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泰安地区新生儿苯丙酮尿症筛查及患儿致病基因突变分析

2024-09-23 83 上传者：管理员

摘要：目的分析泰安地区新生儿苯丙酮尿症(PKU)筛查及患儿致病基因突变的特点，为泰安市PKU的遗传咨询、产前诊断及治疗提供科学参考依据。方法选择2016年7月—2022年12月泰安地区出生并采用串联质谱技术筛查的新生儿资料进行回顾性分析，对苯丙氨酸(Phe)异常患儿应用高通量测序技术检测基因突变位点，应用Sanger测序技术对其父母进行相关基因突变位点的验证。结果 2016年7月—2022年12月共完成新生儿串联质谱筛查336 356例，确诊PKU患儿63例，发病率为1∶5 339。其中苯丙氨酸羟化酶(PAH)缺乏症60例(95.2%),四氢生物蝶呤(BH4)缺乏症(BH4D)3例(4.8%),3例BH4D患儿均为PTS基因突变。60例PAH基因突变患儿中58例检测到2个突变位点，2例仅检测到1个突变位点，其中复合杂合型突变57例(95.0%),单位点突变2例(3.3%),纯合突变1例(1.7%),发生新生变异2例(3.3%)。60例PAH基因突变患儿中共检测到突变类型50种，c.728G>A突变频率最高(15.3%),其次为c.158G>A(14.4%),其余均为散发突变。2例新生变异病例中出现了3个新生突变，分别为：exon4-5del、5′UTRdel、c.169-1G>A。22例经典型PKU共检测到基因突变25种，c.728G>A突变频率最高(15.9%),其次为c.331C>T(9.1%);14例轻度PKU共检测到基因突变15种，c.721C>T突变频率最高(23.1%),其次为c.728G>A(11.5%),c.1301C>A(11.5%);24例轻度高苯丙氨酸血症(HPA)患儿共检测到基因突变25种，c.158G>A突变频率最高(31.3%),其次为c.728G>A(16.7%)。结论泰安地区PKU发病率远高于全国平均水平，属高发地区，以PAH基因突变常见。PAH基因突变以复合杂合型突变为主，且突变种类较多，但具有明显的热点突变c.728G>A、c.158G>A。分型不同，PAH基因热点突变不同，经典型PKU以c.728G>A为主，轻度PKU以c.721C>T为主，轻度HPA以c.158G>A为主。

关键词：
四氢生物蝶呤缺乏症
基因突变
新生儿疾病筛查
苯丙氨酸羟化酶缺乏症
苯丙酮尿症
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苯丙酮尿症(PKU)是一种常染色体隐性遗传的氨基酸代谢障碍性疾病，发病机制是由于苯丙氨酸羟化酶(PAH)活力降低或缺乏，导致苯丙氨酸(Phe)向酪氨酸(Tyr)转化时发生障碍，或者在转化过程中辅助因子四氢生物蝶呤(BH4)缺乏导致PAH催化功能障碍[1-2],从而影响患儿的体格和神经系统发育，甚至发生心理行为的改变，极大影响患儿的身心健康。我国对该病的筛查工作起步较晚，各地域发病情况存在差异。本研究通过对2016年7月—2022年12月泰安市新生儿PKU筛查情况进行回顾性分析，探讨泰安地区新生儿PKU的发病状况及患儿致病基因的突变特点，为泰安市PKU的遗传咨询、产前诊断及治疗提供科学依据。

1、对象与方法

1.1 研究对象

回顾性分析2016年7月—2022年12月泰安市妇幼保健院新生儿疾病筛查中心接收的336 356例新生儿PKU筛查结果，所有样本均来自泰安地区各县、市、区及乡镇接产医院。其中男186 678例，女149 678例。本研究获得泰安市妇幼保健院伦理委员会批准，所有检测项目均得到新生儿监护人知情同意。

