遗传与优生/论著·儿童智力障碍/发育迟缓病因学探讨

杜丽君，樊海珍，贾利芳，孙晓俐，李春花

山西省儿童医院神经内科，山西太原030013

摘要:目的探讨儿童智力障碍/发育迟缓(ID/DD)的病因，建立规范化ID/DD病因学诊断流程、针对性干预治疗、评估预后及提供遗传学咨询与产前诊断模式。方法选取2017年1月—2020年4月山西省儿童医院收治的68例ID/DD儿童为研究对象，详细询问病史并按流程进行相应的生化技术、血尿代谢筛查及神经影像等检查，对病因不明患儿进行染色体核型、染色体微阵列(CMA)及全外显子组基因测序(WES)等遗传学检测。结果68例患儿均临床诊断为智力低下，其中轻度28例(41.2%)，中重度40例(58.8%)。伴有癫痫病史16例，母亲不良孕产史7例，智力障碍家族史6例，孤独症谱系障碍5例;伴1种或多种先天畸形13例，其中特殊面容7例，先天性心脏病6例，身材矮小5例，生殖器发育异常4例，小头畸形4例，骨骼畸形3例。病因明确22例(32.4%)，其中外伤、中毒、窒息等脑损伤性智力障碍7例，感染导致智力障碍5例，精神障碍性智力障碍3例，颅脑畸形性智力障碍3例，代谢缺陷及内分泌障碍性智力障碍2例，其他2例。病因不明确的46例(67.6%)患儿中遗传因素明确者21例(45.6%)，其中染色体核型异常7例，CNV异常10例，致病性基因突变4例。结论ID/DD的病因复杂，分为遗传因素和非遗传因素。其中遗传因素占多数，提示伴有特殊面容等发育畸形ID/DD患儿首选染色体核型检测，临床表型不具特异性的患者应用CMA和WES技术可提高检出率，这对ID/DD患儿的诊断、针对性干预治疗、评估预后及提供遗传学咨询与产前诊断意义重大。
关键词:智力障碍;发育迟缓;染色体核型;染色体微阵列;全外显子组基因
中国图书分类号:R596．1文献标识码:A文章编号:1001-4411(2022)18-3449-04;doi:10.19829/j.zgfybj.issn.1001－4411.2022.18.042

智力障碍/发育迟缓(ID/DD)是出生缺陷重要疾病之一，2011年美国智力与发育障碍协会(AAIDD)将ID定义为18岁之前发生的由于脑结构或功能异常而表现出认知和适应行为的明显损伤。主要表现为不同程度的智力低下、语言障碍及运动发育迟缓等，可同时伴有其他疾病和系统畸形。根据所研究的人群和研究方法等的不同而使ID/DD患病率不同，国外报道ID的患病率约1%~3%[1]，我国约为0.93%[2]。也有报道[3]显示，5%~10%的患儿会出现DD。ID诊断多用于5岁以上儿童，由于智商(IQ)测定比较可靠和稳定;而DD诊断主要用于5岁以下婴幼儿，指存在两个或两个以上的发育能区(包括大/精细运动、语言、认知及社交)的显著落后，DD对后期的ID有预测作用[4]。根据IQ损伤程度将智力障碍简单分为2级，即轻度(IQ为50~70)和中重度(IQ＜50)[5]。ID/DD是一组严重影响儿童身心健康的慢性疾病，给患儿本身及其家庭和整个社会均带来严重的经济和精神负担。本研究探讨ID/DD的病因，建立规范化ID/DD病因学诊断流程、针对性干预治疗、评估预后及提供遗传学咨询与产前诊断模式。

1资料与方法

1.1资料来源

选取2017年1月—2020年4月山西省儿童医院收治的68例ID/DD儿童为研究对象，男42例，女26例;年龄3月~6岁，平均2.2岁，诊断标准[6]:4岁以下采用盖塞尔发育商表中文修订版，4~6岁儿童采用学龄前和学龄初期中国韦氏儿童智力量表和社会适应性能力评价量表。

