VHL基因突变所致家族性红细胞增多症2型一例及文献复习 Translated title: A case of familial erythrocytosis type 2 caused by VHL gene mutation

Abstract

红细胞增多症病因繁多，或由于组织缺氧引起的代偿机制，或由于JAK2酪氨酸激酶体细胞突变导致真性红细胞增多症（PV），或为遗传性红细胞增多症。遗传性红细胞增多症已知机制包括高氧亲和力血红蛋白变体（HOA）和二磷酸甘油酸变位酶（BPGM）缺乏所致血红蛋白病及红细胞生成素受体（EPOR）和氧敏感途径（OSP）异常引起的家族性红细胞增多症（familial erythrocytosis，FE）。其中OSP的最新研究已证实相关基因突变会导致von Hippel-Lindau（VHL，FE 2型）、脯氨酰羟化酶结构域2（PHD2，FE 3型）、低氧诱导因子2α亚基（HIF2A，FE 4型）功能异常继发FE[1]–[2]。我科近期收住一例VHL基因纯合突变致FE 2型患者，为国内首次报告，现对其基因突变特征及致病的分子机制、家系、临床资料等分析如下。 病例资料 患者，男，21岁，主因“齿龈渗血半年，伴头痛头晕1个月”于2019年11月就诊，查血常规示：WBC 8.04×109/L，RBC 7.82×1012/L，HGB 272 g/L，PLT 85×109/L，以“红细胞增多症”收住我科。患者既往有红细胞增多病史3年余。入院查体：神清，颜面及颈部潮红，口唇、甲床呈紫红，周身浅表淋巴结未触及肿大，心肺腹查体未见异常，双下肢无水肿。末梢血涂片：成熟红细胞呈地毯样密集分布。血生化：葡萄糖（空腹）3.2 mmol/L（正常参考值3.9~6.1 mmol/L），尿酸478 µmol/L。凝血全套：纤维蛋白原1.8 g/L（正常参考值2.2~5.0 g/L），其他指标正常；红细胞生成素（EPO）浓度26.65 U/L（正常参考值2.59~18.50 U/L）；肝肾功能、电解质、免疫球蛋白、心肌酶谱、肿瘤标志物、贫血三项（叶酸、维生素B12、血清铁蛋白）、淋巴细胞亚群、降钙素原、尿便常规均正常；类风湿因子、抗ENA、抗核抗体、血及尿免疫固定电泳均阴性；EB病毒（EBV DNA）定量<1×103。骨髓象：骨髓增生活跃，红系比例增高，未见早幼红细胞，中幼红细胞占0.120（正常参考值0.026~0.107），晚幼红细胞占0.230（正常参考值0.052~0.175）。骨髓活检：①骨髓有核细胞增生活跃，脂肪组织大致正常；②粒系增生，各阶段细胞比例正常；③红系增生异常活跃，以晚幼红为主；④巨核系增生减低，形态大致正常；⑤淋巴及浆细胞散在分布；⑥可见局灶少量的纤维组织。骨髓染色体核型分析未见异常；骨髓JAK2 V617F及12~15号外显子、MPL、CALR检测未见异常；心脏彩超正常；头胸腹增强CT未见异常。胃肠镜检查未见异常。患者父母非近亲结婚，家族史及遗传史无异常。本研究已征得患者及其父母知情同意，并获得本院伦理委员会批准。 基因检测：患者携带有VHL基因纯合突变c.598C>T（p.Arg200Trp），区带3p25.3，序列NM_000551.3，位置Exon3，为错义突变（图1A），患者上述突变分别遗传自其父母，c.598C>T的杂合核苷酸突变，家系验证来源于父亲，c.598C>T的杂合核苷酸突变，家系验证来源于母亲，其父母均只携带其中1个杂合突变，为正常表型（图1B、C）。VHL基因纯合突变在金域医学数据库KMTD、千人基因组数据库1000 genomics均未见收录。美国国家心肺血液研究所ESP6500数据库有收录（0.0002）。生物信息学软件预测其致病可能性大。根据美国医学遗传学与基因组学会（American College of Medical Genetics and Genomics，ACMG）2015指南，该突变分类为病理性突变。上述突变不属于多态性变化，在人群中发生的频率极低，上述突变可能导致蛋白质功能受到影响，结合患者临床表现、实验室检查、影像学检查，确诊为家族性红细胞增多症2型。 图1 红细胞增多症2型患者及其父母VHL基因测序图 A：患者VHL 3p25.3 NM_000551.3 Exon3 c.598C>T p.(Arg200Trp)纯合突变；B：患者母亲VHL 3p25.3 NM_000551.3 Exon3 c.598C>T p.