唐蘭艷,周偉杰,羅美玲,向利群,林發(fā)全
1廣西醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院檢驗(yàn)科,南寧530021;2廣西百色市人民醫(yī)院檢驗(yàn)科
凝血因子Ⅶ(FⅦ)是一種維生素K依賴性絲氨酸蛋白酶,由肝臟合成,當(dāng)血管內(nèi)皮受損后,組織因子(TF)即被暴露,F(xiàn)Ⅶ與TF接觸后形成TF-FⅦ復(fù)合物,后者可直接激活FⅩ和FⅨ,進(jìn)而生成凝血酶,故FⅦ在外源性凝血途徑啟動(dòng)中扮演重要角色。遺傳性FⅦ缺陷癥是由編碼FⅦ基因發(fā)生突變而引起的一種罕見出血性疾病[1],呈常染色體隱性遺傳,臨床出血癥狀通常分為大出血者、輕微出血者和無癥狀者。為了預(yù)防或治療遺傳性FⅦ缺陷癥患者出血及其并發(fā)癥,主要使用凝血因子替代物來糾正凝血缺陷,包括新鮮冰凍血漿、凝血酶原復(fù)合物(PCC)、血漿源性FⅦ濃縮液以及重組活化FⅦ等[1-3]。研究發(fā)現(xiàn),遺傳性FⅦ缺陷癥患者的出血癥狀與FⅦ凝血活性(FⅦ:C)存在異質(zhì)性,單一雜合子多為無癥狀者,而純合子與復(fù)合雜合子的出血癥狀常較為嚴(yán)重[4]。2018年5月—2019年7月,本研究對(duì)1例遺傳性FⅦ缺陷癥家系進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室表型及基因突變檢測(cè),發(fā)現(xiàn)先證者及其父母FⅦ:C均降低,尤以先證者FⅦ:C降低最為顯著,先證者妹妹FⅦ:C正常;先證者存在FⅦ基因第8外顯子p.Thr241Asn雜合錯(cuò)義突變與FⅦ基因第7內(nèi)含子c.681+1G>T雜合剪接位點(diǎn)突變,先證者父親攜帶p.Thr241Asn雜合錯(cuò)義突變,先證者母親攜帶c.681+1G>T雜合剪接位點(diǎn)突變,先證者妹妹為野生型,通過分析提示上述突變與先證者及其父母FⅦ:C降低有關(guān)。本研究為臨床醫(yī)師評(píng)估該類患者在手術(shù)期或手術(shù)后的出血風(fēng)險(xiǎn),提前做好預(yù)防性治療,規(guī)避出血事件發(fā)生,提供了一些數(shù)據(jù)支持與參考。
1.1 臨床資料 先證者,男性,9歲,因行包皮環(huán)切術(shù)就診于我院泌尿外科。術(shù)前凝血檢查發(fā)現(xiàn)其凝血酶原時(shí)間(PT)明顯增高,且能被正?;旌涎獫{完全糾正;國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化比值(INR)升高;凝血酶原活動(dòng)度(PTA)顯著降低;活化部分凝血活酶時(shí)間(APTT)、凝血酶時(shí)間(TT)及纖維蛋白原(FIB)均正常。凝血因子檢測(cè)發(fā)現(xiàn)其FⅦ:C顯著降低,F(xiàn)Ⅶ抗原含量(FⅦ:Ag)及其他外源性凝血因子(Ⅱ、Ⅴ、Ⅹ)活性均正常。先證者無自發(fā)性皮膚黏膜出血或外傷后出血不止,無肝臟疾病、肺結(jié)核和腎炎等病史,未使用抗凝藥物,肝功能、腎功能檢查結(jié)果均正常。術(shù)前24 h對(duì)先證者予輸注600 IU的PCC進(jìn)行預(yù)防性治療(200 IU/8 h),檢測(cè)結(jié)果顯示PT為39.80 s,INR為3.32,PTA為19%。手術(shù)過程順利,出血量約30 mL,無需輸血。術(shù)后繼續(xù)輸注800 IU的PCC(200 IU/8 h),檢測(cè)結(jié)果顯示PT為27.80 s,INR為2.24,PTA為21%,先證者無繼發(fā)出血,恢復(fù)良好。先證者父母為非近親結(jié)婚,先證者有一妹妹,家系成員均無出血及血栓相關(guān)疾病史。先證者及其家系成員均已簽署知情同意書。
