引用本文: 陳沁, 佘凱芩, 蔣善明, 陸方. Waardenburg綜合征患兒眼部臨床特點和基因突變分析. 中華眼底病雜志, 2021, 37(12): 954-959. doi: 10.3760/cma.j.cn511434-20211116-00642 復制
Waardenburg綜合征(WS)是一種累及眼、耳、面部形態、皮膚毛發、四肢和胃腸道的遺傳性疾病。其顯著特征包括內眥、淚點向兩側移位、瞼裂狹小、鼻根寬闊、眉間多毛、白色額發、虹膜異色及先天性聽力障礙等[1]。根據臨床特征分為四型,其中Ⅰ型、Ⅱ型最為常見,兩者臨床表現也較為相似,但I型患者眼間距較大,并伴有特殊顏面部改變,Ⅱ型患者較Ⅰ型患者更易發生聽力喪失;Ⅲ型臨床特點與Ⅰ型相似,并伴有肢體發育異常;Ⅳ型在Ⅱ型臨床表現基礎上,合并巨結腸綜合征[2]。配對盒基因3(PAX3)、小眼畸形相關轉錄因子(MITF)、SOX10、內皮素3(EDN3)、血管內皮素-β受體(EDNRB)和鋅指轉錄因子2(SNAI2)等6個基因被證實與WS有關[3]。這些基因參與了胚胎期神經嵴細胞向多種細胞的發育和分化,包括皮膚、眼和內耳的黑色素細胞、神經膠質細胞、外周和腸道神經系統神經元以及顱面部組織[4]。我們回顧分析了3例不同類型WS患兒的眼部臨床特征和基因變異特點。現將結果報道如下。
1 對象和方法
病例系列研究。本研究遵循《赫爾辛基宣言》原則;所有患兒監護人均獲知情并簽署書面知情同意書。
2019年至2021年首診于四川大學華西醫院眼科并經臨床及基因檢查確診的WS患兒3例納入本研究。其中,男性2例,女性1例;年齡分別為3、4、12個月。分別因雙眼或單眼虹膜顏色異常、眼底篩查發現異常就診。患兒均系自然妊娠,其中足月順產2例,剖宮產1例;體重分別為2610、2190、2750 g。雙耳極重度聾、極重度感音神經聽力障礙、極重度感音神經聽力減退各1例。父母均非近親婚配,其中父母雙眼及聽力均正常2例,父親、姑姑和爺爺存在不同程度聽力障礙1例。新生兒壞死性小腸結腸炎1例(例3)。
患兒于全身麻醉下先行外眼、眼前節檢查;其后經復方托吡卡胺滴眼液散瞳,1次/5 min,連續3次,最后1次滴眼后30 min行晶狀體及眼底、熒光素眼底血管造影(FFA)檢查。所有檢查均采用第三代廣角數碼視網膜成像系統進行。FFA檢查時,首先抽取熒光素鈉注射液(美國Alcon公司)0.2 ml于前臂曲側行皮內試驗,觀察30 min后,按體重0.075 ml/kg劑量外周靜脈快速注射熒光素鈉。常規操作完成檢查。
參照文獻[3, 5]的標準對3例患兒進行分型:(1)Ⅰ型:感音神經性耳聾、毛發和皮膚色素減少、虹膜異色、內眥橫向異位和寬鼻粱;致病基因為PAX3。(2)Ⅱ型:相較于I型眼間距正常;致病基因為MITF、SOX10。(3)Ⅲ型:與Ⅰ型相似,伴有肢體發育異常;致病基因為PAX3。(4)Ⅳ型:Ⅱ型臨床表現基礎上合并巨結腸綜合征;致病基因為EDNA3、EDNRB、SOX10、SNAI2
采集患兒及其父母以及1例患兒的家系成員(姑姑、爺爺、奶奶)外周靜脈血2 ml,乙二胺四乙酸抗凝,按照標準流程提取全基因組DNA。患兒行全外顯子測序。對檢出的致病突變位點通過Sanger測序進行驗證,并在父母及家系成員中進行共分離。
