Clinical Characteristics and Genetic Testing of A Pedigree with Early-onset Parkinson's Disease Caused by PRKN Gene Mutation
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摘要:
目的 探讨2个常染色体隐性遗传早发型帕金森病（autosomal recessive early-onset parkinsonism，AREP）家系中2名患者的临床特征及基因突变情况。 方法 对2个中国汉族家庭中共2名患者进行临床资料的收集和基因突变分析。使用靶区捕获和高通量测序筛选与帕金森病（Parkinson’s disease，PD）、震颤、脊髓小脑性共济失调和肌张力障碍等疾病相关的基因；应用多重连接依赖探针扩增（multiples ligation-dependent probe amplification，MLPA）法检测SNCA、LRRK2、PARK2、PINK1、PARK7、ATP13A2、UCHL1、GCH1等基因外显子的重排和大缺失突变。 结果 2名临床确诊为PD的患者表现出明显的临床及遗传异质性。基因检测发现家系1的患者存在PRKN基因2号外显子杂合缺失变异和c.619G > T/p.Glu207Ter*杂合变异2种突变，该复合杂合变异与疾病存在家系共分离。家系2的患者存在PRKN基因3~4号外显子纯合缺失变异，且存在LRRK2基因c.4827+6T > A杂合变异及PINK1基因c.1474C > T/p.Arg492* 杂合变异；生物信息学分析发现LRRK2基因的c.4827+6T > A变异可能导致其剪切改变。 结论 PRKN基因突变所致的早发型帕金森病临床表现及基因突变形式多样；AREP患者可能同时存在多个PD基因致病突变，且其临床发病年龄更早，症状更重更复杂，病情进展更快。 Abstract:Objective To investigate the clinical characteristics and gene mutations of 2 patients in 2 families of autosomal recessive early-onset Parkinson’s disease （AREP）. Methods Clinical data and gene mutation analysis were performed on 2 patients from 2 Chinese Han families. Target capture and high-throughput sequencing were used to screen genes related to Parkinson’s disease （PD）, tremor, spinocerebellar ataxia, and dystonia; Multiple ligation-dependent probe amplification （MLPA） was used to detect the rearrangement and large deletion mutations of SNCA, LRRK2, PARK2, PINK1, PARK7, ATP13A2, UCHL1, GCH1 gene exons. Results 2 patients with clinically confirmed PD showed the obvious clinical and genetic heterogeneity. Gene detection found that there were two mutations in the PRKN gene exon 2 heterozygous deletion mutation and c.619G > T/p.Glu207Ter * heterozygous mutation in the patient of family 1. The compound heterozygous mutation was pedigree cosegregated in the family. The patients of pedigree 2 had homozygous deletion mutation in exon 3-4 of PRKN gene, and had heterozygous mutation in LRRK2 gene c.4827+6T > A, and heterozygous mutation in PINK1 gene c.1474C > T/p.Arg492*; Bioinformatics analysis found that the c.4827+6T > A mutation of LRRK2 gene may lead to its shear change. Conclusion The clinical manifestations and gene mutations of early-onset Parkinson’s disease caused by PRKN gene mutations are diverse; AREP patients may have multiple PD gene pathogenic mutations at the same time, and their clinical onset age is earlier, the symptoms are more severe and complex, and the disease progresses are faster. -