(Arg200Trp)杂合突变；C：患者父亲VHL 3p25.3 NM_000551.3 Exon3 c.598C>T p.(Arg200Trp)杂合突变 讨论及文献复习 FE是常染色体隐性遗传的红细胞增多症，发病率极低，临床罕见。根据发病原因分为原发性和继发性，原发性为EPOR基因突变，为FE 1型，也称为先天性红细胞增多症（CE）或原发性先天性家族性红细胞增多症[3]–[5]。继发性FE是由于OSP相关基因突变，导致促红细胞生成物质（主要为EPO）调节异常，血清EPO水平升高[6]，继发红细胞增多。 本例患者VHL等位基因发生错义突变并纯合突变，其父母均为杂合突变表型正常，为隐性遗传，且缺乏原发和继发红细胞增多的证据，EPO浓度增高，可明确诊断为FE 2型。FE 2型与VHL病鉴别如下：VHL病通常均以常染色体显性的方式遗传，VHL基因缺陷位于染色体3p25.5，如发生体细胞突变，还可引起小脑成血管细胞瘤、肾细胞癌；临床表现有红细胞增多症、神经系统血管母细胞瘤、嗜铬细胞瘤、肾细胞癌或肾囊肿、胰腺肿瘤或胰腺囊肿、内耳淋巴囊肿和生殖系统囊肿等，其临床表型多变[7]。FE 2型为常染色体隐性遗传，VHL基因缺陷位于染色体3p25-26，临床表现有红细胞增多、红细胞比容升高、血红蛋白升高、静脉曲张、头痛等。 随着对FE的深入研究，2002年Ang等[8]发现VHL基因突变，定位在3号染色体上，提出pVHL功能的破坏会导致HIF-1α降解失败，从而导致HIF-1α积累，下游靶基因（如EPO）上调以及红细胞增多症的临床表现。Mallik等[9]对FE研究发现纯合VHL c.598C>T（p.Arg200Trp）是FE最常见的致病突变，由此使FE的发病机制逐渐被阐明。VHL基因全长约为16 kb，包含E1、E2、E3三个外显子，可翻译成两种蛋白异构体，即含有213个氨基酸残基的pVHL30和含有160个氨基酸残基的pVHL19，这两种异构体生物学效应相似[10]。pVHL涉及多种功能，研究最多的是OSP，即HIF-PHD通路，其主要参与者是HIF，HIF是一种低氧依赖性的转录因子，它以3种亚型HIF-1α、HIF-2α和HIF-3α存在，通过激活基因转录参与调控机体对缺氧的全身和局部应答。在正常氧气供应下，HIF的α亚基被氧化，随后被PHD羟基化，然后与pVHL结合，pVHL是E3泛素连接酶复合物的一个亚基，能直接与转录延长因子Elongin C连接，再结合Elongin B、CUL2蛋白和环指蛋白RBX1最终形成VCB-CR复合体，该复合体属于E3泛素连接酶系统，可促进HIF-α泛素化并随后在蛋白酶体降解[11]，从而不会产生EPO。PHD是HIF降解的限速酶，在缺氧或VHL基因突变情况下，PHD活性降低，使HIF-α亚基保持稳定，并与HIF-β亚基结合成二聚体，构成功能性HIF复合物易位至细胞核，并与靶基因的缺氧反应元件结合，转录激活与适应减少氧气供应有关的包括EPO在内的200多个基因的表达[12]–[13]。该患者VHL基因突变致缺氧途径的失调，EPO水平增高，是红细胞增多的根本原因。 多数FE 2型患者无症状，部分患者因红细胞增多引起血液流速减慢，血液淤滞，造成组织器官缺氧，引起一系列的临床症状，最常见是反复头痛头晕，其他表现包括疲劳、怕热、胸闷、胸痛、高血压、劳累性呼吸困难及腹痛和脾肿大，血栓并发症包括脑血管意外、短暂性脑缺血发作、肺栓塞、肢体血栓形成、门静脉血栓形成和深静脉血栓形成等[14]。该患者主要表现为头痛头晕同时伴有间断齿龈少量渗血，齿龈渗血考虑可能与原发病、血小板及纤维蛋白原减低等相关，具体原因仍不明确。实验室检查提示患者血糖（空腹）波动于3.0~3.4 mmol/L，考虑与FE相关。McClain等[15]报道VHL 598C> T纯合突变与较低的葡萄糖浓度和较低的糖基化血红蛋白水平相关，HIF-1a或HIF-2a上调可能导致血清葡萄糖浓度降低，葡萄糖转运蛋白GLUT2和糖异生葡萄糖6磷酸酶（G6PC）的肝表达降低，以及葡萄糖异生磷酸烯醇丙酮酸羧激酶的限速酶表达降低，但GLUT1或PDK2的表达没有明显增加。这些发现表明，肝糖原异生的损害导致了FE患者血糖的总体下降，导致葡萄糖从肝脏的释放受损，肝糖原储存增加和低血糖。 综上，我们报道了国内首例VHL基因c.598C>T纯合突变所致FE 2型病例，并探讨了FE 2型遗传学病因和发病的分子基础。