【神经遗传】晚发型钴胺素C缺陷病临床及分子遗传学特点分析

文章来源：中华神经科杂志, 2018,51(11) : 863-870

作者：赵玉英 焉传祝 亓法英 王胜军 李伟 赵秀鹤 王翠兰 刘艺鸣 

摘要

目的

探讨晚发型钴胺素C（cblC）缺陷病，即甲基丙二酸血症伴高同型半胱氨酸血症cblC型的临床及分子遗传学特点。

方法

搜集山东大学齐鲁医院神经内科自2012—2017年诊断的26例晚发型cblC缺陷病患者的临床、生化、神经影像、治疗随访情况以及MMACHC基因检测结果，并汇总分析。

结果

26例患者中男女比为11∶15,诊断年龄4~39岁，有4个家系同胞共患病；其主要神经系统表现为痉挛性截瘫、精神行为异常、智能减退、癫痫发作、共济失调、肌张力障碍和周围神经病；4例在疾病初期表现为蛋白尿。初诊时血总同型半胱氨酸为61.4~193.4 μmol/L，尿甲基丙二酸均显著升高。26例患者的神经影像学检查显示：脑萎缩11例，胸髓萎缩变性10例，脑实质损伤5例，长节段脊髓病变3例，脊髓空洞1例，多发脑动脉狭窄1例。所有患者急性发作期经胃肠外补充钴胺素，口服叶酸、甜菜碱、左卡尼汀、维生素B₆后急性脑病症状痊愈，但痉挛性截瘫改善不理想；慢性维持期肌肉注射羟钴胺和口服甜菜碱，在减少用药次数的同时可有效改善各项指标。经基因测序，26例患者均携带MMACHC基因复合杂合（22/26）或纯合突变（4/26），其中已知致病突变11种，以c.482G>A（15/52）和c.609G>A（13/52）错义突变最为常见，其次为c.656_658del（4/52）和c.452A>G（4/52）。

结论

同型半胱氨酸是cblC缺陷病重要的血清学标志物；该病若及时诊治预后良好，但需终身胃肠外补充羟钴胺和甜菜碱；该组病例中检测的MMACHC基因突变以c.482G>A及c.609G>A最为常见。

在先天性细胞内钴胺素（cobalamin），即维生素B₁₂代谢缺陷疾病谱中，以甲基丙二酸血症伴高同型半胱氨酸血症钴胺素C型（combined methylmalonic acidemia and homocystinemia, cblC type），即钴胺素C（cblC）缺陷病最为常见，其致病基因为MMACHC（OMIM 609831）。该病为常染色体隐性遗传，其主要的生物学标志物就是尿中甲基丙二酸（methylmalonic acid，MMA）和血中总同型半胱氨酸（total homocysteine，tHcy）的异常升高^[1,2]。根据发病年龄，cblC缺陷病可分为早发型和晚发型，1岁以后发病者称为晚发型，主要表现为急/慢性的精神行为异常、进行性加重的脑病、痉挛性截瘫、脊髓病、周围神经病、共济失调及肌张力障碍等，还可伴有血液系统的表现、肾病、眼底病变及血栓栓塞性疾病^[3,4]。该病如能及早诊断并及时给予胃肠外途径补充钴胺素、口服甜菜碱、叶酸等药物，急性神经功能缺损可迅速纠正，所以正确认识和早期诊断cblC缺陷病对于改善患者预后极为重要。因此我们回顾性分析了26例经生化和基因诊断的晚发型cblC缺陷病患者的临床及分子遗传学资料，旨在提高广大临床医生对该病的认识和诊疗水平，并总结该病的遗传学特点。

资料和方法

一、研究对象

本研究为回顾性研究。研究对象为山东大学齐鲁医院神经内科自2012年6月至2017年9月经生化和基因检测确诊的26例晚发型cblC缺陷病患者。

二、研究方法

搜集所有26例患者的临床资料和MMACHC基因检测结果，临床资料包括临床表现、血tHcy、尿有机酸、血脂酰肉碱、血蛋氨酸、肌电图、神经影像学资料等，同时对所有患者治疗随访情况进行总结。

