張 進，冉 紅，曾憲海，張 鵬，邱書奇，

(1.遵義醫(yī)科大學珠海校區(qū)，廣東 珠海 519041；2.深圳市耳鼻咽喉研究所，廣東 深圳 518172)

黏多糖貯積癥ⅣA 型(mucopolysaccharidosis ⅣA)是一種由N-乙酰半乳糖胺-6-硫酸酯酶(Nacetylgalac-tosamine-6-sulfate sulfatase，GALNS)缺乏引起的常染色體隱性遺傳病。GALNS是降解6-硫酸軟骨 素(chondroitin-6-sulfate，C6S) 和硫酸角蛋白(keratan sulfate，KS)兩種黏多糖(glycosaminoglycan，GAG)所必需的酶[1-2]。與其他溶酶體酶一樣，GALNS有一個信號肽，它將新生蛋白質引導到內質網和高爾基體系統(tǒng)，在這個系統(tǒng)中，蛋白質通過N-糖基化和蛋白降解過程進行修飾[3]。GALNS 的缺陷導致KS 和C6S儲存在溶酶體內，引起溶酶體功能障礙，破壞細胞功能和代謝，使組織和器官功能受損[4]。大多數黏多糖貯積癥ⅣA 型患者不進行積極治療會在20 歲之前死亡[5]。黏多糖貯積癥ⅣA 型的臨床表型包括膝外翻、髖內翻、后凸、隆胸、步態(tài)蹣跚、脊髓受壓、關節(jié)松弛、肋部擴張、頸椎不穩(wěn)、肺受損、腹疝和角膜混濁[6-7]?；颊叩脑\斷通常在5 歲前作出，大多數患者出生時表現并無明顯異常，甚至部分患者的尿液總GAG水平也正常[8]。診斷黏多糖貯積癥ⅣA 型的金標準是檢測白細胞或成纖維細胞中GALNS 的活性和檢測GALNS基因的突變[9-10]。本文總結了黏多糖貯積癥ⅣA型患者GALNS基因突變的類型和頻率、常見突變位點的地理分布、基因型與臨床表型的關系，以期對臨床患者的早期診治提供參考。

1 GALNS簡介

1979 年Gl?ssl 等首次從人胎盤中分離純化出GALNS[11]，Tomatsu 等在1991 年首次報道了GALNS基因全長，提出該基因在成纖維細胞中表達[12]。GALNS基因定位于人染色體16q24.3，長度約為50 kb，包含14 個外顯子，cDNA 編碼區(qū)長1 566 bp，編碼含522個氨基酸的蛋白質[10]。GALNS是硫酸酯酶基因家族中的一員，目前已克隆了13個人類硫酸酯酶基因。硫酸酯酶基因產物在氨基酸水平上有20%～35%的相似性[13]。GALNS 的半胱氨酸殘基在許多物種的硫酸酯酶蛋白中都是保守的，形成具有催化活性的硫酸酯酶需要對高度保守的半胱氨酸殘基進行翻譯后修飾[7，14]。GALNS 是一種同源二聚體糖蛋白，每個單體N-端結構域包含活性位點和反向平行的β-鏈，以及一個C-端曲折?；钚圆课痪哂笑?β拓撲結構，由6 個α-螺旋為中心的核心10 鏈β-折疊組成，反向平行β-鏈由垂直于長α-螺旋的四鏈反平行β-折疊組成，其后的C-端曲折繞回N-端活性位點[15]。GALNS 的缺陷導致KS和C6S儲存在溶酶體內，引起溶酶體功能障礙，破壞細胞功能和代謝是其主要的致病原因。也有報道GALNS 參與了與β-半乳糖苷酶、唾液酸酶-1 和保護蛋白/組織蛋白酶A蛋白的溶酶體復合體形成[16]。近年研究發(fā)現，GALNS的不同改變直接導致黏多糖貯積癥ⅣA 型患者擁有不同的臨床表型和疾病進程。因此，準確定位GALNS 的致病改變可能是對黏多糖貯積癥ⅣA型患者進行早期干預和長期隨訪的關鍵一步。

