儿科学课件：12-小儿遗传性疾病

1、小儿遗传性疾病Genetic Disease in Children,概述,所有妊娠中大约2%-3%是遗传病，可导致以后的残疾、智力低下和早期死亡 新生儿出生缺陷约占活产婴儿的1.3%，其中70%-80%为遗传因素所致 英国一项调查显示:人口遗传病患病率79 从世界发展规律来看，当一个国家或地区的婴儿死亡率降至40左右时（2004年我国农村为24.6，城市为10.1），出生缺陷和遗传病就会成为显著问题,概 述,OMIM统计：已确定的单基因遗传病-6600多种 （/statistics/entries） 近年来，由于遗传学研究方法的进步，二代测序技术的应用，越来越多的

2、遗传病致病基因被确定 美国华盛顿大学统计儿童神经系统疾病中肯定或可能与遗传有关的疾病占56.9%，成人因患神经系统疾病的住院患者约有38%属于遗传病,遗传病的定义,遗传病：Genetic disease，由于遗传物质异常改变所致的疾病 遗传病：Inherited disease，遗传自上一代的遗传物质异常所致的疾病 Genetic disease Inherited disease,遗传的分子基础,染色体 (46, XY/46, XX) chromosome DNA双螺旋结构 人类基因组 human genome 30亿个碱基对, 组成约3万个结构基因,线粒体DNA (mitochondria

3、l DNA, mtDNA),线粒体DNA的结构特征： （1）含16569bp的双链闭环DNA分子 （2）含37个基因 （3）编码13种蛋白质（均是呼吸链复合物的亚单 位）、22种t RNA、2种r RNA mt DNA突变率高，约为核DNA的10倍以上,遗传性疾病分类,1、染色体病chromosomal disorder 如:Down syndorme 2、单基因病 single mutant gene diseases 如:遗传代谢病 3、多基因病polygenic diseases 如:精神分裂症 4、线粒体病mitochondrial diseases 如： MELAS、MERRF、Le

4、igh 病,遗传病的分类,遗传病发病时间,遗传性疾病提纲,一、染色体病 21-三体综合征 二、单基因病 苯丙酮尿症 肝豆状核变性 三、线粒体病 MELAS综合征,染色体病 chromosomal disorder,定义：由于染色体数目或结构异常所 导致的疾病。,染色体病约有120余种 发病率 0.5%1.0% 在早期自发性流产儿中，50%由于 染色体异常所致。,数目异常 abnormalities of chromosome number 增多 如：Down Syndrome, 21-三体 减少 如：Turner Syndrome, 45, X0 发生机制：染色体减数分裂或有丝分裂时不分离 而

5、不能平均分配到2个子细胞内。 结构异常 abnormalities of chromosome structure 缺失、易位、倒位、插入、环状染色体、等臂染色体 如： Cri-du-chat Syndrome， 5p- （猫叫综合征） 发生机制：染色体发生断裂,染色体病的病因,染色体病的分类,常染色体病 1 22 号染色体异常21-三体Down syndrome 5P- Cri-du-chat syndrome 性染色体病性染色体异常 45, X0Turner syndrome (先天性卵巢发育不全症） 47, XXYKlinefelter syndrome （先天性睾丸发育不全症）,先天性

6、卵巢发育不全症 Turner Syndrome,Turner Syndrome,染色体核型：45，X,21-三体综合征 ( Down Syndrome) 别名：唐氏综合征、先天愚型 常染色体畸变（第21对染色体） 是小儿染色体病中最常见的一种 人类畸形中最常见的类型 60%的患儿在胎儿早期即夭折流产，活婴中的发生率为1/600-800,21-三体综合征的临床表现 特殊面容：眼距宽、眼裂小、眼裂外侧上斜、 塌鼻梁、伸舌、耳小低位、小头 手宽厚、指短、小指内弯 体格发育迟缓、智力低下、骨龄落后 皮肤纹理通贯掌 常伴先天性心脏病、泌尿道畸形等其他畸形 免疫功能低下，易患各种感染 白血病的发生率较正常

7、小儿高10-30倍,21-三体综合征的诊断 -主要依靠染色体核型分析(karyotype analysis) 21-三体型 占 95%, 核型为 47 XX/XY， +21 双亲细胞核型正常 易位型 占 3%4%, 46XX/XY, -14, +t (14q；21q) 亲代中有14/21易位染色体携带者 嵌合型 占 1%, 患者体内有正常和21-三体两种细 胞系, 核型为46XX/47XX，+21,21-三体综合征的核型， 21三体型,21-三体综合征核型， D/G易位型（ 14/21易位）,21-三体综合征核型，G/G易位型（21/21易位）,21-三体综合征的治疗 早期教育与训练 合理营养

