中国赣州地区原发性肉碱缺乏症患者遗传突变分布与代谢特征的分析

本研究筛查赣州市392,389名新生儿，确诊43例原发肉碱缺乏症（PCD），发现SLC22A5基因突变热点为c.51C>G（32.3%）、c.1400C>G（26%）及c.428C>T（10.4%），同型突变患者游离肉碱（C0）显著降低，并伴随多酰基肉碱及氨基酸代谢异常（甘氨酸、鸟氨酸等）。

作者：涂向文、张峰、陈俊坤、谢春莲

单位：中国江西省赣州市赣州市妇女儿童保健医院优生遗传学实验室，邮编341000

摘要

目的

研究赣州市原发性肉碱缺乏症（PCD）患者的遗传和代谢特征。

方法

纳入了在赣州市接受筛查的新生儿。使用串联质谱（MS/MS）技术检测游离肉碱（C0）和酰基肉碱的水平。阳性病例通过下一代测序和Sanger测序方法进行SLC22A5基因分析。收集了确诊PCD患者的临床数据、基因检测结果以及氨基酸/酰基肉碱水平。分析了该地区PCD变异的频率，并比较了正常婴儿与PCD患者的代谢特征。同时分析了纯合子和复合杂合子PCD患者的情况。

结果

共筛查了392,389名新生儿，发现43例PCD病例（发病率约为1/9125）。此外还发现了5例母亲患有PCD。在48名PCD患者中，10名为纯合子，38名为杂合子。发现了19种SLC22A5突变，其中最常见的为c.51C > G（32.30%）、c.1400C > G（26.00%）和c.428C > T（10.40%）。与对照组相比，PCD新生儿的C0水平及多种酰基肉碱（包括乙酰肉碱（C2）、丙酰肉碱（C3）、丁酰肉碱（C4）、异戊酰肉碱（C5）、己酰肉碱（C6）、辛酰肉碱（C8）、癸酰肉碱（C10）、十二酰肉碱（C12）、十四酰肉碱（C14）、十六酰肉碱（C16）和十八酰肉碱（C18）水平显著降低（P < 0.05）。此外，甘氨酸（GLY）、鸟氨酸（ORN）、苯丙氨酸（PHE）、酪氨酸（TYR）和脯氨酸（PRO）的水平也降低（所有P < 0.05），而精氨酸（ARG）的水平升高（P = 0.002）。纯合子PCD患者的C0水平低于杂合子患者（P = 0.049）。

结论

赣州市PCD的发病率较高。最常见的突变类型为c.51C > G，其次是c.1400C > G和c.428C > T。多种酰基肉碱水平降低是PCD的典型特征。纯合子突变患者的C0水平低于杂合子患者。

引言

原发性肉碱缺乏症（PCD）是一种常染色体隐性遗传病，由SLC22A5基因突变引起，该基因编码有机阳离子转运蛋白OCTN2[1]，这是一种负责将肉碱转运至细胞内的关键蛋白[2]。PCD的临床表现因OCTN2功能障碍导致脂肪酸β-氧化受损而异，症状范围从早期能量代谢障碍到晚期进行性肥厚性心肌病，甚至猝死[3]。终身补充肉碱可显著改善PCD的预后[4]，因此早期诊断和治疗至关重要。

PCD通常通过MS/MS技术进行筛查，该技术可检测干血斑中的C0和多种酰基肉碱水平[5]。C0是肉碱的未酯化形式，反映了总体肉碱水平；酰基肉碱是脂肪酸β-氧化的产物，可反映线粒体能量代谢效率。然而，确诊需通过SLC22A5基因的基因检测[6]。SLC22A5基因位于5号染色体5q31.1区域，包含10个外显子。但由于现有基因检测方法的局限性，某些致病突变可能被遗漏。因此，肉碱代谢谱的生化评估仍是PCD诊断的重要环节。最近的研究将总酰基肉碱含量作为PCD的辅助定量指标，以提供新的代谢学见解[7]。其他研究探讨了PCD患者的代谢特征[8]，但多数研究仅关注特定标志物（如C0水平）或部分酰基肉碱，缺乏系统性分析。临床报告还指出PCD患者存在高氨血症[3]，这是由于脂肪酸β-氧化受损导致ATP和NADH减少，进而抑制尿素循环活性并可能改变关键中间产物（如ARG和ORN）[图1]。同时，能量代谢障碍还会引发肝脏损伤[9]，影响支链氨基酸、芳香族氨基酸及糖异生前体（如丙氨酸和谷氨酰胺）的代谢。这些观察结果可能表明PCD患者的氨基酸代谢存在异常。然而，关于PCD患者氨基酸代谢紊乱的研究仍不充分。

因此，本研究分析了赣州市PCD患者的基因突变谱和热点变异。此外，我们通过检测多种关键氨基酸和全面的酰基肉碱谱，扩展了代谢评估的范围。本研究通过基因谱分析为遗传咨询提供依据，并利用多参数分析更好地理解PCD相关的代谢紊乱，有望发现新的诊断生物标志物。

研究人群和诊断标准

本研究纳入了2018年1月至2025年2月在赣州市妇女儿童保健医院接受MS/MS筛查的新生儿。MS/MS检测结果阳性定义为：C0水平低于10 μmol/L（符合PCD筛查、诊断和治疗的专家共识[10]），或其他关键酰基肉碱（包括C2、C3、C4、C5、C8、C10、C12、C14、C16和C18）水平降低（参考范围基于第5和99.5百分位数）

PCD患者的基因检测结果

通过MS/MS筛查和基因检测，共确诊43例新生儿PCD病例（表1），以及5例母亲患有PCD的病例（表2），所有病例均通过新生儿筛查程序发现，此前未得到诊断。在确诊的PCD患者中，26名为男性，22名为女性，其中10名为纯合子突变，38名为杂合子突变。发现的基因突变包括：c.51C > G、c.1400C > G、c.338G > A、c.428C > T、c.760C > T

讨论

PCD由SLC22A5基因突变引起，属于脂肪酸β-氧化障碍[11]。该病可从新生儿期持续至成年，临床表现多样，从无症状到严重病症（如心肌病、低血糖、肝病[9]、肌肉无力、代谢性酸中毒，甚至猝死[12][13]）。若能早期诊断，PCD是可预防和治疗的[14]。MS/MS筛查已被证明能有效预防PCD

结论

本研究深入分析了赣州市PCD的发病情况，发现该地区PCD的发病率约为1/9125。最常见的SLC22A5基因突变为c.51C > G，其次是c.1400C > G和c.428C > T。多种酰基肉碱水平降低是PCD的典型特征。纯合子突变患者的C0水平低于杂合子患者。研究结果揭示了独特的突变谱和热点变异

作者贡献声明

涂向文：撰写初稿、研究设计、概念构思。张峰：资源获取、方法学制定、数据整理。陈俊坤：数据可视化、验证、数据分析、正式分析。谢春莲：撰写审查与编辑、项目监督。

资助

本研究未接受任何外部资助。

利益冲突声明

作者声明不存在可能影响本文研究的已知财务利益或个人关系。

致谢

我们衷心感谢赣州市妇女儿童保健医院提供本研究所需的临床数据和资源。同时感谢该医院伦理委员会的批准和监督。我们也感谢所有参与研究的患者及其家属。