ETFDH基因突變導致新生兒發病多酰基輔酶A脫氫酶缺乏症1例

背景

多酰基輔酶A脫氫酶缺乏症(MADD)或戊二酸尿症II型是一種極其罕見的脂肪酸β氧化和支鏈氨基酸的常染色體隱性先天錯誤，繼發於編碼電子轉移黃蛋白A和B (ETFs;ETFA或ETFB)或ETF脫氫酶(ETFDH)MADD的臨床表現不一，從嚴重的新生兒形式到輕微的晚發形式。

案例展示

我們報告一例早產兒誰死亡幾天後出生的嚴重圖片無法治療的代謝性酸中毒。新生兒發病MADD的診斷建議基於表現出先天性異常的臨床特征，並由新生兒死亡當天到達的擴大新生兒篩查結果確認。分子基因檢測顯示ETFDH基因存在一個純合的不完全變異c.606 + 1 _606 + 2insT，位於典型分裂位點。這種從兩個雜合親本中分離出來的變異，在一般人群頻率數據庫中不存在，在文獻中從未報道過。

討論與結論

最近引入的新生兒擴大篩查對於及時診斷遺傳性代謝疾病如MADD非常重要。在一些最嚴重的病例中，診斷可能是在症狀已經出現之後，或者可能是新生兒已經死亡。這強調了收集所有可能的樣本的重要性，以便為父母提供正確的診斷和未來懷孕的遺傳谘詢。

多重酰基輔酶a脫氫酶缺乏症(MADD)或戊二酸尿II型(GA II;mim# 231680)是一種極其罕見(即< 1:250.000)的常染色體隱性先天性脂肪酸氧化和支鏈氨基酸、賴氨酸和色氨酸代謝錯誤[1］．這種疾病源於編碼電子轉移黃蛋白A和B (ETFs;ETFA或ETFB)或ETF脫氫酶(ETFDH)，也稱為ETF-泛醌氧化還原酶。ETF作為一種特定的電子受體，在由ETFDH催化的過程中，將電子轉移到呼吸鏈中的泛醌。至少有9種不同的脫氫酶依賴於ETF途徑。代謝缺陷導致ATP生物合成受損，酮症降低，組織中脂質堆積過多，糖異生能力降低[2］．疾病的嚴重程度取決於突變的位置和性質。任何這些基因的截斷或零突變都可能導致嚴重的表型，而錯義突變往往發生在較輕微的疾病形式中[3.］．根據發病年齡和臨床表現，主要分為三種亞型:I)新生兒發病伴先天性異常;II)新生兒發病無異常;III)晚起，表型相對較輕[4］．前兩種形式都有生命危險，在生命的最初幾天內死亡率很高，主要是由於無法治療的代謝性酸中毒、非酮症性低血糖血症和高氨血症。遲發型的臨床病程通常較輕，臨床異質性高，這解釋了其難以識別的原因，特別是當症狀出現在成人生活中[5］．診斷通常在出生後不久通過人群新生兒血點篩查(NBS)進行，但需要通過基因調查確認[6，7];然而，盡管早期發現，I-II型預後較差。在這個主題上，我們報告一例由ETFDH基因的新突變引起的I型GA II致命病例。