2 結果
例1 患兒男,3個月。雙眼內眥間距較寬;右眼虹膜色素均勻減少呈藍灰色,左眼虹膜顏色正常(圖1A,1B)。眼底檢查,右眼色素少,透見脈絡膜血管及渦靜脈;左眼色素分布不均勻。雙眼視網膜血管正常,黃斑中心凹反光存在(圖1C,1D)。FFA檢查,右眼早期呈現明顯背景強熒光,雙眼黃斑拱環大小基本一致(圖1E,1F)。基因檢測結果,患兒PAX3基因第2~8號外顯子存在大片段雜合缺失,該突變在染色體多態性數據庫及clinVAR均未見收錄,檢索PubMed亦未見相關文獻報道,為PAX3基因新發現突變。其父母該基因區域未見缺失、重復(圖2)。患兒最終診斷:WS I型。


例2 患兒女,12個月。右眼虹膜10~2點時鐘位色素減少呈扇形,其區域可見放射狀虹膜血管;左眼2點時鐘位瞳孔緣及虹膜根部小片狀虹膜色素減少(圖3A~3D)。眼底檢查,雙眼色素分布不均勻,呈斑片狀減少;黃斑中心凹反光不清(圖4A,4B)。FFA檢查,雙眼眼底色素減少的部位呈現背景較強熒光,視網膜血管正常,黃斑中心凹無血管區不明顯(圖4C,4D)。患兒姑姑右眼虹膜節段性色素減少,左眼正常(圖5A,5B);患兒父親、爺爺未見虹膜色素異常。3人雙眼眼底色素分布不均勻,視網膜血管、黃斑形態均正常。基因檢測結果,患兒MITF基因第9號外顯子存在c.1066 C>T雜合突變(圖6A)、HPS 6基因第1號外顯子存在c.1417 G>T雜合突變。該突變在多個人群數據庫中未見收錄,檢索PubMed發現一例病例報道[6]。其父親、姑姑和爺爺均攜帶該位點突變(圖6B~6D);母親、奶奶無該變異(圖6E,6F)。患兒最終診斷:WS II型。




例3 患兒男,4個月。雙眼近瞳孔區虹膜色素360°脫失,呈藍灰色;虹膜根部呈棕色(圖7A~7D)。眼底檢查,雙眼色素分布不均勻,后極部血管弓旁脈絡膜色素少,透見脈絡膜中大血管,視網膜血管走行正常,黃斑中心凹反光可見(圖7E,7F)。FFA檢查,雙眼眼底色素減少區域背景熒光較強,黃斑拱環完整(圖7G,7H)。基因檢測結果,患兒SOX10基因第3號外顯子存在c.497_500 delAAGA雜合缺失(圖8A)。該突變在千人基因組、ESP、ExAC等正常人數據庫未見收錄,檢索PubMed亦未見相關文獻報道,為SOX10基因新發現突變。其父母該基因區域均未發現缺失(圖8B,8C)。患兒最終診斷:WS Ⅳ型。


3 討論
我們總結了近10年共45篇文獻包括150例WS患者,其中有眼部表現者113例;其主要眼部表現包括虹膜異色91例(60.7%)、內眥間距增寬36例(24.0%)、眼底色素異常17例(11.3%)、眉間多毛4例(2.7%)[7-10]。虹膜異色是WS最常見的眼部體征,發生率約為30%~70%,其中Ⅱ型發生虹膜異色的幾率較Ⅰ型更高[11]。眼底色素異常發生率為71%左右[5, 11]。本研究3例患兒均出現虹膜異色和眼底色素異常,虹膜色素減少處可見血管走行正常、基質層局部稀疏變薄。FFA檢查可見視網膜血管正常,眼底色素減少區域呈現背景較強熒光,但黃斑區熒光基本正常。
