鄭 宏1 盧婷婷1 陸相朋1 李東曉2 馬丙祥1 楊艷玲2

1.河南中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院（河南鄭州 450000）；2.北京大學(xué)第一醫(yī)院（北京 100034）

全羧化酶合成酶缺乏癥1例臨床及基因分析

鄭 宏1 盧婷婷1 陸相朋1 李東曉2 馬丙祥1 楊艷玲2

1.河南中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院（河南鄭州 450000）；2.北京大學(xué)第一醫(yī)院（北京 100034）

目的探討全羧化酶合成酶缺乏癥的臨床及基因診斷。方法回顧分析1例罕見的全羧化酶合成酶缺乏癥患兒的臨床及基因資料。結(jié)果男性患兒，出生后即發(fā)育落后，3月齡開始接受康復(fù)治療；5月齡因反復(fù)呼吸道感染查尿有機(jī)酸譜，3-羥基丙酸、丙酮酸、3-甲基巴豆酰甘氨酸、甲基巴豆酰甘氨酸濃度增高，血氨基酸及肉堿譜、3-羥基異戊酰肉堿顯著增高，伴游離肉堿降低；基因分析證實(shí)HCS基因外顯子區(qū)域存在c.1648G＞A、c.1544G＞A雜合突變，確診為全羧化酶合成酶缺乏癥。其中，c.1544G＞A為新生突變。經(jīng)口服生物素、左卡尼汀治療后，患兒病情逐漸好轉(zhuǎn)。隨訪至8月齡，智力運(yùn)動(dòng)發(fā)育明顯進(jìn)步。結(jié)論全羧化酶合成酶缺乏癥臨床起病緩慢，癥狀隱匿，可通過代謝篩查及HCS基因分析確診。

全羧化酶合成酶缺乏癥； HCS基因； 遺傳代謝病

全羧化酶合成酶缺乏癥（holocarboxylase synthetase deficiency，HCSD）是多種羧化酶缺乏癥的一種，屬于其中的早發(fā)型，由于全羧化酶合成酶（HCS）活性下降，不能催化生物素與生物素依賴的多種羧化酶結(jié)合，從而影響多種羧化酶的活性，使脂肪酸分解、糖原異生及氨基酸分解等代謝過程發(fā)生障礙，導(dǎo)致乳酸、3-羥基異戊酸、3-甲基巴豆酰甘氨酸、甲基枸櫞酸及3-羥基丙酸等異常代謝產(chǎn)物在體內(nèi)蓄積，從而產(chǎn)生一系列臨床癥狀[1,2]。本病由HCS基因發(fā)生突變導(dǎo)致，該基因位于21q22.1，有14個(gè)外顯子，其中6～14號(hào)外顯子包含了所有的編碼序列，至今已有超過20種相關(guān)基因突變被報(bào)道，均為常染色體隱性遺傳。日本報(bào)道本病發(fā)病率為1/100 000[3]。現(xiàn)回顧分析1例HCS基因復(fù)合雜合突變導(dǎo)致的全羧化酶合成酶缺乏癥病例，總結(jié)其臨床和基因特征。

