引用本文： 刘爱杰, 许小菁, 孙丹, 曾琦, 杨小玲, 杨志仙, 吴晔, 刘晓燕, 姜玉武, 吴希如, 张月华. 原钙黏蛋白19基因相关癫痫的遗传特点及临床表型谱研究. 癫痫杂志, 2017, 3(4): 283-291. doi: 10.7507/2096-0247.20170042 复制
原钙黏蛋白19(X-linked protocadherin 19, PCDH19) 基因突变首先在限于女性的癫痫伴智力低下(Epilepsy and mental retardation limited to females，EFMR)家系中报道[1]。随后研究发现PCDH19基因也是Dravet综合征(Dravet syndrome，DS)的致病基因之一，而且少数PCDH19基因突变嵌合体的男性也可发病，说明该病已不再局限于女性[2-4]。此外有少数患者可不伴智力低下[5-7]。因此，目前该病多以PCDH19基因相关癫痫命名[8]。迄今国际上已有100多例女性患者和4例男性嵌合体患者报道，但国内有关该病报道尚少[9-12]。本文总结PCDH19基因相关癫痫患者的遗传特点和临床表型谱。
1 资料与方法
1.1 资料来源
本研究收集2005年2月-2017年4月在北京大学第一医院儿科及武汉市儿童医院神经内科确诊的PCDH19基因相关癫痫41例先证者(其中38例来源于北京大学第一医院儿科，3例来源于武汉市儿童医院神经内科)。先证者中女39例，男2例。30例为散发患者，11例有癫痫和/或热性惊厥家族史。对照组100例为无亲缘关系的中国汉族健康成人，无神经系统疾病史。本研究通过北京大学第一医院及武汉市儿童医院伦理委员会的批准，所有患儿家长均签署知情同意书。
入组标准：① 起病年龄1~60个月；② 癫痫发作类型包括强直发作、阵挛发作或强直阵挛发作、局灶性发作等；③ 发作具有丛集性的特点；④ PCDH19基因突变阳性。
1.2 研究方法
1.2.1 PCDH19基因突变检测
采用PCR-Sanger测序或靶向捕获二代测序(Next generation sequencing，NGS)的方法筛查PCDH19基因突变[11, 13, 14]。如测序未发现PCDH19基因突变，则进一步采用多重连接依赖的探针扩增技术(Multiplex ligation-dependent probe amplification，MLPA)方法筛查PCDH19基因的大片段缺失或重复[12]。对存在基因突变PCDH19基因突变的患儿家庭，进一步对患儿父母及其他可获取的家系成员进行检测。如发现未报道过的新突变，则对100例正常对照DNA进行该突变的检测，以排除多态性。
1.2.2 临床资料
总结先证者及家系受累成员的临床表现；辅助检查结果，包括脑电图(EEG)、头颅磁共振(MRI)等；以及抗癫痫药物(AEDs)用药史。
2 结果
2.1 PCDH19基因突变筛查结果
41例先证者中，通过测序发现40例(97.6%)携带PCDH19基因突变，MLPA发现1例(2.4%)为整个PCDH19基因缺失，见表 1。共检测到37种突变(含12种国际未见报道的新突变)，34种点突变位于胞外区的第1外显子。12种新突变(表 1)在PCDH19基因突变数据库、人类基因突变数据库、外显子组整合联合数据库和100例中国正常人群对照中均未发现。
表1
41例PCDH19基因突变阳性患儿的基因检测结果
Table1.
