖、胸部x光片和腹部超聲檢查均正常。血象、電解質、尿液分析、TORCH篩查、炎症標誌物檢測均正常。尿有機酸和血漿氨基酸分析也正常。嚴重吞咽困難導致吞咽障礙，吞咽反射缺失，需鼻胃管喂養。苯巴比妥增加到7.5毫克，每天兩次，但癲癇持續發作。 At a new admission at 3 months of age, the movements were mainly dystonic and presenting during sleep. Hypotonia was severe and generalized. A video-EEG displayed multifocal, paroxysmal spike and wave activity that did not correlate with the dystonic movement (Fig.1)．先用促腎上腺皮質激素(ACTH)治療2周，然後用丙戊酸鈉作為附加治療，療效不佳。大腦MRI顯示簡化的皮層結構(淺溝)，微空化主要定位於腦半球前後皮層下白質區(圖。2a, b).耳聲發射、阻抗測量、視覺和聽覺誘發電位分析均正常。為了減少癲癇發作，進行了左乙拉西坦、丙戊酸和托吡酯(單獨或附加)抗驚厥治療和生酮飲食，但效果不佳。由於不同類型的癲癇發作(通常是強直性而不是肌陣攣性)和屈曲性痙攣伴癲癇持續狀態發作，每兩到三個月隨訪一次患兒連續住院。在隨後的幾個月裏，患兒繼續出現耐藥癲癇、持續的腦電圖異常和嚴重的發育遲緩。

在21個月時進行的體檢中，該兒童表現出一係列臨床症狀，包括麵部畸形特征、癲癇、認知障礙和嚴重的語言障礙。癲癇發作頻繁，間隔時間短，且耐藥。體重8.5公斤，體長78厘米，頭圍43厘米(均低於第3百分位)。麵部畸形包括額頭小而後縮、眉毛稀疏、內眥、瞼裂上斜、麵頰豐滿、鼻梁寬、鼻尖圓、鼻孔大、門長、嘴小、嘴唇薄、下唇下有水平皺紋、頜後、上唇局部有小痣(圖)。3.a - b)。耳朵很大，突出有很大的小葉。手指彎曲，雙手部分閉合，拇指長而內收。腳很長，有一個大大的腳趾。在最近一次3歲的檢查中，體重11.2 kg(第3百分位)，體長85 cm(第3百分位)，頭圍43 cm(<第3百分位)(圖1)。4)患兒繼續表現為發育遲緩和耐藥癲癇發作。每日發熱溫度在40°C至37°C之間，對解熱藥物無反應，無明確感染原因，無出汗。現在，在抗驚厥藥物的治療下，孩子表現出癲癇發作的減少，癲癇在清醒時普遍出現，在白天出現兩到三次。沒有已知原因的每日熱變化導致我們假設為共病，一種下丘腦起源的熱失調提示反夏皮羅綜合征。3歲時MRI顯示雙側腦室和雙側顳極蛛網膜下腔中度增大，幕上白質體積減少(圖。5a - b)。

在頻繁住院期間，進行了幾次具體的分析，目的是確定病因事件，結果如下(括號中為正常值):新蝶呤，1.16 μg/L (2.30-10.10);生物terin, 2.88 μg/L (2.40-11.80);神經遞質5-羥基吲哚乙酸(5HIAA)， 330納摩爾/升(152-462);同香草酸(HVA)， 268 nmol/L (302-845);3 - 0-甲基多巴，36 nmol/L (< 100);5-羥色氨酸(5-HTP)， 7 nmol/L (> 10);3-甲氧基-4-羥基苯乙二醇，7nmol /L (51-112);HVA / 5 hiaa 0.81(1.50 - -3.50)。

基因檢測

對三個家庭(受影響的父親、母親和孩子)進行基因組DNA分離。陣列比較基因組雜交(aCGH)使用Oxford Gene Technology (OGT)的CytoSure ISCA 8x60k陣列，根據製造商推薦(Agilent Technologies, Santa Clara, CA)進行。使用OGT提供的Cytosure軟件(GRCh38彙編)分析和解釋aCGH數據。此外，使用Illumina TruSight One麵板進行靶向富集，這是一個包含47個EE基因的診斷麵板，包含探針，以捕獲4813個與臨床表型相關的基因的外顯子區域。使用Illumina NextSeq 500平台(Illumina Inc.)對樣本進行測序，雙端reads為2 × 150 bp。使用NextGene軟件(v2.4.1, 2015)生成比對和變異調用，變異調用(覆蓋範圍<15X)僅限於感興趣的基因。臨床使用用於NGS分析的高通量注釋軟件Alamut-Batch (Version 1.4.0, 2015)進行基因組變異的解釋。在ExAC (Version 0.3)數據庫中對次要等位基因頻率的變異進行注釋，過濾掉次要等位基因頻率為> 0.01(1%)的雜合變異。根據2015年美國醫學遺傳學和基因組學學院(ACMG)指南，變異被分類為致病性/可能致病性/靜脈出血/可能良性/良性[17］．Alamut Visual(版本2.7)用於整合錯義、無意義、移碼和拚接位點變異的遺傳和預測信息，為SIFT和polyfen -2(版本2.2.2,2012)提供計算算法。在先證者中使用Sanger測序對被分類為致病或可能致病的變異進行驗證。