1.2 家系表型分析方法 采集先證者及其家系成員的枸櫞酸鈉抗凝血各1管,每管2 mL,在IL-ALC TOP700血凝分析儀(美國(guó)IL公司)上采用凝固法分別檢測(cè)PT、INR、PTA、APTT、TT、FIB、因子Ⅱ活性(FⅡ:C)、因子Ⅴ活性(FⅤ:C)、因子Ⅶ活性和因子Ⅹ活性(FⅩ:C);采集先證者及其家系成員、20名健康人的枸櫞酸鈉抗凝血各1管,每管2 mL,根據(jù)《罕見遺傳性出血性疾病診斷與治療中國(guó)專家共識(shí)(2021年版)》[5],PT糾正試驗(yàn)采用患者血漿與20人份健康人混合血漿按照1:1混合,即刻檢測(cè)該混合血漿PT,然后置于37℃水浴1、2 h分別檢測(cè)PT。采集先證者及其家系成員的不抗凝全血各1管,每管5 mL,使用酶聯(lián)免疫吸附法(中國(guó)江蘇晶美公司)檢測(cè)FⅦ:Ag;采集先證者及其家系成員的不抗凝全血各1管,每管5 mL,在HITACHI 7600-020型生化分析儀(日本日立公司)上采用酶法分別檢測(cè)肝功能與腎功能。所有試劑均為配套試劑,操作步驟均按照儀器的標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)程進(jìn)行。
1.3 FⅦ基因突變分析方法 采集先證者及其家系成員的EDTA抗凝血各1管,每管2 mL,使用吸附柱法提取人類基因組DNA。在illumina HiSeq2500和ABI 3730 DNA分析儀上分別進(jìn)行高通量測(cè)序及Sanger測(cè)序,由北京金準(zhǔn)基因科技有限公司完成檢測(cè)。高通量測(cè)序發(fā)現(xiàn)FⅦ基因外顯子及剪切位點(diǎn)突變后,采用Sanger測(cè)序驗(yàn)證突變位點(diǎn),應(yīng)用Primer Premier 3.0軟件設(shè)計(jì)引物,F(xiàn)Ⅶ基因第7外顯子及側(cè)翼的正向引物:5′-TCCCTCACAAATCTCTGCATC-3′,反向引物:5′-GTGGGCTTGGGGCTGAC-3′;FⅦ基因第8外顯子及側(cè)翼的正向引物:5′-AGAGCAC?GTCTCGGCTAGAG-3′,反向引物:5′-AGCCCCT?GAGACACTTGAGA-3′,使用Chromas Lite 2.01軟件比對(duì)測(cè)序結(jié)果與NCBI基因庫公布的參考序列(NG_009262.1),確定突變位點(diǎn)。應(yīng)用ClustalX2.1軟件(http://www.clustal.org/clustal2/)比對(duì)來自NCBI數(shù)據(jù)庫10個(gè)物種(包括人類、紅原雞、熱帶爪蟾、黑猩猩、獼猴、家犬、小家鼠、褐家鼠、牛和斑馬魚)FⅦ基因的氨基酸序列。應(yīng)用FATHMM(http://fathmm.biocompute.org.uk/)、Mutation Assessor(http://mutationassessor.org/r3/)、PolyPhen-2(http://genetics.bwh.harvard.edu/pph2/)、PROVE?AN(http://provean.jcvi.org/seq_submit.php)和SIFT(http://provean.jcvi.org/protein_batch_submit.php?species=human)五個(gè)生物信息學(xué)軟件分別預(yù)測(cè)突變氨基酸是否有害或?qū)Ⅶ蛋白質(zhì)功能有無影響。將NCBI數(shù)據(jù)庫公布的FⅦ蛋白參考序列(NP_000122.1)作為模板,應(yīng)用SWISS-MODEL(https://www.swissmodel.expasy.org/)構(gòu)建野生型與突變型FⅦ蛋白模型,并使用PyMOL2.2.0軟件(https://pymol.org/2/)分析野生型與突變型FⅦ蛋白構(gòu)象。
