文摘
的罕见变异T-box转录因子4基因(TBX4)最近被认定为一个新兴的儿科肺动脉高压(PH)的原因。其病理生理学和贡献在新生儿持续肺动脉高压(PPHN)是未知的。我们试图定义相关的临床表现和组织病理学的光谱TBX4新生儿和儿童的变异与PH值。
我们评估临床数据和肺组织与PH值在19个孩子,包括PPHN、携带TBX4罕见变异被下一代测序和拷贝数变异数组。
变体包括六17 q23处删除包括整个TBX4轨迹和邻近的基因,和12可能有害的突变。10婴儿出现新生儿缺氧性呼吸衰竭和PPHN,并随后被释放回家。PH值被诊断为婴儿或儿童。三个孩子死亡,两个需要肺移植。相关的异常包括动脉导管未闭、隔膜缺陷,脚异常和发育障碍,后者更高的患病率在删除运营商。组织学在七个婴儿显示远端肺发育异常和肺高血压改造。
TBX4突变和17 q23处删除构成一种新形式的发展与严重的肺病显化,通常在出生时两相的PH值和/或后在婴儿期,童年,常与骨骼异常,心脏缺陷,神经发育残疾和其他异常。
文摘
TBX4突变和缺失与远端肺发育异常、新生儿持续肺动脉高压,儿科肺动脉高压,多种先天性畸形和发育障碍http://bit.ly/2UXDrl3
介绍
肺动脉高压(PAH)是一种罕见的疾病在婴儿和儿童,与流行范围在4.8和8.1之间每百万(例1- - - - - -3),导致进步右心衰和高死亡率在诊断和治疗(尽管最近进展4]。多环芳烃是一个前毛细管的条件,肺动脉高压(PH)的亚型。尽管多环芳烃异构,遗传缺陷相关肺循环构成大多数家庭多环芳烃、特发性多环芳烃的重要子集案件。骨形成蛋白(BMP)受体的突变基因2型(BMPR2)和其他BMP-associated基因被发现在∼70%的家族多环芳烃的情况下,和20%的成人和儿童特发性PAH病例(5- - - - - -8]。最近的研究揭示了变异的高患病率T-box转录因子4 (TBX4),与小髌骨综合征相关的基因(SPS) [9),在儿科多环芳烃8,10- - - - - -12]。
围产期、新生儿PH值可能会出现一种被称为新生儿持续肺动脉高压(PPHN),一个条件与不同的潜在目的导致肺血管阻力和失败持久高程转换从胎儿出生后的循环模式。PPHN比儿科常见的多环芳烃,发生率为0.18%,其中20%是看似特发性(13]。尽管PPHN大多是可逆的,死亡率< 10%,通常情况下的一个小子集对治疗发育肺部疾病(14]。最近,TBX4罕见变异中所描述的是三个新生儿缺氧性呼吸衰竭引起的发育肺部疾病(15,16),扩大的光谱表现与这些基因缺陷有关。
考虑到潜在的重要性TBX4表达在肺发展之间的关系TBX4儿科PH值,我们收集的数据从19岁的儿科患者TBX4的光谱变异和寻求更精确地确定婴儿和儿童的表现。
方法
本系列包括病例选自2014年1月至2017年12月从各种临床中心(补充表S1PH值)的基础上,初步诊断为右心catheterisation (RHC) 7例或超声心动图在12例(表1在婴儿或儿童的存在TBX4罕见的变异识别通过临床或研究测试。小核苷酸变异(SNVs)被确定通过下一代测序从注册临床实验室研究或自定义面板,或Sanger测序(补充表S1)。错义变异的功能对蛋白质结构的影响被评估PolyPhen-2 (http://genetics.bwh.harvard.edu/pph2)和结合注释依赖损耗v1.3 (CADD) [17]。轻微的等位基因频率(< 0.05)检查搜索数据库(外显子组聚合财团18]。变异比较ClinVar [19]和ClinGen [20.)数据库。拷贝数变异(CNVs)是由染色体数组。变体意义决定的美国大学医学遗传学基因拷贝数异变(指南21]和SNVs [22]。去除了识别信息的病人数据,包括生物识别技术、家庭和新生儿历史,初始和后续诊断研究和功能数据,跟进,和结果,从注册表中提取或医疗记录(补充表S1)。临床上肺组织获得可用时,被一个病理学家(CG)重新分析。本研究是在遵守当地的机构审查委员会进行的。
