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        1例極罕見AICAR轉(zhuǎn)化酶/IMP環(huán)水解酶缺乏癥

        2021-12-11 04:40:08陳桂玲陳銀花

        李 榮,陳桂玲,王 莉,趙 明,陳銀花*

        1南京醫(yī)科大學(xué)附屬兒童醫(yī)院兒童保健科,2影像科,江蘇 南京 210008

        5?氨基咪唑?4?甲酰胺核苷酸轉(zhuǎn)甲酰酶/IMP 環(huán)水解酶雙功能酶[5?amino?4?imidazolecarboxamide(AICA)? ribosidetransformylase/IMP cyclohydrolase,ATIC]缺乏癥(ATIC deficiency,ATICD)是一種極罕見的常染色體隱性遺傳病,目前對該疾病所有的臨床認識,僅來自3 個不相關(guān)家庭4 例患者的報道(ORPHA:250977;MIM:608688)。ATICD 患者對嘌呤的中間產(chǎn)物5?氨基?4?咪唑甲酰胺核苷(AICA?ri?boside,AICAR)的轉(zhuǎn)化和磷酸化(由IMP?GMP 5?prime?核苷酸酶催化)均發(fā)生障礙,導(dǎo)致嘌呤的生物合成異常,并且體內(nèi)AICAR 堆積[[1-5]。本研究對南京市兒童醫(yī)院兒童保健科收治的1例ATICD患兒的臨床資料以及基因檢測結(jié)果進行總結(jié),分析了新鑒定ATIC 基因錯義突變的致病性。該研究獲得醫(yī)院倫理委員會審批(倫理號202110083?1)。

        1 病例資料

        患兒,女,3個月13 d因“豎頭差”于兒童保健科就診。患兒為第2胎第2產(chǎn),足月剖腹產(chǎn),出生體重3.1 kg,新生兒期因“高膽紅素血癥”行“換血治療”。父母及哥哥均正常,否認近親結(jié)婚,孕產(chǎn)史無特殊?;純撼錾竽溉槲桂B(yǎng),體重增長正常,身長增長明顯緩慢。查體見特殊面容:前額隆起、眉毛濃密、眼距寬、鼻梁低(圖1A)。臀、腰骶部多毛,雙側(cè)通貫手,四肢肌張力低下,肌力正常。豎頭、抬頭差,表情呆滯,追聲追物差,不能逗笑。

        體格評估:3 個月時體重5.53 kg(-0.81SD),身長55.9 cm(-2.01SD),頭圍39.6 cm(中),體重指數(shù)(body mass index,BMI)17.1 kg/m2(0.48SD)。6 個月時體重6.5 kg(-0.98SD),身長60.1 cm(-2.27SD),頭圍41.8 cm(中),BMI 19.91 kg/m2(0.47SD)。GESELL量表發(fā)育評估(適應(yīng)行為?大運動行為?精細動作行為?語言行為?個人/社交行為):3月齡:88?62?60?67?55,6 月齡:54?58?41?46?42。心臟B 超示主動脈縮窄,升主動脈發(fā)育不良。眼底異常,眼球震顫,視神經(jīng)萎縮。脊柱、四肢X 線片未見異常。頭顱磁共振成像示雙側(cè)側(cè)腦室、雙額顳部顱板下間隙和雙外側(cè)裂池增寬,垂體見Rathke 囊腫(圖1B)。血生化、血常規(guī)、甲狀腺功能、血遺傳代謝檢查未見異常。

        圖1 患兒面容及頭顱磁共振成像結(jié)果

        外顯子組測序(北京智因東方轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究中心)發(fā)現(xiàn)患兒ATIC 基因(NM_004044.6)復(fù)合雜合變異:c.550C>T/p.Gln184Ter(dbSNP:rs767367112)和c.1277A>G/p.Lys426Arg(dbSNP:rs121434478)。前者為無義突變,依據(jù)美國醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)與基因組學(xué)學(xué)會(The American College of Medical Genetics and Ge?nomics,ACMG)指南為可能致病變異(PM2+PM3+PP3+PP4);后者為錯義突變,與第1 例報道的ATICD 患者中鑒定的致病性變異一致[1],并利用在線Swiss?Model 同源建模軟件進行蛋白三維結(jié)構(gòu)的同源建模分析(圖2)。2 個變異均經(jīng)Sanger 測序確認分別遺傳自父母(圖3)。