Key words:
- Early onset Parkinson’s disease /
- PRKN gene /
- LRRK2 gene /
- PINK1 gene
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云南地处中国西南，为内陆高原地区，以山地为主，外部环境缺碘，曾是我国碘缺乏病的重灾区之一，有资料显示，1920年至1945年期间，云南患地方性甲状腺肿的患者约占总人口的20%～25%，且女性患者多于男性，山谷居民几乎全部患病[1]。我国自1979年在全国范围内实行碘缺乏病的防治工作，主要措施是在碘缺乏病区实行食盐加碘，至1992年全国有5亿人食用加碘食盐，地方性甲状腺肿率下降至7%左右。但是自1996年我国开始实行全民食盐碘化（universal salt iodination，USI）法规以来，我国居民从碘适宜状态变为碘过量状态，甲状腺疾病发病率呈上升趋势，甲状腺疾病谱也发生了很大的变化[2]，故碘与甲状腺疾病的相关性研究成为热点。本研究旨在研究甲状腺疾病与尿碘、甲功指标、年龄、性别等的相关性，探讨甲状腺疾病发生的危险因素，从而为昆明市甲状腺疾病的防治工作提供一定理论依据。
1. 资料与方法
1.1 一般资料
收集2018年1月到12月至昆明市第一人民医院甘美医院内分泌科体验和门诊就诊的患者共266例。根据有无甲状腺疾病分为：无甲状腺疾病组59例，甲状腺疾病组207例。无甲状腺疾病组指：甲状腺功能及甲状腺超声均正常。甲状腺疾病组为：甲状腺功能及/或甲状腺超声异常（包括亚临床甲减、亚临床甲亢、甲减、甲亢、桥本氏甲状腺炎、甲状腺结节。其中亚临床甲减38例，亚临床甲亢12例，甲减4例，甲亢4例，桥本氏甲状腺炎并甲功正常33例，甲状腺结节89例，桥本结节并甲功正常27例）。排除标准：有甲状腺手术史，合并妊娠、糖尿病、肝肾功能异常、垂体功能减退、垂体瘤、亚急性甲状腺炎等的患者及近6个月内使用过碘造影剂或含碘药物者。此研究项目通过昆明市第一人民医院医学伦理学委员会批准，所有研究对象均已签署知情同意书。
1.2 方法
1.2.1 尿碘检测方法
留取空腹晨尿15 mL，采用国家标准化尿碘检测方法-砷铈催化分光光度法测定尿碘[3]。
1.2.2 一般指标
由专人使用同一设备准确测量身高及体重，计算体重指数（body mass index，BMI）：体重（kg）/身高（m2），并记录年龄及性别。
1.2.3 血生化指标测定
抽取清晨空腹静脉血测甲功、肝肾功能、血脂等，TT3、TT4、FT3、FT4、TGAb及TPOAb采用放射免疫法测定，TSH采用电化学发光法测定。
1.2.4 超声检查
由有资质的超声科医师采用日本生产的飞利浦超声仪对全体受试者进行甲状腺超声检查。
1.3 统计学处理
采用SPSS17.0软件包进行相关相关统计分析。所有数据均进行正态性检验，正态分布计量用（ $\bar x \pm s$）表示，2组间比较采用t检验，非正态分布计量用中位数及M（P25，P75）表示，2组间比较采用秩和检验，计数资料采用χ2检验，甲状腺疾病的危险因素分析采用Logistic回归分析，P < 0.05具有统计学意义。
2. 结果
2.1 2组间一般资料及尿碘的比较
无甲状腺疾病组与有甲状腺疾病组比较，性别、年龄、T4、TPOAb、TGAb、尿碘，差异有统计学意义（P < 0.05），其中，有甲状腺疾病组尿碘中位数（143.30 µg/L）低于无甲状腺疾病组（178.30 µg/L）。身高、体重、体重指数、FT4、T3、FT3、TSH比较，2组间差异无统计学意义（ P > 0.05），组间具有可比性，见 表1。
表 1 一般资料比较Table 1. General information of the two groups因素 无甲状腺疾病组 有甲状腺疾病组 性别（男/女） 18/41 38/169 身高（m） 1.64 ± 0.078 1.63 ± 0.068 体重（kg） 59.48 ± 10.05 59.64 ± 7.42 体重指数（kg/m2） 21.97 ± 2.30 22.50 ± 1.94 年龄（岁） 33.00（28.00，42.00） 42.00（34.00，55.00） T4（nmol/L） 92.30（80.20，112.60） 102.10（89.50，121.50） FT4（pmol/L） 14.77（13.73，16.71） 14.75（13.13，16.49） T3（nmol/L） 1.58（1.43，1.75） 1.62（1.41，1.80） FT3（pmol/L） 4.73（4.21，5.07） 4.63（4.21，5.11） TSH（mIU/L） 2.43（1.78，3.58） 2.96（1.55，5.16） TPOAb（IU/mL） 30.80（28.00，37.60） 539.30（43.10， 1300.00 ）TGAb（IU/mL） 19.00（16.00，23.20） 38.60（17.00，274.3） 尿碘（µg/L） 178.30（136.40.241.10） 143.30（89.50，212.00） 2.2 甲状腺疾病危险因素的多因素Logistic回归分析结果
以性别、年龄、T4、TPOAb、TGAb、尿碘为自变量，以是否检出甲状腺疾病为因变量，进行多因素Logistic回归分析。结果显示：年龄（OR 1.140、95%CI：1.033-1.257、P = 0.009）、尿碘（OR 0.983、95%CI：0.971-0.996、P = 0.008）及TPOAb（OR 1.018、95%CI：0.979-1.059、P = 0.020）是甲状腺疾病的独立危险因素，见表2。