PCDH19 gene mutation results of 41 children
2例男性患儿(先证者25和先证者26) 经NGS检测发现为PCDH19基因突变嵌合体。先证者25为c.317T>A嵌合突变，突变等位基因占比为85%(73/85，85%)。先证者26为c.158dupT嵌合突变，其突变等位基因占比为33%(41/124，33%)。2例均经Sanger测序验证为嵌合突变，且为新生突变。
2.2 女性PCDH19基因突变患者家系分析
39例PCDH19基因突变阳性的女性患儿中，19例(19/39，48.7%)为遗传性突变，20例(20/39，51.3%)为新生突变。19例携带遗传性突变的先证者中，9例为父源遗传，6例为母源遗传，4例为家系遗传，家系图和PCDH19基因突变分析结果见图 1~5。9例突变遗传自父亲的先证者中，5例为散发病例(先证者无同胞姐妹)，4例有同胞姐妹且共患癫痫；其中1例先证者父亲为PCDH19突变嵌合体(家系13)，余8例先证者父亲为半合子且父亲的突变来源未知(因无法取得父亲一方更多家系成员的血样)。6例突变遗传自母亲的先证者中，3例为散发病例，2例母女共患癫痫，1例先证者大姨的女儿有癫痫；此6例患儿家系中，仅家系4取得完整的外祖父及外祖母血样，证实母亲为新生突变，且母亲突变等位基因来自外祖父。4例三代遗传的家系中，家系5和家系36先证者的祖母均为无症状突变携带者。
图1
2例母女同患PCDH19基因相关癫痫的女性患儿家系图
Figure1.
Two female PCDH19 gene related epilepsy pedigrees with affected mothers
图2
4例PCDH19基因突变遗传自无症状母亲的女性患儿家系图
Figure2.
Four female PCDH19 gene related epilepsy pedigrees with asymptomatic mothers
图3
5例PCDH19基因突变遗传自父亲的散发女性患儿家系图
Figure3.
Five sporadic female PCDH19 gene related epilepsy pedigrees with transmitting fathers
图4
4例PCDH19基因突变遗传自父亲且姐妹共患的女性患儿家系图
Figure4.
Four female PCDH19 gene related epilepsy pedigrees with transmitting fathers and affected sisters
图5
4例三代遗传大家系的女性患儿家系图
注：黑色表示癫痫患者，灰色表示有癫痫表型但无
2.3 PCDH19基因相关癫痫的临床表型谱
本研究中的39例女性癫痫患者家系中，可以明确携带突变的女性59例，其中有临床表现者53例，外显率为90%。12例半合子父亲和1例嵌合体父亲均无临床表型。携带PCDH19基因突变者的表型包括癫痫伴智力低下(40例，含7例Dravet综合征)，癫痫不伴智力低下(11例)，热性惊厥(2例)，以及女性无症状携带者(6例)。即使在同一家系内，携带相同PCDH19基因突变的女性表现度各有不同。
总结41例先证者及5例家系受累成员(先证者12的异卵双胎姐姐，先证者13的姐姐，先证者22的姐姐，先证者36的母亲及舅舅的女儿)共46例患者的临床特点。起病年龄4~42个月(中位起病年龄11个月)，33例(33/46，71.7%)以全面强直阵挛发作(Generalized tonic clonic seizures, GTCSs)起病，13例(13/46，28.3%)以局灶性发作起病。