2 GALNS基因突變類型和頻率

GALNS的突變沿著整個基因和外顯子分布，最常見的是錯義突變，其次是無義突變、剪接位點突變以及插入和缺失突變[17-18]。目前報道的關于黏多糖貯積癥 ⅣA 型患者的GALNS突變共有446 種。這些突變來自1 190名被診斷為黏多糖貯積癥ⅣA型或新生兒篩查檢測GALNS突變陽性的患者。最常見的變異是錯義突變(65.0%)，其次是無義突變(8.1%)和剪接位點突變(7.2%)，以及小幅移碼缺失或插入(7.0%)。其中968人(81.3%)有報告性別，45.9%為女性，54.1%為男性。上述報道的受試者基因型中GALNS變異純合子有600例(50.4%)，復合雜合子442例(37.1%)，只有一個突變位點 的127 例(10.7%)，無突變位點的12 例(1.0%)[19]。變異發(fā)生在GALNS全長序列內，無特定“熱點”變異區(qū)域。

3 GALNS基因常見突變位點的地理分布

黏多糖貯積癥ⅣA型是一種罕見疾病，發(fā)病率在1/76 000～1/640 000。阿聯酋的新生兒發(fā)病率約為1/71 000，丹麥為1/323 000，馬來西亞為1/1 872 000，我國目前無相關流行病學調查報告[20-22]。在被診斷為黏多糖貯積癥ⅣA 型或新生兒篩查基因檢測GALNS突變陽性的1 190 例患者中，可以獲得地理信息的有1 024 例(86.1%)。地理信息顯示患者來自各大洲，且地域之間存在明顯的突變位點異質性。各個國家/地區(qū)都擁有多個不同的特異性變異位點，在GALNS突變報道前10 位的國家/地區(qū)中，中國(77∶153)和意大利(64∶130)的特異性變異位點占比最大，巴西(30∶181)和哥倫比亞(14∶118)最小。各地域最常見的特異性變異位點及占比見表1，變異c.1156C>T[p.(Arg386Cys)]是10個代表國家中分布最為廣泛的變異位點，出現在哥倫比亞、巴西、意大利、波蘭和西班牙，占已鑒定變異位點的3.5%[19，23-25]。Tapiero-Rodriguez 等報告的變異c.485C>T[p.(Ser162Phe)]占哥倫比亞變異位點的12.9%，是哥倫比亞報道的唯一≥5 次的變異位點[24]。c.1023C>G[p.(Ser341Arg)]是巴西人中最常見的變異位點，占巴西人群中所描述變異位點的18.2%[25]。Moisan等于2020年報道的c.1171A>G[p.(Met391Val)]是加拿大最常見的變異位點，占所報道的加拿大突變位點的30.5%[26]。c.860C>T[p.(Ser287Leu)]是印度最常見的變異位點(占印度變異位點的8.3%)，但在中東地區(qū)等其他地區(qū)/國家也有該突變位點的報道(占中東變異位點的3.6%)。而c.95A>C[p.(Asn32Thr)]只在印度患者中被報道[27]。英國出現>5 次的唯一變異位點是c.337A>T[p(Lle113Phe)]，此變異位點在不列顛群島的愛爾蘭血統(tǒng)患者中比較常見[18]。我國最常見的變異位點是c.953T>G[p.(Met318Arg)](占我國總數的12.4%)，其他較高頻的變異有 c.706C>G(p.G340D，8/78)、c.374C>T(p.P125L，7/78)、c.1097T>C(p.L366P，7/78)[17，28]。