一名男性早產兒出生於健康的非近親父母，在妊娠32 + 6周時，因胎兒心動過緩和足部表現而通過剖腹產分娩。妊娠以羊水過少和孕28 + 2周時發現大量腦囊腫為特征。新生兒體重1230 g(<第10百分位)，身長40.0 cm(第10百分位)，枕額圍27.5 cm(<第3百分位)。1分鍾和5分鍾Apgar評分分別為7/8。患者因中度呼吸窘迫(FiO)立即轉至我院新生兒重症監護室₂> 0.3)，需要持續氣道正壓通氣(CPAP)進行呼吸支持。血氣分析顯示代謝性酸中毒(PH 7.11, PCO2 42 mmHg, PO2 60 mmHg, BE-16.2 mmol/L, HCO3- 13.3 mmHg，乳酸鹽6,2 mmol/L)。實驗室檢查顯示高氯血症(> 110 mmol/L)，血糖和氨血症正常。臨床特征主要為麵部畸形(斜齶，低位耳)，雙側第2和第4趾髁突和空陰囊。開始進行最小限度的配方腸內喂養和全腸外營養。在出生日(DOL) 2，高氯血症性代謝性酸中毒難以用碳酸氫鹽糾正，並伴有肝轉氨酶高值、高血糖(250 mg/dl)伴糖尿。尿中酮類呈陰性。由於早產兒貧血(血紅蛋白8,6 g/dl)，嬰兒接受了填充紅細胞的輸血。b型腹部超聲顯示腎髒大小正常，但有回聲，皮質-髓質分化喪失。DOL 3出現白細胞減少伴中性粒細胞減少(< 0,5 × 10⁹/L)，需輸注粒細胞刺激因子。代謝性酸中毒對每6小時5 mEq/kg的碳酸氫鈉無反應。他還聞到了“汗腳”的尿味。收集尿液樣本以尋找有機酸，血液樣本用於進行擴大的新生兒血點篩查和測定血漿酰基肉堿，以確定最終的先天性代謝性疾病。先證者和父母的外周血樣本也被采集用於基因檢測。DOL 4時，一般情況急劇惡化，出現嚴重呼吸衰竭和腎功能迅速惡化，利尿收縮，血尿素(171 mg/dl)、血清肌酐(1.8 mg/dl)和氨血症(225 mmol/L)升高。盡管進行了氣管插管、有創機械通氣和支持護理，新生兒在DOL 5時死亡。由於父母的拒絕，沒有進行屍檢。NBS的結果，以及血漿和尿液檢查，在DOL 5到達。血漿酰基甘氨酸分析結果異常(表2)1)，顯示C4、C5、C5DC/C6OH、C6、C14、C14:2、C14OH、C16、C16:1、C161OH、C18等長鏈和中鏈酰基肉堿含量升高，同時精氨酸、瓜氨酸、甘氨酸、蛋氨酸、脯氨酸、酪氨酸含量升高2)支持GA II的診斷。尿有機酸分析顯示尿中乳酸、戊二酸、己二酸、異戊二酸和對羥基苯基酸排泄異常，異戊酰甘氨酸水平升高。結果對MADD的診斷具有很強的提示意義，NBS的結果也證實了這一點。使用下一代測序進行的遺傳分析顯示，嬰兒的ETFDH基因(c606 + 1_606 + 2insT)在一個典型的剪接位點發生純合突變。這種以前未報道的突變遺傳自父母，他們每個人隻攜帶一個雜合變異。在母親的妹妹身上也發現了同樣的突變。確診為常染色體隱性GA II，因此向父母提供遺傳谘詢，告知他們在新懷孕的情況下有受影響孩子的風險百分比。