        圖2 在線Swiss?Model同源建模軟件進行蛋白三維結(jié)構(gòu)的同源建模分析

        圖3 Sanger測序驗證患者及其父母的ATIC基因(NM_004044.6)復(fù)合雜合變異

        2 討論

        ATICD是極罕見遺傳病,全球僅有4例報道,目前對其臨床特征的了解十分有限,鑒定ATIC基因純合或復(fù)合雜合突變是最為可靠和可行的確診方法。本報告充實了ATICD的實例證據(jù),對ATICD核心表型的確定提供了關(guān)鍵資料。有研究總結(jié)了4例已報道的ATICD 患者的共同特征[1,4-7]:重度全面發(fā)育遲緩(global developmental delay,GDD)/智力障礙、肌張力降低、脈絡(luò)膜視網(wǎng)膜萎縮導(dǎo)致的嚴重視力障礙、胎兒期宮內(nèi)生長障礙以及嚴重的脊柱側(cè)彎,特殊面容主要包括面部粗糙、鼻梁凹陷、前額突出和眼距增寬。此外,3例患者有癲癇發(fā)作,部分患者還有主動脈瓣缺陷、主動脈縮窄、慢性肝細胞溶解、輕微的生殖器畸形和腎鈣質(zhì)沉著癥等表現(xiàn)[1,5,7],這與本研究中所見高度一致。值得注意的是,本例患兒嬰兒期確診,臨床所見與已報道案例(4~19歲[1,4,7])存在某些差異,這代表了ATICD 的早期臨床特征。如ATICD 核心表型重度全面發(fā)育遲緩、特殊面容、視網(wǎng)膜萎縮和肌張力降低在嬰兒期就能被檢出。本例患兒3月齡就已經(jīng)出現(xiàn)了全面性發(fā)育遲緩,6月齡時出現(xiàn)了更為嚴重的智力發(fā)育障礙。除智力發(fā)育障礙外,身材矮小是以往未報道的,仍需要長期隨訪觀察,明確生長障礙與ATICD的關(guān)聯(lián)。本例患兒未見主動脈瓣缺陷,但主動脈縮窄表明該表型是ATICD 的特征之一。所有ATICD 患者都有皮膚異常,但本例患兒主要表現(xiàn)為面、臀和腰骶部體表多毛(包括眉毛異常濃密),未見已報道的以伸側(cè)皮膚多發(fā)凹陷病變的特征,需要繼續(xù)觀察。本例患兒腦磁共振成像呈現(xiàn)非特異性的腦室間隙增寬、垂體(Rathke)囊腫,與以往1例中腦干背側(cè)異常信號、以及2 例正常磁共振成像表現(xiàn)完全不同[2],提示ATICD 患者腦器質(zhì)性改變有較高的異質(zhì)性。此外,是否出現(xiàn)癲癇等中樞神經(jīng)異常、脊柱側(cè)彎的表現(xiàn)還有待隨訪。遺憾的是,以往幾例患者有宮內(nèi)發(fā)育遲緩和低羊水量的圍產(chǎn)期病史,但并未重視[1,5,7],本例患兒母親孕期無特殊,患兒新生兒期有嚴重“高膽紅素血癥”并接受體外循環(huán)血液凈化治療,這可能與胎兒發(fā)育異常有關(guān),但同樣已難以追溯。

        ATIC基因編碼一種雙功能酶,對嘌呤從頭合成(de novopurine synthesis,DNPS)途徑的中間產(chǎn)物AICAR 分別進行轉(zhuǎn)化和磷酸化(由IMP?GMP 5?prime?核苷酸酶催化)[2-4,8]。ATIC 突變蛋白會破壞DNPS 中間體嘌呤體的組裝,導(dǎo)致DNPS 障礙,并且所導(dǎo)致的表型特征與ATIC 基因突變位點有關(guān)[8]。本研究中鑒定的錯義突變Lys426Arg也見于首例報道的ATICD 患者[1]。蛋白質(zhì)衍射實驗表明,Lys426Arg 通過破壞AICAR?TF(一個鉀離子結(jié)合功能區(qū))、降低鉀離子結(jié)合,導(dǎo)致ATIC三級結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性降低[5];而體外功能實驗表明,次突變造成AICAR轉(zhuǎn)化酶活性完全喪失,但IMP環(huán)水解酶的活性還部分保留[1,4,6]。本研究鑒定的無義突變Gln184Ter則位于蛋白質(zhì)N 端的IMP 環(huán)水解酶功能結(jié)構(gòu)區(qū)(2?198AA,UniProtKB:P31939),理論上會導(dǎo)致IMP環(huán)水解酶和AICAR轉(zhuǎn)化酶的活性喪失,但這還有待實驗驗證。

        鑒于本例患兒是國內(nèi)的首例ATICD,我們猜想Lys426Arg 可能是個跨種族的熱點突變。然而比較Lys426Arg 的等位基因分布頻率(minor allele fre?quency,MAF)發(fā)現(xiàn)(gnomAD 數(shù)據(jù)庫),歐洲人中的MAF(0.002 2%,135 376 例樣本)遠高于亞洲人(0.000 0%,49 008 例樣本)[9]。意外的是,對比歐洲人(0.000 0%,135 132 例樣本)以及全球(0.000 4%,251 202 例樣本),Gln184Ter 的MAF 在亞洲人群中更高(0.002 0%,49 010 例樣本)?;純耗赣H(攜帶Lys426Arg)的遺傳背景不可溯,但這一分子遺傳學(xué)特征似乎表明了該罕見病例的特殊性。

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