分子核型分析未見拷貝數改變。使用靶向癲癇性腦病(EE)麵板，我們在該基因中發現了一個意義不確定的雜合變異(VUS)PRRT2(無花果。6）．該變異導致同義氨基酸取代(c.501C > T;p.Thr 167 =)，在未受影響的父親中檢測到，但在母親中未見報道。變異C .501 > C > T可能是良性的(2015年ACMG分類)，但在大人群隊列中未觀察到(gnomAD)。

該男孩表現為麵部畸形、先天性小頭畸形、嚴重發育遲緩和耐藥癲癇性腦病。主要的畸形特征包括前額小後縮、內眥、上斜的瞼裂、鼻尖圓的大鼻梁、長中骨、小口、薄唇、下唇下水平溝和後頜。他有明顯的低滲和嚴重的認知障礙。癲癇發作最初為早期肌陣攣型，隨後轉變為屈曲痙攣，並伴有抽搐性癲癇持續狀態發作，需要經常住院接受強化治療。連續腦電圖持續表現為多灶陣發性波峰和波活動。腦MRI顯示簡化的皮質溝和微空泡，後者可能與圍產期的重度缺氧缺血性腦病(HIE)有關。然而，在這個孩子中，小頭畸形與HIE無關，因為它是由產前子宮超聲識別的，出生時由頭圍小於第三百分位的測量確認。與目前觀察到的嬰兒相比，通常患有HIE的嬰兒出生時的頭圍測量值在正常範圍內。據一項對52個足月嬰兒的研究報道，HIE新生兒的頭圍與正常對照嬰兒之間沒有統計學差異[18］．HIE的臨床表現肯定在這個孩子的神經係統受累中起了作用，但它必須被認為是一種共病事件。患兒所表現出的複雜的臨床特征，特別是嚴重的癲癇性腦病的跡象，使我們進行了與這些疾病相關的分子分析，但檢測的基因信息並不豐富。

先證者的診斷性外顯子組測序分析發現了一個不確定意義的變異PRRT2基因，這可能在兒童的臨床表現中發揮了作用。PRRT2編碼一種在中樞神經係統中表達的蛋白，該蛋白主要定位於突觸前神經元，並參與調節突觸神經遞質釋放。減少或不生產PRRT2蛋白質可能導致突觸神經遞質釋放的改變和/或大腦不同側的神經元興奮性失調，導致不同類型的神經障礙[2，19，20.，21，22］．的PRRT2突變主要與具有大量早發性陣發性疾病(如PKD)和不同類型的良性嬰兒癲癇的個人和家庭有關[2，4，5］．發病率的研究PRRT2Lamperti等人對16名PKD患者及其親屬(共39人)的突變進行了研究。[3.)發現PRRT216名患者中的10名及其23名親屬發生了突變。33個個體中有27個突變為c.insC649 p. arg217prof *8。對於這組患者，平均發病年齡為10歲，PKD發作範圍廣泛，從幾分鍾到幾天不等。未報告與癲癇發作或腦電圖異常相關。在另一項針對11名陣發性催眠運動障礙患者的研究中，腦內的突變PRRT2在兩例典型患者[23］．在一組中國家庭中，其成員患有陣發性運動障礙、嬰兒驚厥和舞蹈手足徐動症，直接測序顯示在該基因中有三種不同的致病突變(c.649dupC、c.776dupG和c.649C→T)PRRT2基因(24］．這些作者沒有發現與發病年齡或突變類型相關的基因型-表型的明確證據[24］．Ebrahimi-Fakhari等人。[2]對1444個已發表的PRRT2突變使用係統的方法對這組患者的臨床和遺傳特征。89.1%的患者報告有家族史陽性，87.1%的報告病例中有家族史陽性PRRT2突變是家族性的。本研究發現602例(41.7%)良性家族性嬰兒癲癇，560例(38.7%)發作性運動障礙，206例(14.3%)嬰兒抽搐和舞蹈手足徐動症。隻有76例患者(即5.3%)的初步診斷與這些疾病無關。