表1 10個國家/地區(qū)GALNS基因特異性變異位點及占比

4 GALNS基因型與黏多糖貯積癥ⅣA型的臨床表型

GALNS突變具有很大的分子異質性，這間接反映了其臨床表型的多樣性。黏多糖貯積癥ⅣA型疾病嚴重程度的評估既包括身高和生長的評估，也包括耐力、靈活性和日?；顒?如剪指甲或梳頭)的能力評估。黏多糖貯積癥ⅣA型的經典臨床表型包括身材矮小、關節(jié)松弛、雞胸、漏斗胸、膝內翻/外翻畸形[7]?；蛐团c表型有直接的相關性，由于基因改變影響蛋白質的結構和功能，在生長表型受到嚴重影響的患者中更加明顯。C6S和KS主要在軟骨中產生，在溶酶體中的儲存[29]，GALNS的異常導致了C6S和KS的代謝障礙，溶酶體中過量的C6S和KS破壞了軟骨細胞的功能和代謝，直接影響軟骨和骨的發(fā)育、骨化、生長以及繼發(fā)的系統(tǒng)性骨骼發(fā)育不良[30-31]。Monta?o 等報道68.4%的黏多糖貯積癥ⅣA 型患者有嚴重的生長發(fā)育障礙，25%的患者有輕微或減弱的生長發(fā)育障礙[32]。黏多糖貯積癥ⅣA型的非經典臨床表型主要體現在呼吸系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)、聽力系統(tǒng)和牙齒異常等。這是由于GAG 沿上氣道積聚誘導舌體、腺樣體、扁桃體、聲帶的肥大和大下頜骨，在氣管和頸胸段的積聚導致脊柱、肋骨和胸骨與氣管入口處血管之間的生長不平衡，最終引起氣管隆起和扭曲狹窄[33]。國內關于基因型與表型相關性的分析報道較少，鄭文彬等報道了104 例有基因檢測報告的患者中，高頻突變c.953T>G(p.M318R)、c.706C>G(p.G340D)、c.374C>T(p.P125L)、c.1097T>C(p.L366P)中臨床表型具有明顯異質性，但患者幾乎最終都出現骨骼及關節(jié)病變[17]。Zanetti 等通過對314名受試者中135個不同的變異體進行基因型-表型相關性分析，發(fā)現c.901G>T[p.(Gly301Cys)]是與經典性表型相關的最常見的變異，c.1171a>G[p.(Met391Val)]是與非經典型表型相關最常見的變異[19]。這些報道都說明了黏多糖貯積癥ⅣA型的臨床表型具有明顯的異質性，但骨骼和關節(jié)病變是最常見的，并最終因骨骼、關節(jié)的病變導致了嚴重功能障礙，甚至危及患者生命。

5 展 望

黏多糖貯積癥ⅣA型是一種罕見的遺傳代謝性疾病，特點是伴發(fā)嚴重的全身性骨骼發(fā)育不良、呼吸道阻塞、脊髓壓迫和心血管疾病等，這些問題嚴重威脅著患者的生命。黏多糖貯積癥ⅣA型患者GALNS基因突變隨機發(fā)生在全長序列中，但是GALNS常見突變位點與地理分布有關。GALNS的特異性突變導致黏多糖貯積癥ⅣA型的臨床表型具有明顯的異質性。目前通過基因測序發(fā)現新突變類型和位點的手段已較成熟，GALNS的蛋白結構已被闡明，但是針對突變類型、位點與疾病進展、預后的研究較少；對陽性病例進行長期跟蹤，對不同GALNS變異位點所導致的臨床表型進行深入分析鮮有報道。因此，隨著新突變位點的不斷發(fā)現和新體外研究模型的提出，研究人員仍需進一步探索：①通過體內/外實驗研究不同突變位點與GALNS酶活性的關系；②從基因水平闡述黏多糖貯積癥ⅣA型發(fā)病的分子機制；③在體內/外對基因治療的安全性和有效性進行驗證。通過對黏多糖貯積癥ⅣA型患者GALNS基因變異的回顧和分類，可以為基因治療的研究提供理論依據并為疾病的診斷和治療提供關鍵信息，便于臨床醫(yī)生做出更準確、及時的干預措施。