病程中发作类型包括GTCSs(40/46，87.0%)，局灶性发作伴或不伴继发GTCS(32/46，69.6%)，肌阵挛发作(6/46，13.0%)，不典型失神(3/46，6.5%)和失张力发作(1/46，2.2%)，其中8例患者有多种发作类型。丛集性发作见于所有患者(46/46，100%)，80.4%(37/46) 患者发作具有热敏感的特点，仅3例曾有发热诱发的癫痫持续状态。35例(35/46，76%)患者有不同程度的智力损害，7例(7/46，15.2%)有孤独症样表现。
46例患者中，45例进行过至少一次EEG检查。15例有背景活动慢波；21例发作间期监测到局灶性癫痫放电；20例监测到癫痫发作，其中13例监测到局灶性或多灶性发作，6例监测到GTCSs或阵挛-强直-阵挛发作)，1例(先证者17) 监测到多种发作类型，包括局灶性发作、肌阵挛发作和GTCSs。41例先证者行头颅MRI检查，均未见明显异常。
46例患者中，40例对AEDs的疗效欠佳，均尝试多种AEDs治疗。所用AEDs包括丙戊酸(VPA)、托吡酯(TPM)、左乙拉西坦(LEV)、氯硝西泮(CZP)、硝西泮(NZP)、卡马西平(CBZ)、奥卡西平(OXC)、拉莫三嗪(LTG)和苯巴比妥(PB)。末次随访(患者年龄1~42岁)时12例单药治疗(VPA、LEV或TPM)，22例用两种AEDs，10例用三种AEDs治疗，2例(先证者25和先证者36的母亲)未规律服药。30例发作频率减少，发作缓解间隔为4个月~7年，其中1年以上无发作者9例，发作缓解时间最长者已7年无发作。1年以上无发作者服用的AEDs有VPA，TPM，LEV，PB，CZP和LTG。病程中发作间隔曾经＞1年，之后再次出现发作者11例，其中3例因发热诱发；10例曾在减药过程中或停药后再次发作。
3 讨论
PCDH19基因相关癫痫为特殊的X连锁遗传，即女性杂合子受累，男性半合子不受累[1]。“细胞干扰”机制是解释这种特殊遗传方式的主要假说，该假说推测当个体表达两种不同PCDH19蛋白时，细胞与细胞之间正常的相互作用会被干扰，从而发病[2]。男性嵌合体患者的发现似乎进一步证实了该假说[2-4]。
虽然PCDH19基因突变最早是在EFMR家系中发现，但随后的研究证实PCDH19基因突变导致的癫痫散发病例更多，且多为新生突变[15, 16]。本研究41例先证者中，30例为散发病例，仅11例有家族史。新生突变和遗传性突变比例接近，均占50%，散发病例的遗传性突变可来源于无症状的父亲或母亲。总结本研究和所有文献报道的226例患者的PCDH19基因致病突变，共发现162种不同的突变，包括各种突变类型，其中46.9%(76/162) 为提前终止密码子突变，这种突变通常会因无义介导的mRNA降解机制而导致蛋白功能缺失[1]。迄今为止，所有致病的错义突变均位于第1外显子的胞外区，推测此类突变可能会影响蛋白的黏附功能[17]。本研究发现的37种突变，14种为国际已报道的突变，其余23种为本课题组在中国人群发现。
到目前为止，国际上仅有4例男性嵌合体发病的报道，1例为整个PCDH19基因缺失，3例为点突变。本研究在中国人群中发现3例男性PCDH19基因点突变嵌合体，2例为癫痫患者，1例为无症状父亲。男性无症状嵌合体的发现对既往的“细胞干扰”机制假说是一个挑战，因此我们提出男性PCDH19基因突变嵌合体的表型与其体内突变型和野生型细胞的比例也可能有关。
PCDH19基因相关癫痫具有外显率不全和表型异质性特点[1, 18-21]。本研究在41个PCDH19基因相关癫痫患者的家系中，发现携带PCDH19基因突变者的表型包括癫痫伴智力低下(含Dravet综合征)、癫痫不伴智力低下、热性惊厥和女性无症状携带者。本组携带突变的女性外显率为90%，低于Dibbens等报道的97%的外显率[1]。该病具体的外显率尚需要更多的病例进行验证。本组病例的表型异质性明显，同一突变在不同个体，甚至是携带相同突变的同一家系成员之间的表现度也具有较大差异。本病以GTCSs和局灶性发作为主要发作类型，丛集性发作和发作具有热敏感性为其主要的临床特点[15]。