2.1 家系表型分析結(jié)果 先證者PT顯著增高,為49.00 s;INR明顯增高,為3.86;PT延長(zhǎng)能被健康人混合血漿完全糾正;PTA明顯降低,為10%;FⅦ:C顯著下降,為0.60%;其余指標(biāo)均正常。先證者父親FⅦ:C輕度降低,為42.70%;其余指標(biāo)均正常。先證者母親FⅦ:C約降至正常值的一半,為29.70%;其余指標(biāo)均正常。先證者妹妹各項(xiàng)指標(biāo)均正常。詳見表1。
表1 家系部分凝血功能及凝血因子活性結(jié)果
2.2 基因突變分析結(jié)果 先證者及其父親FⅦ基因第8外顯子均發(fā)生c.722C>A雜合錯(cuò)義突變(圖1A),即ACC→AAC,導(dǎo)致第241位蘇氨酸(Thr)突變?yōu)樘於0罚ˋsn);先證者母親及先證者妹妹為野生型(圖1B)。先證者及其母親FⅦ基因第7內(nèi)含子均發(fā)生c.681+1G>T雜合剪接位點(diǎn)突變(圖1C);先證者父親及先證者妹妹為野生型(圖1D)。應(yīng)用ClustalX2.1軟件比對(duì)來自NCBI數(shù)據(jù)庫10個(gè)物種之間FⅦ基因的氨基酸序列,結(jié)果顯示Thr241殘基保守性較低(圖2)。五個(gè)生物信息學(xué)軟件分析結(jié)果均提示p.Thr241Asn突變?yōu)橛泻ν蛔兓蛴绊懙鞍踪|(zhì)功能。FⅦ蛋白建模結(jié)果顯示,發(fā)生p.Thr241Asn突變后,Thr241與Val249殘基形成的兩個(gè)氫鍵和Asn241與Val249殘基形成的氫鍵相似。Thr241殘基位于FⅦ蛋白的催化功能區(qū),當(dāng)發(fā)生p.Thr241Asn突變后,Asn241引起Gly177~Pro189肽鏈出現(xiàn)明顯的折疊與空間構(gòu)象改變。由于c.681+1G>T剪接位點(diǎn)突變會(huì)導(dǎo)致10個(gè)氨基酸殘基(Val218~Gln227)缺失[6],與野生型FⅦ蛋白比較,c.681+1G>T突變型FⅦ蛋白Ser207~Gln227肽鏈縮短為Ser207~Lys217肽鏈,導(dǎo)致Cys219與Cys224之間形成的鏈內(nèi)二硫鍵丟失,引起Ser207~Lys217肽鏈、Gly156~Glu192肽鏈發(fā)生較大的折疊與空間構(gòu)象改變。與野生型FⅦ蛋白比較,p.Thr241Asn&c.681+1G>T復(fù)合雜合突變型FⅦ蛋白Ser207~Lys217肽鏈(圖3A)和Gly156~Glu192肽鏈(圖3B)均發(fā)生明顯的空間構(gòu)象變化,且該復(fù)合雜合突變導(dǎo)致Gly156~Glu192肽鏈構(gòu)象變化與單獨(dú)c.681+1G>T突變引起該段肽鏈改變存在一些空間差異。
圖1 FⅦ基因第8外顯子及第7內(nèi)含子測(cè)序結(jié)果
圖2 FⅦ基因Thr241殘基保守性分析結(jié)果
圖3 野生型與p.Thr241Asn&c.681+1G>T復(fù)合雜合突變型FⅦ蛋白建模結(jié)果
FⅦ的編碼基因?yàn)镕Ⅶ,位于第13號(hào)染色體長(zhǎng)臂3區(qū)4帶(13q34),大約距離FⅩ基因上游2.8 kb,由9個(gè)外顯子和8個(gè)內(nèi)含子組成[7]。FⅦmRNA的選擇性剪接可生成含38或60個(gè)氨基酸的前導(dǎo)序列,分別由外顯子1和2編碼,而肝臟中90%的FⅦ轉(zhuǎn)錄本不存在外顯子2,故前導(dǎo)序列多數(shù)情況下為38個(gè)氨基酸。外顯子3和4編碼部分前肽及γ-羧基谷氨酸區(qū),外顯子5和6編碼兩個(gè)表皮生長(zhǎng)因子樣(EGF-1和EGF-2)區(qū),外顯子7、8和9編碼具有催化作用的絲氨酸蛋白酶區(qū)(即催化區(qū)),因此成熟的FⅦ由406個(gè)氨基酸組成,具有上述4個(gè)蛋白結(jié)構(gòu)域[8]。遺傳性FⅦ缺陷癥由FⅦ突變引起,在罕見遺傳性出血性疾病中最為常見,其患病率約為1/500 000[4-5,9],而在一些近親結(jié)婚很頻繁的地區(qū)或部落,該病患病率可能更高[8,10]。