8、 合并症的治疗 如：先天性心脏病手术矫正 甲低-补充甲状腺素,胡一舟 21-三体综合征,发生染色体病的危险因素,母亲妊娠时年龄过大 放射线辐射 病毒感染 化学污染 遗传因素,染色体核型分析的指征,畸形死胎 2.婴儿和儿童 多种先天畸形 原因不明的智力运动发育落后 外生殖器发育异常 体格发育异常（身材矮小或巨大) 3.青春期 青春期发育延迟 原发性闭经 矮小,染色体微缺失/重复,包括一组疾病：染色体上发生了微小的缺失或重复，一般小于5Mb，利用常规光学显微镜不能发现 又称紧邻多基因异常综合征（contiguous gene syndrome，CGS）：数个相邻的基因同时发生拷贝数的改变（缺失或重

9、复） 患儿常见智力低下伴微小畸形,11p,11q,q24,q25,q23,11q末端缺失综合征的临床表型 血小板减少(94%) MR/DD(93%) 先天性心脏病(56%) 外观畸形:眼距宽(92%),鼻梁宽短鼻(91%),上唇薄(84%),V形口(67%),长人中(58%),耳位低(81%),11q末端缺失综合征,染色体微缺失/重复的诊断方法,FISH (fluorescence in situ hybridization)技术：利用荧光标记的DNA探针与染色体进行杂交，分析染色体的结构 多重连接依赖的探针扩增（Multiplex ligation-dependent probe ampli

10、fication，MLPA）法：在一个单反应体系中完成多个核苷酸片段的扩增反应并进行荧光半定量分析。操作简单，耗时短、成本低。虽不能用于确诊亚端粒重组（仍需FISH验证），但仍然是经济快速的筛查方法 微阵列比较基因组杂交（array-based comparative genomic hybridization，array-CGH）：在同一反应体系可同时检测所有染色体片段的拷贝数改变，分辨率可小于1Mb。可同时发现亚端粒及中间重组，其缺点为价格昂贵、阳性结果仍需其它方法验证,31,原因:染色体 上单一基因或两个等位基因 突变 种类:现已确定的单基因病有4000余种 如: 苯丙酮尿症 肝豆状核变

11、性,单基因病single mutant gene diseases,单基因病的遗传方式,孟德尔遗传mendelian inheritance 常染色体隐性遗传 autosomal recessive inheritance 如: 苯丙酮尿症, 肝豆状核变性 常染色体显性遗传 autosomal dominant inheritance 如: 家族性高胆固醇血症 X-连锁隐性遗传 X-linked recessive inheritance 如: Duchenne肌营养不良 X-连锁显性遗传 X-linked dominant inheritance 如: 低血磷性抗维生素D佝偻病 Y-连锁遗传

12、 Y-linked inheritance 如: 无精子因子 非孟德尔遗传 线粒体病 mitochondrial diseases 如:线粒体脑肌病 (MELAS),遗传性疾病提纲,一、染色体病 21-三体综合征 二、单基因病 苯丙酮尿症 肝豆状核变性 三、线粒体病,苯丙酮尿症 (phenylketonuria, PKU),本病是由于苯丙氨酸代谢途径中酶缺陷所导致的常染色体隐性遗传病 PKU是遗传代谢病和新生儿筛查领域最成功、最经典的病种,蛋白质 46% 苯丙氨酸羟化酶 苯丙氨酸 酪氨酸 Phenylalanine 四氢生物蝶呤（BH4） tyroxine 苯丙酮酸 多巴 黑色素 多巴胺 苯乙

13、酸 去甲肾上腺素 肾上腺素 苯丙氨酸的生化代谢途径,遗传性高苯丙氨酸血症的病因 1. 苯丙氨酸羟化酶缺乏 (1) 苯丙酮尿症（PKU）：经典型PKU，占95%以上 (2) 高苯丙氨酸血症 2. 四氢生物蝶呤(BH4)缺乏症：异型PKU，占1%5% 三磷酸鸟苷环化水解酶 *四氢蝶呤合成酶 墨蝶呤还原酶 四氢蝶呤还原酶 *二氢蝶啶还原酶 蝶呤-4a-甲醇胺脱水酶,PKU的遗传特点,常染色体隐性遗传 父母为表型正常的杂合子(我国人群杂合子的比例为1/601/30) 男女发病率大致相同 编码苯丙氨酸羟化酶基因位于染色体12q22-24，由13个外显子组成, 全长约90kb 世界范围已报告了400余种该