综上所述，PCDH19基因突变可为遗传性突变或新生突变，受累者以女性为主，少数男性嵌合体可发病或无症状。PCDH19基因相关癫痫具有外显率不全和表型异质性，以GTCSs和局灶性发作为主、丛集性发作和热敏感为其主要临床特点。随着对PCDH19基因相关癫痫的临床和遗传学特点认识的不断提高，越来越多的患儿将得到明确诊断和合理治疗，并可为家庭的遗传咨询提供指导。
原钙黏蛋白19(X-linked protocadherin 19, PCDH19) 基因突变首先在限于女性的癫痫伴智力低下(Epilepsy and mental retardation limited to females，EFMR)家系中报道[1]。随后研究发现PCDH19基因也是Dravet综合征(Dravet syndrome，DS)的致病基因之一，而且少数PCDH19基因突变嵌合体的男性也可发病，说明该病已不再局限于女性[2-4]。此外有少数患者可不伴智力低下[5-7]。因此，目前该病多以PCDH19基因相关癫痫命名[8]。迄今国际上已有100多例女性患者和4例男性嵌合体患者报道，但国内有关该病报道尚少[9-12]。本文总结PCDH19基因相关癫痫患者的遗传特点和临床表型谱。
1 资料与方法
1.1 资料来源
本研究收集2005年2月-2017年4月在北京大学第一医院儿科及武汉市儿童医院神经内科确诊的PCDH19基因相关癫痫41例先证者(其中38例来源于北京大学第一医院儿科，3例来源于武汉市儿童医院神经内科)。先证者中女39例，男2例。30例为散发患者，11例有癫痫和/或热性惊厥家族史。对照组100例为无亲缘关系的中国汉族健康成人，无神经系统疾病史。本研究通过北京大学第一医院及武汉市儿童医院伦理委员会的批准，所有患儿家长均签署知情同意书。
入组标准：① 起病年龄1~60个月；② 癫痫发作类型包括强直发作、阵挛发作或强直阵挛发作、局灶性发作等；③ 发作具有丛集性的特点；④ PCDH19基因突变阳性。
1.2 研究方法
1.2.1 PCDH19基因突变检测
采用PCR-Sanger测序或靶向捕获二代测序(Next generation sequencing，NGS)的方法筛查PCDH19基因突变[11, 13, 14]。如测序未发现PCDH19基因突变，则进一步采用多重连接依赖的探针扩增技术(Multiplex ligation-dependent probe amplification，MLPA)方法筛查PCDH19基因的大片段缺失或重复[12]。对存在基因突变PCDH19基因突变的患儿家庭，进一步对患儿父母及其他可获取的家系成员进行检测。如发现未报道过的新突变，则对100例正常对照DNA进行该突变的检测，以排除多态性。
1.2.2 临床资料
总结先证者及家系受累成员的临床表现；辅助检查结果，包括脑电图(EEG)、头颅磁共振(MRI)等；以及抗癫痫药物(AEDs)用药史。
2 结果
2.1 PCDH19基因突变筛查结果
41例先证者中，通过测序发现40例(97.6%)携带PCDH19基因突变，MLPA发现1例(2.4%)为整个PCDH19基因缺失，见表 1。共检测到37种突变(含12种国际未见报道的新突变)，34种点突变位于胞外区的第1外显子。12种新突变(表 1)在PCDH19基因突变数据库、人类基因突变数据库、外显子组整合联合数据库和100例中国正常人群对照中均未发现。
表1
41例PCDH19基因突变阳性患儿的基因检测结果
Table1.