结果
基因型描述
确定了18个不同的杂合变异体19例(包括两个兄弟姐妹)由6个基因拷贝数异变,涉及17个q23.2轨迹和12TBX4SNVs (表2)。~ 2.2 Mb的基因拷贝数异变由两个大小和-3.7 ~ 3.6 Mb涵盖整个TBX4编码序列+其他几个基因(图1一个)。2.2 Mb CNV(例1、3、4和5)是一个复发17 q23.1q23.2删除由于节段重复,先前描述(23]在ClinGen和报告。更大的CNV(例2和6)只有在ClinVar报告一次。SNVs是小说。其中10 likely-gene-disrupting变异,包括转移indel(例7 - 11),过早stop-gain(例12 - 14)和标准接头网站(15和16)变体,和三个错义变异影响T-box DNA结合域共识(19例)(图1 b)。移码的两个废话和两个变异位于下游的T-box域,在缺乏实验数据展示其基因干扰效果,被列为可能致病。三个错义突变被认为可能致病的基础上PolyPhen-2和/或CADD分数分别为0.85 - 1和≥10 - 20,所有脊椎动物的保护氨基酸的位置,并完成(p。Gly106和p.Leu186)或中度(p.Val218)保护T-box域的13个人类TBX蛋白质。继承的八个变量可测,三个(37%)新创和5(62%)家族,与载体的兄弟姐妹影响SPS(18例)或决定之前有多环芳烃(例13和14),和运营商的母亲与SPS(12和15)影响,多环芳烃(15例)或无症状(16例)。虽然测试基因的数量和性质不同的从中心到中心(补充表S1),没有BMPR2,forkhead盒F1 (FOXF1)或其他PH-related致病基因变异能找到在任何测试病人。
临床表型和结果
所有患者出生的术语或晚期早产儿(平均40.0周,四分位范围(差)38.0周),女男比例为2.16:1,类似的基因拷贝数异变和SNVs (表1和3)。平均出生体重是正常的妊娠年龄(平均3075克,差2450 g),虽然三个新生儿小胎龄(出生体重z分数<−1.28)(24]。11个新生儿需要侵入性呼吸支持。最常见的表现是PPHN 10 19新生儿(53%),在8例严重(氧合指数> 25或需要体外膜肺氧合(ECMO))。四个新生儿(10%)有短暂的呼吸窘迫没有PH值;剩下的五个在新生儿风平浪静。所有患者幸存下来他们的新生儿重症监护室课程和出院的平均年龄37天(范围7 - 180天),六家氧和两个与西地那非。在两个患者PPHN历史,右心室收缩期压力(RVSP)新生儿期后仍然高企,尽管治疗和他们都死于婴儿期,在5和8个月。在剩下的八个PPHN, PH值出现在第一个月内改善或者解决的生活。在童年,17个幸存的患者接受了心脏病学评估,通常为最近诊断为低氧血或心肺症状(表1)。这些患者被诊断出患有PH值(平均年龄1.5岁,差0.17年)。后续的持续时间之间的这份报告时不同的患者,这项研究是回顾性(平均10.0年,差4.7年)。3例患者发展到终末期肺病尽管多种血管舒张药疗法:一个死在29岁和两个接受心肺移植,一个11岁,一个18岁。11个病人继续有慢性PH值在他们最后的评价,尽管使用多个PH-targeted疗法在七个病人,一个PH-targeted治疗一个病人,治疗补充氧气仅在三个病人。PH值在最后解决后续在剩下的3例患者(病例14、15和16:3 months-10年),其中一个是加入而两个保持单一血管舒张药治疗。13个病人的信息检索的10个(77%)有骨骼异常,包括SPS的典型脚异常(9]。其他神经和发育障碍包括自闭症,头小畸型,感觉神经的肌肉紧张性赤字和异常。