1.2 方法

1.2.1 筛查方法

采用串联质谱检测技术测定血Phe浓度和Phe/tyr比值。参考范围：Phe浓度20～100 μmol/L,Phe/tyr比值0.2～1.25。初筛检测值超过上限者判定为可疑阳性，立即召回复查；初筛Phe浓度≥360 μmol/L或复查≥120 μmol/L、Phe/Tyr比值>2.0,召回进一步做尿有机酸、尿蝶呤谱分析及基因诊断。

1.2.2 基因诊断

提取DNA,应用第二代高通量测序和多重连接酶依赖扩增(MLPA)技术进行基因分析，检测突变位点，应用Sanger测序技术对其父母进行相关基因突变位点来源验证。

1.2.3 诊断标准

根据高苯丙氨酸血症(HPA)诊治共识[3],复查血Phe浓度>120 μmol/L和血Phe/Tyr比值>2.0 统称为HPA。排除BH4缺乏症(BH4D)后，血Phe浓度≥1 200 μmol/L为经典型PKU;360 μmol/L≤Phe浓度<1 200 μmol/L为轻度PKU;120 μmol/L<Phe浓度<360 μmol/L为轻度HPA。

2、结果

2.1 PKU筛查结果分析

336 356例PKU筛查的新生儿中，确诊PKU 63例，男33例(52.4%),女30例(47.6%);其中经典型PKU 22例(34.9%),轻度PKU 14例(22.2%),轻度HPA 24例(38.1%),BH4D 3例(4.8%);PKU发病率18.7/10万(1/5 339)。见表1。

2.2 PKU患儿致病基因突变结果分析

63例PKU患儿征得监护人同意，均进行了基因检测，确诊PAH基因突变60例(95.2%,60/63),PTS基因突变3例(4.8%,3/63)。

2.2.1 PAH缺乏症患儿基因突变结果

60例PAH基因突变患儿中，58例检测到2个突变位点，2例检测到1个突变位点，共检测到50种突变。见表2。

表12016年7月—2022年12月泰安市新生儿PKU筛查结果[例(%)]

表2泰安市PAH 缺乏症患儿基因突变结果[例(%)]

其中1例为纯合突变，c.158G>A,轻度HPA患儿，纯合突变频率为1.7%(1/60);2例为单位点突变，分别是c.194T>C、c.1315+6T>A,均为轻度PKU患儿，单位点突变率为3.3%(2/60);其余57例均为复合杂合型突变95.0%(57/60)。2例发生新生变异，1例为5′UTRdel、c.169-1G>A复合杂合突变，经典PKU患儿；另1例为c.158G>A(父源)、exon4-5del复合杂合突变，轻度HPA患儿，其中exon4-5del 、5′UTRdel、c.169-1G>A均未从父母验证中检测到相关突变，新生变异率为3.3%(2/60)。22例经典型PKU患儿共检测到基因突变25种，均为复合杂合型突变，其中新生变异1例(4.5%,1/22),c.728G>A突变频率最高(15.9%),其次为c.331C>T(9.1%);14例轻度PKU共检测到基因突变15种，其中12例为复合杂合型突变(85.7%,12/14),2例为单位点突变(14.3%,2/14), c.721C>T突变频率最高(23.1%),其次为c.728G>A(11.5%),c.1301C>A(11.5%);24例轻度HPA患儿共检测到基因突变25种，其中复合杂合型突变23例(95.8%,23/24),纯合突变1例(4.2%,1/24),新生变异1例(4.2%,1/24),c.158G>A突变频率最高(31.3%),其次为c.728G>A(16.7%)。

2.2.2 PAH缺乏症患儿热点基因突变特征

泰安市PAH缺乏症患儿基因突变以复合杂合型突变为主，具有明显的热点突变c.728G>A(15.3%),c.158G>A(14.4%),其余均为散发突变。但在分型不同的PAH缺乏症患儿中热点突变不同，经典型PKU以c.728G>A、c.331C>T为主；轻度PKU以c.721C>T、c.728G>A、c.1301C>A为主；轻度HPA以c.158G>A、c.728G>A为主。

