Duchenne型肌营养不良临床和基因型分析及共患认知障碍机制研究

来源 :新疆医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yanyingguilai
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目的:分析Duchenne型肌营养不良(Duchenne muscular dystrophin,DMD)患儿临床表型和基因型特点,了解共患认知功能障碍情况,并通过对照研究,探讨外周血炎症和免疫指标与认知功能障碍的相关性,构建DMD认知功能障碍风险预警模型。同时基于RNA-Seq测序,查找参与DMD认知功能障碍的差异表达基因及相关通路和网络,为研究DMD共患认知功能障碍发病相关的基因及其分子机制提供新思路。方法:收集2019年6月-2021年6月在新疆医科大学第一附属医院儿科住院,符合纳入标准的DMD患儿临床表现、外周血肌酶及肝酶水平、肌电图、肌肉磁共振、肌肉活检病理结果、认知功能评估、基因突变结果等数据,对其临床表型和基因型进行分析。根据是否共患认知功能障碍对DMD患儿进行分组,两组间进行确诊年龄、血清酶谱、细胞因子、体液免疫等外周血炎症和免疫指标的对照研究,了解DMD共患认知功能障碍相关危险因素,构建DMD认知功能障碍风险预警模型。在m RNA转录组水平,对DMD患儿不同认知功能状态进行分析,获取外周血总RNA后进行RNA建库,根据转录组测序实现差异表达基因的研究分析,挑选显著性差异基因,更进一步开展差异表达基因的定量分析、差异表达分析、GO功能富集分析和KEGG通路富集分析,研究与DMD患儿认知功能障碍差异发生相关的通路及其分子机制。结果:1)82例研究对象起病中位年龄是4.0岁(0.42-12.50岁)。确诊中位年龄6.58(3.97-8.00)。其中汉族有25例(30.49%),少数民族有57例(69.51%)。所有患儿的CK均显著升高,大部分患儿CK-MB、ALT、AST亦不同程度升高。2)DMD患儿首次就诊原因以下肢运动障碍、下肢无力、上下楼困难为主,其次为无症状肌酸激酶增高和/或转氨酶升高。婴幼儿临床表现不典型,部分有运动发育迟缓,随年龄增加肌肉无力进行性加重;女性携带者可有临床症状;3)82例患儿中73个先证者先经多重连接探针扩增技术(multiplex ligation-dependent probe amplification,MLPA)检测,58例(79.45%)结果阳性。其中50例(68.49%)检测出缺失突变,8例(10.96%)检测出重复突变,缺失突变有两个的热点区域:45-50号外显子区域和8-13号外显子区域;MLPA检测结果阴性的15例患儿行二代测序(Next generation sequencing,NGS)检测,提示为点突变(20.55%),以剪接突变和移码突变为主,新发突变10例。少数民族与汉族DMD患儿之间突变位点及缺失热点区域无显著统计学差异。29例基因突变DMD患儿进行了母亲验证,19例为母源性占65.52%,10例为自发突变占34.48%,约2/3的携带者风险归因于DMD患儿的母亲。4)82例患儿中有38例患儿进行了认知功能评估。7例<6岁患儿进行认知功能评估,其中适应性发育商(Developmental Quotient,DQ)平均分为(75.16±17.60),语言DQ平均分为(76.87±22.71),社会DQ平均分为(85.93±14.76),2例DQ得分低于75分,占28.57%。31例≥6岁患儿进行认知功能评估,其中总智商(Fullscaleintelligencequotient,FSIQ)平均分(79.93±18.31),语言智力(Verbalintelligencequotien,VIQ)平均分(76.40±17.03),实际操作智力(Performceintelligencequ-otient,PIQ)平均分(76.22±16.66),与正常人群水平(100.00分)比较水平均低(P<0.01);其中FSIQ低于70分的有11例,占35.48%,38例DMD患儿总认知功能障碍发生率为34.21%。5)认知功能正常组与认知功能障碍组之间疾病严重程度、基因突变类型、基因突变位置、基因突变片段长短均无统计学差异(P>0.05);6)认知功能正常组与认知功能障碍组患儿就诊年龄、CK、CK-MB、ALT、IL-10、Ig E、Ig G、Ig M、C3水平比较,差异均无统计学意义(P>0.05),认知功能障碍组患儿的IL-6和TNF-α水平高于认知功能正常组,AST水平低于认知功能正常组(P<0.05),相关性分析表明AST水平与认知功能呈现出正相关,IL-6和TNF-α水平与认知功能呈现出负相关,提示IL-6、TNF-α是影响认知功能障碍发生的可能危险因素;进一步建立了DMD共患认知功能障碍风险预测模型,为临床预测DMD患儿共患认知功能障碍提供参考依据。7)通过转录组学分析发现,共患有认知功能障碍的DMD患儿主要是Erb B信号通路的基因发生了转录重编程,影响了患儿的认知功能。推测具体形成以EGFR为核心基因的互作调控网络。明确EGFR是引发DMD患儿认知功能障碍的核心基因之一。与此同时,发现三个特征基因:PLA2G4C、BTNL3、MMP9均有可能参与神经发育的调控过程。结论:1)DMD患儿起病隐匿,疾病进展遵循一定规律首发症状多样,累积多系统,以肢体无力和肌酸激酶增高为主要临床表现,发现异常者应及时行基因检测明确诊断。了解DMD临床表型及基因型特点对其管理、治疗和预防至关重要;2)DMD患儿基因突变类型复杂且多变,包括外显子缺失、重复及点突变,以外显子缺失为主要突变类型。2/3的突变基因携带者风险归因于DMD患儿的母亲。有两个缺失热点区域:45-50号和8-13号外显子区域。少数民族与汉族患儿之间突变类型及缺失热点区域均无显著差异;本研究发现新发突变10例,丰富了DMD基因的突变谱。3)认知功能障碍是DMD患儿较多伴发的临床表型;总的认知功能障碍发生率34.21%。认知功能障碍发生呈非进行性,其发生与疾病严重程度、年龄、基因突变类型、突变位置、突变片段长短均无相关性;4)IL-6、TNF-α可能是DMD患儿共患认知功能障碍的危险因素,可通过认知功能障碍风险预测模型早期预测DMD患儿合并认知功能障碍的风险;5)通过RNA-seq分析发现,患有认知功能障碍的DMD患儿主要是Erb B信号通路发生了转录重编程,进而影响患儿的认知功能。推测具体形成以EGFR为核心基因的互作调控网络。考虑EGFR是引发DMD患儿认知功能障碍的核心基因之一。与此同时,发现PLA2G4C、BTNL3、MMP9三个特征基因均有可能参与神经发育的调控过程,推测DMD认知功能水平的变化可能与PLA2G4C、BTNL3、MMP9表达密切相关。
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