心脏成像和血液动力学的分析
七的患者的超声心动图评估,而12接受至少一个RHC疗程期间(表4)。10位病人(53%)有系统性或suprasystemic RVSP在新生儿期。8有动脉导管未闭(PDA),坚持在新生儿期在4名患者。其中两个已经从左到右分流在初始PH值诊断:一个是手术收于4岁(例4),和一个是haemodynamically微不足道(例5)。两个病人(例5和11)从右到左分流诊断RHC坚持随访。一个心房中隔缺损出现在8个病人(42%)。在谁的12例心导管进行(平均年龄1.5岁,差0.17年),高平均肺动脉压力(肺动脉平均)(60.0毫米汞柱,差57.5毫米汞柱)和肺血管阻力指数(中位数16.6木台,差10.7木材单元)证明。然而,只有12例符合所有的标准严格的诊断基于美国胸科学会的PAH指南(25]。六连环RHCs,患者肺动脉平均和肺血管阻力指数同样价值观提升或增加在随访(数据没有显示)。10个病人急性vasoreactivity测试中,8例(80%)未能显示肺动脉平均减少至少10毫米汞柱< 40毫米汞柱的25]。6有一个减少pulmonary-to-systemic血液流动比率,表明重大从右到左的分流术。当执行时,肺血管造影显示弥漫性解剖和血管异常,包括曲折的肺小动脉、毛细血管异常脸红,小肺静脉和小静脉,和肺静脉阻塞一个病人(没有显示)。
表型特征和变异类型
表3比较了临床、功能特性六CNV和13 SNV运营商。虽然我们观察到一个更流行的心脏和脚异常CNV运营商有关,仅发育障碍达到统计学意义(100%与33%,p = 0.029),符合别人的结果(10]。我们还观察到一个趋势大RHC功能严重SNV航母,尽管这可能反映出老年人起初catheterisation集团。补充表S3,比较出版了17 q23处删除包容性和独家的TBX2 / TBX4位点包括,展示了一个更大的先天性心脏病患病率(57%与0%,p = 0.02)和类似的趋势存在的PH值(57%与17%,p = 0.16)TBX2 / TBX4包容的删除。
肺组织病理学
病理材料用于七患者,肺癌的组织学特征发展和船舶改造进行分析方法(表5)。所有样本显示弥漫性肺泡生长异常和可变度肺动脉壁改造有或没有fibrointimal增殖。没有注意到丛状的病灶或血管坏死。在早期的患者有严重症状,并进行了活检在新生儿期(例1、7、12和13;图3一- i),组织学显示远端肺发展严重破坏的特点是延迟小叶增长和扩张远空域和immature-appearing肺泡没有次级隔膜,通常由被动的立方上皮细胞排列。远端空域与简化的肺泡出现放大。在所有情况下,有迹象表明增厚间质;三个显示苍白的存在和未成熟的间充质细胞中观察到肺间质糖原病(26间质纤维化),三个不完整的。都有肺动脉高血压改造的证据。背靠背的细支气管概要文件被认为在两种情况下,一个显示支气管血管招聘,包括肺内的支气管肺的吻合(迁徙水鸟)。总的来说,这些结构性变化点严重扰乱了所有远端肺发展的隔间,反映增长逮捕在微管的或囊状的早期阶段。病人的肺组织学活检在童年(10例,18日和19日和10 b-explant;图3 j- r)招募了支气管血管系统的证据,包括迁徙水鸟和支气管静脉和毛细血管扩张,除了肺泡简化和肺动脉重塑。气道重构和功能妥协的特点不一,特点是气道壁增厚,增加intra-alveolar巨噬细胞和多核巨细胞胆固醇晶体(没有显示)。