表 2 甲状腺疾病危险因素的多因素Logistic回归分析结果Table 2. Multivariate logistic regression analysis of risk factors of thyroid diseases因素 B P OR 95%CI 年龄（岁） 0.131 0.009 1.140 1.033～1.257 尿碘（µg/L） −0.017 0.008 0.983 0.971～0.996 T4（nmol/L） 0.003 0.856 1.003 0.971～1.037 TPOAb（IU/mL） 0.018 0.020 1.018 0.979～1.059 TGAb（IU/mL） 0.078 0.062 1.081 0.966～1.173 性别 2.719 0.146 15.172 0.395～59.695 3. 讨论
碘是合成甲状腺激素必须的元素之一，也是引起甲状腺疾病的重要因素之一，很多研究均显示碘摄入量与甲状腺疾病的发生呈“U”字型关系，长期碘摄入不足或过量均会引起甲状腺疾病，只有适量摄入才可维持人体健康。人体里的碘主要通过肾脏和消化道排出体外，其排泄量与摄入量基本相等，而经肾脏排出的碘约占其总排出量的90%左右，所以尿碘水平可基本反映碘的摄入量，故可用尿碘浓度中位数（MUI）来作为评估人群碘营养状况的指标[4]。
本研究，单因素分析研究提示：有甲状腺疾病组与无甲状腺疾病组比较，女性发病明显高于男性，且年龄更大，血清T4、TPOAb、TGAb水平更高，差异有统计学意义（P < 0.05）。提示对于老年女性，更应该关注甲状腺疾病的发生发展，另外对于TPOAb、TGAb水平增高的人群，应该定期监测甲状腺超声及甲功变化，必要时进行及时的干预和治疗。
多因素Logistic回归分析显示：年龄、尿碘及TPOAb是甲状腺疾病的独立危险因素。其中，年龄（OR 1.140，B 0.131）和TPOAb（OR 1.018，B 0.018）与甲状腺疾病的发生呈正相关，也就是说，年龄越大或TPOAb越高，甲状腺疾病的发生风险就越高，与单因素分析结果相符；而尿碘（OR 0.983，B -0.017）与甲状腺疾病的发生呈负相关，即尿碘水平越低，更易发生甲状腺疾病，在单因素分析中，笔者也得到了有甲状腺疾病组的尿碘中位数（143.30 µg/L）低于无甲状腺疾病组（178.30 µg/L）的结论。
碘在人体的生长发育过程中起着极为重要的作用，碘缺乏病主要是因为自然环境碘缺乏导致人体碘营养不良而产生的一组疾病，低碘性甲状腺肿是最常见的表现，它是机体适应和代偿缺碘的结果[5]。儿童及妊娠妇女缺碘可造成儿童智力低下和身体发育迟缓、新生儿甲减等严重后果，而地方性克汀病是严重碘缺乏病的表现，是胚胎期和新生儿期严重缺碘与甲状腺功能低下所造成的大脑与中枢神经系统发育分化障碍的结果[6]。由于这类疾病危害巨大，故在全球范围内很多国家均进行了一系列的补碘措施来治疗和预防此类疾病的发生。就我国而言，至2000年在国家水平上已基本实现了消除碘缺乏病的阶段目标，但是随着全民补碘，碘过量的问题越来越多的引起国内外学者的关注和争论，认为与近年来甲状腺疾病高发有一定关系。中国医科大学附属第一医院在2001年完成的大规模流行病学横断面对比研究指出：碘摄入量增加主要导致了低碘地区临床甲亢发病率的一过性增加及过度补碘地区的临床甲减及亚临床甲减发病率显著增加，并使水源性高碘地区的甲状腺癌患病率增加[7]。2005年调查显示[8]，高碘甲状腺肿分布在我国11个省份，受累人口约为
3000 万人，在病情较重的乡镇中，8～10岁儿童的甲状腺肿大率超过30%。因此，在2000年及2011年，国家先后2次进行食盐加碘浓度的下调，并允许各省份根据本地区情况选择食盐加碘浓度，说明此问题也引起了国家的重视，并采取了干预措施。2012年云南省按国家要求制定了新的食盐碘含量标准，并分别于2010年（调整前）和2015年（调整后）在全省进行抽样评估，结果显示2015年儿童MUI 由2010年的289.0 µg/L下降到157.3 µg/L，从碘超适宜量水平变为碘适宜水平[9]，但自2015年后鲜有进一步的调查评估，随着食盐碘浓度下调后时间的延长，甲状腺疾病的发生率变化情况还需要进行更多的研究。TPOAb是自身免疫性甲状腺疾病（autoimmune thyroid disease，AITD）重要的自身抗体之一，它是合成甲状腺激素的关键酶。TPO表位的异常表达或TPO和TPOAb的免疫反应是引起AITD患者甲状腺细胞损伤的重要机制[10]。甲状腺自身抗体能够诱发甲状腺自身免疫紊乱，可与环境因素及遗传因素共同作用从而引起甲状腺疾病的发生[11]。我国有研究显示，高碘地区的甲状腺自身抗体阳性率显著高于碘适宜的人群[12]。王娟娟等[13]也发现AITD组的TPOAb水平高于对照组，且与尿碘水平呈正相关，提示AITD患者体内的高碘状态可能是促进疾病发生发展的重要因素之一。
本研究结果显示，尿碘、TPOAb和甲状腺疾病之间有着密切关系，低碘、TPOAb阳性均可促进甲状腺疾病的发生及发展，合理补碘对于防治甲状腺疾病的发生及发展有着重要意义；而TPOAb作为AITD的重要自身抗体之一，特别是自身免疫性甲状腺炎（autoimmune thyroiditis，AIT）最敏感的抗体，在疾病早期具有重要的诊断意义，而怎样在亚临床阶段降低和干预TPOAb水平，从而阻止或延缓AIT的发生及发展，目前尚无有效的治疗手段，根据薛利敏[14]的研究显示，补硒联合低碘饮食可降低AIT患者的 TPOAb 水平，延缓甲状腺的炎症反应，减少自身免疫反应对甲状腺组织的破坏，从而对AIT起到一定的治疗作用。期待之后更多研究能找到AIT的早期预防、延缓甲减发生的新途径。