根據(jù)FⅦ:C和FⅦ:Ag的質(zhì)量缺陷不同,遺傳性FⅦ缺陷癥分為兩種類型[11]:Ⅰ型為數(shù)量缺陷,即FⅦ凝血活性(FⅦ:C)和FⅦ抗原含量(FⅦ:Ag)兩者均降低;Ⅱ型為質(zhì)量缺陷,即FⅦ:C下降,而FⅦ:Ag正?;蚪咏#ㄌ崾綟Ⅶ蛋白存在功能缺陷)。根據(jù)臨床表現(xiàn)不同,遺傳性FⅦ缺陷癥患者分為三類[12]:大出血者,即至少有一種腦出血、胃腸道出血或關(guān)節(jié)出血的患者;輕微出血者,即無大出血史,但出現(xiàn)月經(jīng)增多、臍帶殘端出血、齒齦出血、鼻出血、皮膚黏膜出血或皮膚瘀斑等的患者;無癥狀者,即證實(shí)是遺傳性FⅦ缺陷癥而無自發(fā)輕微或大出血的患者。
遺傳性FⅦ缺陷癥的出血癥狀可表現(xiàn)為從無癥狀到危及生命,嚴(yán)重程度存在明顯的個(gè)體差異。MARIANI等[13]發(fā)現(xiàn),515例遺傳性FⅦ缺陷癥患者中39%為無癥狀者,61%有出血癥狀,其中常見癥狀是鼻衄(61%)、皮膚瘀斑(46%)、齒齦出血(30%)、術(shù)后出血(25%)和經(jīng)血過多(在有癥狀的女性患者中占57.5%)。此外,較常見的出血癥狀為肌肉血腫、關(guān)節(jié)出血、血尿、消化道出血和腦出血[5]。通常情況下,F(xiàn)Ⅶ:C<70%者存在FⅦ缺陷,F(xiàn)Ⅶ:C<30%者有出血癥狀[11]。國(guó)際血栓止血學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)根據(jù)FⅦ:C水平不同,將遺傳性FⅦ缺陷癥分為三類[14]:嚴(yán)重缺陷,即FⅦ:C<10%(患者自發(fā)性大出血風(fēng)險(xiǎn)最高);中度缺陷,即10%~20%(患者具有輕微自發(fā)性或觸發(fā)性出血風(fēng)險(xiǎn));輕度缺陷,即20%~50%(患者通常表現(xiàn)為無癥狀)。盡管如此,F(xiàn)Ⅶ:C<1%的FⅦ缺陷癥患者也可表現(xiàn)為無出血傾向[15],說明FⅦ:C水平與臨床出血表型存在異質(zhì)性,兩者之間相關(guān)性弱[15-17]。由于再生障礙性貧血、急性髓性或淋巴細(xì)胞白血病、骨髓纖維化和造血干細(xì)胞移植等患者可發(fā)生獲得性FⅦ缺陷[18-20],或者患者存在維生素K缺陷、罕見抗凝物等[15],都會(huì)造成FⅦ:C水平降低,因此臨床醫(yī)師在診斷遺傳性FⅦ缺陷癥時(shí),需與上述因素進(jìn)行鑒別。本研究中先證者為無癥狀者,PT明顯延長(zhǎng),INR明顯增高,PTA明顯降低,F(xiàn)Ⅶ:C顯著降低,而PT糾正試驗(yàn)、APTT、TT、FIB、FⅦ:Ag、血小板計(jì)數(shù)和肝功能均正常,與遺傳性FⅦ缺陷癥的篩選試驗(yàn)結(jié)果相符[5]。臨床醫(yī)師綜合評(píng)估了先證者在圍手術(shù)期的出血風(fēng)險(xiǎn),認(rèn)為其發(fā)生出血事件的概率較大,故術(shù)前及術(shù)后均對(duì)先證者予輸注PCC進(jìn)行預(yù)防性治療,手術(shù)過程順利,無需輸血,術(shù)后也無繼發(fā)出血,恢復(fù)良好。另外,先證者父親及母親FⅦ:C均輕度降低,但臨床上都無出血癥狀,其他檢測(cè)結(jié)果均正常,說明血液狀態(tài)良好,無需特殊處理。