與黑色素合成障礙的白化病不同,WS虹膜和眼底色素異常主要是由于虹膜基質層和脈絡膜層的黑色素細胞減少[12]。這兩個部位的黑色素細胞均起源于胚胎發育過程中的神經嵴細胞,而同樣含黑色素的虹膜色素上皮層及視網膜色素上皮(RPE)層起源于神經外胚層。有研究表明,導致WS的基因主要在神經嵴向黑色素細胞的分化和發育過程中表達,在神經外胚層中表達較少[13]。因此,雖然WS與白化病均可以表現為虹膜顏色和眼底脫色素改變,但WS患兒的虹膜色素上皮發育基本正常,因此虹膜透照試驗陰性[14]。同時,由于RPE層對誘導黃斑發育非常重要,而WS患兒RPE層發育基本正常,因此WS患兒一般沒有黃斑中心凹發育不良的表現[15]。本研究中例2患兒出現黃斑發育異常的原因可能與其存在HPS6基因的一個位點錯義突變有關。HPS6基因編碼的蛋白參與了黑色素、溶酶體細胞器的功能,它的突變可能會導致白化病等[16],從而導致黃斑發育不良。
WS在不同患者中眼部臨床表現和嚴重程度存在很大差異。即使是同一家系同一基因位點的變異,也會導致不同的臨床表現[17]。既往有文獻報道一個WS家系,其母親和患兒均為MITF基因相同雜合變異,但其母親耳聾程度和眼底色素減少都較患兒嚴重[18]。本研究3例患兒眼部表現差異明顯,既有單眼虹膜色素減少并伴有同一只眼呈白化病眼底改變,也有雙眼虹膜節段性或環狀色素減少伴脈絡膜色素不均勻分布。有研究報道,WS中虹膜和眼底色素減少有同側性效應[19]。但本研究3例患兒的虹膜色素、眼底色素減少并不完全一致。其中例2患兒家系也表現出表型的異質性。患兒雙眼不同程度節段性虹膜色素減少,但其姑姑僅表現為單眼虹膜色素異常,父親和爺爺虹膜未見明顯色素改變。患兒及其父親、姑姑和爺爺均有眼底色素不均勻減少。
除眼部癥狀外,本研究3例患兒均出現嚴重感音神經性耳聾;但因其年齡均較小,全身毛發及皮膚顏色淡,所以未發現較為明確的白色額發或皮膚色素脫失等臨床特征。
WS以常染色體顯性遺傳為主。其中,Ⅰ型和Ⅲ型與PAX3基因變異相關,Ⅱ型與MITF、SOX10基因變異相關,Ⅳ型與EDNA3、EDNRB、SOX10、SNAI2基因變異相關[3]。本研究2例患兒的基因突變位點均為首次報道,豐富了我國WS的基因突變譜。例1患兒PAX3基因外顯子發生了較大片段的缺失。后者屬于轉錄因子同源結構域家族,調控細胞增生、遷移和凋亡,參與黑色素細胞和骨骼肌等發育。PAX3基因變異的致病機制主要是使得PAX3蛋白翻譯異常,造成其同源結構域及其他結構域的缺失,從而無法與下游基因啟動子有效結合。例2患兒MITF基因上雜合變異(c.1066 C>T)為無義突變,可能產生一個缺失了DNA結合域的截斷蛋白,無法轉錄激活酪氨酸酶和酪氨酸相關蛋白,進而引起黑色素細胞發育異常。例3患兒SOX10基因雜合缺失(c.497_500 delAAGA)導致移碼突變,賴氨酸變為蘇氨酸,使得SOX10轉錄因子活性喪失,從而導致黑色素細胞和腸道神經節的發育異常[20]。雖然WS Ⅳ型多為常染色體隱性遺傳,但涉及SOX10基因變異時,通常表現為常染色體顯性遺傳[21]。本研究3例患兒發生變異的外顯子區域均符合中國人群WS基因常見變異部位[22]。
