小說LRPPRC法國-加拿大型早發Leigh綜合征兒童的複合雜合突變:一例意大利患者的病例報告

背景

線粒體疾病又稱氧化磷酸化(OXPHOS)紊亂，患病率為1:500，是最常見的遺傳性代謝性疾病。利綜合征法國加拿大型(LSFC)，是由核基因(2p16)富含亮氨酸的五肽重複序列(LRPPRC)．它是一種常染色體隱性神經遺傳性OXPHOS疾病，表型不同於其他類型的Leigh綜合征，在魁北克省sagenay - lac - st Jean地區，其攜帶頻率高達1:23，發病率為1:2063。最近，在法裔加拿大人之外也有報道稱LSFC。

病人報告

我們報告一個男性意大利(西西裏)孩子，早產28 + 6/7周妊娠，攜帶一本小說LRPPRC複合雜合子突變，伴有麵部畸形，新生兒張力過低，非癲癇發作性運動現象，缺乏吮吸-吞咽-呼吸協調，需要在4.5個月時經皮內鏡下放置胃造瘺管5個月時，腦磁共振成像顯示彌漫性皮質萎縮，胼胝體發育不全，小腦蚓部發育不全，海馬展開。聽覺和視覺誘發電位均為病理誘發電位。在接下來的幾個月裏，視頻腦電圖證實了散發的非癲癇運動現象的持續性。沒有在LSFC中常見的代謝失代償、酸中毒或酮症發作的報道。實際上，在14個月的早產兒年齡，這個孩子表現出嚴重的整體發育遲緩。代謝調查和陣列比較基因組雜交(aCGH)結果正常。全基因組測序(WGS)發現了一個複合雜合突變LRPPRC基因c.1921-7A > G和c.2056A > G (p.Ile686Val)為剪接位點和錯義突變體，分別遺傳自母代和父代。

結論

我們首先描述了一本小說的臨床和分子特征LRPPRC早發性腦病和精神運動障礙的西西裏男性兒童的變異。我們的患者表現出一種以嚴重神經發育遲緩和代謝失代償缺失為特征的表型，其特征可歸因於可能的殘留酶活性。LRPPRC是一種罕見的原因以外的代謝性腦病Québec。我們的患者增加並擴大了LSFC表型的範圍。WGS分析是一項關鍵的基因檢測，應該在代謝檢查和aCGH正常的嬰兒和兒童中進行。

利綜合征，法國-加拿大型(LSFC, MIM#220111)是一種神經遺傳退行性疾病，由富含亮氨酸的五肽重複序列(LRPPRC)在2p16上本地化。它在表型上不同於其他類型的利綜合征，因為它可能早期發生致命的嚴重代謝危機[1］．由於奠基效應，這種罕見的單基因常染色體隱性線粒體疾病在魁北克省sguenay - lac - st Jean (SLSJ)地區更為常見[2]攜帶率高達1:23成人及1:2063活產的發生率[2，3.］．LRPPRC是一種多功能蛋白，屬於五肽重複(PPR)蛋白家族，包含一個典型的35殘基重複基序，賦予識別RNA底物的能力，調節多種轉錄後過程，如RNA編輯，RNA穩定或RNA降解[4，5］．大多數LSFC患者的A354V置換是純合子，該置換導致LRPPRC蛋白表達下降[6］．在生物化學上，LSFC的特點是大腦和肝髒嚴重缺乏細胞色素c氧化酶(COX)，而在其他組織，如腎髒、骨骼肌和心髒，COX活性受影響程度較小(50-80%剩餘活性)[1，2］．近年來，在法裔加拿大人以外的一些不相關的家庭中，有新的致病突變的報道[6］．早期發病，從出生到5個月，其特征是新生兒神經係統表現包括緊張度過低、短暫呼吸急促、吸吮不良、震顫，以及急性代謝失代償，包括酸中毒和酮症，通常被描述為致命，和卒中樣發作[1，7］．在幸存者中描述了嚴重的神經損傷，包括:肌張力障礙，共濟失調，吞咽困難，斜視和癲癇發作。一些患者的腦影像學表現為腦畸形(小腦發育不全、腦回異常、海馬異常)、白質腦病以及累及腦幹和基底節的進行性退行性病變[6，8］．顱-麵部特征一致畸形，如突出的額頭，前傾的鼻孔，弓形的眉毛，超遠，伴有不同程度的麵中部發育不全[2］．此外，多並指、複雜的先天性心髒病、肥厚性心肌病、尿道下裂和肛門前置也有零星報道[6］．

