1. 引言
TUBGCP2基因编码γ-微管蛋白复合体2 (GCP2)，同γ-微管蛋白复合体3 (GCP3)共同构成多蛋白γ微管蛋白环复合体[1]，参与神经元细胞骨架的构成，而TUBGCP2基因的改变导致γ微管蛋白环复合体变异，从而引起神经系统发育疾病[2]。主要临床表现为小头畸形(microcephaly)、发育迟缓(developmental delay)、癫痫(epilepsy)、智力低下(intellectual disability)等，颅脑MRI可见巨脑回和/或皮质下带状移位。2019年首次报道该病，中国尚无类似病例报道。本文回顾分析1例TUBGCP2基因突变患儿的诊疗经过，并复习相关文献，扩展该基因突变位点谱，提高对该病的认识及诊疗。
2. 病例资料及研究方法
2.1. 本例病例
患儿，女性，7月龄，因抽搐伴精神差半天，于2021年8月18日收治于青岛大学附属医院儿童神经内科。患儿半天前出现抽搐2次，病初为双眼向左侧凝视，无肢体抖动，后进展为双目直视，伴轻微震颤，右侧肢体抖动，呼之不应，持续约30分钟，无发热。期间静推地西泮(0.2 mg/kg)无效，后静推鲁米那(5 mg/kg)后，抽搐逐渐缓解。缓解后出现右侧肢体活动减少，口角向左侧歪斜。患儿系G1P1，41周足月顺产，无产伤、窒息史，出生体重3400 g，智力与运动发育与同龄儿相符。新生儿期因“ABO溶血”在我院治疗后好转出院。无遗传代谢病、癫痫家族史。入院体格检查：体温36℃，药眠状态，右侧肩部可见一牛奶咖啡斑，约2.5 cm × 2.8 cm。心肺腹查体无异常，神经系统查体：右侧眼球内收，外展受限，对光反射稍迟钝，哭闹时口角向左侧歪斜，右侧鼻唇沟变浅。四肢无畸形，右侧肢体活动减少，肌力降低，膝、跟腱反射正常，双侧巴氏征阳性。
入院后完善相关辅助检查：(1) 肝肾功能、血气分析等检查均未见明显异常。(2) 3小时视频脑电提示正常婴儿脑电图。(3) 颅脑CT平扫示双侧大脑半球局部脑回增粗并内移向白质区域延伸。颅脑MRI提示双侧侧脑室室管膜下区多发结节影、双侧大脑半球局部脑回部Flair高信号影，双侧大脑半球皮层斑片状DWI高信号影，枕大池扩大(图1)。(4) 脑脊液常规、生化、细菌涂片、培养等均未见异常。外送脑脊液DNA病毒宏基因未见明显异常。
Figure 1. The cranial MR of the child showed multiple nodular shadows in the bilateral ventricular subependymal region (shown by arrows), Flair hyperintensity in the local gyrus of both cerebral hemispheres, and patchy DWI hyperintensity in the cortical layers of both cerebral hemispheres
图1. 患儿颅脑MR示双侧侧脑室室管膜下区多发结节影(箭头位置所示)、双侧大脑半球局部脑回部Flair高信号影，双侧大脑半球皮层斑片状DWI高信号影
2.2. 遗传学检查
在取得患儿监护人知情同意后，抽取患儿外周血样，行全基因组外显子测序分析：结果显示TUBGCP2基因c.1598A > T (p.E553V)、c480G > C (p.M160I)，杂合错义变异(见表1、图2、图3)。根据美国医学遗传学与基因组学学会新版指南[3]对变异进行分析：① 新生变异。② HGMDpro数据库均未见报道，c.1598A > T (p.E553V)、c480G > C (p.M160I)评级为临床意义未明变异(PM2 Supporting：正常人群变异数据库提示低频变异或未见报道)。Sanger测序验证此双杂合变异分别来自其父母。加用奥卡西平抗癫痫治疗。并逐渐加量至150 mg Q12h (合25 mg/(kg·d))。
Table 1. Genetic test results
表1. 基因检测结果
基因检测结果 SNV检测结果：该样本在脑回肥厚，小头畸形，发育迟缓和畸形相伴或不相伴癫痫发作相关基因TUBGCP2存在两处杂合变异。 CNV检测结果：该样本在外显子水平未发现明确和疾病相关的拷贝数变异。 请结合临床表型进一步分析并进行遗传咨询。 |
基因 |
变异位点 (GRCch37/hg19) |
