从DMD看X连锁隐性遗传病中的X染色体倾斜性失活
01
案例分析
对于X连锁隐性遗传的疾病，偶尔会发现只携带了杂合致病变异的女性个体居然患病了？这似乎是不符合遗传方式的，那么是什么原因导致女性携带者发病呢？有合理的解释吗？今天我们就来谈谈这个现象背后的合理之处，这是女性特有的X染色体失活在作怪。
一个4岁女孩，临床表现为典型的杜氏肌营养不良（DuchenneMuscularDystrophy：DMD），行基因检测后发现在DMD基因上存在杂合缺失变异（外显子49-52的杂合缺失），该变异导致DMD基因的功能完全缺失，患者无家族史，父母表型正常。那么该变异可能是患者的病因吗？
为了判断变异是否是患者的病因，我们仍然按照常规的套路来分析，即看能解释患者表型的变异需要满足的三个条件是否满足：①临床表型是否符合；②致病性是否符合；③遗传方式是否符合。
第一个条件：临床表型符合指的是患者的临床症状和致病基因相关疾病的临床症状符合，这需要充分考虑疾病的临床异质性/表现度。患者临床表现为典型的DMD，如Gowers征、小腿假性肥大，鸭步、步态蹒跚，易疲劳，血清肌酸激酶显著升高等（DMD的相关临床信息见下文）。因此，患者的临床表型和DMD的临床表型是符合的，满足第一个条件临床表型符合。
第二个条件：变异的致病性分为5个等级：致病的（P）、可能致病的（LP）、临床意义未明的变异（VUS）、可能良性的（LB）和良性的（B）。P和LP的变异是可以用于临床诊断的（另外两个条件满足的情况下），B和LB的变异是不可以用于临床诊断的，VUS是由于基于目前的证据无法判断致病性的，以后有更多的证据后，可能判断为P或LP，也可能判断为B或LB。因此，P和LP的变异我们认为是满足第二个条件“致病性符合”，B和LB的变异我们认为不满足第二个条件“致病性符合”，VUS则有满足第二个条件的潜力，需要更多的证据来支持或排除。参照美国医学遗传学与基因组学学会（ACMG）指南，该缺失是致病的（P，证据PVS1+PM2+PP4），因此我们认为该变异满足第二个条件“致病性符合”。
第三个条件：在我看来，遗传方式符合需要从两个方面去理解，⑴常染色体隐性遗传病中，需要在致病基因的2个拷贝上都发现变异；常染色体显性遗传病中，需要在致病基因的至少一个拷贝上发现变异；在X连锁隐性遗传病中，男性需要发现半合变异，女性需要在致病基因的2个拷贝上都发现变异。⑵在显性遗传病家系中，患者都携带了目标变异，如果有患者没有携带目标变异，那么是不支持目标变异是患者的病因的；非患者一般不携带目标变异，如果非患者携带了目标变异，必须存在可以解释的原因，如外显不全、未到发病年龄、由于只有轻微的症状或亚临床症状而被错误地认为是非患者等。在X连锁隐性遗传病中，需要注意女性杂合子可能因为X染色体倾斜性失活而发病。下面我们来剖析遗传方式符合需要考虑的两个方面：
第一个方面：X连锁隐性遗传病中，男性需要发现半合变异，女性需要在致病基因的2个拷贝上都发现变异。本次病例分享的女性患者，仅在患者DMD基因上发现一个杂合变异。这是不符合标准的X连锁隐性遗传病的遗传方式的（理论上，女性需要在DMD基因的2个拷贝上均存在致病变异才发病），那么是不是就可以认为患者不是DMD了呢？我们需要明白的是，基因检测阴性不能排除患者不是遗传病，要知道任何检测技术都存在局限性。由于患者的临床表型高度吻合DMD，因此我们需要考虑是否存在其他可能：1、常规思路：是否存在检测方法之外的致病变异，如深度内含子的致病变异（这种情形在常染色体隐性遗传病中的可能高一些，在X连锁隐性遗传病中的可能性较低，因为患者如果存在另一个致病变异，要么是denovo的变异，要么有一个致病变异遗传自父亲，父亲是正常的，遗传自父亲的可能极低，从母亲继承了致病变异的同时来源于父亲的同一个基因发生了denovo变异的可能不大）。2、由于患者怀疑的是X连锁的隐性遗传病，这就不得不考虑X染色体的失活情况了（关于X染色体失活的问题，我之前专门写了一篇推送，详细信息可点击→“平衡男女的那些事儿- 说说性染色体”了解）。