2.2.3 BH4D患儿基因突变结果

3例BH4D患儿均为复合杂合型PTS基因突变，均检测到2个突变位点，共检测到5种突变。见表3。

表3泰安市BH4D患儿基因突变结果

3、讨论

PKU属于常染色体隐性遗传的单基因遗传病，是少数可以有效治疗的遗传代谢病之一。由于该病早期症状不明显，难以发现，若不及时治疗，易造成患儿智力低下、发育落后等不可逆损伤，因此新生儿遗传代谢病筛查至关重要。

PKU在不同地域、民族间具有不同特点。欧洲发病率约1/10 000[4],北美地区发病率约为1/15 000[5],亚洲地区日本发病率约为1/120 000[6],我国平均发病率为1/11 144,高于亚洲其他国家，且具有北高南低，中、西部高于东部特点，地域差别显著[7],陕西省宝鸡市发病率为1/3 275[8],四川省成都市发病率为1/40 000[9]。本研究中，泰安地区PKU发病率为18.7/10万(1/5 339),远高于全国平均水平，且与山东省其他地市也存在较大差异，与周边河北省的1/4 085[10]、江苏省徐州地区的1/3 916[11]发病率接近，考虑与泰安地区地理环境和人口特点有关。

PKU的发生主要与PAH基因突变相关，PAH基因位于12 号染色体长臂(12q22～q24.1),由13个外显子和12 个内含子组成，多数突变集中在外显子上[12]。目前已报道的该基因突变有564种，我国报道的PAH基因突变有100多种，突变频率南北方差异显著[13]。PAH 基因突变种类众多，分布不均衡[14],但某些地区高频突变位点一致[15]。有学者研究[16]证明PAH 基因型与生化表型具有一定的相关性，分析PAH 基因突变类型及与患儿表型之间的关系，有助于为PKU患儿家庭提供优生与遗传咨询、产前诊断依据，并为患病儿童提供个体化治疗方案，具有重要的临床指导意义。

本研究发现，泰安地区PAH基因突变方面具有如下特点：①突变种类较多，突变分散度较大。60例PKU患儿的120条染色体上，共检测到118个突变位点，但突变类型达50种(83.3%,50/60),与同省杜玮等[17]报道青岛市44例患儿中发现突变位点36种(81.8%,36/44)相近，但与周边省市比较存在显著差异，鲁程绯等[18]报道河北省唐山市42例PAH基因突变患儿中发现突变位点12种(28.6%,12/42),周伟等[11]报道江苏省徐州市113例PAH基因突变患儿中发现突变位点57种(50.4%,57/113)。②分散中具有明显的热点突变。热点突变为c.728G>A(15.3%),c.158G>A(14.4%),其余均为散发。泰安地区c.728G>A突变率最高，与我国其他地区[15,18-24]PKU患儿PAH基因突变特征一致。泰安地区c.158G>A突变频率也较高，与山东省青岛市[17]、江苏省徐州市[11]等同为热点突变。③分型不同的PAH缺乏症患儿中热点突变不同。经典型PKU以c.728G>A、c.331C>T为主；轻度PKU以c.721C>T、c.728G>A、c.1301C>A为主；轻度HPA以c.158G>A、c.728G>A为主。

BH4D在PKU中所占比例较低，共有5种基因调控类型，分别是PTS、QDPR、GCH1、PCBD1及SPR,国际报道[25]病例中以PTS基因突变为主，我国人群中的主要致病基因也是PTS基因[26],且南北方热点突变不同，北方以D96N和K91R最常见，南方以N52S最常见。本研究结果显示，泰安地区BH4D患儿较少见，仅确诊3例(4.8%),均为PTS基因突变，以D96N(c.286 G>A)为主。

综上所述，泰安地区PKU发病率远高于全国平均水平，属于高发地区，以PAH基因复合杂合型突变为主。PAH基因突变种类较多，分散度大，但具有明显热点突变c.728G>A,c.158G>A。分型不同的PAH缺乏症患儿中热点突变不同，经典型PKU以c.728G>A为主，轻度PKU以c.721C>T为主，轻度HPA以c.158G>A为主。

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