纵向组织学分析是可能的,以防10(活检在2年和移植18年)。最引人注目的组织学研究结果包括损害呼吸道和肺泡增长的发展,特点是多病灶的,明显的不发达而曲折的背靠背的细支气管结构,类似于在先天性肺气道畸形(27]或腺泡的发育不良(广告)15]。此外,肺动脉、淋巴管、航空和胸膜血管显示内侧壁增厚,骨形成和地区被发现在随后的外植体表明间充质发育不良。进化的间质纤维化增厚,间质毛细血管IBA招聘和发展扩散也指出。
讨论
TBX4变体运营商的风险远端肺发育异常、PPHN, paediatric-onset PH值,多种先天性畸形包括先天性心脏缺陷和一个典型的足部畸形,和发育障碍。大多数的患者(63%)出现一个两相的组成PPHN和新生儿呼吸衰竭的临床过程表观分辨率大约1个月的年龄,其次是慢性PH值后在婴儿期或早期的童年。值得注意的是,这种形式的PH值符合前毛细管的表型;然而,鉴于并发肺违规的程度,这些人不会在技术上符合传统标准世界卫生组织分类组1 PH值(PAH),而且会被分为3组(PH值由于慢性肺部疾病和/或缺氧)(6]。我们的描述发展肺部疾病患者TBX4变异表明,PH值可能相关的一些因果关联包括慢性呼吸道疾病和缺氧除了特发性博士给出的难度定义这些目的:在我们回顾系列中,我们使用术语PH值(与多环芳烃)TBX4相关的血管疾病。
弥漫性肺发育障碍是罕见疾病相关的畸变在肺气管和血管发展的主要机制,并包括广告,等诊断先天性肺泡发育不良和肺泡毛细血管发育不良的失调肺静脉(ACDMPV),一个致命的新生儿疾病联系在一起FOXF1变异(28]。新兴证据显示发育肺部疾病表型异构。ACDMPV最近被报道在旧的婴儿似乎前毛细管的PH值,表明FOXF1 -相关的疾病比最初认为的更广泛的临床表现(29日,30.]。TBX4变体被报道在新生儿出现致命的广告(15),一个致命的先天肺泡发育不良和一个未定义的肺泡增长异常和生存超过8个月大的时候(16]。我们与更广泛的病理结果,年龄和临床表现,阐明PH值的发病机理TBX4突变体,即使我们不能排除选择性偏差,因为活检获得临床基础上没有统一的标准。本研究证实,各种影响肺泡发育异常,间质和血管结构基础TBX4相关博士这些特性意味着损害肺内胚层的增长严重影响气道和肺泡发展,间质发育不良,反映到肺动脉高血压改造,突出IBA和其他间质疾病的结果。我们的纵向观察表明,这些胎儿病理过程继续出生后随着年龄的增长和进步在某些情况下,渐进的血管和淋巴侧枝循环的改造和发展,导致进步的PH值和终末期肺部疾病在童年或者青年。
成像研究表明肺发育不全和肺泡功能障碍与新生儿表示,随着时间的推移和进步的支气管和间隙的变化发展中在某些情况下。突出的间质性肺病和PH值的组合的一个子集的患者(18和19例2、12、13日)表明肺部疾病相关机制,也许包括慢性缺氧,可能是一个因素。然而,RHC数据显示严重肺血管疾病在大多数情况下,不管实质疾病,与早期诊断和年龄更严重的功能性价值相比,儿科PAH队列(显示队列的引用(31日])。缺乏应对vasoreactivity测试也被描述的孩子BMPR2突变相比,那些没有(32),这表明遗传形式的PH值具有不同的血管病理生理学。
Kerstjens -Frederikse等。(10)第一次描述了TBX4变异的30%的儿童被诊断为特发性/家族多环芳烃和SPS,而只有2.5%的成人群体控制。Z胡等。(11)计算患病率为7.7%TBX4有关的疾病在儿科多环芳烃的一个更大的群体。l产品等。(12也估计7.5%TBX4突变患病率与PAH 40 3婴儿。Eyry等。(8)发现了一个TBX4变体的患病率36(2.8%)和四个168(2.4%)与多环芳烃在法国儿童和成人,分别低于的患病率BMPR2变体分别为19.4%和14.3%,队列。较低的频率TBX4成人多环芳烃的检测到变异比paediatric-onset PAH,整体突变频率估计为1.5%(1633例)25日(8,10,11,33,34]。总体而言,缺乏标准化的包容和诊断标准在本系列儿科中心排除了任何推理患病率或比较骨形态发生蛋白相关的和其他PAH基因。
