[转] KIF1A基因新发变异致NESCAV综合征1例

NESCAV综合征(neurodegeneration and spasticity with or without cerebellar atrophy or cortical visual impairment syndrome)是一种常染色体显性遗传疾病，临床特征为中-重度发育迟缓或智力障碍、下肢痉挛、张力减退、视神经萎缩，颅脑MRI显示不同程度的脑萎缩。该病在2020年被首次报道，它是由于KIF1A基因新生错义变异导致^[1]。本研究对1例KIF1A基因新发突变导致的NESCAV综合征患儿的临床表型及分子特征进行分析，探讨KIF1A基因突变在儿童发育迟缓中的价值。旨在提升临床医生对NESCAV综合征的进一步认识，避免误诊。

临床资料

一、一般资料

患儿，男孩，1岁6月，2021年3月到本院门诊就诊，代主诉为"全面发育落后1年余"。该患儿系G2P2，胎龄39周，剖宫产，出生体重3.3 kg，身长50 cm，否认出生产伤及窒息缺氧抢救史。生后母乳喂养，按需添加辅食。3月龄能抬头，5月龄出牙，现14颗乳牙，11月龄时无意识发"爸爸、妈妈"，不会翻身，不会坐，不会爬，不会扶站，不会叫"爸爸、妈妈"。母亲孕40余天，因"先兆流产"予补充孕酮，其他无特殊。母亲41岁，体健，父亲41岁，乙型肝炎及糖尿病患者，父母非近亲结婚，哥哥，16岁，体健。否认家族遗传代谢性疾病史。

体格检查：身长85 cm（P₅₀），体质量11 kg（P₅₀），头围47 cm（P₅₀），神志清，精神可，营养中等，全身皮肤黏膜无黄染、苍白、皮疹、出血点，浅表淋巴结未触及肿大。头颅无畸形，前囟已闭，双眼外观无异常，但无追视，无目光对视，无眼球震颤，角膜反射阴性。双侧巩膜无黄染，结膜无苍白，双侧瞳孔等大等圆，外耳道无畸形，口唇颜色红润，咽腔无充血，牙齿15颗，无龋齿。颈软，无抵抗，双侧胸廓对称，无鸡胸、漏斗胸，无肋缘外翻，无郝氏沟，双肺呼吸音清，心律齐，各瓣膜听诊区未闻及病理性杂音。四肢关节活动正常，指趾无畸形，未见异常手纹，双下肢无水肿，脊柱无侧弯。生殖器呈男性外观，双侧阴囊可触及睾丸，睾丸容积2ml，未见鞘膜积液。双上肢肌力及肌张力正常，双下肢肌力Ⅳ⁺,肌张力减低，生理反射存在，病理征阴性。专科检查：仰卧位：头居中位，追听有反应，会转头，追视无明显反应，双手可居中线位活动，双下肢屈曲；俯卧位：主动肘支撑，可抬头90°；坐位：不会独坐，不会翻身；立位：扶腋下可站，不会扶站，无尖足；手抓位：会手抓；异常姿势：无；关节活动度：内收肌角135°，腘窝角130°，足背屈角快、慢角小于60°，围巾征不过中线。

二、检查

对患儿进行血尿粪常规、肝功能、肾功能、心肌酶、电解质、血糖、血氨、血乳酸、铁蛋白、血脂、甲状腺功能等相关检查；血液串联质谱检测及尿液气相色谱分析均正常；颅脑MRI平扫+DWI显示：脑实质内未见明显异常（图1）；肌电图示：双侧肱二头肌、背阔肌肌张力尚可，双侧内收肌（左侧9.41 μv，右侧10.96 μv）、腓肠肌（左侧8.57 μv，右侧8.17 μv）肌电信号稍增强；动态脑电图：清醒-睡眠各期可见左枕较多中-高幅尖慢、棘慢、多棘慢综合波发放，睡眠期著，考虑异常小儿脑电图；心脏彩超检查未见异常；十二通道心电图示：窦性心律，正常心电图。GESELL评估：大运动3.5个月、精细运动3个月、适应能力0个月、语言0个月、社交行为0个月；智龄1.5个月；发育商小于25。眼科检查示：双眼底苍白，考虑视神经萎缩。

图1   颅脑MRI：未见异常

本研究通过了医院医学伦理委员会审查批准，征得患儿父母遗传分析的知情同意。采集患者及双亲外周静脉血2 ml用于DNA提取，利用Agilent SureSelect方法外显子捕获（Exome V6），Illumina测序平台进行高通量测序，测序数据经NextGENe®软件匹配分析后，用Ingenuity在线软件系统进行变异过筛及解释，候选变异经Sanger测序验证。测序结果发现一个与患儿临床表型高度相关的基因KIF1A（NM_004321.7）：c.920G>A，p.Arg307Gln杂合错义突变位点，此突变位点在KIF1A基因2号外显子区域。Sanger测序验证结果显示此患儿携带KIF1A c.920G>A，p.Arg307Gln杂合突变，其父母均未携带，考虑该变异位点为患儿新生变异（图2）。

