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目的遗传性痉挛性截瘫(hereditary spastic paraplegia,HSP或SPG)是一组罕见的具有高度临床及遗传异质性的神经系统退行性变性疾病。根据临床特点,其分为单纯型HSP与复杂型HSP。单纯型HSP以下肢缓慢进行性痉挛性截瘫为主要临床表现,复杂型HSP除包括以上临床症状外,还可伴神经或非神经系统损害症状。HSP的遗传方式多样,包括常染色体显性遗传(autosomal dominant inheritance,AD)、常染色体隐性遗传(autosomal recessive inheritance,AR)、X连锁隐性遗传和线粒体遗传。目前,已有超过84个与HSP相关的致病基因位点被报道,其中67个致病基因被克隆。本研究选取2个HSP家系,探讨2个家系的临床特点并进行基因突变分析,以提高临床医生对HSP疾病的认识,有利于家系的遗传咨询和产前诊断。方法1.本研究共纳入了2个HSP家系共6例患者及20例无症状家属和40例正常对照。由两名以上有经验的神经内科医生对所有患者进行详细的病史询问和体格检查,记录检查结果并绘制家系图,同时收集患者的临床资料包括影像、感觉诱发电位、磁刺激运动诱发电位、神经传导速度、脑电图、表面肌电图、眼科和生化检查等辅助检查结果。2.抽取2个家系中患者的外周静脉血,提取全基因组DNA进行全外显子测序。通过Sanger测序方法对发现的可疑致病位点进行验证,用实时荧光定量PCR的方法对发现的拷贝数变异(copy number variation,CNV)进行验证。同时对该家系中无症状家属和40例正常对照进行基因突变的检测。3.对在家系1中发现的可疑致病的突变位点用生物信息学软件Poly Phen2和SIFT进行功能预测。使用DNAMAN软件进行同源序列比对,分析突变位点在各物种进化中是否具有高度保守性。4.利用HOPE在线生物信息学工具对可疑致病的突变位点进行同源建模,预测突变导致的氨基酸残基改变对蛋白质功能的潜在影响。结果1.通过绘制家系图显示,2个家系每代均有患者,均符合AD遗传的规律。全部患者均以双下肢无力、步态异常为首发症状,以双下肢腱反射亢进、肌张力增高、病理反射阳性和剪刀步态为主要临床表现,均属于单纯型HSP。家系1中,连续3代发病,每代发病年龄均提前,临床症状一致,病情严重程度不一。2.辅助检查结果显示,全部患者头颅核磁(magnetic resonance imaging,MRI)和弥散张量成像(diffusion tensor imaging,DTI)检查结果均正常。脊柱MRI均表现为脊髓萎缩,其中胸髓萎缩较显著。1例患者脊柱X线显示脊柱侧弯,3例患者体感诱发电位、运动诱发电位存在异常,1例患者神经传导速度检查结果异常,3例患者伴有视力损害。表面肌电图检查结果显示患者双侧股直肌、半腱肌、腓肠肌外侧头、内侧头肌存在痉挛。所有患者脑电图和生化检查等均正常。3.通过全外显子测序、Sanger测序和实时荧光定量PCR验证结果显示,在家系1中发现基因SPAST的第7号外显子上存在c.1037G>T(p.G346V)杂合突变,该突变为新发突变。在家系2中,所有患者的第2号染色体的短臂上均存在长达0.9Mb的基因缺失CNV(chr2:85942693-86842693),该基因变异为新发CNV,尚未见数据库收录和文献报道。缺失区域包含的REEP1基因相关联的临床表型与该家系临床特征匹配度较高,考虑诊断为SPG31型HSP。2个家系中的其它成员和40名正常对照基因检测正常,未发现基因变异。4.对点突变用生物信息学软件进行预测,Poly Phen2预测结果值为1.000,SIFT值为0.000,提示该基因突变具有致病性。应用DNAMAN软件进行同源序列比对,结果显示该突变位点在不同种属中的进化都十分保守。5.蛋白质结构预测分析结果显示SPAST基因1037G>T(p.G346V)突变导致蛋白质第346位氨基酸由甘氨酸变为缬氨酸,缬氨酸较甘氨酸体积大,疏水性较强。而且,突变的氨基酸位于蛋白质的中心区域,AAA结构区,推测此基因突变可能导致蛋白质结构和功能发生改变。结论1.两个家系的主要致病基因分别为SPAST和REEP1,分别属于SPG4型和SPG31型HSP。两家系均为AD遗传,且均表现为单纯型HSP,以双下肢无力、步态异常为首发症状,主要临床特点为双下肢肌张力增高、腱反射亢进、病理反射阳性和剪刀步态等。家系1可能存在遗传早现的现象。2.本研究在SPAST基因第7号外显子上检测出错义突变c.1037G>T(p.G346V),该基因突变为新发突变,尚未见文献描述和数据库收录,丰富了SPAST的基因突变谱。3.本研究于第2号染色体短臂上发现了包括REEP1基因的长达0.9Mb的基因缺失CNV(chr2:85942693-86842693),该基因变异为新发CNV,尚未见相关文献报道和数据库收录。