本研究報道了2個新的WS基因變異。并且,本研究結果表明,對患兒早期進行眼部和聽力篩查,有助于WS的診斷,結合基因檢測結果,能更好地為家庭提供遺傳咨詢,降低該病的患病率。
Waardenburg綜合征(WS)是一種累及眼、耳、面部形態、皮膚毛發、四肢和胃腸道的遺傳性疾病。其顯著特征包括內眥、淚點向兩側移位、瞼裂狹小、鼻根寬闊、眉間多毛、白色額發、虹膜異色及先天性聽力障礙等[1]。根據臨床特征分為四型,其中Ⅰ型、Ⅱ型最為常見,兩者臨床表現也較為相似,但I型患者眼間距較大,并伴有特殊顏面部改變,Ⅱ型患者較Ⅰ型患者更易發生聽力喪失;Ⅲ型臨床特點與Ⅰ型相似,并伴有肢體發育異常;Ⅳ型在Ⅱ型臨床表現基礎上,合并巨結腸綜合征[2]。配對盒基因3(PAX3)、小眼畸形相關轉錄因子(MITF)、SOX10、內皮素3(EDN3)、血管內皮素-β受體(EDNRB)和鋅指轉錄因子2(SNAI2)等6個基因被證實與WS有關[3]。這些基因參與了胚胎期神經嵴細胞向多種細胞的發育和分化,包括皮膚、眼和內耳的黑色素細胞、神經膠質細胞、外周和腸道神經系統神經元以及顱面部組織[4]。我們回顧分析了3例不同類型WS患兒的眼部臨床特征和基因變異特點。現將結果報道如下。
1 對象和方法
病例系列研究。本研究遵循《赫爾辛基宣言》原則;所有患兒監護人均獲知情并簽署書面知情同意書。
2019年至2021年首診于四川大學華西醫院眼科并經臨床及基因檢查確診的WS患兒3例納入本研究。其中,男性2例,女性1例;年齡分別為3、4、12個月。分別因雙眼或單眼虹膜顏色異常、眼底篩查發現異常就診。患兒均系自然妊娠,其中足月順產2例,剖宮產1例;體重分別為2610、2190、2750 g。雙耳極重度聾、極重度感音神經聽力障礙、極重度感音神經聽力減退各1例。父母均非近親婚配,其中父母雙眼及聽力均正常2例,父親、姑姑和爺爺存在不同程度聽力障礙1例。新生兒壞死性小腸結腸炎1例(例3)。
患兒于全身麻醉下先行外眼、眼前節檢查;其后經復方托吡卡胺滴眼液散瞳,1次/5 min,連續3次,最后1次滴眼后30 min行晶狀體及眼底、熒光素眼底血管造影(FFA)檢查。所有檢查均采用第三代廣角數碼視網膜成像系統進行。FFA檢查時,首先抽取熒光素鈉注射液(美國Alcon公司)0.2 ml于前臂曲側行皮內試驗,觀察30 min后,按體重0.075 ml/kg劑量外周靜脈快速注射熒光素鈉。常規操作完成檢查。
參照文獻[3, 5]的標準對3例患兒進行分型:(1)Ⅰ型:感音神經性耳聾、毛發和皮膚色素減少、虹膜異色、內眥橫向異位和寬鼻粱;致病基因為PAX3。(2)Ⅱ型:相較于I型眼間距正常;致病基因為MITF、SOX10。(3)Ⅲ型:與Ⅰ型相似,伴有肢體發育異常;致病基因為PAX3。(4)Ⅳ型:Ⅱ型臨床表現基礎上合并巨結腸綜合征;致病基因為EDNA3、EDNRB、SOX10、SNAI2
采集患兒及其父母以及1例患兒的家系成員(姑姑、爺爺、奶奶)外周靜脈血2 ml,乙二胺四乙酸抗凝,按照標準流程提取全基因組DNA。患兒行全外顯子測序。對檢出的致病突變位點通過Sanger測序進行驗證,并在父母及家系成員中進行共分離。
2 結果