由於我們的患者是早產出生的，因此在本報告中我們同時考慮了實際年齡(CrA)和校正早產年齡(CA)，考慮到78天的差異達到280天的足月妊娠長度。

先證者是來自西西裏島的健康非近親意大利父母的第二個孩子。他於28 + 6/7周自然受孕，因胎膜早破、絨毛膜羊膜炎和胎兒窘迫經剖宮產出生。阿普加評分分別為7分和7分，在1分鍾和5分鍾。出生時，體重1360克(第80百分位)，身長40厘米(第86百分位)，枕額圍(OFC) 28.4厘米(第89百分位)。體格檢查顯示其畸形特征:額頭突出，超長，鼻梁寬，鼻前傾，中扁平，上唇薄，上齶高弓。神經係統檢查顯示:明顯的全局性張力減退，伴有深腱反射，新生兒反射抑製，自發運動能力差，右側外斜視，眼球運動分離，哭聲微弱(圖)。1)．腦超聲示胼胝體正常，左側腦室輕度擴張。患者呼吸適應不良，從出生到3個月(15天CA)，呼吸急促需要無創通氣支持。從出生開始，反複視頻腦電圖監測顯示散發的、自發的以及引起的累及肢體的陣攣性和自發性運動發作，沒有伴隨腦電圖放電(圖。2)．由於吞咽功能障礙，他需要頻繁的口咽吸氣，這是吞咽和呼吸不協調的早期跡象。這些研究結果表明，考慮到生長發育失敗和與呼吸暫停相關的反流頻繁發作，在經皮內鏡胃造瘺術(PEG) 4.5個月CrA插入之前，應改用鼻胃管喂養方案。CrA 5個月時，對應CA 2.5個月，MRI顯示輕度彌漫性腦萎縮，胼胝體發育不全，小腦蚓部發育不全(圖。3.)和雙側不完全海馬反轉(圖。4)．雙眼閃光刺激記錄的視覺誘發電位(VEP)顯示P100潛伏期延遲(右半球240毫秒，左半球270毫秒)，腦幹聽覺誘發電位(BAEP)顯示右耳聽力閾值增加(60 dB)，即使在高強度刺激(110 dB)下，左耳也會出現缺失反應。新生兒遺傳代謝紊亂和aCGH的擴展篩查均為陰性。因此，在提示線粒體腦病的臨床進展的基礎上，進行了進一步的代謝診斷檢查。血漿氨基酸、酰基肉堿、生物素酶正常，尿有機酸分析顯示4-OH苯乙酸明顯增加，苯丙酮中等增加，乙基丙二酸、富馬酸輕度增加。因此，在CA第5個月進行WGS分析。基因組測序，隨後直接測序，發現並確認患者攜帶複合雜合子突變在LRPPRC基因c.1921-7A > G和c.2056A > G (p.Ile686Val)為剪接位點和錯義突變體，分別遺傳自母代和父代。母係起源的突變至今尚未在文獻中被描述。因此，根據目前的知識，該變異可以被歸類為可能致病的(IV類)。第二種父係起源的變異是在密碼子686的2056位置用鳥嘌呤取代腺嘌呤，這決定了纈氨酸取代異亮氨酸。該變異在文獻中也未被描述，根據目前的知識，該變異可以被歸類為不確定的(III類)。家長拒絕對可能證明COX活性不足的功能研究進行進一步的侵入性調查。因此，為了評估mRNA轉錄本的功能效應，我們進行了逆轉錄-聚合酶鏈反應(RT-PCR)，結果顯示第19外顯子中缺失了45個堿基對，編碼蛋白中可能缺失了15個氨基酸。他目前是14個月的CA，體重5500克(−5.4 SD)，體長65厘米(−5.2 SD)， OFC 40.6厘米(−4.6 SD)。由於嚴重的全身性低張，他不得不躺在床上，同時補充鼻插管氧氣。他隻展示了頭部的零星轉動，而沒有聚焦在附近的物體上。鈴聲和撥號聲既沒有發聲，也沒有眨眼反應。他四肢不能活動，雙手拇指保持內收(圖)。5)．由聚乙二醇提供水解蛋白、MCT、維生素補充劑、l -肉堿和用於流口水的甘草酸。然而，到目前為止，他從未經曆過急性酮症發作，血糖紊亂，或任何急性中風之類的事件。開展家庭康複治療。