1 臨床資料

患兒，男，6月齡，生后發(fā)育落后，3月齡開始接受綜合康復(fù)治療。此次因“咳嗽30天，加重2天伴精神萎靡”轉(zhuǎn)入河南中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院。入院體格檢查：體溫37.2℃，呼吸65次/min，心率186次/min，血壓56/20 mmHg，身長68 cm，體質(zhì)量10.5 kg，頭圍45 cm，嗜睡，前囟平軟，1.0 cm×1.0 cm。鼻翼煽動(dòng)，口唇發(fā)紺，極度呼吸困難，三凹征陽性，全身皮膚花紋，瞳孔3 mm，對(duì)光反應(yīng)遲鈍，口腔黏膜干燥，咽充血，雙肺呼吸音粗，呼氣相明顯延長，心律不齊，心音低鈍，腹軟，肝右肋下3 cm，毛細(xì)血管再充盈時(shí)間3s，肌張力正常，肌力Ⅳ級(jí)，膝腱反射正常，巴彬斯基征陰性。患兒為G2P2，足月順產(chǎn)，出生體質(zhì)量4.15 kg，母孕早期因先兆流產(chǎn)應(yīng)用黃體酮治療，新生兒期無異常，按計(jì)劃接種疫苗。父親為乙肝病毒攜帶者，母親體健，非近親結(jié)婚，有1姐體健，家族中無類似疾病?；純?月齡豎頭，現(xiàn)不會(huì)獨(dú)坐。Gesell發(fā)育評(píng)估：適應(yīng)性發(fā)育商63（相當(dāng)于3.8個(gè)月），大運(yùn)動(dòng)50（相當(dāng)于3.0個(gè)月），精細(xì)動(dòng)作67（相當(dāng)于4.0個(gè)月），語言88（相當(dāng)于5.3個(gè)月），個(gè)人-社交80（相當(dāng)于4.8個(gè)月）。入院實(shí)驗(yàn)室檢查：血?dú)夥治鍪緋H值6.947，PaCO2 8.0 mmHg，PaO2 160.7 mmHg，HCO－3 1.7 mmol/L，BE －28.6 mmol/L，Na＋157 mmol/L，K＋3.43 mmol/L，C反應(yīng)蛋白13 mg/L，乳酸4.5～9.1mmol/ L。顱腦CT未見明顯異常。診斷為“重癥肺炎合并心力衰竭、中毒性腦病、乳酸酸中毒、呼吸衰竭、休克”。經(jīng)對(duì)癥治療，病情未見明顯好轉(zhuǎn)。入院第9天查血氨基酸及肉堿譜：3-羥基異戊酰肉堿3.90 μmol/L（參考值0.06～0.90 μmol/L），伴游離肉堿8.04 μmol/L（參考值10.00～60.00 μmol/L）。尿有機(jī)酸譜分析示：3-羥基丙酸93.8 μmol/L（參考值0.0～1.1 μmol/L）、丙酮酸81.2 μmol/L（參考值0.0～24.1 μmol/L）、3-羥基-異戊酸30.3 μmol/L（參考值0.0～2.30μmol/L）、2-羥基-異癸酸36.5 μmol/L（參考值0.0～0.0 μmol/L）、3-甲基巴豆酰甘氨酸-1 53.4μmol/L（參考值0.0～0.0μmol/L）、3-甲基巴豆酰甘氨酸-2為123.6μmol/L（參考值0.0μmol/ L）、甲基巴豆酰甘氨酸-1為128.3 μmol/L（參考值0.0 μmol/L）、甲基巴豆酰甘氨酸-2為123.6μmol/L（參考值0.0μmol/L）。以上由北京福佑龍惠遺傳病?？崎T診部完成。提示多種?；o酶A羧化酶、生物素酶缺乏癥可能。予營養(yǎng)心肌，補(bǔ)充肉堿、生物素等對(duì)癥支持治療后癥狀緩解。

患兒服用生物素治療近30天后，行Gesell發(fā)育評(píng)估：適應(yīng)性發(fā)育商78（相當(dāng)于5.5個(gè)月），大運(yùn)動(dòng)62（相當(dāng)于4.3個(gè)月），精細(xì)動(dòng)作78（相當(dāng)于5.5個(gè)月），語言99（相當(dāng)于6.9個(gè)月），個(gè)人-社交86（相當(dāng)于6.0個(gè)月）。復(fù)查尿有機(jī)酸譜分析：3-羥基丙酸0.34 μmol/L，、丙酮酸5.64 μmol/L、3-羥基-異戊酸0 μmol/L、2-羥基-異癸酸0 μmol/L、3-甲基巴豆酰甘氨酸-1為0 μmol/ L、3-甲基巴豆酰甘氨酸-2為0 μmol/L、甲基巴豆酰甘氨酸-1為 0 μmol/L、甲基巴豆酰甘氨酸-2為0 μmol/L，均降至正常水平。可檢出少量甲基丙二酸1.29 μmol/L。生物素384.92 pg/mL（參考值＞200）、生物素酶檢測結(jié)果202.12%（參考值＞30%）。

復(fù)查血氨基酸及肉堿譜示3-羥基異戊酰肉堿1.68 μmol/L，較前明顯降低；游離肉堿60.80 μmol/ L，也升至正常水平，支持診斷。

在知情同意的前提下，1周后抽取患兒及其父母靜脈血，采用靶向捕獲二代測序及Sanger測序驗(yàn)證進(jìn)行代謝病相關(guān)基因分析（北京金準(zhǔn)基因科技有限公司）。結(jié)果顯示HCS基因9號(hào)外顯子區(qū)域存在c.1648 G＞A、c.1544 G＞A（鳥嘌呤＞腺嘌呤，鳥嘌呤＞腺嘌呤）復(fù)合雜合突變，其中c.1648G＞A為已知致病突變[4]，來自父親；c.1544 G＞A來自母親，HGMDpro數(shù)據(jù)庫未見報(bào)道，為新發(fā)現(xiàn)的突變位點(diǎn)。此兩突變位點(diǎn)分別位于兩條染色體上，導(dǎo)致氨基酸改變p.V550M，p.S515N（纈氨酸＞蛋氨酸，絲氨酸＞天冬酰胺），為復(fù)合雜合突變，支持HCSD診斷，見圖1。