患儿KIF1A c.920G>A，p.Arg307Gln杂合突变，其父母均未携带（红色方框部分），患儿父母基因正常

图2  患儿KIF1A c.920G>A，p.Arg307Gln杂合突变，其父母均未携带（红色方框部分），患儿父母基因正常

该例样本中变异未在gnomAD等对照人群数据库中收录（gnomAD: ALL:0.000%），已有文献报道该基因变异可导致"智力运动发育落后"等。该变异位点经家系验证为患者新发突变（PS2），307位的精氨酸为次蛋白保守区域氨基酸，该位置处于蛋白动能关键结构区域（PM1），经多个软件预测改位点变异为有害变异（PP3）。按美国医学遗传学和基因组学学会（American College of Medical Genetics and Genomic，ACMG）变异分类标准，可以归类为"致病性pathogenic"变异。

三、诊断

诊断：1.NESCAV综合征；2.全面发育迟缓。诊断依据：1.患儿存在语言、运动、认知发育严重落后，基因诊断明确该病；2.患儿运动、语言、认知均较同龄人差，结合临床表现及量表评估结果显示患儿存在全面发育迟缓。

鉴别诊断：①全面发育迟缓：可由非遗传性因素所致，如产前先天性感染、接触致畸物或环境毒物，产时早产、低出生体重、产伤、窒息、缺氧、颅内出血，产后中枢神经系统感染、低血糖、脑外伤、惊厥后脑损伤、甲状腺功能低下、营养不良、核黄疸等，结合患儿出生史、个人史及血生化、甲状腺功能、头颅MRI等检查。可鉴别。②脆性X综合征：它累及多个系统，主要特征包括智力障碍、孤独症样行为、长脸、大耳朵、青春期巨睾等。脆性X综合征的确诊基于脆性X染色体智力低下1(fragile X mental retardation 1, FMR1)基因的改变。可鉴别。③PHEO（progressive encephalopathy with edema，hypsarrhythmia，and optic atrophy）综合征：常染色体隐性遗传疾病，染色体17q12上的ZNHIT3基因纯合突变所致。主要临床表现为婴儿起病性肌张力减退、严重的精神运动迟缓、婴儿痉挛伴心律失常、视神经萎缩和主要累及小脑和脑干的进行性脑萎缩，典型面容（前额狭窄，内眦赘皮，耳垂外翻、手部水肿等），与NESCAV综合征相比，临床症状更重。结合本例患儿基因结果分析与临床表现，可鉴别。

四、治疗

根据患儿临床表现及全面评估，给予听觉、触觉、嗅觉等多感官刺激训练，行运动疗法，通过主动、被动运动改善肌肉、关节等血液循环和代谢，促通神经肌肉功能、提高肌力，以及物理因子疗法等综合康复治疗及对症支持治疗。出院后继续康复治疗及随访。

五、治疗结果、随访及转归

患儿现3岁6个月，不会坐，无自主语言表达，此时患儿GESELL评估：大运动5月、精细运动6个月、适应能力5个月、语言4个月、社交行为5个月；智龄5个月；发育商小于25。

讨论

发育迟缓（developmental delay，DD）是儿科门诊常见的疾病之一，系儿童神经精神系统较为多见的临床综合征。它是一类临床异质性强的神经发育障碍性疾病，常共患孤独症谱系障碍、注意缺陷多动障碍等多种精神行为疾患，其病因复杂，涉及多种因素：如遗传和环境等^[2]。近年来，随着基因检测手段在临床实验室的广泛应用，一些与婴幼儿发育迟缓相关的基因备受关注。智力低下患儿的病因逐渐被发现和认识。本患儿主要临床表现为严重全面发育迟缓，视神经萎缩，脑电图异常，基因检测显示KIF1A c.920G>A，p.Arg307Gln新发杂合突变，引发NESCAV综合征。