酰基輔酶A (CoA)脫氫酶(ACDHs)是一個線粒體黃蛋白家族，積極參與線粒體脂肪酸β-氧化(FAO)、支鏈氨基酸(BCAA)分解代謝和氨基酸分解代謝[8］．這些酶需要氧化黃素腺嘌呤二核苷酸(FAD)作為輔助因子。FAD的持續再氧化是由ETFs和ETFDH的協同作用提供的[9］．編碼這些黃蛋白的基因突變導致了各種不同的先天性代謝錯誤，即所謂的MADD，其特征是FAO和BCAA分解代謝途徑受損，負責下遊效應，解釋了我們患者的典型表型和特殊實驗室發現[2，5，6，9，10］．FAO深度參與心髒、腎髒和骨骼肌的ATP生成途徑，以及糖酵解。在MADD中，其活性缺陷導致糖酵解和糖原分解的代償性過度激活，以確保正確的ATP供應是細胞過程正確運作所必需的[11］．由於ETFs或ETFDH突變導致戊二酰輔酶a脫氫酶功能障礙，導致戊二酸積累增加，這是代謝性酸中毒的原因，這種酸中毒不能從碳酸氫鹽丸的積極治療中獲益[12］．有缺陷的線粒體脂肪酸β氧化過程對乙酰coa的產生產生負麵影響，導致大量脂肪酸酰基coa物種和相應的酰基甘氨酸和-肉堿綴合物的積累，肝髒和肌肉中的脂質積累增加，血液中蛋氨酸和苯丙氨酸水平升高，酮體和血糖水平降低[11］．在肝髒、心髒和腎小管上皮等組織中觀察到脂質積累，這些組織使用脂肪酸作為主要能量來源。Colevas等人推測，畸形可能是有毒代謝物積累的結果，而胎盤移植無法糾正[13］．MADD的正式臨床診斷標準尚未建立。該診斷是基於臨床和支持性特異性和非特異性實驗室結果的結合，需要通過鑒定ETFA、ETFB或ETFDH基因中的雙等位致病變異來確認。我們的患者有生長遲緩，OFC減少，瞼齶，低位耳，雙側第2和第4趾聯突，陰囊空，腎皮質髓質分化喪失。這與I型MADD的先天性改變的描述是一致的，包括麵部特征畸形(高前發際線，寬鼻梁，短鼻子，前傾鼻孔和長鼻梁，上唇下垂，臉中後仰)，單掌折痕，搖擺足，男性尿道下裂伴或不伴弦曲。腎畸形伴大囊腎、產前羊水過少、心肌病和肝腫大也可見。非特異性實驗室表現包括非酮症性或低酮症性低血糖，血糖通常低於45mg /dL，高氨血症，肝轉氨酶(AST, ALT)升高。在低血糖血症的情況下，尿液分析中酮的缺失是一個重要的實驗室標記物，可能有助於在NBS結果可用之前，臨床區分與mad相關的高乳酸血症與克雷布斯循環原始代謝缺陷相關的其他疾病。我們的患者記錄的高血糖狀態而不是低血糖狀態可能是生命最初幾天腸外營養的結果。串聯質譜分析在血幹點上證實了典型的血漿酰基肉堿剖麵，C4、C5、C5DC、C6、C8、C10、C12、C14:1、C16和C18:1酰基肉堿升高，強烈提示MADD [5，6，10，14尿有機酸分析顯示戊二酸-、乙基丙二酸-、己二酸-、亞二酸-、癸二酸-、十二二酸-、2-羥基戊二酸-、3 -和5-羥基己二酸與C4和C5甘氨酸綴合物(即異丁基甘氨酸、異戊二酰甘氨酸、己二酰甘氨酸、亞羥甘氨酸)的排泄增加。尿中排泄的羥基異戊酸解釋了病人令人不快的尿味。然而，晚發病例的診斷可能具有挑戰性，因為生化異常可能是輕微的、非典型的或僅在代謝失代償時才可檢測到[15］．MADD鑒別診斷包括核黃素代謝障礙與相似的生化結果或表型特征重疊，如嚴重先天性異常相關的肉堿棕櫚酰轉移酶II缺乏症新生兒發病形式，和新生兒短暫性MADD樣疾病。後者缺乏出生缺陷，是由母體核黃素缺乏引起的，該母體核黃素缺乏是由一種雜合致病性變異伴隨繼發性新生兒核黃素缺乏引起的，在補充核黃素後這種缺陷顯著改善[16］．分子基因檢測是確認診斷的必要手段。MADD以常染色體隱性遺傳的方式遺傳，由功能缺失變異引起。最近的一項係統綜述已鑒定出ETFA、ETFB和ETFDH基因的致病變異分別為36、19和280個[11］．純合或複合雜合無效致病變異體或嚴重影響mRNA表達或穩定性的致病變異體導致蛋白表達或功能完全喪失，並引起最嚴重的MAD形式。相反，涉及活性位點和/或致病剪接位點變異的致病變異導致非常低的殘留酶活性，導致新生兒發病而無先天性畸形。不影響活性位點、mRNA表達或穩定性的錯義突變具有相對較高的剩餘活性，隨後導致較輕的晚發型疾病(III型)[3.］．新一代測序基因分析顯示，ETFDH基因中存在一個純合子的indel變體c.606 + 1 _606 + 2insT，定位於一個典型的分裂位點。這種從兩個雜合親本中分離出來的模糊變異，在一般人群頻率數據庫中不存在，也從未在文獻中報道過。矽晶分析預測該變異可能破壞蛋白質結構，根據美國醫學遺傳學和基因組學學院的標準指南，可將其列為IV類[17］．在本例中，新生兒擴大篩查診斷MADD的時間是在新生兒死亡當天，與此同時，典型的血漿酰基肉堿和尿液有機酸分析結果與診斷一致。本病例強調了擴大新生兒篩查在先天性代謝疾病診斷中的重要性，這些疾病可能在出生時呈現複雜的臨床圖像。因此，在生命的最初幾天采集血液樣本是必要的，應該始終進行。此外，對ETFDH基因新突變的識別，比如在這種情況下，可能也會提高為希望再次懷孕的父母提供遺傳谘詢的質量。

本研究中使用和分析的數據集可根據合理要求從通訊作者處獲得。

MADD:

多酰輔酶a脫氫酶缺乏症

GA II:

戊二酸尿II型

EFT:

電子轉移黃蛋白

ETFH:

電子轉移黃蛋白脫氫酶

CPAP:

持續氣道正壓

痛單位:

生命的一天

ACDH:

酰基輔酶A脫氫酶

糧農組織:

脂肪酸β氧化

BCAA:

支鏈氨基酸

不適用。

一個也沒有。

作者及隸屬關係

1. 墨西拿省阿齊恩達衛生院——新生兒重症監護室，巴龍羅密歐醫院，意大利，緬因州帕蒂

   Loredana De Pasquale, Petronilla Meo, Francesco Fulia, Antonio Anania, Valerio Meli, Antonina Mondello, Maria Tindara Raimondo, Viviana Tulino, Maria Sole Coletta和Caterina Cacace

貢獻

LDP:撰寫初稿，參與患者管理工作。PM, FF, MSC, CC:參與患者的醫療診斷和隨訪，監督醫療程序和手稿的過程。AA, VM, AM, MTR, VV:參與患者的診斷和管理。所有作者都閱讀並批準了最終的手稿。作者身份:所有作者都可以訪問數據，並在撰寫這篇手稿時發揮作用。

相應的作者

對應到Loredana De Pasquale．

倫理批準並同意參與

入院時獲得父母的書麵知情同意。本報告中執行的所有程序都符合機構和國家研究委員會的道德標準，以及1964年赫爾辛基宣言及其後來的修正案，或類似的道德標準。

發表同意書

本病例報告及相關圖片的發表已獲得家長的書麵知情同意。

相互競爭的利益

作者宣稱他們沒有競爭利益。

出版商的注意

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