合子型 |
正常人群
携带率 |
转录版本
基因亚区 |
家系
验证 |
ACMG 变异评级 |
疾病信息 |
TUBGCP2 |
c.1598A > T chr10-135102371z p.E553V |
杂合 67/66 0.50 |
0.0000361 |
NM-0012566 17.1 exon11 |
父源 |
VUS |
1. 脑回肥厚，小头畸形，发育迟缓和畸形相伴或不伴癫痫发作(AR) |
TUBGCP2 |
c480G > C Chr10-135111592 p.M160I |
杂合 72/57 0.44 |
- |
NM-0012566 17.1 exon5 |
母源 |
VUS |
1. 脑回肥厚，小头畸形，发育迟缓和畸形相伴或不伴癫痫发作(AR) |
The arrows show the mutation sites
箭头所示为突变位点
Figure 2. Sanger sequencing peak plot of the TUBGCP2 gene in this family. (a) Heterozygous strand variants (antisense strands) of c.1598 A > T were seen in children; (b) The father of the child had a heterozygous variant of c.1598A > T (antisense strand); (c) No variants found in the mother (antisense strand)
图2. 该家庭TUBGCP2基因Sanger测序峰图 (a)：患儿可见c.1598 A > T 的杂合链变异(反义链)；(b) 患儿父亲存在c.1598A > T的杂合变异(反义链)；(c) 患儿母亲未发现变异(反义链)
后随访患儿，1岁3月龄时(出院5个月后)，头围45 cm，独走独站无平衡，下肢肌张力稍低，腱反射可对称引出。评估患儿生长发育情况，GESELL测量：发育商：大运动91分；细动作94分；应物能91分；言语能100分；应人能100分，SM：正常水平，符合1岁3月龄儿童水平。后患儿维持奥卡西平，150 mg，2次/天。患儿目前2岁10月龄，头围48 cm，身高88 cm，体重13.2 kg，下肢肌张力正常，腱反射可引出。运动及认知评估大致符合同龄儿。总结该患儿疾病特点：病初即出现顽固性抽搐发作，镇静药物控制效果欠佳。抽搐缓解后出现面部及同侧肢体偏瘫，表现为活动受限、肌张力降低。加用奥卡西平后未再出现发作。认知、发育等与同龄儿基本相符。
The arrows show the mutation sites
箭头所示为突变位点
Figure 3. Sanger sequencing peak plot of the TUBGCP2 gene in this family. (a) Heterozygous variation of c.480 G > C was seen in the child; (b) No variants found in the father; (c) The mother had a heterozygous variant of c.480 G > C
图3. 该家庭TUBGCP2基因Sanger测序峰图 (a) 患儿可见c.480 G > C 的杂合变异；(b) 患儿父亲未发现变异；(c) 患儿母亲存在c.480 G > C 的杂合变异
3. 文献检索
以“TUBGCP2基因”及“TUBGCP2 gene”为检索词查阅中国知网、万方、PubMed数据库，共检索到7例TUBGCP2基因突变致病患者。其中中国知网和万方未查阅到相关报道，PubMed上查阅到4篇文献[1] [2] [4]，共报道7例患儿的临床资料(见表2)，其中4例来自土耳其，其余分别来自印度、伊朗及波兰；5例为纯合子错义突变，1例为复合杂合错义突变，1例既有TUBGCP2的纯合子变异，又有2q23.1区域重复。总结已知报道的7例(不包括本例) TUBGCP2基因突变致病患儿的临床特点：① 神经发育异常：智力障碍或发育迟缓是常见特征，7例患儿均表现出严重的发育迟缓或全面发育落后，表现为言语延迟和阅读障碍(7/7)、运动发育迟缓及认知障碍(7/7)。行为问题包括孤独症谱系障碍(autism spectrum disorders, ASD) (1/7)。