TBX4变异与多个异常,符合中断关键发育过程超出了肺。并不是所有的表型特征具有相同的表达能力。而SPS外显率高,低PH值的出现(10]。这种选择性外显率可能推定地依赖于变异本身及其对蛋白质用量和功能的影响。然而,亲戚之间表型异质性与常见的变体,有些有单独SPS和SPS和PH值的组合,表明TBX4有关的PH值并不是纯粹的单基因,多个先天和环境因素可能在起作用,同样观察到其他基因是什么形式的PH值(6]。在BMPR2有关的疾病,多环芳烃外显率仅为20%,和次要因素调节表现性和疾病进展6]。我们观察到一个2:1女性患病率,可能归因于男性胎儿的选择性浪费或异常主要性别比例。这种差异是在成年之前PH致病基因的识别(35,证实了在大型注册(36]。sex-dependent荷尔蒙因素的作用[37和基因修饰符38随后在BMPR2有关的多环芳烃,占女性的优势。认为,类似的机制也存在TBX4。
PH值的严重程度并不一定与预测的蛋白表达水平,观察到FOXF1相关ACDMPV [39]。一些CNV的情况下完成TBX4haploinsufficiency严重的PH值比别人少少gene-disruptive SNVs在我们和其他系列(10),这表明显性负作用或与遗传或环境因素的相互作用,使得会预后具有挑战性。
有发育障碍的发病率在我们患者基因拷贝数异变(例1 - 6)比SNVs(例7-19),表明邻近基因的作用,虽然产后因素如PPHN或医学界不能排除CNV组。比较我们的箱子和以前公布的17 q22-q23.2删除(补充表S3),删除涉及相邻TBX2和TBX4位点更频繁地导致了PH值和先天性心脏病比那些保留这两个基因,表明这两个基因在心血管疾病的一个主要角色组件的综合症,而发育障碍均匀患病率不管TBX2/4再次介入,暗示其他邻近基因的作用。
TBX2导致气道增长和分支(40)、心内膜垫形成隔膜缺陷的发病机制的关键(41]。TBX2错义突变被发现患有心脏间隔缺损,发育迟缓和骨骼异常,但没有PH值(42]。我们可以推测,在复杂的先天性心脏缺陷的发病机制,TBX4和TBX2发挥重要的病因或修饰基因但截然不同的角色,TBX4导致这种疾病发病和严重程度PH值组。相反,发育迟缓,听力损失和骨骼缺陷也同样代表了独立的TBX2 / TBX4参与,表明多个基因相互作用non-cardiovascular异常的发病机制。
虽然TBX4最初被确定为一个关键的演员在后肢开发(43),强烈表达了在发展中肺间质(44),一个高度保守的TBX4增强子序列(其时空表达调控45]。纯合子的TBX4从有缺陷的突变小鼠胚胎死在一天胚胎10.5尿膜形成和胎盘机能不全(46),有条件的肺间质TBX4减少导致肺发育障碍(44]。TBX410与纤维母细胞生长因子(FGF10),一个肢体的重要调节器和肺芽生长和气管分支(47),占合并下肢/肺表型TBX4相关的疾病。的FGF10途径也调节上皮细胞的表达甲状腺转录因子1 (TTF1,编码的NKX2.1基因),肺泡发育和表面活性剂合成的关键因素(48),这可能导致新生儿呼吸道症状TBX4突变体。
本研究的局限性包括招聘偏向儿科和新生儿的形式TBX4与PH值;缺乏标准化的入选标准,导致无法估计的患病率TBX4与PPHN变异影响婴儿,婴儿/儿科PH值和先天性心脏病;和变量的时间跟踪从而排除结果比较。