结果

一、临床表现

所有26例初诊时的年龄及临床表现详见表1。26例中男女比为11∶15,诊断年龄4~39岁，有4个家系存在同胞共患病：家系Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ均为某一同胞确诊为cblC缺陷病后做家系筛查时发现另一同胞亦为患者，只是仅有脊柱侧弯、行走不稳或学习成绩差而未引起重视；而家系Ⅲ的2例姐弟早期都表现为蛋白尿，反复入住泌尿内科诊治，姐姐即例16因出现精神行为异常和痉挛性截瘫才至神经内科诊治，从而确诊为cblC缺陷病，其弟弟（例15）同时得以诊断，追溯其弟病史时发现其早在11年前便开始出现精神行为异常，当时入院常规化验检查提示tHcy异常升高，但并未引起主管医生的重视，从而延误诊治多年。另外，26例中有14例表现为痉挛性截瘫。16例曾接受神经传导检查，14例伴有周围神经病，运动感觉均受累，以脱髓鞘为主，呈长度依赖性，仅例13显示轴索损伤重于髓鞘。13例有贫血，有8例为小细胞贫血，4例为大细胞贫血，1例（例20）为溶血性贫血。10例表现为精神行为异常，其中6例早期因以精神行为异常为唯一主诉，曾在当地精神卫生中心以'精神分裂症'住院治疗。所有26例中有8例表现为智能减退。5例有癫痫发作，均为强直阵挛发作。4例伴有行走不稳，体检有小脑性共济失调的体征。4例出现尿失禁。3例有肌张力障碍，均为急性发作期四肢及颌面部肌肉呈铅管样强直，纠正代谢紊乱后肌张力恢复正常。另外，在26例中有20例有脊柱侧弯或不同程度的高足弓，有13例自幼不喜肉食，有4例在疾病初期表现为蛋白尿而就诊于泌尿内科，其中例16在明确诊断前行肾脏穿刺活体组织检查，组织病理学提示局灶性节段性肾小球硬化，伴间质小动脉硬化及增生性动脉内膜炎，符合高血压病性肾损害表现（图1）。值得注意的是，有3例（例8、9、18）于产褥期发病，其中例18因产后精神行为异常在精神卫生中心住院2个月，后出现下肢静脉血栓及肺栓塞才转来我院急诊科，当时神经系统体检患者意识模糊、无自主言语，四肢、颈部及颌面部肌肉呈铅管样强直，双下肢腱反射（++++），双侧踝阵挛（+），双侧巴宾斯基征（+），伴高足弓及脊柱侧弯畸形。经仔细追问病史患者14岁时曾因'病毒性脑炎'住院，后遗留有一侧肢体跛行，家系筛查时发现患者妹妹亦为cblC缺陷病，尿中MMA水平甚至高于先证者姐姐，但仅表现为学习成绩差。

图1 例16在知情同意下进行的肾脏活体组织检查病理结果。示多个肾小球完全纤维化、肾小管萎缩，部分肾小管上皮细胞肿胀、颗粒及空泡变性，可见较多蛋白管型，可见50%肾间质纤维化，伴较多淋巴细胞及单核细胞浸润。肾小球毛细血管襻局灶性节段性硬化、皱缩，间质内小动脉管壁弥漫性增厚、伴内膜增生、黏液变性及早期玻璃样变性　A：HE染色　×200；B：过碘酸雪夫染色　×200；C：MASSON染色　×200；D：六胺银染色　×200

Figure 1 Pathological findings of renal biopsy performed with informed consent of case 16

二、生化检查

26例患者初诊时血tHcy 61.4~193.4 μmol/L，均高于50 μmol/L，为重度升高；血维生素B₁₂水平仅例6和例23轻度降低，其中例6因精神异常及肌张力障碍而进食欠佳导致营养不良，例23因个人原因，发病前2个月严格素食。26例患者初诊时气质联用尿有机酸分析显示，尿甲基丙二酸峰面积与标准品的比值波动于26.7~263.5（正常值为0.2~3.6），均显著升高；串联质谱血脂酰肉碱及氨基酸分析显示，血丙酰肉碱/乙酰肉碱比值除1例正常外，其余均有不同程度升高0.34~1.03（正常值0.04~0.25）；另外有10例伴有低蛋氨酸血症。