KIF1A基因定位于2q37.3，由48个外显子组成，编码由1791个氨基酸组成的一种神经元特异性动力蛋白。该基因编码的蛋白在突触囊泡前体、突触后蛋白、密集核心等货物囊泡沿神经轴突正向运输过程中发挥着极其重要的作用。KIF1A基因在人体颅脑及脊髓等多种神经元群中表达，在神经突触的可塑性、传递和学习记忆中有着重要作用^[3,4]。KIF1A基因包含有马达结构域（motor domain，MD）、NC（neck coil）结构域、CCL（coilde-coill）结构域、FHA（fork head-associated）结构域、CC2结构域、CC3结构域、未命名区域（UDR，undefined redion），以及PH（pleckstrin homology）结构域。目前报道多数KIF1A基因突变位于MD区域，极少数在MD区域之外发现蛋白质截断型变异^[5,6]。KIF1A基因致病变异临床表型广泛，包括隐性遗传性感觉神经病变型IIC (HSNIIC)、常染色体隐性或显性遗传性痉挛性截瘫30(SPG30)、NESCAV综合征^[1,7,8]。其中临床症状严重的NESCAV综合征是最近逐渐被人们认识的。

NESCAV综合征是一种常染色体显性遗传的神经发育障碍性疾病^[1]。Hamdan等人最早报道1例3岁5月智力障碍KIF1A基因（T99M：601255.0004）新生突变的女童，临床表现为重度智力低下伴外周性痉挛，颅脑MRI显示小脑轻度萎缩^[8]。结合目前国外已有文献报告^{[5,9,10,11,12]}，NESCAV综合征临床特征主要包括严重发育迟缓、痉挛性肢体麻痹、运动感觉神经病变、视神经萎缩、进行性小脑萎缩等。患儿在胎儿期常常表现为宫内活动减少，生后可逐渐出现肌张力障碍等神经病变，通常发病年龄越小，症状越严重，甚至出现发育几近停滞或倒退；婴幼儿期多数患儿出现精神运动发育迟缓、下肢肢体痉挛或障碍；学龄期患儿有不同程度学习困难，但少部分认知正常。极少部分患儿最后诊断为孤独症谱系障碍或共患强迫症、注意力缺陷多动障碍等发育障碍性疾病^[13]，少数患儿出现顽固性癫痫发作；患儿年龄小，视神经萎缩影响患儿视力的情况很容易被遗漏。此外，颅脑MRI检查显示部分患儿存在脑萎缩，年龄较小的患儿早期颅脑MRI并未发现异常，故建议患儿需长期随诊复查^[5,6,14]。有患儿出现骨骼畸形，如：马蹄内翻足等^[15]。本例患者与报道有相同的表型，如重度发育迟缓、下肢肌张力减退、视神经萎缩及脑电图异常；本病例暂时无癫痫发作，但脑电图有异常，虽目前颅脑MRI检查显示未见异常，但因年龄较小，注意后期随访观察。患儿初诊因发育迟缓就诊当地医院，医生根据家长的主诉，选择性地侧重患儿双下肢情况，结合患儿无特殊面容，双眼外观及眼球活动情况无异常，上肢活动范围大致正常，忽视了患儿眼睛追视的进一步检查。征得家属同意后经基因检测，最终诊断NESCAV综合征。

KIF1A基因突变导致NESCAV综合征的机制一直在研究中。体外实验研究表明，KIF1A(T99M)、KIF1A(R216C)和KIF1A(E253K)的变异，在微管滑动实验显示出活性减弱；unc104突变虫的突触结构有缺陷，位于突触上的囊泡数量显著减少，提示MD区域突变影响KIF1A蛋白在神经突触中的定位^[16]。Lee等在14名NESCAV综合征患者KIF1A基因中发现11种不同的新杂合错义突变，结构模型显示，基因突变影响了对维持MD的结构及功能有重要作用的保守残基，进而影响功能^[5]。突变体运动域R169T的活性受损是由于微管对atp酶活性的刺激减弱所致，转染研究表明，突变会影响MD沿着轴突的膜性细胞器运输及蛋白定位^[7,8]。也有学者发现视神经病变在婴儿期发生，故推测在妊娠早期驱动蛋白功能可能已经受到影响，并非一定是退行性病变所致^[17]。驱动蛋白作为一类运动蛋白，KIF1A通过其liprina-alpha结构域与a-氨基-3-羟基-5-甲基异恶唑-4-丙酸(alpha-amino-3-hydroxy-5- methylisoxazole-4-propionic acid，AMPA)受体相互作用，因此可能作为神经元AMPA受体转运蛋白，参与谷氨酸突触功能，介导中枢神经系统兴奋性谷氨酸的快速传递，并参与精神类疾病的多基因和环境危险因素之间复杂的相互作用^[18,19]。但KIF1A基因中检测到的变异是否会影响与神经行为有关的神经网络还有待确定。

综上所述，本研究发现了1例新的KIF1A基因突变所致NESCAV综合征患儿，扩展了该基因变异的基因型和表型库。面对严重智能发育落后的患儿，尤其是严重的婴幼儿起病表型，排除潜在致病的继发因素后，应高度重视KIF1A基因突变的检查。对该类患者完善基因检测，有助于明确病因，以达到精准诊断，同时为产前诊断及遗传咨询提供依据。