新生兒畸形麵部特征:額頭突出、過長、鼻梁寬、中扁平、上唇薄。右側外懼

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CA 2.5個月時清醒視頻腦電圖:涉及左側損傷的自發性運動發作，無伴隨腦電圖放電

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腦MRI T2矢狀位:輕度彌漫性腦萎縮，胼胝體發育不全(白色箭頭)，小腦蚓部發育不全(白色圓圈)

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腦MRI T2冠狀位:雙側海馬倒置不全(白色箭頭)，左側腦室擴張

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患者14個月CA:雙側拇指內收

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1994年，侯第一次發現了LRPPRC編碼含有35個氨基酸重複基序的蛋白質的基因[9]，賦予識別RNA底物的能力，調節許多轉錄後過程，如RNA編輯、穩定性或降解[4］．下一代測序，包括WGS、全基因組測序和RNA測序，已經徹底改變了罕見遺傳疾病的診斷方法，使由遺傳標記結果驅動的表型成為可能，稱為“反向表型”方法[10，11］．

在我們的患者中，我們采用了“反向表型”的方法，因為WGS分析通過識別新的LRPPRC複合雜合突變，使患者表型細化和LSFC的診斷成為可能。

我們鑒定了一種新的致病性雜合子LRPPRC一個來自西西裏父母的意大利男孩的突變，包括一個母係剪接位點(第IV類)和一個父係錯義(第III類)變體。因此，我們的先證者沒有攜帶報道最多的法裔加拿大人創始人突變。但其臨床特征在許多方麵與LSFC相似，包括嚴重的整體神經發育障礙、全身性張力減退、肌張力障礙、吞咽困難、外視、視力和聽力障礙以及產後生長缺陷。在我們的患者中，大腦異常和神經元細胞增生減少導致皮質萎縮，胼胝體發育不全，小腦蚓部發育不全，左側腦室擴張，海馬體展開，已被MRI證實。我們推測，由於年齡較輕，一些患者所報道的基底神經節和中腦受累的情況可能並不存在[6］．我們的患者既沒有嚴重的(有時是致命的)乳酸酸中毒，也沒有酮症或高血糖，其乳酸水平從出生時就保持在< 2.5 mmol/l。尿有機酸分析顯示4-OH苯乙酸明顯增加，苯丙酮中等增加，乙基丙二酸和富馬酸輕度增加。這些結果不提示線粒體缺陷。由於在我們的患者中，我們沒有對線粒體呼吸鏈複合物亞單位的蛋白質劑量進行Western blot分析，我們隻能推測，到目前為止，較輕的複合雜合子突變可以避免致命的代謝危機，以及其他人經常發現的左心室心肌病的發作[6］．事實上，這些最後的有害影響已被發現更頻繁地與LRPPRCA354V起始突變，導致線粒體易損性增加和營養誘導的細胞毒性[12］．此外，正如最近在其他神經發育障礙中所描述的那樣，不同的劑量效應也可能源於基因表達的功能差異，這取決於單個突變的親本來源[13］．

LSFC與神經纖維瘤病1型(NF1)之間的致病聯係，NF1是一種臨床異質性的神經皮膚遺傳性疾病[14，最近在研究RNA顆粒時被發現。RNA顆粒通過微管依賴、馬達蛋白驅動的mRNA貨物運輸到亞細胞需要的位置，在時間和空間上調節蛋白質從頭合成中發揮關鍵作用[15］．NF1的微管蛋白結合域是LRPPRC蛋白的結合夥伴，這兩種蛋白都與Kinesin 5B、Staufen1、hnRNP A2和髓鞘堿性蛋白mRNA複合體，可能存在於RNA顆粒中。這些發現為研究基因的丟失或突變提供了線索NF1而且LRPPRC可能導致兩種情況報告的廣泛臨床表現[16］．盡管對LSFC分子遺傳學的了解取得了重大進展，但其致病機製(精確的分子機製)LRPPRC穩定線粒體轉錄本)這種嚴重和不可預測的疾病的基礎仍不清楚。在大多數線粒體疾病中，產生ATP的能力受損被認為是罪魁禍首，而線粒體在其他許多重要過程(包括觸發程序性細胞死亡)中發揮著核心作用，所有這些都可能導致功能障礙和死亡，特別是當細胞麵臨壓力時。另一方麵，一種維持ATP水平的代償機製，包括mTORC1通路及其下遊靶點HIF-1α/PDHK1n LSFC成纖維細胞的激活[17］．