例1 患兒男,3個月。雙眼內眥間距較寬;右眼虹膜色素均勻減少呈藍灰色,左眼虹膜顏色正常(圖1A,1B)。眼底檢查,右眼色素少,透見脈絡膜血管及渦靜脈;左眼色素分布不均勻。雙眼視網膜血管正常,黃斑中心凹反光存在(圖1C,1D)。FFA檢查,右眼早期呈現明顯背景強熒光,雙眼黃斑拱環大小基本一致(圖1E,1F)。基因檢測結果,患兒PAX3基因第2~8號外顯子存在大片段雜合缺失,該突變在染色體多態性數據庫及clinVAR均未見收錄,檢索PubMed亦未見相關文獻報道,為PAX3基因新發現突變。其父母該基因區域未見缺失、重復(圖2)。患兒最終診斷:WS I型。


例2 患兒女,12個月。右眼虹膜10~2點時鐘位色素減少呈扇形,其區域可見放射狀虹膜血管;左眼2點時鐘位瞳孔緣及虹膜根部小片狀虹膜色素減少(圖3A~3D)。眼底檢查,雙眼色素分布不均勻,呈斑片狀減少;黃斑中心凹反光不清(圖4A,4B)。FFA檢查,雙眼眼底色素減少的部位呈現背景較強熒光,視網膜血管正常,黃斑中心凹無血管區不明顯(圖4C,4D)。患兒姑姑右眼虹膜節段性色素減少,左眼正常(圖5A,5B);患兒父親、爺爺未見虹膜色素異常。3人雙眼眼底色素分布不均勻,視網膜血管、黃斑形態均正常。基因檢測結果,患兒MITF基因第9號外顯子存在c.1066 C>T雜合突變(圖6A)、HPS 6基因第1號外顯子存在c.1417 G>T雜合突變。該突變在多個人群數據庫中未見收錄,檢索PubMed發現一例病例報道[6]。其父親、姑姑和爺爺均攜帶該位點突變(圖6B~6D);母親、奶奶無該變異(圖6E,6F)。患兒最終診斷:WS II型。




例3 患兒男,4個月。雙眼近瞳孔區虹膜色素360°脫失,呈藍灰色;虹膜根部呈棕色(圖7A~7D)。眼底檢查,雙眼色素分布不均勻,后極部血管弓旁脈絡膜色素少,透見脈絡膜中大血管,視網膜血管走行正常,黃斑中心凹反光可見(圖7E,7F)。FFA檢查,雙眼眼底色素減少區域背景熒光較強,黃斑拱環完整(圖7G,7H)。基因檢測結果,患兒SOX10基因第3號外顯子存在c.497_500 delAAGA雜合缺失(圖8A)。該突變在千人基因組、ESP、ExAC等正常人數據庫未見收錄,檢索PubMed亦未見相關文獻報道,為SOX10基因新發現突變。其父母該基因區域均未發現缺失(圖8B,8C)。患兒最終診斷:WS Ⅳ型。


3 討論
我們總結了近10年共45篇文獻包括150例WS患者,其中有眼部表現者113例;其主要眼部表現包括虹膜異色91例(60.7%)、內眥間距增寬36例(24.0%)、眼底色素異常17例(11.3%)、眉間多毛4例(2.7%)[7-10]。虹膜異色是WS最常見的眼部體征,發生率約為30%~70%,其中Ⅱ型發生虹膜異色的幾率較Ⅰ型更高[11]。眼底色素異常發生率為71%左右[5, 11]。本研究3例患兒均出現虹膜異色和眼底色素異常,虹膜色素減少處可見血管走行正常、基質層局部稀疏變薄。FFA檢查可見視網膜血管正常,眼底色素減少區域呈現背景較強熒光,但黃斑區熒光基本正常。