1.2方法

1.2.1病史采集详细询问入选患儿分娩史、母孕产史、既往疾病史、家族史、生长发育史、是否伴癫痫、孤独症谱系障碍及生长发育迟缓等疾病;系统体格检查是否存在特殊面容或心脏、骨骼及生殖器等发育畸形。
1.2.2一般检查进行维生素B12、叶酸、乳酸、丙酮酸、血氨、甲功及血尿代谢筛查等检测、头颅影像学检查排除产伤、中枢神经系统感染、颅脑损伤及常见的代谢性及内分泌等疾病。
1.2.3染色体核型分析采集患儿外周静脉血3ml，进行常规外周血淋巴细胞培养，G显带进行核型分析，计数20个核型，遇嵌合体时加大计数至100个核型。

1.2.4染色体微阵列分析(CMA)采用AffymetrixCytoScan750K基因芯片进行全基因组范围扫描，利用染色体分析软件进行分析，检测拷贝数变异(CNV)。
1.2.5全外显子组测序(WES)采集患儿外周静脉血2ml，应用天根血液基因组DNA提取试剂盒提取DNA，IDTxGenExomeResearchPanel进行基因组外显子区域的捕获建库，基于NovaSeq6000技术平台进行高通量测序。

2结果

2.1临床资料

68例患儿均临床诊断为智力低下，其中轻度28例(41.2%)，中重度40例(58.8%)。
伴有癫痫病史16例，母亲不良孕产史7例，智力障碍家族史6例，孤独症谱系障碍5例;伴1种或多种先天畸形13例，其中特殊面容7例，先天性心脏病6例，身材矮小5例，生殖器发育异常4例，小头畸形4例，骨骼畸形3例。病因明确22例(32.4%)，其中外伤、中毒、窒息等脑损伤性智力障碍7例，感染导致智力障碍5例，精神障碍性智力障碍3例，颅脑畸形性智力障碍3例，代谢缺陷和内分泌障碍性智力障碍2例，其他2例。

2.2遗传学分析

对46例病因不明确者进行遗传学检测，13例伴1种或多种先天畸形患儿进行染色体核型分析，结果检出异常核型7例，其中5例21－三体综合征，1例18－三体综合征，1例X染色体数目异常。未检出异常核型的6例及其余33例患儿均行CMA辅以WES检测，CMA检出致病性CNV10例(25.6%)，包括2例染色体核型未见异常者，其中Prader－Willi综合征2例，占比最多。见表1。WES检出新生突变致病性基因4例(8.6%)，早发性婴儿癫痫脑病2例，占比最多。见表2，明确遗传因素导致ID/DD者21例(45.6%)。