我们假设这个女性患者把携带了正常的DMD基因的一条染色体全部或接近全部失活了，那么这个女性尽管携带了一个正常的DMD基因，但是发挥功能的只是携带致病变异的那一个DMD基因，所以此时尽管从基因型上看是杂合变异，但是从功能上看，和半合变异（男性）或纯合变异（女性）是一致的。这让我们对遗传方式有一个更基本的认识，关于遗传方式中的显性或隐性，我们经常讲的是变异的携带情况，但本质上来看，遗传方式是从基因发挥功能的角度来看待的。回到这个案例中，对女性患者的X染色体的失活情况进行评估，发现患者的X染色体出现了严重的倾斜性失活，失活模式为8:92（理论正常值是50:50，多数个体在理论值附近）。如果该女性个体，携带致病变异的那条X染色体和不携带致病变异的那条X染色体的失活比例为8:92，那么这个女性完全可能表现为典型的DMD。
失活情况如下：
第二个方面：该家系中，仅有一个患者，且携带了变异，患者该变异遗传自母亲，母亲未发病，患者发病是因为特殊原因的存在（X染色体倾斜性失活）。
总结：该变异满足“变异能解释患者临床表型需满足的3个条件”：①临床表型符合；②致病性符合；③在考虑到X染色体存在倾斜性失活的情况下，可以认为遗传方式符合。所以患者是由于DMD基因异常导致的DMD。
点评：X连锁的遗传性疾病有其独特的特点。
1、由于女性X染色体存在失活，携带相同致病变异的女性个体的临床表型和男性患者往往存在较大的差异。
2、在一些疾病中，由于男性患者通常由于病情重而导致宫内死亡或婴幼儿期死亡，使得这一类疾病表面上以女性为主，如Rett综合征。
3、致病变异有时会导致X染色体的失活发生倾斜，有的疾病倾向于失活携带致病变异的X染色体，有的疾病则倾向于失活不携带致病变异的X染色体，具体得看致病变异/基因对失活机制、细胞的增殖能力等的影响情况。
02
疾病概述
假肥大肌营养不良症包括杜氏肌营养不良症（Duchennemusculardystrophy，DMD）和贝氏肌营养不良症（Beckermusculardystrophy，BMD），二者均是由抗萎缩蛋白基因（DMD）缺陷所致的X连锁隐性遗传肌肉病。DMD病情进展快，BMD病情相对缓和。
03
临床表现
杜氏肌营养不良在儿童期起病。表现为运动发育轻度迟滞，骨骼肌进行性无力萎缩，影响肢体运动功能，逐渐出现步态异常、上肢活动受限，自然病程常在10岁左右丧失行走能力。此后出现脊柱侧弯、关节挛缩、呼吸肌无力、扩张性心肌病，20岁左右因呼吸衰竭、心功能衰竭死亡。查体可见双腓肠肌假肥大，同时可有双前臂及舌肌假肥大，Gower’s征阳性，腰椎前凸等。贝氏肌营养不良为同一疾病的相对良性表型，因DMD基因功能未完全丧失，所以病情明显轻于杜氏肌营养不良。可青年甚至成年起病，部分患者不影响生存期。假肥大体征明显，部分患者在肢体无力尚轻时，先出现明显的扩张性心肌病。
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疾病诊断
幼儿期运动发育轻度迟滞，儿童期（5～6岁）运动能力开始下降，并出现步态异常、跟腱挛缩、腰椎前凸等变化，查体可见明显双腓肠肌假肥大现象。结合血肌酶谱明显升高、肌电图呈肌源性损害，可临床疑诊DMD。确诊需基因检测发现DMD基因致病性缺陷或肌肉活检发现Dystrophin蛋白异常。
值得注意的是，DMD基因的致病变异类型中，缺失/重复占比高达65%-80%，SNV和Indel占比20%-35%。缺失/重复常用检测方法是MLPA，SNV和Indel常用检测方法是二代测序。
参考文献
1、案例改编自：Sch?nzerA,RauI,KressW,K?hlerA,NeubauerB,HahnA.Duchennemusculardystrophyina4-year-oldgirlduetoheterozygousframeshiftdeletionofthedystrophingeneandskewedX-inactivation.KlinPadiatr.;(4):-.doi:10./s--
2、Dystrophinopathies-GeneReviews?-NCBIBookshelf(nih.gov).
3、罕见病诊疗指南（）尘宇讲遗传
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