PCDH19 gene mutation results of 41 children
2例男性患儿(先证者25和先证者26) 经NGS检测发现为PCDH19基因突变嵌合体。先证者25为c.317T>A嵌合突变，突变等位基因占比为85%(73/85，85%)。先证者26为c.158dupT嵌合突变，其突变等位基因占比为33%(41/124，33%)。2例均经Sanger测序验证为嵌合突变，且为新生突变。
2.2 女性PCDH19基因突变患者家系分析
39例PCDH19基因突变阳性的女性患儿中，19例(19/39，48.7%)为遗传性突变，20例(20/39，51.3%)为新生突变。19例携带遗传性突变的先证者中，9例为父源遗传，6例为母源遗传，4例为家系遗传，家系图和PCDH19基因突变分析结果见图 1~5。9例突变遗传自父亲的先证者中，5例为散发病例(先证者无同胞姐妹)，4例有同胞姐妹且共患癫痫；其中1例先证者父亲为PCDH19突变嵌合体(家系13)，余8例先证者父亲为半合子且父亲的突变来源未知(因无法取得父亲一方更多家系成员的血样)。6例突变遗传自母亲的先证者中，3例为散发病例，2例母女共患癫痫，1例先证者大姨的女儿有癫痫；此6例患儿家系中，仅家系4取得完整的外祖父及外祖母血样，证实母亲为新生突变，且母亲突变等位基因来自外祖父。4例三代遗传的家系中，家系5和家系36先证者的祖母均为无症状突变携带者。
图1
2例母女同患PCDH19基因相关癫痫的女性患儿家系图
Figure1.
Two female PCDH19 gene related epilepsy pedigrees with affected mothers
图2
4例PCDH19基因突变遗传自无症状母亲的女性患儿家系图
Figure2.
Four female PCDH19 gene related epilepsy pedigrees with asymptomatic mothers
图3
5例PCDH19基因突变遗传自父亲的散发女性患儿家系图
Figure3.
Five sporadic female PCDH19 gene related epilepsy pedigrees with transmitting fathers
图4
4例PCDH19基因突变遗传自父亲且姐妹共患的女性患儿家系图
Figure4.
Four female PCDH19 gene related epilepsy pedigrees with transmitting fathers and affected sisters
图5
4例三代遗传大家系的女性患儿家系图
注：黑色表示癫痫患者，灰色表示有癫痫表型但无
2.3 PCDH19基因相关癫痫的临床表型谱
本研究中的39例女性癫痫患者家系中，可以明确携带突变的女性59例，其中有临床表现者53例，外显率为90%。12例半合子父亲和1例嵌合体父亲均无临床表型。携带PCDH19基因突变者的表型包括癫痫伴智力低下(40例，含7例Dravet综合征)，癫痫不伴智力低下(11例)，热性惊厥(2例)，以及女性无症状携带者(6例)。即使在同一家系内，携带相同PCDH19基因突变的女性表现度各有不同。
总结41例先证者及5例家系受累成员(先证者12的异卵双胎姐姐，先证者13的姐姐，先证者22的姐姐，先证者36的母亲及舅舅的女儿)共46例患者的临床特点。起病年龄4~42个月(中位起病年龄11个月)，33例(33/46，71.7%)以全面强直阵挛发作(Generalized tonic clonic seizures, GTCSs)起病，13例(13/46，28.3%)以局灶性发作起病。
病程中发作类型包括GTCSs(40/46，87.0%)，局灶性发作伴或不伴继发GTCS(32/46，69.6%)，肌阵挛发作(6/46，13.0%)，不典型失神(3/46，6.5%)和失张力发作(1/46，2.2%)，其中8例患者有多种发作类型。丛集性发作见于所有患者(46/46，100%)，80.4%(37/46) 患者发作具有热敏感的特点，仅3例曾有发热诱发的癫痫持续状态。35例(35/46，76%)患者有不同程度的智力损害，7例(7/46，15.2%)有孤独症样表现。