总之,这项研究证实了TBX4变体构成一个复杂的多种肺发育障碍,导致一系列的临床表现包括PPHN,新生儿缺氧呼吸衰竭、间质性肺疾病和慢性/进步儿科PH值,常与多系统异常。表型的可变性和复杂性及其潜在的重叠与其他的酸碱度基因缺陷保证彻底的分子基因检测,涉及TBX4包括诊断面板结合CNV微阵列,为了捕捉这两个小型和大型变种。我们描述两相的演化,特点是在出生时缺氧呼吸衰竭later-onset PH值,表明婴儿严重PPHN,尤其是特发性,应该进行适当的超声心动图随访婴儿期,童年早期,并应做TBX4变异时积极的暗示的存在和/或特性,比如先天性心脏缺陷,脚异常和SPS。需要更大的群体,以人群为基础的研究更好地描绘genotype-phenotype相关性并确定未来的诊断和治疗策略。
补充材料
脚注
可以从本文的补充材料www.qdcxjkg.com
作者的贡献:o . Danhaive和萨达姆政权Abman设计研究和监督项目;o . Danhaive c . Galambos E.D.奥斯汀和议员马伦合写手稿;c . Galambos进行病理研究与j·约翰逊和r·博德里尼合作;j.t Shieh进行遗传分析的贡献c . Surace d . Peca P.B. Agrawal,尼科尔斯M.W. Pauciulo及厕所;议员马伦和d常春藤导致心脏病和血液动力学的分析;既有奥斯汀M.J. Kielt说m . Griese和萨达姆政权Abman导致了肺学分析;n . Schwerk n .乌尔曼r . Cutrera Stucin-Gantar, c·哈斯和m .邦萨尔导致临床数据。
利益冲突:c . Galambos没有披露。
利益冲突:议员马伦作为一个网站首席研究员在试验由联合疗法,Actelion股价,伊卡里亚岛和葛兰素史克公司,并得到了旅行Actelion股价的支持,在提交工作。
利益冲突:j.t Shieh没有披露。
利益冲突:n Schwerk没有披露。
利益冲突:M.J. Kielt没有披露。
利益冲突:n .乌尔曼没有披露。
利益冲突:r·博德里尼没有披露。
利益冲突:即Stucin-Gantar没有披露。
利益冲突:c·哈斯没有披露。
利益冲突:m .邦萨尔没有披露。
利益冲突:P.B. Agrawal没有披露。
利益冲突:j·约翰逊没有披露。
利益冲突:d Peca没有披露。
利益冲突:c . Surace没有披露。
利益冲突:r . Cutrera没有披露。
利益冲突:M.W. Pauciulo没有披露。
利益冲突:厕所尼科尔斯没有披露。
利益冲突:m . Griese没有披露。
利益冲突:d常春藤合同(通过科罗拉多大学医学院)Actelion股价,拜耳,礼来公司和联合疗法咨询和研究。
利益冲突:萨达姆政权Abman没有披露。
利益冲突:既有奥斯汀没有披露。
利益冲突:o . Danhaive没有披露。
支持声明:这出版的部分支持由弗雷德里克和玛格丽特·l·惠好基础,杰登de Luca基金会(d .常春藤c . Galambos)、国家卫生研究院的基金,R01HL114753 U01HL121518(萨达姆政权Abman), NIH / NCATS科罗拉多CTSA目前授予数量UL1 TR002535, NIH HL105333(厕所尼科尔斯,M.W. Pauciulo),和一个无限制的基耶西基金会的资助,意大利帕尔马(o . Danhaive r . Cutrera d Peca)。资金信息,本文一直存放在Crossref资助者注册表。
- 收到了2018年10月17日。
- 接受2019年4月19日。
- 版权©2019人队