三、神经影像学检查

26例的神经影像学检查结果见表1及图2，图3。26例中共发现脑萎缩11例（图2），其中3例仅有小脑萎缩（图2A）。有5例颅脑磁共振显示有脑实质损伤。例6、例17及例23显示小脑半球、基底节区及大脑皮质细胞毒性水肿，经积极治疗后病灶消失。而例12、例13则显示脑室周围白质和皮质下白质不可逆损伤（图2E、F），治疗1年后复查颅脑磁共振白质损伤持续存在。例17颅脑MR血管造影（MRA）显示多发脑动脉狭窄（图2H）。26例中有17例进行全脊髓MRI扫描，发现胸髓萎缩变性10例，其中例6胸髓可见双侧脊髓侧索变性（图3）；有3例出现长节段脊髓损伤，例5为胸髓长节段、半切式损伤（图3）；例9显示为颈髓长节段损伤，高颈髓以'后索'损伤为主、下颈髓表现为横贯性脊髓损伤且水肿明显（图3）；例23则为局限于颈髓后索的长节段损伤、符合亚急性联合变性的影像学改变（图3）；3例脊髓损伤随访均为可逆；例26合并有胸髓脊髓空洞症（图3）。

图2 晚发型钴胺素C缺陷病患者的颅脑磁共振影像。A：例1的T₂加权像矢状位示小脑萎缩；B：例6的弥散加权成像（DWI）示双侧小脑半球弥漫性细胞毒性水肿；C：例6的T₂FLAIR序列示双侧小脑半球及右侧基底节区损伤；D：例26的T₂ FLAIR序列示小脑病变及颞叶、海马萎缩；E：例12的T₂加权像示脑萎缩及皮质下白质病变；F：例13的T₂ FLAIR序列冠状位示脑萎缩及脑室周围白质病变；G：例17的DWI示左侧额颞枕区皮质细胞毒性水肿；H：例17的颅脑MRA示多发脑动脉狭窄

Figure 2 Brain MRI of the patients with late-onset cobalamin C deficiency

图3 晚发型钴胺素C缺陷病的脊柱正位片及脊髓MRI。A：上图为例2的脊柱正位片，示脊柱侧弯；下图为例2胸髓MRI横断面，示胸髓萎缩变细；B：例5胸髓磁共振T₂加权像矢状位（上图）及横断面（下图）扫描，提示下胸髓长节段脊髓半切式损伤；C：例6的胸髓磁共振T₂加权像矢状位（上图）及横断示胸髓萎缩及侧索变性；D：例9的颈髓磁共振T₂加权像矢状位（上图）和横断扫描显示颈髓长节段损伤，高颈髓损伤以后索损伤为主（中图），下颈髓表现为横贯性脊髓损伤（下图）；E：例23的颈髓磁共振T₂加权像矢状位（上图）及横断面扫描（下图）示颈髓长节段后索损伤；F：例26的胸髓磁共振T₂加权矢状位（上图）及横断面扫描（下图）示脊髓空洞症

Figure 3 The spinal cord anteroposterior radiography and MRI of the patients with late-onset cobalamin C deficiency

四、MMACHC基因检测结果

在经患者本人及其父母知情同意后，采集26例患者及部分患者父母的外周血样送检MMACHC基因Sanger法目的基因测序或遗传性高同型半胱氨酸血症相关基因的二代测序，检测到22例为复合杂合突变，4例为纯合突变（4/26），具体检测结果如表1所示。在所有52个突变中已知致病突变11种，分别是c.482G>A（Arg161Gln）（15/52）、c.609G>A（Trp203Term）（13/52）、c.656_658del（p.219_220del 2bp）（4/52）、c.452A>G（His151Arg）（4/52）、c.445_446del（del 2 bp codon 149）（2/52）、c.217C>T（Arg73Term）（1/52）、c.365A>G（His122Arg）（1/52）、c.463G>C（Gly155Arg）（1/52）、c.1A>G（Met1Val）（1/52）、c.80A>G（Gln27Arg）（1/52）及c.567dupT（ins 1 bp codon 190）（1/52）；可能的致病突变有5种，分别是c.354G>C（Gln118His）（2/52）、c.570insT（ins 1 bp codon 190）（2/52）、c.615C>A（Tyr205*）（2/52）、c.427C>T（Gln143*）（1/52）及c.657_659del（p.219_220del 2bp）（1/52）。其中，c.482G>A（Arg161Gln）（15/52）及c.609G>A（Trp203Term）（13/52）最为常见，其次为c.656_658del（4/52）和c.452A>G（4/52）；例12和例13为c.609G>A纯合突变，且发病年龄早、后遗症状重。26例患者中除例1、例12和例23因家庭原因未能做家系验证外，其他23例患者的父母经家系验证结果显示均为单一杂合携带者。