14、基因突变,爱尔兰1/4404 德国 1/6971 美国1/10059 日本1/73000 我国1/16500,PKU发病率,PKU的临床表现,神经系统损害 智力损害（进行性）：生后36月出现，如不治疗将造成中度至极重度智力低下（mental retardation) 近半数合并癫痫(epilepsy)，其中婴儿痉挛症占1/3 精神行为异常: 烦躁、易激惹、多动等 黑色素缺乏: 皮肤白皙、头发黄、虹膜色泽变浅 (fair skin, blond hair) 常有鼠尿味 (mousy odor) : 尿和汗液中苯乙酸增多 易合并湿疹、呕吐、腹泻,PKU , 11月,PKU , 1岁,PKU的诊断,

15、1. 临床表现与体征 Mental retardation epilepsy Fair skin, blond hair Mousy odor 值得注意的是患儿在新生儿期和婴儿早 期临床表现不典型,2、实验室检查 血苯丙氨酸测定, 多在20 mg/dl以上 (正常值2mg/dl) 部分患儿：尿三氯化铁试验阳性 2, 4-二 硝基苯肼试验阳性 血浆和尿液氨基酸、有机酸分析 基因诊断 辅助检查: 智测、EEG、头颅CT、MRI,PKU的鉴别诊断 Differential diagnosis for PKU 1. 高苯丙氨酸血症 （ hyperphenyalaninemia） 血苯丙氨酸浓度420m

16、g/dl 苯丙氨酸负荷试验 phenylalanine loading test 2. 异型PKU （BH4 deficiency） 尿蝶呤谱分析 urinary pterine analysis BH4负荷试验 BH4 loading test 酶学分析enzyme study 基因诊断gene diagnosis,遗传性高苯丙氨酸血症的分型 分 型 原 因 症 状 治 疗 苯丙酮尿症 苯丙氨酸羟化酶缺乏 智力低下 饮食控制 （经典型PKU) 惊厥 xianzh 黑色素缺乏 BH4缺乏 症 四氢喋呤合成酶 肌张力异常 BH4 （异型PKU） 二氢喋啶还原酶 惊厥、智力低下 L-多巴 三磷酸鸟

17、苷环化水解酶 黑色素缺乏 5-羟色氨酸,5岁 BH4 缺乏症 智力低下 癫痫 痉挛性瘫痪,PKU的治疗 - 低苯丙氨酸饮食 Institute a diet low in phenylalanine,限制天然蛋白质摄入，控制苯丙氨酸摄 入量 限制高蛋白食品，如：瘦肉、蛋类、鱼虾、 奶类、谷物、豆类,PKU的治疗 - 低苯丙氨酸饮食 补充特殊蛋白质 (1.5 - 3.0 g/kg.d) 低或无苯丙氨酸奶粉 不含苯丙氨酸的特殊氨基酸粉,PKU的治疗低苯丙氨酸饮食 给予机体所需的苯丙氨酸，保证热量、 维生素、矿物质、微量元素 - 天然低蛋白食品 如：母乳（苯丙氨酸含量相当于牛奶的1/3） 蔬菜、薯类

18、（红薯、土豆）、水果 - 人工低蛋白食品 淀粉面、低蛋白点心,PKU的治疗 - 低苯丙氨酸饮食 定期监测血苯丙氨酸浓度与营养状况，有计划的调整食谱，使血苯丙氨酸浓度控制在适当范围（2-6 mg/dl） 各年龄阶段蛋白质、苯丙氨酸需要量及个体耐受量不同 5. PKU治疗时间：至少到6岁，最好终生治疗,PKU的预后 取决于治疗早晚和饮食控制 -生后三个月内开始治疗者，智商平均可达100 - 1岁以内治疗者，智商多在60 以上 - 1岁后治疗者，智商多在60 以下 早期发现是挽救患儿的关键，新生儿筛查是最根本的措施。已有30余个国家将此病列为法定筛查疾病。,PKU的新生儿筛查 生后72小时，充分哺乳