圖1 HCSD患兒HCS基因測序圖

調(diào)整劑量，繼予口服生物素（10 mg/d）、左卡尼丁（5 mL/d）。隨訪至患兒8月齡（2015年4月9日），復(fù)查頭圍46 cm，身長70 cm，體質(zhì)量11 kg，病情穩(wěn)定，精神反應(yīng)良好，智力運(yùn)動(dòng)及體格發(fā)育較前改善，狀況佳。行Gesell發(fā)育評(píng)估，發(fā)育商為：適應(yīng)性88（相當(dāng)于7.0個(gè)月），大運(yùn)動(dòng)76（相當(dāng)于6.2個(gè)月），精細(xì)動(dòng)作91（相當(dāng)于7.3個(gè)月），語言99（相當(dāng)于8.0個(gè)月），個(gè)人-社交95（相當(dāng)于7.6個(gè)月）。血氨基酸及肉堿譜分析、尿有機(jī)酸分析結(jié)果基本恢復(fù)正常。

2 討論

HCS是一種催化線粒體中生物素與生物素依賴合成酶結(jié)合的酶，對(duì)生物素依賴的數(shù)種羧化酶的生物素化過程起著重要作用，這些羧化酶包括丙酮酸羧化酶、丙酰輔酶A羧化酶、3-甲基巴豆酰輔酶A羧化酶及乙酰輔酶A羧化酶等。HCSD是由于HCS活性下降，導(dǎo)致生物素與生物素依賴的羧化酶結(jié)合減少。生物素生成不足、生物素與羧化酶結(jié)合障礙均可影響生物素依賴的羧化酶的活性。作為一種常染色體隱性遺傳病，HCSD通常會(huì)繼發(fā)多種羧化酶缺乏癥（MCD，MIM: 253270）[5]。

HCSD又稱早發(fā)型多種羧化酶缺乏癥，多數(shù)于新生兒期或嬰兒早期即發(fā)病，臨床可見神經(jīng)、皮膚、呼吸、消化和免疫等多個(gè)系統(tǒng)的非特異損害，以神經(jīng)系統(tǒng)和皮膚損害較常見，表現(xiàn)為反復(fù)發(fā)作的皮疹、氣促、代謝性酸中毒等，但就診時(shí)常表現(xiàn)為全身多個(gè)系統(tǒng)非特異性癥狀，因此臨床誤診率較高。本病以酮癥、持續(xù)性代謝性酸中毒、高乳酸血癥、輕-中度高氨血癥、高尿酸血癥、低血糖等代謝紊亂為實(shí)驗(yàn)室特點(diǎn)，尿液有機(jī)酸GC/MS分析可見3-羥基異戊酸、3-甲基巴豆酰甘氨酸、甲基枸櫞酸及3-羥基丙酸等特征性異常代謝產(chǎn)物。另有研究顯示部分患者免疫功能低下，易合并真菌及細(xì)菌感染[6]。及時(shí)應(yīng)用生物素治療，預(yù)后良好，否則可導(dǎo)致死亡[6-9]。

曾有研究指出，僅采取靜脈輸注碳酸氫鈉等對(duì)癥治療不能有效緩解伴酸中毒患兒的病情，甚至無效，可導(dǎo)致患兒死亡[10]。即對(duì)癥處理不能有效改善本病的代謝紊亂。因此，懷疑本病時(shí)應(yīng)盡早進(jìn)行血、尿有機(jī)酸及氨基酸分析，以明確診斷，及時(shí)給予生物素治療，改善預(yù)后。生物素一般推薦起始劑量為10～40mg/d，但國外有文獻(xiàn)報(bào)道個(gè)別HCSD患兒在100mg/d的劑量時(shí)，癥狀才得以改善[11]，因此，應(yīng)根據(jù)不同個(gè)體臨床及實(shí)驗(yàn)室結(jié)果調(diào)整藥量。HCSD的治療劑量因人而異。對(duì)于生物素治療效果欠佳的HCSD患兒，大劑量生物素治療是否有明確療效尚待確定，對(duì)于有些患兒，即使使用大劑量生物素（200mg/d）治療，病情仍有進(jìn)展，甚至產(chǎn)生生物素抵抗[12]。