体格检查可发现四肢痉挛，深肌腱反射活跃和痉挛(2/7)，伴有共济失调(2/7)。该基因突变患儿颅脑磁共振均有多种改变，主要表现为巨脑回(6/7)、胼胝体变薄(5/7)，小脑体积缩小(5/7)，皮质下带(2/7)、室管膜下囊肿(2/7)、髓鞘形成延迟(2/7)、脑干变薄(2/5)和脑白质变薄(2/7)。② 颜面部畸形：报道的7例患儿均有颜面部异常表现，以小头畸形最多见(7/7)，较常见的有窄额头、一字眉、球状鼻、突出的耳朵、牙齿广泛分离、小下颌、上颌发育不全，其他少见的表现有第一脚趾增宽、漏斗胸、眼睑裂隙等。
Table 2. Summary of the clinical presentation of patients with TUBGCP2 mutations
表2. TUBGCP2突变患儿临床表现总结
案例/
年龄/
性别 |
国家/父母是否有血缘关系/
出生史 |
无脑畸形(Lissence phaly) |
小头畸形 |
发育/智力 迟缓 |
癫痫发作类型/起病时间 |
其他临床特征 |
神经系统检查 |
身体运动受累 |
脑部MRI |
变异的核苷酸/蛋白质 |
患儿女7月本文 |
中国/否/足月儿 |
- |
+ |
- |
顽固性癫痫/7月龄 |
小头畸形 |
面部及同侧肢体受限、肌张力减低 |
恢复后运动技能正常 |
7月龄：厚脑回、室管膜下
囊肿 |
c.1598A > T (p.E553V)、c480G > C (p.M160I)杂合错义 |
家系1案例1男6岁[1] |
土耳其/是/足月儿 |
+ |
+ |
+ |
全身性癫痫发作/
9月龄 |
前额狭窄，睑裂上斜、球状鼻子，突出的耳朵，牙齿广泛分离、浓眉、光滑的人中、薄上唇、漏斗胸 |
躯干肌张力减退、深部腱反射正常、近视 |
运动和语言技能延迟、自闭症特征 |
21月龄：厚脑回，薄脐紙体，尤其是在后部区域，轻度小脑
萎缩 |
C.997C > T p.Arg333Cys Homozygous de novo 2q23.1 dup (MBD5) |
家系1案例2男7岁[1] |
土耳其/是/足月儿 |
+ |
+ |
+ |
无癫痫
发作 |
前额狭窄，球鼻，突出的耳朵，光滑的人中，下颌后缩 |
正常音调、深部腱反射正常 |
运动技能正常，阅读困难 |
6月龄：厚脑回 |
C.997C > T p.Arg333Cys 纯合子 |
家庭2女1岁3月[1] |
印度/否/早产儿(31周) |
+ |
+ |
+ |
全身性癫痫发作/
5月龄 |
额头短而斜，浓眉，眼睑附中，嘴唇丰满，小颌畸形 |
躯干肌张力减退、深部腱反射亢进、痉挛状态、皮质失调 |
运动语言技能严重迟缓 |
5月龄：厚脑回白质丢失、脑干和胼胝体变薄、髓鞘形成延迟、室管膜下囊肿形成 |
c.1843G > C p.Ala615Pro纯合子 |
家庭3男4岁[1] |
伊朗/是/早产儿
(27周) |
+ |
+ |
+ |
全身性癫痫发作/
7月龄 |
双颞区狭窄、睑裂上斜、小颌畸形、面中部发育不全 |
躯干肌张力减退、无痉挛状态、视神经萎缩、视网膜改变 |
运动和语言技能严重迟缓 |
1岁：厚脑回、脑室周围白质软化症、薄胼胝体、室管膜下囊肿、薄脑干 |
c.1843G > C p.Ala615Pro 纯合子 |
家庭4男8岁[1] |
波兰/否/足月儿 |
+ |
+ |
+ |
全身性癫痫发作/
不详 |
人中光滑、耳朵突出 |
DTR正常、无痉挛；近视、散光 |
运功和语言技能延迟 |
8岁：颞叶厚脑回、薄胼胝体、髓鞘形成延迟 |
c.889C > T p.Arg297Cys c.2025-2A > G 复合杂合子 |
家庭5女10岁[2] |
土耳其/是/足月儿 |
+ |
++ |
+ |
顽固性
癫痫/
6月龄 |
额头狭窄、眉毛浓密、耳朵突出、球鼻、牙齿分离、下颌后缩 |
肌张力减退、肌肉萎缩、挛缩、痉挛状态 |
丧失所有的运动和认知技能(四岁) |
10岁：厚脑回、脑和小脑萎缩、白质囊性病灶，以及胼胝体变薄 |
c.1015G > p.Glu311Lys 纯合子 |
家庭5男8岁[2] |
土耳其/是/足月儿 |
+ |
++ |
+ |
顽固性
癫痫/3岁 |
无 |
挛缩、痉挛状态、深部腱反射升高 |
在2岁时出现倒退/发育迟缓/搀扶可行走 |