19、后 足跟血（100微升） Guthrie 法 干燥滤纸血片 枯草杆菌增殖抑制试验 我国筛查覆盖率10% 北京、上海、广州筛查覆盖率95%,肝豆状核变性,Hepatolenticular Degeneration (Wilson disease ) -遗传性铜蓄积性疾病,肝豆状核变性的遗传与生化特点,常染色体隐性遗传病 人群致病基因携带率为1/90, 发病率为1/5万 病因为P型铜转运ATP酶缺乏 致病基因 ATP7B定位于染色体13q14.3, 基因全长80kb, 已发现至少200种突变 该基因的缺陷可导致铜经胆汁排泄障碍及铜与脱辅基铜蓝蛋白的结合障碍 病人体内铜蓄积，血清铜蓝蛋白(cerul

20、oplasmin)降低,肝豆状核变性的发病经过,起病隐匿，个体差异大 发病年龄360岁，儿童期和青年期发病者占多数 发病及病程经过与铜（copper)在体内蓄积过程有关 无症状期婴幼儿时期 肝损害期学龄前成人 肝外症状期肝外脏器损害症状 神经、血液、角膜、 肾脏、骨骼，等,肝豆状核变性的病理改变,肝脏 早期肝细胞呈脂肪变性，以后可伴有碎片状坏死，随病程进展出现肝脏纤维化和肝硬化，与慢性活动性肝炎相似 脑 主要病变在基底节区（壳核、苍白球、尾状核），可有砖红色的色素沉着、海绵样变性。镜下见神经元减少、轴索变性、星形胶质细胞增生,肝豆状核变性的临床表现,肝损害：subacute or chorni

21、c heptitis, heptomegaly, cirrhosis 2. 神经系统损害 锥体外系症状：dysarthria, dystonia， intention tremor 智力倒退、行为异常 惊厥 seizure,肝豆状核变性的临床表现,3. 溶血性贫血: hemolysis 4. 肾损害：hematuria, protinuria 骨关节损害: 骨质疏松、骨关节疼痛 6. 角膜色素环（Kayser-Fleisher 环 ） 其他: 内分泌功能失调，女孩可有月经 延迟或月经失调,肝豆状核变性头颅MRI改变,肝豆状核变性的实验室检查,血清铜蓝蛋白降低 20%的杂合子也可轻度降低 2.

22、24小时尿铜增高 正常人100g/24h 3. 肝组织铜含量增加 正常肝铜含量20-45g/克干重 患者多250 g/克干重,部分杂合子也增高 4. 基因诊断,肝豆状核变性的诊断,临床出现以下表现时应考虑本病的可能： 1、原因不明的急性或慢性肝病 2、锥体外系为主的神经系统症状 3、Coombs试验阴性的急性血管内溶血 4、原因不明的血尿 5、原因不明的骨关节疼痛,肝豆状核变性的诊断,符合以下4项中的任何2项可确诊： 1. 角膜K-F环阳性 2. 血清铜蓝蛋白降低 3. 24小时尿铜100g 4. 肝组织铜含量250g/克干重,基因检查对早期明确诊断有重要意义！,肝豆状核变性的治疗,1、低铜饮

23、食减少铜摄入 限制高铜食品，如动物内脏、水生贝壳类、坚果、巧克力、豆类、蘑菇等 2、铜螯合剂促进铜排泄 青霉胺（penicillamine) 曲恩汀（trientine) 3、锌盐减少铜吸收 葡萄糖酸锌、硫酸锌 4、对症治疗 左旋多巴、安坦 5、肝移植：肝硬化患者,肝豆状核变性的预后,未经治疗的患者症状不断加重，最终死亡 青霉胺等铜螯合剂的治疗能阻止病情进展，早期治疗可避免严重后遗症 症状前早期诊断和治疗可预防病损的发生 早期诊断和治疗可使患者获得与正常人相似的生活质量和寿命,肝豆状核变性的遗传咨询,应对本病患者的同胞兄弟姐妹进行系统检查，以确定或最终除外本病,遗传性疾病提纲,一、染色体病 2

24、1-三体综合征 二、单基因病 苯丙酮尿症 肝豆状核变性 三、线粒体病 MELAS综合征,线粒体病（Mitochondrial Diseases),线粒体病：由于线粒体功能异常所导致的一组疾病 既可以由线粒体DNA(mtDNA)也可以由核DNA(nDNA）缺陷所致 具有表型异质性和遗传异质性,2020/11/18,线粒体病的分类,呼吸链功能障碍（Diseases of the mitochondrial respiratory chain） 线粒体蛋白转入障碍（Diseases caused by impaired mitochondrial protein import） 线粒体动力学异常疾病