本例患兒生后5個(gè)月因上呼吸道感染入院治療，病情逐漸加重，經(jīng)對(duì)癥治療難以緩解，被診斷為重癥肺炎合并心力衰竭、中毒性腦病、呼吸衰竭、休克等。后至上級(jí)醫(yī)院被懷疑為遺傳代謝病，幾經(jīng)轉(zhuǎn)院，行血、尿有機(jī)酸及氨基酸分析及基因檢測后得以確診，經(jīng)補(bǔ)充肉堿、生物素等治療3個(gè)月，患兒病情改善，發(fā)育狀況改善，接近同齡兒。因此，臨床遇到常規(guī)治療難以改善的代謝性酸中毒、反復(fù)持續(xù)的濕疹、脫發(fā)及代謝紊亂等，應(yīng)該考慮到本病。

研究表明，HCSD疾病基因突變譜存在不同程度的種族和人群差異。歐洲患者常見突變是c.1519+5G＞A；僅有日本報(bào)道的L237P和780delG兩個(gè)突變，是日本患者中最主要的兩個(gè)突變，KSO8W和V550M是較廣泛存在的突變，在不同的人群中都有報(bào)道[13]。

根據(jù)基因突變部位分類，HCSD包括Km突變和非Km突變兩種類型。突變發(fā)生在生物素結(jié)合區(qū)域，導(dǎo)致酶與生物素結(jié)合力下降的稱為Km突變；而突變發(fā)生在生物素結(jié)合區(qū)域以外，酶與生物素結(jié)合力正?；蛏愿?，但酶催化反應(yīng)的最大反應(yīng)速度下降的稱為非Km突變[14]。

R5O8W、v550M為常見的Km突變，這兩個(gè)突變可導(dǎo)致HCS與生物素結(jié)合能力下降，在高濃度生物素作用下，酶活性可有一定程度的恢復(fù)。此種突變臨床發(fā)病較遲，多在生后2月后發(fā)病，對(duì)大劑量生物素反應(yīng)較好[15]。一項(xiàng)對(duì)4例HCSD患兒的研究表明，輕至中度臨床癥狀的患兒對(duì)生物素治療反應(yīng)好，而1例重癥患兒攜帶L216R突變，對(duì)生物素治療反應(yīng)差[16]；攜帶1519+5G→A（IVS10+5G→A）突變的患兒對(duì)生物素治療反應(yīng)各有不同。

本例患兒基因突變類型屬于Km突變和非Km突變中的前者還是后者，尚不明確。從臨床表現(xiàn)和生物素治療情況推測，本例患兒的基因突變應(yīng)該屬于非Km突變。對(duì)于先證者診斷明確的HCSD家系，可通過胎盤絨毛膜上皮細(xì)胞或羊水細(xì)胞HCS基因分析進(jìn)行胎兒的產(chǎn)前診斷[17]。本例患兒獲得了明確的酶學(xué)與基因診斷，為下一胎同胞出生前診斷提供了依據(jù)。

[1]Online Mendelian Inheritance in Man, OMIM (TM). Johns Hopkins University, Baltimore, MD. MIM Number: {253270},2009. www.ncbi.nlm.nih.gov/omim/253270 (accessed August 1, 2010).

[2]Tammachote R, Janklat S, Tongkobpetch S, et al. Holocarboxylase synthetase deficiency: novel clinical and molecular fndings [J]. Clin Genet, 2010, 78(1): 88-93.

[3]Rios-Avila L, Prince SA, Wijeratne SS, et al. A 96-well plate assay for high-throughput analysis of holocarboxylase synthetase activity [J]. Clin Chim Acta, 2011, 412(9): 735-739.

[4]Suzuki Y, Yang X, Aoki Y, et al. Mutations in the holocarboxylase synthetase gene HLCS [J]. Hum Mutat, 2005, 26 (4): 285-290.

[5]Dupuis L1, Leon-Del-Rio A, Leclerc D, et al. Clustering of mutations in the biotin-binding region of holocarboxylase synthetase in biotin-responsive multiple carboxylase defciency [J]. Hum Mol Genet, 1996, 5(7): 1011-1016.