對這些患者缺乏有效的治療策略。最近在藥物基因組學方麵取得的進展可能提供了一種針對COX缺陷潛在後果的有效治療，如電子傳遞鏈通量受損、氧化應激、線粒體細胞死亡信號和有毒代謝物積累，並對飲食的性質，特別是過量脂肪攝入，以及LSFC患者使用抗氧化劑的問題，可能還提出了其他COX缺陷。事實上，Burelle等人已經證明了化合物(亞甲基藍和二硝基苯酚)的保護作用，它們促進電子傳遞鏈的通量，而不依賴於磷酸化，並調節脂肪酸(l -肉堿)或克雷布斯循環代謝(丙酸)，而抗氧化劑(白藜蘆醇、亞丁苯酮、乙酰半胱氨酸)加劇棕櫚酸和乳酸誘導細胞死亡[12］．

在這個報告中，我們已經描述了臨床和遺傳方麵的一個新的複合雜合突變LRPPRC1例意大利男性兒童早期起病的LSFC，其特征為嚴重的神經受累和麵部畸形。早期代謝危機或相關乳酸酸中毒的缺失拓寬了LSFC表型的範圍。我們的患者是法裔加拿大人之外的少數病例之一，也是我們所知的第一例在意大利觀察到的病例。對潛在的臨終病理的綜合和以家庭為中心的護理模式應實施協議，減少不合理的治療頑固性[18]，並為家長提供以接納和承諾為基礎的應對策略[19］．WGS分析是早期診斷、預後定義和準確遺傳谘詢的關鍵基因檢測，應對代謝檢查正常、染色體非整倍體、微缺失和微重複已被aCGH排除的低張和發育遲緩嬰兒和兒童進行WGS分析。此外，它最近被提議作為新生兒和兒科重症監護室中疑似單基因疾病的危重嬰兒診斷評估的有力工具，它的使用對臨床決策過程有顯著影響[20.］．

本研究中所使用的臨床資料可根據合理要求從通訊作者處獲得。

aCGH:

陣列比較基因組雜交

LSFC:

利綜合征法加型

LRPPRC：

富亮氨酸pentatricopeptide repeat-containing

WGS:

全基因組測序

考克斯:

細胞色素c氧化酶

CrA:

實足年齡

CA:

校正的早產年齡

離岸金融中心:

Occipitofrontal周長

我們:

超聲波

掛鉤:

經皮內鏡胃造口術

VEP:

視覺誘發電位

BAEP:

腦聽覺誘發電位

dB:

分貝

rt - pcr:

逆轉錄聚合酶鏈反應

SD:

標準偏差

NF1:

神經纖維瘤病1型

不適用。

WGS分析是由Illumina“IHope”網絡和Ministero dell’istruzione, dell 'Università e della Ricerca - MIUR“2018-2022年”向都靈大學醫學科學係(項目D15D18000410001)支持的研究項目的一部分。

作者和聯係

1. 促進健康、母親和兒童保健、內科和醫學專業司" G。達利山德羅”。大學醫院“P。Giaccone”，Palermo大學，Piazza delle Cliniche, 290127，巴勒莫，意大利

   Ettore Piro, Gregorio Serra, Vincenzo Antona, Mario Giuffrè， Ingrid Anne Mandy Schierz & Giovanni Corsello

2. 都靈大學醫學係，Via Santena 19,10126，意大利都靈

   Elisa Giorgio & Alfredo Brusco

3. Burlo Garofolo婦孺保健研究所，Via dell ' Istria, 65,34137，裏雅斯特，意大利

   法比奧Sirchia

貢獻

EP主要參與新生兒神經和神經生理評估。進行腦超聲檢查和神經發育隨訪，並起草手稿。GS主要參與了當前文獻的收集和手稿的起草。VA為基因檢測做出了重要貢獻，MG主要涉及臨床資料的獲取。EG通過Sanger測序RNA分析對WGS數據進行確認。FS參與提交WGS分析。IAMS進行臨床評估並起草稿件。AB主要從事基因檢測和數據管理。GC監督臨床和遺傳評估，並修訂最終稿。所有作者批準提交的最終手稿，並同意對工作的所有方麵負責。

相應的作者

對應到埃托雷•Piro．

倫理認可和同意參與

本研究經意大利巴勒莫“Paolo Giaccone”大學醫院巴勒莫1號倫理委員會批準，並獲得家長知情同意。

同意出版

提供了家長的知情書麵同意。

相互競爭的利益

不適用。

出版商的注意

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