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图 1 家系1的系谱图及基因测序图
A：家系1系谱图；B：患者（先证者，II-2）存在PRKN基因c.619G>T/p.Glu207Ter*杂合变异；C：患者（先证者，II-2）存在PRKN基因2号外显子杂合缺失；D：患者父亲（I-1）携带PRKN基因c.619G>T/p.Glu207Ter*杂合变异；E：患者姐姐（II-1）携带c.619G>T/p.Glu207Ter*杂合变异；F：患者父亲（I-1）不携带PRKN基因2号外显子杂合缺失；G：患者姐姐（II-1）不携带PRKN基因2号外显子杂合缺失；H：患者的母亲（II-2）携带PRKN基因2号外显子杂合缺失；I：患者的母亲（II-2）不携带PRKN基因c.619G>T/p.Glu207Ter*变异。
Figure 1. Pedigree and gene sequencing of family 1
图 2 家系2的系谱图及基因测序图
A：家系2系谱图；B：患者（先证者，II-2）存在PRKN基因3-4号外显子纯合缺失变异； C：患者（先证者，II-2）存在PINK1基因c.1474C>T/p.Arg492* 杂合无义变异；D：患者（先证者，II-2）存在 LRRK2基因c.4827+6T>A杂合剪接型变异。
Figure 2. Pedigree and gene sequencing of family 2
图 3 LRRK2基因c.4827+6T>A变异的剪接预测（https://rddc.tsinghua-gd.org/tools/patho-predic/result?uuid=005c2fe7-8ebf-4489-a3b0-802b42aeabfb）
LRRK2基因的c.4827+6T>A变异可能导致剪切改变，插入332 bp碱基造成移码而提前终止翻译成截短蛋白。
Figure 3. Splicing prediction of LRRK2 gene c.4827+6T>A mutation
表 1 2名EOPD患者的临床特征及基因突变结果
Table 1. Clinical characteristics and gene mutation results of 2 EOPD patients
临床特征 家系1患者 家系2患者 性别 女 女 发病年龄（岁） 29 28 疾病持续时间（年） 3 13 静息震颤 + ++ 肌强直 + ++ 运动缓慢 + ++ 姿势不稳 − ++ 剂末现象 − + 开期/关期 − + 自主神经功能障碍 − ++ 快速动眼睡眠行为障碍 − + 嗅觉障碍 − + 起病时肌张力障碍 − + 反射亢进 − + 精神症状 − + 对左旋多巴反应性 + + Hoehn-Yahr 1.5 2.5 UPDRS III score 11 29 MMSE 25 20 HAMD 4 20 HAMA 2 8 PDQ39 4 18 基因检测结果 PRKN基因的复合杂合突变：
2号外显子杂合缺失变异、
c.619G>T/p.Glu207Ter*杂合变异PRKN基因：3-4号外显子纯合缺失变异；
LRRK2基因：c.4827+6T > A杂合变异；
PINK1基因：c.1474C>T/p.Arg492* 杂合变异“+”表示“存在”，“−”表示“不存在”；UPDRS III：统一帕金森病分级量表第三部分；NMSS：帕金森病非运动症状评分；MMSE：简易精神状态检查；HAMD：汉密尔顿抑郁量表；HAMA：汉密尔顿焦虑量表；PDQ39：帕金森病问卷。 
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[1] Tysnes O B,Storstein A. Epidemiology of parkinson's disease[J]. J Neural Transm (Vienna),2017,124(8):901-905. doi: 10.1007/s00702-017-1686-y [2] Simon D K,Tanner C M,Brundin P. Parkinson disease epidemiology,pathology,genetics,and pathophysiology[J]. Clin Geriatr Med,2020,36(1):1-12. doi: 10.1016/j.cger.2019.08.002 [3] Hui Ye,Laurie A Robak,Meigen Yu,et al. Genetics and Pathogenesis of Parkinson’s Syndrome[J]. Annu Rev Pathol,2023,18(1):95-121. [4] Max Borsche,Sandro L Pereira,Christine Klein,et al. Mitochondria and parkinson’s disease:Clinical,molecular,and translational aspects[J]. J Parkinsons Dis,2021,11(1):45-60. doi: 10.3233/JPD-201981 [5] Blauwendraat C,Nalls M A,Singleton A B. The genetic architecture of parkinson's disease[J]. Lancet