6岁：厚脑回、脑和小脑萎缩、白质体积减少、半卵圆中心和
薄胼胝体的囊性病灶 |
c.1015G > p.Glu311Lys 纯合子 |
4. 讨论
TUBGCP2基因编码γ-微管蛋白复合体2 (GCP2)，与γ-微管蛋白复合体3 (GCP3)共同构成γ-微管蛋白小复合体(γ-TuSC)，而后者是构成多蛋白γ-微管蛋白环复合物(γ-TuRC)的基本亚基。γ-TuRC作为微管极化生长和调节的模板，组成的微管组织中心(MTOC)，是构成细胞骨架的主要组成部分，同时在染色体分离、细胞内运输、细胞器定位和细胞运动中发挥重要作用。而GCP2蛋白的突变会破坏GCP2和GCP3的静电相互作用，从而引起一系列中枢神经系统发育缺陷。
Slowmir S [4]等人提出双重简单的脊椎动物(斑马鱼)–无脊椎动物(果蝇)实验模型，作为人类神经发育疾病，特别是小头畸形的替代方法。他们通过敲除掉TUBGCP2的同系物，导致双等位基因突变患者中存在小头畸形，而发育迟缓和形态缺陷在果蝇中最为明显。从而得出结论，TUBGCP耗竭会破坏脑细胞的正常有丝分裂及增殖，从而发展为小头畸形。同时还提出这样一种设想，即使在TUBGCP2耗尽的斑马鱼祖细胞脑细胞中观察的有丝分裂细胞积累，无论是由于细胞周期中断还是增殖性紊乱，都会导致祖细胞群耗尽，留下的细胞不足以完成正常的大脑发育，从而导致小头畸形。这可以证实，GCP2是神经元迁移细胞中γ-TuRC的核心成分。
既往文献报道的TUBGCP2基因突变多为纯和或复合杂合突变，临床表型较为严重，共有的表型特征集中于神经系统功能障碍，以发育迟缓、癫痫、面部畸形而就诊。当TUBGCP2基因中存在致病性变异时，它可以导致神经元迁移障碍，干扰其正常的定位，从而形成皮质发育畸形。受影响的个体通常会表现出小头畸形，并且在脑成像上可以看到一系列被称为LIS (Lissencephaly)光谱表型的特征，包括皮质增厚、宽大的脑回以及皮质下带异位等皮质畸形。TUBGCP2基因中的双等位基因变异确实被发现与LIS表型相关联，这种关联性表明该表型作为隐性性状进行遗传。这意味着个体必须从父母双方各继承一个有缺陷的TUBGCP2基因拷贝，即双等位基因变异，才会表现出LIS的症状[3]。
本例患儿为双杂合变异，两个突变位点分别来源于父母，与之前报道的相关双等位基因突变病例不同，临床表型相对较轻。根据Gungor S [2]的推测，可能是由于不同蛋白质与γ-微管蛋白的结合受到干扰或γ-微管蛋白复合蛋白之间的相互作用改变。然而，没有提供支持的功能数据来阐明这些致病变异对突变蛋白的影响。故我们可以推测，该患儿并未出现严重的神经发育异常及发育迟缓，考虑与其杂合变异相关。
尽管确切的分子机制尚未完全确定，但关于TUBGCP2变异如何影响大脑发育的研究已经提出了几种可能性。一种假设是，即使在杂合状态下，GCP2蛋白也可能保持一定的功能，这意味着单个正常的TUBGCP2基因拷贝可能足以维持微管成核的基本需求。然而，当两个拷贝都发生变异时，γ-TuRC的功能可能会受到严重影响，从而导致神经元迁移障碍和其他相关的神经发育问题[5]-[7]。这也再一次证实，本文患儿仅出现小头畸形表现，并未有严重神经系统发育迟缓的原因。
该患儿系婴儿期女童，既往出生史无异常，生长发育正常，以癫痫持续状态起病，颅脑MR提示双侧侧脑室室管膜下区多发结节影、双侧大脑半球局部脑回部Flair高信号影，双侧大脑半球皮层斑片状DWI高信号影，同时完善脑脊液检查、视频脑电检测、血乳酸、血氨、同型半胱氨酸等相关检查，排除感染、免疫及代谢等原因引起的癫痫持续状态，进一步完善全外显子序列及拷贝数分析，结果提示TUBGCP2基因c.1598A > T (p.E553V)、c480G > C (p.M160I)，发现两处杂合变异。而编码γ微管蛋白复合蛋白的基因中罕见的基因变异会导致小头畸形，故患儿表现为小头，但目前认知发育符合同龄儿，考虑与该患儿无双等位基因突变位点相关。但后续生长发育情况仍需密切关注。
TUBGCP2基因突变所致的神经系统发育障碍目前尚无特效治疗，需要临床医生进行全面、系统评估神经系统发育情况，治疗主要集中在管理和缓解症状。因患儿大多数存在发育迟缓、认知障碍，故语言及运动等需尽早评估，进行康复训练，同时利用多种孤独症筛查量表，早期识别孤独症谱系疾病，应连续、定期测量头围，评价体格发育、营养状况等。
声 明
该病例报道已获得病人知情同意。
NOTES
*通讯作者。