五、治疗随访情况

所有患者急性发作期住院期间经胃肠外补充钴胺素（肌肉注射氰钴胺或甲钴胺或羟钴胺1 mg/次,每日1次，或静脉注射甲钴胺1 mg/次，每日1次），同时口服叶酸、甜菜碱、左卡尼汀、维生素B₆后，急性神经系统缺损症状在1~2周内迅速恢复，血tHcy也降至15~30 μmol/L，但诊断治疗前已有痉挛性截瘫或智能减退的患者症状改善并不理想。慢性维持期在康复治疗的同时，根据患者tHcy和尿有机酸指标调整肌肉注射钴胺素的种类及用药频率，通常给予肌肉注射羟钴胺1 mg/次，隔日1次、每周2次或每周1次，同时给予甜菜碱1~3 g/次，每日3次，接受该种治疗方案的患者均未再有急性代谢危象的出现，血tHcy、尿MMA水平控制良好。但值得一提的是，例12、例13及例26在外院初诊为MMA血症伴高Hcy后，维持期治疗时仅给予口服甲钴胺、维生素B₆和叶酸，其神经功能缺损症状仍进行性加重。

讨论

迄今为止，先天性钴胺素细胞内代谢缺陷已发现9种亚型^[5]，除钴胺素X缺陷病为X连锁隐性遗传外，其他8种亚型均为常染色体隐性遗传，而包括钴胺素C缺陷在内的钴胺素F、钴胺素J、钴胺素X4种缺陷类型均会导致腺苷钴胺和甲钴胺合成缺陷而导致MMA血症伴高Hcy血症，其中又以钴胺素C缺陷病最为常见^[6,7,8]。钴胺素C缺陷病的诊断依赖于临床、生化及基因检测，血tHcy水平、尿有机酸分析、血脂酰肉碱及氨基酸分析是最重要的生化检测项目，另外应同时筛查血中维生素B₁₂、叶酸水平及内因子抗体以除外继发性因素，而其最终的确诊依赖于基因检测发现MMACHC基因的致病突变。我们共诊断MMA血症伴HHcy的患者34例，除1例为内因子抗体阳性、2例为严格素食、2例系笑气中毒、3例无明显诱因但失访外，其余26例均经生化和基因证实为晚发型钴胺素C缺陷病，在该组病例中并未发现钴胺素F、钴胺素J及钴胺素X缺陷，除了三者本身发病率低之外，也可能与患者年龄分布有关。

MMA、Hcy及其他旁路代谢产物都具有神经毒性作用，并可导致甲基化异常，从而影响基因表达、组织器官发育和神经髓鞘的形成而导致神经功能缺损。另外持续高浓度的Hcy还可损伤血管内皮细胞，导致动脉粥样硬化性血管损伤、多脏器损害及血栓栓塞性疾病^[4,9,10]，例16的肾脏病理及例17的颅脑MRA也进一步证实了钴胺素C缺陷患者存在动脉粥样硬化样的血管损伤，例18发生肺栓塞和下肢静脉栓塞也提示该病可以影响纤溶和凝血系统。

晚发型钴胺素C缺陷病的临床表现有高度的异质性，可表现为急起或慢性进行性的神经系统症状、肾脏损伤、造血系统异常以及血栓栓塞性疾病^[1]，也可以在首次发病前完全没有症状，或只有学习成绩差、情绪异常、血尿、蛋白尿、贫血或不明原因的栓塞，也有一部分钴胺素C缺陷的患者可以终生不发病^[11]，所以通过新生儿筛查或家系筛查发现的无症状的钴胺素C缺陷人群是否干预和如何干预仍然是一个值得探讨的问题^{[12,13,14,15]}。我们诊断的26例钴胺素C缺陷病患者主要的神经系统表现为急性起病或进行性加重的精神行为异常、痉挛性截瘫、共济失调、癫痫、智能减退、脊髓损伤、肌张力障碍和周围神经病，同时伴有脊柱侧弯或高足弓等骨骼畸形、肾脏损害及贫血，颅脑的影像学改变以脑萎缩、脑白质病变以及可逆性的大脑皮质、小脑及基底节区的细胞毒性损伤为主要表现；另外，3例脊髓损伤患者仅有1例表现为典型的脊髓亚急性联合变性，另两例表现为横贯或半切样长节段脊髓损伤，还有10例仅表现为胸髓萎缩和侧索变性，这充分说明钴胺素C缺陷病临床表现的多样性和异质性，另一方面提示我们当遇到不明原因的脑病、长节段脊髓病和亚急性联合变性的病人时要除外钴胺素C缺陷的可能。