Neurol,2020,19(2):170-178. doi: 10.1016/S1474-4422(19)30287-X [6] Ascherio A,Schwarzschild M A. The epidemiology of Parkinson's disease: Risk factors and prevention[J]. Lancet Neurol,2016,15(12):1257-1272. doi: 10.1016/S1474-4422(16)30230-7 [7] Tolosa E,Vila M,Klein C,et al. LRRK2 in Parkinson disease: Challenges of clinical trials[J]. Nat Rev Neurol,2020,16(2):97-107. doi: 10.1038/s41582-019-0301-2 [8] Kasten M,Hartmann C,Hampf J,et al. Genotype-phenotype relations for the Parkinson’s disease genes Parkin,PINK1,DJ1: MDSGene systematic review[J]. Mov Disord,2018,33(5):730-741. doi: 10.1002/mds.27352 [9] Periquet M, Latouche M, Lohmann E, et al. Parkin mutations are frequent in patients with isolated early-onset parkinsonism[J]. Brain, 2003, 126（Pt 6）: 1271-1278. [10] Zhao Yuwen,Qin Lixia,Pan Hongxu,et al. The role of genetics in Parkinson’s disease:A large cohort study in Chinese mainland population[J]. Brain,2020,143(7):2220-2234. doi: 10.1093/brain/awaa167 [11] Shimura H,Hattori N,Si K,et al. Familial parkinson disease gene product,parkin,is a ubiquitin-protein ligase[J]. Nat Genet,2000,25(3):302-305. doi: 10.1038/77060 [12] Guo J F,Zhang X W,Nie L L,et al. Mutation analysis of parkin,PINK1 and DJ-1 genes in Chinese patients with sporadic early onset parkinsonism[J]. J Neurol,2010,257(7):1170-1175. doi: 10.1007/s00415-010-5485-8 [13] Dunhui Li,May T Aung-Htut,Kristin A Ham,et al. A splice intervention therapy for autosomal recessive juvenile Parkinson’s disease arising from Parkin mutations[J]. Int J Mol Sci,2020,21(19):7282-7296. doi: 10.3390/ijms21197282 [14] 中华医学会神经病学分会帕金森病及运动障碍学组,中国医师协会神经内科医师分会帕金森病及运动障碍学组. 中国帕金森病的诊断标准(2016版)[J]. 中华神经科杂志,2016,49(4):268-271. doi: 10.3760/cma.j.issn.1006-7876.2016.04.002 [15] 中华医学会神经病学分会帕金森病及运动障碍学组,中国医师协会神经内科医师分会帕金森病及运动障碍学组. 早发型帕金森病的诊断与治疗中国专家共识[J]. 中华神经医学杂志,2021,20(2):109-116. [16] Kitada T, Asakawa S, Hattori N, et al. Mutations in the parkin gene cause autosomal recessive juvenile parkinsonism[J]. Nature, 1998, 392（6676）: 605-608. [17] Ge P,Dawson V L,Dawson T M. PINK1 and Parkin mitochondrial quality control: A source of regional vulnerability in Parkinson’s disease[J]. Mol Neurodegener,2020,15(20):1-18. [18] Li Jie,Lai Mengyu,Zhang Xixi,et al. PINK1-parkin-mediated neuronal mitophagy deficiency in prion disease[J]. Cell Death Dis,2022,13(2):162-173. doi: 10.1038/s41419-022-04613-2 期刊类型引用(0)
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