與黑色素合成障礙的白化病不同,WS虹膜和眼底色素異常主要是由于虹膜基質層和脈絡膜層的黑色素細胞減少[12]。這兩個部位的黑色素細胞均起源于胚胎發育過程中的神經嵴細胞,而同樣含黑色素的虹膜色素上皮層及視網膜色素上皮(RPE)層起源于神經外胚層。有研究表明,導致WS的基因主要在神經嵴向黑色素細胞的分化和發育過程中表達,在神經外胚層中表達較少[13]。因此,雖然WS與白化病均可以表現為虹膜顏色和眼底脫色素改變,但WS患兒的虹膜色素上皮發育基本正常,因此虹膜透照試驗陰性[14]。同時,由于RPE層對誘導黃斑發育非常重要,而WS患兒RPE層發育基本正常,因此WS患兒一般沒有黃斑中心凹發育不良的表現[15]。本研究中例2患兒出現黃斑發育異常的原因可能與其存在HPS6基因的一個位點錯義突變有關。HPS6基因編碼的蛋白參與了黑色素、溶酶體細胞器的功能,它的突變可能會導致白化病等[16],從而導致黃斑發育不良。
WS在不同患者中眼部臨床表現和嚴重程度存在很大差異。即使是同一家系同一基因位點的變異,也會導致不同的臨床表現[17]。既往有文獻報道一個WS家系,其母親和患兒均為MITF基因相同雜合變異,但其母親耳聾程度和眼底色素減少都較患兒嚴重[18]。本研究3例患兒眼部表現差異明顯,既有單眼虹膜色素減少并伴有同一只眼呈白化病眼底改變,也有雙眼虹膜節段性或環狀色素減少伴脈絡膜色素不均勻分布。有研究報道,WS中虹膜和眼底色素減少有同側性效應[19]。但本研究3例患兒的虹膜色素、眼底色素減少并不完全一致。其中例2患兒家系也表現出表型的異質性。患兒雙眼不同程度節段性虹膜色素減少,但其姑姑僅表現為單眼虹膜色素異常,父親和爺爺虹膜未見明顯色素改變。患兒及其父親、姑姑和爺爺均有眼底色素不均勻減少。
除眼部癥狀外,本研究3例患兒均出現嚴重感音神經性耳聾;但因其年齡均較小,全身毛發及皮膚顏色淡,所以未發現較為明確的白色額發或皮膚色素脫失等臨床特征。
WS以常染色體顯性遺傳為主。其中,Ⅰ型和Ⅲ型與PAX3基因變異相關,Ⅱ型與MITF、SOX10基因變異相關,Ⅳ型與EDNA3、EDNRB、SOX10、SNAI2基因變異相關[3]。本研究2例患兒的基因突變位點均為首次報道,豐富了我國WS的基因突變譜。例1患兒PAX3基因外顯子發生了較大片段的缺失。后者屬于轉錄因子同源結構域家族,調控細胞增生、遷移和凋亡,參與黑色素細胞和骨骼肌等發育。PAX3基因變異的致病機制主要是使得PAX3蛋白翻譯異常,造成其同源結構域及其他結構域的缺失,從而無法與下游基因啟動子有效結合。例2患兒MITF基因上雜合變異(c.1066 C>T)為無義突變,可能產生一個缺失了DNA結合域的截斷蛋白,無法轉錄激活酪氨酸酶和酪氨酸相關蛋白,進而引起黑色素細胞發育異常。例3患兒SOX10基因雜合缺失(c.497_500 delAAGA)導致移碼突變,賴氨酸變為蘇氨酸,使得SOX10轉錄因子活性喪失,從而導致黑色素細胞和腸道神經節的發育異常[20]。雖然WS Ⅳ型多為常染色體隱性遺傳,但涉及SOX10基因變異時,通常表現為常染色體顯性遺傳[21]。本研究3例患兒發生變異的外顯子區域均符合中國人群WS基因常見變異部位[22]。
本研究報道了2個新的WS基因變異。并且,本研究結果表明,對患兒早期進行眼部和聽力篩查,有助于WS的診斷,結合基因檢測結果,能更好地為家庭提供遺傳咨詢,降低該病的患病率。