如前所述，患者的臨床症狀PRRT2基因突變範圍廣泛，很難將基因型與表型相關聯。這兩種臨床表現較為頻繁PRRT2導致良性嬰兒癲癇和陣發性運動障礙的突變往往表現為不同的臨床表現和發病年齡，因此很難對如此不同的臨床表現提供單一的病因學解釋[24］．在我們的研究中先證者表現出不同尋常的臨床特征與那些報告的其他個體感染PRRT2突變、先天性小頭畸形、嚴重的大腦受累性和畸形在此突變患者中此前未見報道。PRRT2對8565名癲癇和神經發育障礙患者的70個基因進行基因測試時，僅在少數病例中發現了突變[16］．特朗普等人的一份報告。[20.]對400名早發性癲癇和嚴重發育遲緩障礙患者的隊列研究發現PRRT2隻有兩名患者發生了突變。Delcourt等人[14支持純合子或複合雜合子有害的假說PRRT2與單一突變相比，基因突變的臨床表現可能更為嚴重[14］．在對5名患者的研究中[14]，作者報告了複雜的表型，包括:(1)同一患者中至少三種不同形式的陣發性神經疾病的組合和持續性的陣發性發作;(2)長期發作性共濟失調;(3)相關神經係統障礙，包括4例患者的學習困難和2例患者的小腦萎縮。劉等人。[15假設被撞倒了PRRT2體內表達可導致胚胎期神經元遷移延遲，出生後突觸密度顯著降低。

我們處理了一個複雜的臨床病例進行數據解釋。基因麵板測序未能識別可能與兒童臨床症狀相關的因果變異。分析沒有顯示在翻譯區域或在所檢測的EE基因的內含子-外顯子連接中存在點突變。誤解的變體PRRT2基因(c.501C > T;在ClinVar數據庫和單核苷酸多態性數據庫(dbSNP)中均未發現與發病相關的p.Thr167Ile)(圖1)。6,上半部分)。事實上，這一結果並不排除蛋白質結構的變化還沒有被證明足夠強大，在臨床上是有用的。

雖然中性突變對基因產物的影響可能很小，但同義並不代表相同，因此，相同的變異可能損害基因調控，影響轉錄因子保守序列基序的位點[25，26］．不能排除它也會影響異常的mRNA剪接和特定的DNA甲基化簽名[27，28，29］．

為了評估包括VUS在內的基因組環境，我們使用PROMO網站工具(http://alggen.lsi.upc.es/cgi-bin/promo_v3/promo/promoinit.cgi?dirDB=TF_8.3)，使用TRANSFAC數據庫8.3版本的數據[30.，31］．PROMO輸出(圖。7)顯示VUS的基因組位置富集了14個轉錄因子(XPF-1, ABI4，鈣結合蛋白，ADR1, VDR, ZIC1, ZIC2, ZIC3, TFIIB, MIG1, SP3, NF-E4, VPR而且USF-1)．

然而，本報告不排除需要進一步研究所涉及的氨基酸的保守性和下遊信號蛋白相互作用中的構象調節，以探索非同義取代的致病性的新見解。有趣的是，根據迄今報道的所有突變，編碼該蛋白質胞外和富含脯氨酸區域的外顯子2通常與大量的錯義變體相關，其中一些可能致病，但大多數可能是良性的，具有中間預測，沒有特定的疾病背景[32］．鑒於先證者父親的正常表型，錯義替代的作用也可能是基因-表型相關性複雜性的基礎，並提示顯性遺傳性癲癇中經常遇到的不完全外顯。此外，可以假設，在受影響的兒童中，修飾因素可能是導致嚴重臨床特征的原因。遺傳異質性，涉及其他基因或非編碼區域PRRT2基因和表觀遺傳效應可能在胎兒發育過程中起作用，引起兒童嚴重的臨床表現。

總之，患兒所表現出的嚴重臨床特征與誤義變異有關PRRT2可能擴展臨床表現的範圍[24］．我們提供了一些觀點來考慮在其他類似的觀察中引發這場爭論，這可能有助於澄清VUS的臨床解釋和影響這種嚴重障礙的臨床表現的其他因素[24，33，34］．

我們感謝Danilo Castellano Chiodo博士和Enrico Parano博士提出的有益建議。

作者在準備手稿時沒有得到任何資助。

作者和聯係

1. 卡塔尼亞大學" policlinica - vittorio Emanuele "大學醫院兒科，意大利卡塔尼亞，聖索菲亞街78號，95124

   Piero Pavone, Simona Domenica Marino, Silvia Marino和Raffaele Falsaperla

2. 巴勒莫大學兒科研究所，巴勒莫，意大利

   喬凡尼。Corsello

3. 韓國首爾成均館大學醫學院三星醫療中心兒科

   Cho Sung Yoon & Dong Kyu Jin

4. 意大利卡塔尼亞國家研究委員會，卡塔尼亞生物醫藥創新研究所(IRIB)單位

   齊娜Giada搜集

5. 卡塔尼亞大學兒科和兒童神經精神病學臨床和實驗醫學係，卡塔尼亞，意大利

   馬蒂諾Ruggieri

貢獻

PP和MR撰寫了手稿;SM、SYC、DKY SDM、RF進行文獻綜述;GC, RF, XP和MR對手稿進行了修改。XP和GC進行基因檢測。所有作者閱讀並批準了最終稿件。

相應的作者

對應到皮耶羅Pavone．

倫理批準和同意參與

不適用。

同意出版

本報告及其附屬圖像的發表已獲得患者監護人/父母/近親屬的書麵知情同意。

相互競爭的利益

作者聲明他們沒有競爭利益。

出版商的注意

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