SLC12A3基因新突变导致Gitelman综合征的家系分析.pdf

通信作者,E-mail:zhangyu05172021 SLC12A3基因新突变导致 Gitelman 综合征的家系分析张瑜1,方婷婷2(1.盱眙县人民医院内分泌科,江苏 盱眙 211700;2.宿迁市第一人民医院重症医学科,江苏 宿迁 223800)摘要:目目的的 探讨 1 个 Gitelman 综合征家系的临床特征及遗传学病因,并进行文献复习。方方法法 对先证者进行查体、电解质测定、外显子组测序及分析,对目标变异进行 Sanger 测序并在家系成员中验证。结结果果先证者及其同胞姐姐均符合 Gitelman 综合征诊断,表现为低血钾、低血镁、低尿钙、正常血压。2 人均携带SLC12A3基因c.1850AG、c.909delG 复合杂合突变,均为新突变。三代家系成员中 3 人携带 c.1850AG 杂合突变,2 人携带c.909delG 杂合突变,杂合子无低血钾。结结论论SLC12A3基因 c.1850AG、c.909delG 新突变是该家系致病突变。关键词:Gitelman 综合征;SLC12A3基因;低血钾症;低镁血症;基因突变中图分类号:R589.4 文献标志码:A 文章编号:2096-3882(2023)09-0693-04DOI:10.3969/j.issn.2096-3882.2023.09.013Analysis of novel mutations of SLC12A3 gene in a pedigree with Gitelman syndromeZHANG Yu1,FANG Tingting2(1.Department of Endocrinology and Metabolism,Xuyi Peoples Hospital,Huaian,Jiangsu 211700,China;2.Department of Critical Care Medicine,Suqian First Peoples Hospital,Suqian,Jiangsu 223800)Abstract:Objective To investigate the clinical features andgenetic etiology of a pedigree with Gitelman syndrome and review the literature.Methods Physical examination,electrolyte determination,and exome sequencing were performed on the proband.The target mutation was analyzed by Sanger sequencing and verified in family members.ResultsThe proband and his sister were diagnosed with Gitelman syndrome,with hypokalemia,hypomagnesemia,hypocalciuria and without hypertension.Both the proband and his sister showed compound heterozygous mutations c.1850AG and c.909delG in SLC12A3 gene.Three of the family members carried the mutation c.1850AG,while two of them carried the mutation c.909delG.No hypokalemia was found in heterozygotes.Conclusions The novel mutations c.1850AG and c.909delG in SLC12A3 gene cause Gitelman Syndrome in this family.Key words:Gitelman syndrome;SLCl2A3 gene;hypokalemia;hypomagnesemia;gene mutation Gitelman 综合征(GS)是一种以肾小管失盐为重要特征的隐性遗传病,临床表现为“五低一高”:低血钾、低血镁、低钙尿、偏低血压、低氯代谢性碱中毒、高肾素高醛固酮。GS 的病因是编码噻嗪类利尿剂敏感的 Na+-Cl-共同转运体(NCCT)的基因SLC12A3发生突变1-2。GS 临床表现异质性较大,儿童期、青春期、成年期均可发病。有些患者临床表现为手足搐搦、疲劳、夜尿或肌肉抽筋,严重者可致心律失常3。部分患者出现肾脏外表现,如身材矮小、高热惊厥、甲状腺功能异常等4。因此,青少年时期无症状患者的早期诊治尤为重要。本文报道了SLC12A3基因 c.1850AG、c.909delG 新突变的 GS家系。我们对其致病基因突变及临床表型进行了分析,并探讨其可能的致病机制。1 资料和方法1.1 研究对象先证者,男,13 岁,2016 年 9 月因上颌骨埋伏多生齿 2 枚于当地市人民医院就诊,查血钾 2.5 mmol/L,心电图提示窦性心律,部分导联可见明显 U 波,P-R 间期正常高限,电轴轻度右偏,心率减慢时 Q-T 间期缩短。口服补钾至血钾 3.5 mmol/L 后拔除多生齿,追溯病史,发现患者低血钾396徐州医科大学学报 J Xuzhou Med Univ 2023,43(9)有数年之久。先证者曾至上海儿童医院就诊,查血K+3.14 mmol/L、Mg2+0.48 mmol/L,双肾及输尿管未见异常。先证者平时口服氯化钾,同时进食含钾丰富食物,下肢无力发作频率约 13 次/月。过度劳累、受凉感冒、剧烈运动、饱餐可诱导发作。本次入院查体:神清,精神欠佳。童音,童貌,消瘦。四肢肌肉无萎缩。