FⅦ突變將導(dǎo)致遺傳性FⅦ缺陷癥,目前通用突變數(shù)據(jù)庫(UMD)共收錄了FⅦ突變800余種[21],其中大部分為錯(cuò)義突變,約占78%,其余為剪切位點(diǎn)突變、小缺失、無義突變等,且以第8外顯子發(fā)生突變居多[7,17]。本研究中先證者及其父親FⅦ第8外顯子均存在c.722C>A雜合錯(cuò)義突變,導(dǎo)致p.Thr241 Asn,先證者母親及先證者妹妹均為野生型;還發(fā)現(xiàn)先證者及其母親FⅦ第7內(nèi)含子均發(fā)生c.681+1G>T剪接位點(diǎn)突變,先證者父親及先證者妹妹均為野生型。根據(jù)孟德爾遺傳學(xué)推測(cè)p.Thr241Asn突變來自先證者父親,c.681+1G>T突變來自先證者母親。對(duì)于p.Thr241Asn突變,國(guó)內(nèi)外已報(bào)道三個(gè)家系共四例遺傳性FⅦ缺陷癥患者[4,7,22]。本研究中,同源物種氨基酸多序列比對(duì)分析提示Thr241殘基保守性不高,我們得知紅原雞、小家鼠、褐家鼠及斑馬魚在第241位置的氨基酸分別為Ser、Val、Val和Val,并非Thr,由此推測(cè)單獨(dú)發(fā)生p.Thr241Asn突變對(duì)FⅦ蛋白的分泌及穩(wěn)定性影響較小[7],該推論在先證者及其父親FⅦ:Ag含量正常中得到了證實(shí)。通過五個(gè)生物信息學(xué)軟件分析我們發(fā)現(xiàn),p.Thr241Asn的預(yù)測(cè)結(jié)果較為一致,均顯示該錯(cuò)義突變可能為有害突變或影響FⅦ蛋白功能,說明p.Thr241Asn為致病性突變。FⅦ蛋白建模結(jié)果顯示,Thr241殘基位于絲氨酸蛋白酶區(qū)(即催化區(qū)),處于催化活性中心,發(fā)生p.Thr241Asn突變后,由于Thr和Asn均屬于極性、中性氨基酸,引起側(cè)鏈及極性的變化較小,因此野生型Thr241殘基、突變型Asn241殘基分別與Val249殘基形成的氫鍵相似。將野生型與p.Thr241Asn突變型FⅦ蛋白模型進(jìn)行比對(duì),我們發(fā)現(xiàn)后者Gly177~Pro189肽鏈發(fā)生了明顯的折疊以及空間構(gòu)象的改變,這種改變可能是導(dǎo)致先證者及其父親FⅦ:C降低的主要原因。c.681+1G>T剪接位點(diǎn)雜合突變首次在一名馬來西亞籍遺傳性FⅦ缺陷癥患者中被報(bào)道[7],該患者具有輕度出血癥狀,F(xiàn)Ⅶ:C為45%。CAVALLARI等報(bào)道了4例無血緣關(guān)系的泰國(guó)籍遺傳性FⅦ缺陷癥患者,其中兩例是c.681+1G>T純合子,臨床癥狀分別為胃腸道、顱內(nèi)出血;第三例是c.681+1G>T與W424X復(fù)合雜合子,有顱內(nèi)出血史;第四例是c.681+1G>T與C389G復(fù)合雜合子,癥狀為輕度出血[6],該研究發(fā)現(xiàn)c.681+1G>T激活第7外顯子一個(gè)隱蔽供體剪接位點(diǎn),導(dǎo)致一個(gè)編碼缺失10個(gè)氨基酸殘基(Val218~Gln227)的FⅦ變異體;還發(fā)現(xiàn)c.681+1G>T純合子雖僅分泌極少量具有功能的FⅦ蛋白,卻足以啟動(dòng)凝血,推測(cè)該FⅦ變異體與其分泌、活化和催化功能是兼容的。本研究通過FⅦ蛋白建模分析發(fā)現(xiàn),c.681+1G>T突變型和p.Thr241Asn&c.681+1G>T復(fù)合雜合突變型FⅦ蛋白Ser207~Gln227肽鏈均縮短為Ser207~Lys217肽鏈,造成Cys219與Cys224之間形成的鏈內(nèi)二硫鍵丟失,導(dǎo)致Ser207~Lys217肽鏈、Gly156~Glu192肽鏈均發(fā)生明顯的折疊與空間構(gòu)象改變,但該兩種突變型FⅦ蛋白Gly156~Glu192肽鏈的空間構(gòu)象改變存在一些差異,可能是導(dǎo)致先證者與其母親FⅦ:C水平相差較大的根本原因。
總之,先證者及其父母FⅦ:C均降低,尤以先證者FⅦ:C降低最為顯著;先證者發(fā)生FⅦ基因第8外顯子p.Thr241Asn雜合錯(cuò)義突變與FⅦ基因第7內(nèi)含子c.681+1G>T雜合剪接位點(diǎn)突變,先證者父親攜帶p.Thr241Asn雜合錯(cuò)義突變,先證者母親攜帶c.681+1G>T雜合剪接位點(diǎn)突變。