46例患者中，45例进行过至少一次EEG检查。15例有背景活动慢波；21例发作间期监测到局灶性癫痫放电；20例监测到癫痫发作，其中13例监测到局灶性或多灶性发作，6例监测到GTCSs或阵挛-强直-阵挛发作)，1例(先证者17) 监测到多种发作类型，包括局灶性发作、肌阵挛发作和GTCSs。41例先证者行头颅MRI检查，均未见明显异常。
46例患者中，40例对AEDs的疗效欠佳，均尝试多种AEDs治疗。所用AEDs包括丙戊酸(VPA)、托吡酯(TPM)、左乙拉西坦(LEV)、氯硝西泮(CZP)、硝西泮(NZP)、卡马西平(CBZ)、奥卡西平(OXC)、拉莫三嗪(LTG)和苯巴比妥(PB)。末次随访(患者年龄1~42岁)时12例单药治疗(VPA、LEV或TPM)，22例用两种AEDs，10例用三种AEDs治疗，2例(先证者25和先证者36的母亲)未规律服药。30例发作频率减少，发作缓解间隔为4个月~7年，其中1年以上无发作者9例，发作缓解时间最长者已7年无发作。1年以上无发作者服用的AEDs有VPA，TPM，LEV，PB，CZP和LTG。病程中发作间隔曾经＞1年，之后再次出现发作者11例，其中3例因发热诱发；10例曾在减药过程中或停药后再次发作。
3 讨论
PCDH19基因相关癫痫为特殊的X连锁遗传，即女性杂合子受累，男性半合子不受累[1]。“细胞干扰”机制是解释这种特殊遗传方式的主要假说，该假说推测当个体表达两种不同PCDH19蛋白时，细胞与细胞之间正常的相互作用会被干扰，从而发病[2]。男性嵌合体患者的发现似乎进一步证实了该假说[2-4]。
虽然PCDH19基因突变最早是在EFMR家系中发现，但随后的研究证实PCDH19基因突变导致的癫痫散发病例更多，且多为新生突变[15, 16]。本研究41例先证者中，30例为散发病例，仅11例有家族史。新生突变和遗传性突变比例接近，均占50%，散发病例的遗传性突变可来源于无症状的父亲或母亲。总结本研究和所有文献报道的226例患者的PCDH19基因致病突变，共发现162种不同的突变，包括各种突变类型，其中46.9%(76/162) 为提前终止密码子突变，这种突变通常会因无义介导的mRNA降解机制而导致蛋白功能缺失[1]。迄今为止，所有致病的错义突变均位于第1外显子的胞外区，推测此类突变可能会影响蛋白的黏附功能[17]。本研究发现的37种突变，14种为国际已报道的突变，其余23种为本课题组在中国人群发现。
到目前为止，国际上仅有4例男性嵌合体发病的报道，1例为整个PCDH19基因缺失，3例为点突变。本研究在中国人群中发现3例男性PCDH19基因点突变嵌合体，2例为癫痫患者，1例为无症状父亲。男性无症状嵌合体的发现对既往的“细胞干扰”机制假说是一个挑战，因此我们提出男性PCDH19基因突变嵌合体的表型与其体内突变型和野生型细胞的比例也可能有关。
PCDH19基因相关癫痫具有外显率不全和表型异质性特点[1, 18-21]。本研究在41个PCDH19基因相关癫痫患者的家系中，发现携带PCDH19基因突变者的表型包括癫痫伴智力低下(含Dravet综合征)、癫痫不伴智力低下、热性惊厥和女性无症状携带者。本组携带突变的女性外显率为90%，低于Dibbens等报道的97%的外显率[1]。该病具体的外显率尚需要更多的病例进行验证。本组病例的表型异质性明显，同一突变在不同个体，甚至是携带相同突变的同一家系成员之间的表现度也具有较大差异。本病以GTCSs和局灶性发作为主要发作类型，丛集性发作和发作具有热敏感性为其主要的临床特点[15]。
综上所述，PCDH19基因突变可为遗传性突变或新生突变，受累者以女性为主，少数男性嵌合体可发病或无症状。PCDH19基因相关癫痫具有外显率不全和表型异质性，以GTCSs和局灶性发作为主、丛集性发作和热敏感为其主要临床特点。随着对PCDH19基因相关癫痫的临床和遗传学特点认识的不断提高，越来越多的患儿将得到明确诊断和合理治疗，并可为家庭的遗传咨询提供指导。