肌张力降低,腱反射正常,病理反射未引出。血 K+2.67 mmol/L,24 h 尿 K+80.06 mmol/L、24 h尿 Ca2+1.29 mmol/L。心电图检查提示 U 波,肝肾功能、甲状腺功能、胸片等均正常。静脉或口服补充氯化钾后乏力可明显改善。将先证者及其 9 名家系成员纳入研究。对家系成员进行病史采集、检查甲状腺功能、肾功能、尿常规、肾上腺等以鉴别低钾类型。先证者姐姐初次发现低钾时查血 K+3.0 mmol/L。服用氯化钾后自行停药,平素无不适。其余 8 人血 K+正常。本研究通过宿迁市第一人民医院伦理委员会审核(编号20200033)。1.2 研究方法抽取先证者及其家系成员的外周静脉血样约 2 ml,EDTA 抗凝,提取基因组 DNA。先证者进行全外显子组测序分析。对目标变异进行验证,根据外显子侧翼的内含子序列设计引物。扩增产物经纯化后直接送测序。对于疑似突变,应用MutationTaster、Polyphen2、SIFT、PROVEAN 软件进行生物信息学分析。Sanger 测序由北京中美泰和生物技术有限公司完成。2 结 果2.1 临床资料先证者及家系成员的基本资料见图 1 和表 1。先证者姐姐(1)、先证者(2)为低血钾低血镁,发育正常,血压正常。对1、2 随访半年,重点监测血钾、镁,血钾、血镁较难达到正常范围,但是血钾可以达到 3.0 mmol/L,血镁为正常低值。图 1 先证者家系的谱系图表 1 先证者及家系成员诊断时临床参数及基因型序号性别年龄(岁)体重(kg)身高(cm)血压(mmHg)血 Na+(mmol/L)血 K+(mmol/L)血 Mg2+(mmol/L)基因型1男6563170135/85136.353.500.79c.909delG2女5960168117/78140.604.440.88野生型1男3668175125/88136.303.680.85c.1850AG2女3465165117/75137.803.70.88c.909delG1女1449167125/75138.802.930.67c.1850AGc.909delG2男1334158116/75138.902.670.53c.1850AGc.909delG3男930145116/68139.803.930.83野生型 正常范围(mmol/L):Na+,136.00146.00;K+,3.55.1;Mg2+,0.731.06。1 mmHg=0.133 kPa2.2 基因突变检测结果 先证者存在SLC12A3基因(NM _ 0003392)突 变,为c.909delG(p.Thr304Argfs2)和 c.1850AG(p.Gln617Arg)复合杂合突变,为新突变;先证者父亲携带 c.1850AG 突变,先证者母亲为 c.909delG,先证者姐姐携带 c.1850AG 和 c.909delG。先证者外祖父携带496徐州医科大学学报 J Xuzhou Med Univ 2023,43(9)c.909delG 突变;先证者外祖母及弟弟基因型正常。该家系遗传方式符合常染色体隐性遗传(图 2)。c.909delG(p.Thr304Argfs2)突变导致SLC12A3基因第 7 外显子第 304 位苏氨酸被精氨酸取代,翻译其后第 2 位氨基酸后出现终止子,从而形成截短蛋白;碱基缺失导致读框移码,要通过克隆测序证实。c.1850AG(p.Gln617Arg)突变导致SLC12A3基因第 14 外显子第 617 位谷氨酰胺被精氨酸取代。突变位点及蛋白质结构如图 3、4。A.c.909delG 野生型;B.c.909delG突 变 型;C.c.909delG克 隆 测 序;D.c.1850AG 野生型;E.c.1850AG 突变型图 2SLC12A3基因测序结果 图 3SLC12A3基因突变位点肽链示意图 A.野生型;B.Thr304Argfs2 突变型;C.Gln617Arg突变型图 4SLC12A3蛋白结构示意图3 讨 论GS 是由编码 NCC 蛋白的SLC12A3基因突变所致的常染色体隐性遗传病,患病率约 25/100 万,杂合子患病率在高加索人口中约为 1%,尚缺乏中国人群患病率的报道5。人类SLC12A3基因编码蛋白含有 1 021 个氨基酸残基,包括 12 个跨膜结构及位于细胞内外较长的氨基端和羧基端。NCCT 蛋白主要由 11 个具有磷酸化作用的氨基酸位点(氨基酸位点分别为 43、49、50、55、60、73、91、124、126、406、426)和 12 个跨膜区组成。变异类型主要为点变异,目前大约有 500 种不同突变与 GS 相关,包括无义突变、剪接位点突变和错义突变6。本研究发现,该家系中有 5 人携带SLC12A3基因 2 个突变位点,先证者及其姐姐均是复合突变c.909delG 和 c.1850AG,均为新发现的突变位点。其中 c.909delG 突变位点编码的第 304 位苏氨酸被精氨酸取代。使用 I-TASSER 网站模拟其野生型及突变型蛋白空间结构,发现该蛋白功能受损,这可能是患者血钾降低程度较重的原因。c.1850AG 突变导致 NCCT 蛋白第 617 位谷氨酰胺被精氨酸取代。该位点位于第 11 和 12 跨膜区域的连接肽链片段上,未影响重要的结构及磷酸化蛋白,该突变对NCCT 蛋白影响较小,这可能是携带 c.1850AG 突变的患者父亲症状不明显的原因。此外,患者除了低钾,还合并低血镁、低尿钙等,与预期结果相同。目前 GS 发病机制研究取得了较大进展。肾远曲小管的 NCCT 发挥维持水电解质平衡作用,参与重吸收原尿中 5%10%的氯离子和钠离子,对噻嗪类利尿剂敏感。而编码 NCCT 的SLC12A3基因发生突变,可导致蛋白质一级结构、空间结构改变,使得 NCCT 重吸收功能出现障碍,氯离子和钠离子重吸收减少,水重吸收随之减少,血容量下降,从而激活肾素血管紧张素醛固酮系统,伴发低钾低氯性碱血症。肾小管液中的钠钾交换增