晚发型钴胺素C缺陷病早在20世纪80年代便已经被首次描述^[16],但其责任基因MMACHC直到2006年才被明确^[2]，该基因位于1p34.1，共有5个外显子。根据最新的HGMD数据库，MAHCHC的已知致病突变已有85种之多。在欧美2个针对cblC缺陷病的大样本研究^[17,18,19]中，研究者发现c.394C>T、c.482G>A多见于晚发型，而c.331C>T及c.271dupA多见于早发婴儿型。而我国晚发型cblC缺陷病的病例报道中最常见的突变是c.482G>A和c.609G>A^{[13,14,15,19]}，我们的26例患者也以MMACHC基因c.482G>A（14/52）及c.609G>A（13/52）错义突变最为常见，其次为c.656_658del（4/52）和c.452A>G（4/52），同时我们还发现c.609G>A纯合突变的患者发病早、症状重。在我们发现的5种可能致病突变中，c.615C>A（Tyr205*）（2/52）和c.427C>T（Gln143*）（1/52）为终止密码子突变，c.570insT（ins 1 bp codon 190）（2/52）和c.657_659del（p.219_220del 2bp）为插入和缺失造成的移码突变，这4种突变均为恶性突变有高度致病性；另外，例2、3这2例同胞姐妹携带相同的c.354G>C（Gln118His）错义突变，虽经家系验证证明该突变与另一插入突变分别来自其父母，但其致病性有待进一步的验证。

钴胺素C缺陷病治疗的根本是迅速纠正代谢紊乱，通过胃肠外途径补充维生素B₁₂以提升细胞内钴胺素的浓度、最大限度地活化MMACHC蛋白的活性，补充甜菜碱加速同型半胱氨酸向蛋氨酸的转化，添加叶酸以提高甲基化通路的效能，补充维生素B₆以促进胱硫醚β合成酶的活性促进Hcy向胱硫醚的转化，补充肉碱以促进代谢危象期异常酸性代谢产物的排出^[1,3,5,11]。长期维持治疗时，肌肉或皮下注射羟钴胺及口服甜菜碱是必须用药，并以tHcy及尿MMA浓度控制于正常范围为衡量标准来调整药物的用量^[1,11]。另外，没有证据表明对晚发型钴胺素C缺陷患者维持期限制饮食和补充肉碱有效^[8]。该病若经及时诊断、正规治疗，预后极好，急性神经功能缺损症状可得以迅速恢复。对于不能进食的患者一定要给予插胃管，以保证足够的营养和蛋白的摄入，而且要告知患者饥饿、长时间禁食、脱水、感染、妊娠等均可诱发代谢危象的出现。羟钴胺的细胞内代谢不同于其他类型的钴胺素，可以走旁路代谢通路跨越钴胺素F、钴胺素J及钴胺素C缺陷，同时其吸收率较高、半衰期较长、肾脏排泄速度较慢，还可以与体内诸如白蛋白之类的非特异性蛋白结合而形成一个钴胺素储备库，所以钴胺素C缺陷的维持期治疗如果用羟钴胺肌肉注射可以延长给药间隔至隔日1次、每周2次甚至每周1次^[7,8]，但遗憾的是，目前我国正规医药市场并没有羟钴胺制剂出售。

总之，当遇到不明原因的脑病、脊髓病、痉挛性截瘫、周围神经病、肌张力障碍和血栓栓塞性疾病时，特别是那些伴有脊柱侧弯、高足弓、贫血及肾脏损伤的患者，务必筛查血tHcy；如存在高Hcy血症，则应立即送检尿有机酸、血脂酰肉碱和氨基酸、血维生素B₁₂、内因子抗体等，看是否合并MMA血症并除外继发因素；送检标本后应即可开始胃肠外给予钴胺素诊断性治疗；如确定为MMA血症伴高Hcy血症，除外继发因素后应送检钴胺素代谢相关基因的二代测序以明确是否为钴胺素C缺陷病；如为钴胺素C缺陷病，务必终身使用羟钴胺肌肉注射和口服甜菜碱，且该病若及时诊治，预后良好。

参考文献略