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【基因检测在罕见病中的应用】1b型假性甲状旁腺功能减退症临床及基因甲基化分析

文章来源:中华内分泌代谢杂志2019,35(12):1001-1005

作者:马瑜瑾 刘鹏 袁园 逯海波 张文博 付留俊 李利平 刘婕 张颖裕 彭慧芳 姜宏卫

 摘  要 

目的

分析 1b 型假性甲状旁腺功能减退症 (PHP) 临床特点,以提高对该疾病的认识和诊断。

方法

纳入 5 例于 2018 年在本院经分子生物学诊断为 1b 型 PHP 患者,分析其临床资料、生化指标、影像学检查和基因检测结果。

结果

其中女性 4 例,男性 1 例,均存在低钙血症、高磷血症、高甲状旁腺素血症;起病年龄跨度较大,起病症状不同;家族史可不明显;基因测序阴性,采用甲基化特异性多重连接探针扩增 (MS-MLPA) 发现存在 GNAS 基因甲基化异常或 STX16 基因外显子缺失。

结论

对临床怀疑 PHP 但基因测序为阴性的患者仍需采用 MS-MLPA 技术进行检测;不同的甲基化异常及拷贝数变异对 1b 型 PHP 起病症状及家族性存在一定的相关性。

假性甲状旁腺功能减退症 (pseudohypoparath-yroidism, PHP) 是以靶器官对甲状旁腺素 (PTH) 的抵抗为主要特征的一种罕见的常染色体显性或隐性遗传疾病,男女比例约 1∶2,最早由 Albright 报道。临床可表现为低钙血症、高磷血症、高 PTH 血症、靶组织对 PTH 无反应,部分型有低尿钙、低尿磷或伴有 Albright 遗传性骨营养不良,如矮小、圆脸、肥胖、第 4/5 掌指 (趾) 骨短、异位骨化等。PHP 临床较为少见,而 1b 型 PHP 又是 PHP 中发病较少的亚型。本文回顾性分析了本院收治的 5 例 1b 型 PHP 患者的临床症状及基因检测结果,旨在加强临床医师对 1b 型 PHP 及对该病基因检测策略的认识。

对象和方法

一、对象

本院 2018 年 1 月至 12 月收治的经基因检测诊断为 1b 型 PHP 患者 5 例。临床诊断参考《内分泌代谢病诊疗指南》和《甲状旁腺功能减退症临床诊疗指南》。

二、方法

1. 临床信息采集:

内容包括性别,年龄,主诉,体格检查 (身高、体重、心肺腹检查、甲状腺触诊、面神经叩击试验、束臂加压试验),实验室检查 (血磷、血钙、血 PTH、尿电解质、骨标志物),影像学检查 [头颅计算机断层扫描 (CT) 平扫、甲状旁腺甲氧基异丁基异腈 (MIBI) 显像] 及家系资料。

2. 基因测序及甲基化特异性多重连接探针扩增 (methylation-specific multiplex ligation-dependent probe amplification, MS-MLPA) 检测:

抽取患者外周静脉全血 (4 ml) 于 EDTA 抗凝管,由中科晶云医学检验所完成检测。全外显子二代测序,测序平均覆盖度 98.95%,平均测序深度 200× 以上,主要分析 PHP 及与其症状相似疾病的相关基因 (GNAS、GNAS-AS1、STX16、PTH、PTH1R、CaSR、GATA3、GCMB、PRKAR1A、PDE4D、AIRE、TBX1、TBCE、FAM111A、CHD7、HADHA、HADHB、GCMB、GNA11、SOX3 等)。基因测序阴性则进行 MS-MLPA 以检测 STX16/GNAS-AS1/GNAS 拷贝数及甲基化情况。MS-MLPA 是一种高通量、针对待测核酸中靶序列进行定性和定量分析的检测技术,应用探针和靶序列 DNA 杂交后,经过连接和 PCR 扩增后的产物再用毛细管电泳分离,数据收集和分析可以准确鉴定目标基因或位点的缺失和插入以及甲基化情况。

结果

一、一般临床信息

病例 1:患者女性,10 岁,因「间断出现双手搐搦 3 年,加重 2 d」入院。自 7 岁左右间断出现双手搐搦,1~2 次/年,每次持续时间较短,可自行缓解。曾在外院检测血电解质显示低血钙症,予以间断补钙治疗。本次无明显诱因出现双手搐搦,伴前臂、双小腿疼痛,日发作 1~2 次,每次持续 1~2 h。无发热、咳嗽、恶心、呕吐、腹泻、皮疹等。生长发育、智力及体型均正常。体格检查:圆脸,全身无水肿,甲状腺无肿大,四肢无畸形,肌张力、肌力均正常。实验室检查:血钙 1.38 mmol/L (参考范围 2.13~2.90 mmol/L,下同)、血磷 2.60 mmol/L (0.81~1.55 mmol/L)、25 羟维生素 D (25 OHD) 8.30 ng/ml (20~70 ng/ml)、尿钙 0.18 mmol/24 h (2.5~7.5 mmol/24 h)、血 PTH 617 pg/ml (15~65 pg/ml)。家系资料:患者父母智力、身高、体重均正常,家中无类似病发史,无近亲结婚。