表1

表2

3讨论

ID/DD病因十分复杂，既有外在环境因素又有内在遗传因素，病因明确的外在环境因素包括围生期外伤、缺氧、中毒、感染、精神障碍、代谢缺陷及内分泌障碍等。国内外大量研究[7]表明，儿童发育异常特别是原发性智力低下和先天畸形与遗传缺陷关系密切，随着围生期检测技术的提高和生活质量的改善，环境因素所致ID/DD比例相对减少，遗传因素越来越受到重视。一半以上ID/DD由遗传因素致病，包括染色体结构/数目异常、基因CNVs及单基因/多基因突变等[6－8]。
本研究通过对病因不明ID/DD患儿行染色体核型、染色体微阵列及全外显子组基因测序等遗传学检测，明确遗传因素导致ID/DD比例为45.6%，也证实这一观点。其中导致儿童生长发育异常的遗传因素中染色体异常是重要因素，据统计遗传因素中染色体数目和结构异常占ID/DD人群的25%~30%[9]。本研究对13例伴1种或多种先天畸形患儿进行染色体核型分析，检出以21－三体综合征为主要异常的核型7例(53.8%)，略高于游慧灵等[9]报道的45.7%，考虑与所选样本量少和纳入的筛选标准不同有关。近些年有研究[10]发现，染色体亚端粒微缺失或微重复是引起智力障碍的重要原因[11]。国外研究[12]已证实在不明原因ID/DD患者中10%~20%存在基因组不平衡，并认为这种失衡是ID/DD甚至精神疾患的原因之一。传统的染色体核型分析常常难以发现5Mb以下的拷贝数变异，CMA技术较传统的染色体核型分析具有明显优势，有助于不明原因发育异常儿童的精准诊断和治疗。CMA技术较传统的染色体核型分析有明显优势。CMA技术是一种全新的分子核型分析技术，具有灵敏度高、分辨率高及自动化程度高等优点，在遗传学基本和正常人群中能检测出各种基因拷贝数变化，应用CMA对CNV进行深入研究是国内研究该病遗传机制的发展趋势[13]，本研究32例患儿行CMA检出致病性CNV10例(25.6%)，与袁海明等[14]报道的26.1%相当。略高于国外文献和利用CMA在儿科遗传病的临床应用专家共识中针对智力落后和(或)发育迟缓患者进行CNV检测阳性率19.2%[5，15]。常见的已经被认识的可以导致ID/DD拷贝数变异有:Prader－Willi综合征/Angelman综合征(15q11.2q13.1区域微缺失)、Williams－Beuren综合征(7q11.23区域微缺失)及22q11.2染色体微缺失/重复综合征[16]等。本研究检测出Prader－Willi综合征2例，Angelman综合征(15q11.2q13.1)、Wil-liams－Beuren综合征(7q11.23)及22q11.2染色体微缺失/重复综合征各1例。Angelman综合征是一种罕见的神经遗传性疾病，其特点包括巨脑回、严重智力缺陷、语言中枢损害、癫痫发作、脑电图异常、共济失调、伸舌、发笑面容、睡眠紊乱及多动[16]。这类疾病主要是由于母亲的15号染色体15q11.2q13.1区域的基因表达失活[17]，而如果15号染色体15q11－13.1区域的基因来源于父亲，其表达的失活则会导致Prader－Willi综合征[18]。Prader－Willi综合征的主要特征是新生儿期和婴儿期肌张力减退和吸吮困难，儿童期过度摄食导致的病态肥胖、身材矮小、促性腺激素分泌不足的性腺功能减退、行为异常、智力低下及特殊外貌[19]。22q11.2染色体微缺失/重复综合征也是常见的被报道的染色体重排疾病，可以导致不同的遗传综合征，如DiGeorge综合征等[20]。Pinchefsky等[20]对30例报道过的22q11.2染色体微缺失/重复病例进行总结，其特点如下:语言发育迟缓，部分有轻度到重度的全面发育迟缓;癫痫发作或类孤独症样神经心理疾病;耳聋或肢体强直。本研究确诊的Prader－Willi综合征/Angelman综合征、22q11.2染色体微缺失/重复综合征基本均符合上述临床特点。可见染色体芯片检测较传统的染色体核型分析能大大提高发育异常儿童的检出率。国际标准细胞基因组微阵列(ISCA)协会[21]推荐:患儿为临床可识别的染色体综合征和有核型分析可检出染色体重排家族史的情况下，可进行G显带核型分析。目前国外已不再把G显带核型分析作为不明原因ID/DD患儿的一线检测方法[22－23]，但本研究认为对于存在发育畸形的ID/DD患儿行染色体核型分析仍然可行。此外WES发现新生突变致病性基因4例，最终明确ID/DD发病的遗传因素占53.8%，与文献[16]报道47.1%ID/DD遗传因素诊断率相当。
除染色体结构和数目异常外，单基因缺陷也是智力障碍病因的重要组成部分，某个基因蛋白产物的缺陷在高度复杂的脑网络中均可能产生严重的连锁反应。脑发育网络涉及的基因较多，时空调控特别精细，同时智力障碍的遗传异质性高，因此能够解释超过千分之一智力障碍患者的单个基因几乎没有。近年来二代测序(NGS)技术的发展，全基因组水平的基因检测鉴定了越来越多的智力障碍致病基因，到2016年为止，共有700多个致病基因与智力障碍发生相关。随着检测技术的快速发展，针对这些基因的遗传诊断率不断提高[24－26]。综合各种遗传学检测，其总体诊断率估计可超过60%[27]。本研究应用CMA检测不明原因ID/DD患儿行WES发现新生突变致病性基因突变4例，最终明确遗传因素者53.8%与文献报道[28]47.1%ID/DD遗传因素诊断率相当。
综上所述，ID/DD患儿病因复杂，应按流程进行详尽的病史询问、系统的体格检查、必要的生化、代谢及头颅影像学检查，诊断明确者进行相应疾病的早期干预，诊断不明确者进一步进行细胞遗传学相关检测，对伴有面容特殊等畸形患儿首选染色体核型分析，对染色体核型分析检测阴性患儿和临床表型不具特异性的患儿诊断十分困难，易漏诊甚至误诊，应用CMA和WES技术可以提高检出率。相信随着分子遗传学技术的发展，ID/DD患儿病因的检出率会逐步提高，这对ID/DD患儿的诊断、针对性干预治疗、评估预后、提供遗传学咨询及产前诊断意义重大。

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