[6]Online Mendelian Inheritance in Man, OMIM (TM). Johns Hopkins University, Baltimore, MD. MIM Number: {253260}, 2009. www.ncbi.nlm.nih.gov/omim/253260 (accessed August 1, 2010).

[7]Mc Sweeney N, Grunewald S, Bhate S, et al. Two unusual clinical and radiological presentations of biotinidase defciency [J]. Eur J Pediatr Neurol, 2010, 14(6): 535-538.

[8]Slavin TP, Zaidi SJ, Neal C, et al. Clinical presentation and positive outcome of two siblings with holocarboxylase synthetase deficiency caused by a homozygous L216R mutation [J]. JIMD Rep, 2014, 12: 109-114.

[9]Hui J, Law E, Chung C, et al. The frst reported HLCS gene mutation causing holocarboxylase synthetase defciency in a Vietnamese patient [J]. World J Pediatr, 2012, 8(3): 278-280.

[10]Wolf B. Biotinidase deficiency:" if you have to have an inherited metabolic disease, this is the one to have" [J]. Genet Med, 2012, 14(6): 565-575.

[11]李秀珍, 劉麗, 盛慧英, 等. 多種羧化酶缺乏癥 15 例臨床分析及長期隨訪 [J]. 中華實(shí)用兒科臨床雜志, 2014, 29(008): 590-594.

[12]Van Hove JL, Josefsberg S, Freehauf C, et al. Management of a patient with holocarboxylase synthetase defciency [J]. Mol Genet Metab, 2008, 95(4): 201-205.

[13]Sakamoto O, Suzuki Y, Li X, et al. Diagnosis and molecular analysis of an atypical case of holocarboxylase synthetase defciency [J]. Eur J Pediatr, 2000, 159(1-2):18-22.

[14]Yang X, Aoki Y, Li X, et al. Structure of human holocarboxylase synthetase gene and mutation spectrum of holocarboxylase synthetase defciency [J]. Hum Genet, 2001, 109(5): 526-534.

[15]Suzuki Y, Yang X, Aoki Y, et al. Mutations in the holocarboxylase synthetase gene HLCS [J]. Hum Mutat, 2005, 26(4): 285-290.

[16]Morrone A, Malvagia S, Donati MA, et al. Clinical fndings and biochemical and molecular analysis of four patients with holocarboxylase synthetase defciency [J]. Am J Med Genet, 2002, 111(1): 10-18.

[17]Harzer K, Schuster I. Prenatal enzymatic diagnosis of Krabbe disease (globoid-cell leukodystrophy) using chorionic villi [J]. Hum Genet, 1989, 84(1): 83-85.

The clinical and genetic features of holocarboxylase synthetase deficiency in a male patient

ZHENG Hong1, LU Tingting1, LU Xiangpeng1, LI Dongxiao2, MA Bingxiang1, YANG Yanling（21. Department of Pediatrics，The First Affiliated Hospital of Henan University of TCM, Zhengzhou 450000, Henan，China；2. Department of Pediatrics，Peking University First Hosoital, Beijing 100034, China）

ObjectiveTo investigate the clinical, biochemical and genetic features of a Chinese boy with holocarboxylase synthetase defciency (HCSD).MethodsThe clinical and genetic data of a rare case of HCSD were retrospectively analyzed.ResultsAfter birth, the boy showed development delay. At 3 months old, the boy was started with rehabilitation. Tandem mass spectrum and gas chromatography analysis was carried in the 5th month after birth because of the recurrent upper respiratory tract infection and elevated level of C5-OH in the blood and decreased level of C0，and elevated level of 3-OH-propionic, pyruvic acid, methylcrotonylglycine in the urine were in accordance with the HCSD. Genetic analysis found compound heterozygous mutations of c.1648G＞A and c.1544G＞A in gene, of which the latter one is novel. After the treatment of biotin (20 mg/d) and L-Carnitine, the condition of this boy was gradually improved.ConclutionsHCSD is characterized with slow onset and inconspicuous manifestations. The confrmed diagnosis can be built with MS/MS, GC/MS analysis and gene mutation analysis. The effect of early biotin treatment is satisfactory. In this study，we carried out clinical and genetic diagnosis，which lays a solid foundation for prenatal diagnosis and early treatment.

holocarboxylase synthetase defciency; HCS gene; inherited metabolic diseases

2017-02-06）

（本文編輯：梁 華）

“十二五”國家科技支撐計(jì)劃課題(No.2012BAl09804)

楊艷玲 電子信箱: organic.acid@126.com

10.3969/j.issn.1000-3606.2017.08.011