病例 2:患者女性,13 岁,因「反复双上肢搐搦 4 年多,加重 3 个月」入院。自 9 岁左右出现反复双上肢搐搦,不定期发作。体格检查:发育正常,全身无水肿,甲状腺无肿大,四肢无畸形,肌张力正常;面神经叩击和束臂加压试验阳性。实验室检查:血钙 0.68 mmol/L、血磷 1.98 mmol/L、血 PTH 725.70 pg/ml。家系资料:患者父母智力、身高、体重均正常,1 弟 2 姊妹均发育正常,家中无相关病史,非近亲结婚。

病例 3:患者女性,28 岁,以「头痛 1 年,加重 6 个月」为主诉入院。1 年前患者无明显诱因出现针刺样头痛,以前额较重,呈持续性,阵发性加重,伴头晕、乏力,伴双下肢麻木。无口角发麻,无发热、恶心、呕吐,无四肢搐搦、僵硬;6 个月前患者无明显诱因出现头痛加重,程度难以忍受,双下肢无力程度较前加重,于当地医院就诊,间断治疗 (具体不详) 效果不佳;12 d 前于当地医院进行头颅 CT 检查提示颅脑多发钙化。体格检查:神志清楚,圆面颈短,矮胖体型,双侧手指稍短,拇指远节短宽,甲状腺无肿大,四肢肌力、肌张力正常,面神经叩击征阴性,束臂加压试验阴性,无智力异常,近 1 年体重增加近 10 kg。实验室检查:血钙 1.4 mmol/L、血磷 1.57 mmol/L、血 PTH 171.60 pg/ml、25OHD 13.44 ng/ml。头颅 CT 显示双侧小脑半球、豆状核、尾状核、丘脑及双侧额顶叶皮髓质交界区多发异常钙化。家系资料:父亲已故 (食管癌,冠心病),母亲患有肾结石、腰椎间盘突出,1 哥有癫痫史,1 弟体健,1 子发育正常,非近亲结婚。

病例 4:患者女性,38 岁,以「反复跌倒 10 余年,加重 3 个月余」入院。10 余年前无明显诱因出现行走时跌倒,每年发作几次不等;3 个月前跌倒次数增多,伴左侧面部肌肉不自主抽搐,右肩及右膝关节疼痛、酸困乏力,间断治疗;3 d 前于当地医院检查发现血 PTH 升高。体格检查:神志清,精神差,体重无明显变化,饮食未见明显异常,睡眠状况差,便秘。实验室检查:血钙 2.2 mmol/L、血磷 1.15 mmol/L、血 PTH 397.80 pg/ml。外院头颅 CT 检测显示双侧苍白球钙化。家系资料:家族中无相关病史,非近亲结婚。

病例 5:患者男性,24 岁,以「间断双手搐搦 2 年,加重 4 个月」入院。2 年前无诱因出现双手搐搦,伴乏力、腹泻、双足麻木,发作间隔不固定,补钙治疗后症状缓解。4 个月前双手搐搦发作较前频繁,平均 2~3 次/周,劳累时加重,10 d 前自感症状加重。体格检查:双侧面神经叩击试验阳性,束臂加压试验阳性,心肺腹体格检查无异常,甲状腺无肿大。实验室检查:血钙 1.57 mmol/L、尿磷 6.50 mmol/L、尿钾 19.60 mmol/L、血 PTH 231.40 pg/ml、25OHD 4.64 ng/ml。家系资料:出生无异常,育有 1 子,体健,父母及 1 妹体健,家族无相关病史,非近亲结婚。

5 例患者主要临床信息汇总见表 1,男女比例为 1∶4,患者均存在低钙血症、高磷血症、高 PTH 血症,起病年龄跨度较大 (7~28 岁),起病症状不同,家族史仅 1 例有疑。



(点击查看大图)

二、基因检测结果

1. 全外显子测序结果:

5 例患者基因测序均未发现 GNAS 点突变及其他与临床症状较符的单基因遗传致病突变。

2. MS-MLPA 结果:

5 例临床诊断为 PHP 的患者 MS-MLPA 检测结果如表 2 和图 1 所示,均支持 PHP 诊断,同时可进一步确诊为 1b 型 PHP。

图 1 MS-MLPA 检测 STX16/GNAS-AS1/GNAS 区域基因拷贝数及甲基化结果 (点击查看大图)