25、（Diseases caused by aberrant mitochondrial dynamics）,2020/11/18,呼吸链功能障碍,呼吸链功能障碍 线粒体DNA突变（Mutations in mtDNA）* 核DNA突变（Mutations in nDNA） 编码呼吸链亚单位基因突变 编码辅助蛋白的基因突变 基因组间通讯障碍 影响线粒体呼吸链脂质环境的突变,2020/11/18,呼吸链构成和功能,2020/11/18,线粒体DNA,2020/11/18,线粒体是唯一的含有能自我复制的、多拷贝环状双链DNA的细胞器 线粒体DNA（mtDNA）长16569bp，含37个基因（2个rRN

26、A基因, 22个tRNA基因, 13个结构基因编码呼吸链酶亚单位）,线粒体DNA突变的遗传特点,母系遗传（maternal inheritance） 异质性( heteroplasmy） 阈值效应（threshold effect）,2020/11/18,线粒体DNA突变的遗传特点,母系遗传（Maternal inheritance） 受精卵中的细胞质全部来自卵子，精子的线粒体基因被降解，因此子代的mtDNA均来自母方 线粒体DNA的疾病均由母亲传给子代，不论男女均可受累；不会由父亲传给子代 与X连锁遗传不同的是母系遗传时两性均等受累,2020/11/18,线粒体DNA突变的遗传特点,异质性(

27、 heteroplasmy） 人体每个细胞都有数千个mtDNA拷贝，细胞分裂时mtDNA是随机分配给子代细胞。在正常组织细胞，所有mtDNA分子是一样的，此为同质性(homoplasmy)；致病性突变通常仅累及部分而非全部mtDNA，即野生型和突变型mtDNA可存在于同一细胞中，此为异质性(heteroplasmy) 阈值效应（threshold effect） 即mtDNA突变的表型依赖于细胞、组织、机体中突变型与野生型mtDNA基因组的相对比例，当突变型mtDNA基因组达到一定比例时，才有细胞、组织甚至机体功能受损的表型出现。,2020/11/18,线粒体病的发病机制,基因突变造成线粒体氧

28、化磷酸化酶的功能缺陷，导致线粒体功能障碍，降低了氧摄取、呼吸链的电子流以及ATP合成，出现无氧代谢增加、氧自由基产生过多和细胞凋亡 导致线粒体病的遗传缺陷包括线粒体基因的突变和核基因的突变 mtDNA突变所致的线粒体病不超过10%-15%，故大部分患者为核基因缺陷所致,2020/11/18,常见线粒体突变相关综合征,2020/11/18,MELAS 综合征,MELAS(Mitochondrial encephalomyopathy with lactic acidosis and stroke-like episodes)综合征，又称线粒体脑病乳酸酸中毒卒中样发作综合征 mtDNA :3243

29、 AG 突变最常见，约占80%,2020/11/18,MELAS 综合征临床特点,反复卒中样发作（有CT或MRI证实的脑局灶异常） 至少以下两条：智力发育落后、惊厥、反复头痛以及呕吐 多在15岁前起病 生后数年内仅表现为运动和认知功能发育轻度迟缓 以后逐渐发现身材矮小、消瘦、癫痫发作、智力低下进行性加重，部分病人有多毛 反复出现头痛、呕吐、急性偏瘫（可两侧交替发生），部分病人有偏盲及皮质盲 随卒中样发作的次数增加，智力低下进行性加重 疲劳、感染、发热或情绪应激可加重症状,2020/11/18,MELAS 实验室检查,急性发作期血、脑脊液乳酸增高 CT或MRI可见广泛的卒中样病变，其特征是脑内病变所在部位与血管供血区不符合，可出现在大脑灰、白质以及脑干，一定时间后可消散，多遗留轻度萎缩，以后可在其他部位再次出现类似病变 脑血管相关检查（如MRA）并未发现血管狭窄或闭塞 mtDNA 3243 AG突变最常见，其他位点突变也有报道。由于血白细胞中的突变基因组比肌肉中低，因此肌肉mtDNA分析更容易检出突变,2020/11/18,1例MELAS综合征患儿头颅MRI改变：Flair相显示左侧颞、顶、枕叶高信号,肌肉活检：破碎样红纤维(RRF),MELAS 诊断,诊断标准 40岁以前发作的卒中 以惊厥和或痴呆为特征的脑病，早期发育正常、反