注:(A) 患者 1 Case 1;(B) 患者 2 Case 2;(C) 患者 3 Case 3;(D) 患者 4 Case 4;(E) 患者 5 Case 5;MS-MLPA:甲基化特异性多重连接探针扩增 Methylation-specific multiplex ligation-dependent probe amplification;图中上半部分为拷贝数变异情况,下半部分为甲基化异常情况,红线标注的位置为异常。

4 例患者均存在 GNAS A/B:TSS-DMR 母源甲基化缺失;病例 1、2、5 同时还存在 GNAS-NESP-TSS-DMR 母源甲基化获得、GNAS-AS1:TSS-DMR 母源甲基化缺失、GNAS-XL:Ex1-DMR 母源甲基化降低;病例 3 同时存在 STX16 外显子杂合缺失;病例 4 存在 GNAS-NESP-TSS-DMR 母源甲基化获得、GNAS-AS1:TSS-DMR 母源甲基化降低、GNAS-XL:Ex1-DMR 母源甲基化降低。

讨论

PHP 是一种临床症状多样化的遗传性疾病,患者血清 PTH 升高,但靶器官对 PTH 的作用不反应或者反应下降,从而表现出甲状旁腺功能减低的症状和体征。PHP 又可分为 PHP1(包含 1a、1b、1c) 型和 PHP2 型,临床上均以低钙血症、高磷血症、PTH 抵抗为特点,1a 和 1c 型还伴有 Albright 遗传性骨营养不良的特殊体征;但根据临床症状、影像学及生化检查较难进行分型。1b 型 PHP 多以甲基化异常或 STX16 缺失突变引起,其他型多以 GNAS 序列突变为遗传病因。本研究中 5 例患者,均经过全外显子基因二代测序和 MS-MLPA 检测,根据结果可准确诊断为 1b 型 PHP,因此对于临床怀疑为 PHP 的患者,在基因测序检测为阴性的情况下,做 MS-MLPA 检测甲基化及外显子缺失仍然很有必要,尤其是 1b 型 PHP。

结合患者临床特征与遗传检测结果,4 例患者均存在 GNAS A/B:TSS-DMR 母源甲基化缺失,该区域的突变可能为 1b 型 PHP 最为常的遗传突变位点;以双手搐搦为首发症状的 3 位患者存在相似的 GNAS 甲基化异常情况,即 GNAS A/B:TSS-DMR、GNAS-NESP-TSS-DMR、GNAS-AS1:TSS-DMR、GNAS-XL:Ex1-DMR 均存在不同程度的母源甲基化异常,这 4 个区域的甲基化异常很可能是双手搐搦为首发病症的遗传因素;病例 3 同时还存在 STX16 外显子 5~6 区域杂合缺失,而临床症状上只有该患者是以头痛为主诉,并且存在颅内钙化的情况。有研究认为,STX16 的缺失突变与 1b 型 PHP 患者巨大儿和早期首发肥胖有关。本研究中,病例 3 也存在体重快速增加的情况 (近 1 年体重增加 10 kg),因此认为 STX16 外显子拷贝数的异常可能与 1b 型 PHP 的头痛首发症状以及体重增加有一定关系。

PHP 可以是常染色体显性遗传或者隐性遗传,发病患者可以是散发,也可以是家族性。本研究中 5 例患者,4 例几乎没有任何相关的家族史,但病例 3 家系中患者哥哥曾诊断为癫痫。PHP 的临床症状包含癫痫,同时有以癫痫样发作起病的 PHP,以及被误诊为癫痫的 PHP 报道。因此,病例 3 的哥哥可能是被误诊为癫痫的 1b 型 PHP,但未能获取患者哥哥的血样进行 MS-MLPA 检测。在对 PHP 患者家族史进行询问时,阳性家族史并不是必须的,但要注意家族成员中与患者症状不同的其他临床表现。病例 1、2、4、5 的 GNAS 上游存在多个差异甲基化区域 (DMRs),病例 3 则存在 GNAS 独立性 1A 甲基化缺失联合 STX16 外显子缺失。考虑病例 1、2、4、5 患者查问家族史均为阴性,病例 3 的家族中有阳性患者,所以考虑 GNAS 上游多个 DMRs 可能诱发散发性 1b 型 PHP,而孤立性 1A 甲基化缺失联合 STX16 外显子缺失则可能是家族性 1b 型 PHP 的遗传因素,这与已有的相关报道相符。

本研究通过对 5 例 1b 型 PHP 患者临床资料分析及遗传基因检测,提示对临床怀疑 PHP 但基因测序为阴性的患者进行 MS-MLPA 检测 GNAS 及 STX16 甲基化和拷贝数检测的必要性;STX16 外显子缺失与 1b 型 PHP 首发症状可能有一定的关系;多个 DMRs 可能诱发散发性 1b 型 PHP,孤立性 1A 甲基化缺失联合 STX16 外显子缺失则可能是家族性 1b 型 PHP 的遗传因素。

参考文献 (略)

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