白質腦病伴共濟失調（LKPAT）新基因發現：CLCN2純合錯義變異p.A506V與男性不育癥的關聯機制探究

《Frontiers in Genetics》：Identification of a novel CLCN2 homozygous variant in a man with leukoencephalopathy and infertility: a case report and literature review

【字體： 大 中 小 】 時間：2026年02月26日 來源：Frontiers in Genetics 2.8

　　

摘要

白質腦病伴共濟失調（Leukoencephalopathy with ataxia, LKPAT），也稱為CLCN2相關白質腦病，是一種罕見的常染色體隱性遺傳病，由CLCN2基因的致病性變異引起。該基因編碼一種普遍表達的氯離子通道蛋白ClC-2。本研究報告了一例48歲的中國男性患者，表現為頭暈、左下肢無力和輕度小腦性共濟失調，并有不育癥（無精子癥）病史。腦部磁共振成像（MRI）顯示雙側對稱、融合的白質異常信號。通過靶向二代測序，在該患者中鑒定出一個新型的雙等位基因錯義變異c.1517C > T (p.Ala506Val)。本文通過對該病例的詳細報道、生物信息學分析以及文獻回顧，探討了CLCN2變異的致病機制及其潛在的基因型-表型相關性。

引言

LKPAT的臨床特征不典型，包括輕度共濟失調、認知障礙、精神癥狀、頭痛和痙攣等，表現高度可變，可能伴有輕度視覺障礙、聽覺異常和男性不育。腦部MRI的特征性表現為內囊后肢、中腦大腦腳和小腦中腳的對稱性白質信號異常。CLCN2基因編碼的ClC-2通道蛋白參與大腦離子和水的穩態調節。自2013年首次報道以來，全球僅在45個無親緣關系的家庭中的48名患者中發現了31種CLCN2致病性變異。本研究報道一例攜帶新型CLCN2純合錯義變異的白質腦病伴不育癥患者，并通過計算機模擬分析探討了該變異對ClC-2蛋白結構的影響，同時結合文獻數據，對CLCN2相關疾病的臨床特征和基因型-表型特征進行了綜述。

材料與方法

本研究招募了一個中國家庭，患者來自上海交通大學醫學院附屬上海市第六人民醫院神經內科。通過靶向二代測序（NGS）對患者進行白質營養不良和遺傳性腦白質病相關的320個候選基因的變異篩查。使用生物信息學工具（PolyPhen-2， SIFT， BayesDel_noAF， REVEL， VEST4）評估新發現變異的致病性。基于人ClC-2晶體結構（PDB: 7XF5），利用SWISS-MODEL服務器構建了突變體蛋白模型，并使用PyMOL進行可視化分析。使用ZDOCK在線服務器預測了突變體ClC-2與輔助亞基GlialCAM之間的蛋白質對接模型。

結果

患者臨床特征

患者為48歲男性，45歲時首次出現頭暈，隨后3年癥狀緩慢進展，并出現左下肢無力。神經系統檢查發現左下肢肌力減弱和輕度小腦性共濟失調。簡易精神狀態檢查（MMSE）得分為24分。患者有明確的無精子癥病史，且父母為近親結婚。

腦部MRI顯示，在內囊后肢、中腦大腦腳、小腦中腳、雙側額頂枕葉白質、胼胝體壓部及小腦白質區域，存在對稱、融合的T₁加權像低信號和T₂加權像高信號異常。受累區域在彌散加權成像（DWI）上呈高信號，但表觀彌散系數（ADC）無受限。增強T₁加權像未見強化。血液學、腦脊液（CSF）分析、腦電圖、肌電圖等檢查基本正常。

CLCN2致病性變異的鑒定

通過NGS基因panel，在患者中僅鑒定出一個MAF（次要等位基因頻率）小于0.05的錯義變異：CLCN2 (NM_004366.6) c.1517C > T (p.Ala506Val)。該p.A506V變異在ExAC和gnomAD數據庫中頻率極低，且經多種生物信息學工具預測為致病性。此外，為排除臨床表現重疊的疾病，對脆性X相關震顫/共濟失調綜合征（FXTAS）和神經元核內包涵體病（NIID）相關的基因（FMR1和NOTCH2NLC）進行了重復擴增分析，結果顯示重復數正常，排除了這兩種疾病。

遺傳學分析

人ClC-2以同源二聚體形式存在。Ala506位于跨膜螺旋O結構域，靠近離子通道通路，且在進化中高度保守。計算機模擬分析顯示，A506V的替換改變了與周圍氨基酸（V502， A510）的氫鍵形成，并在氯離子結合位點（E205， Y553， S162， K188）之間產生了新的相互作用，可能破壞蛋白質空間構象和ClC-2的門控特性。

此外，ClC-2的輔助亞基GlialCAM能與其結合并調節其生物物理特性和亞細胞定位。對接模型預測顯示，A506V變異改變了ClC-2與GlialCAM界面殘基之間的氫鍵和π相互作用，可能影響復合物的正常形成和穩定性。

文獻綜述

通過對文獻的系統回顧，共匯總了49例（包括本研究病例）LKPAT患者的資料。患者平均發病年齡為27±20歲，成人起病更常見（64.6%），近親結婚率為62.2%。亞洲（尤其是日本和中國）報告病例最多。臨床表現異質性大，最常見的表現是小腦性共濟失調（75.5%），其次是視覺障礙（41.3%）、聽覺癥狀（27.3%）、頭痛（34.7%）、認知障礙（32.7%）等。值得注意的是，在成年男性患者中，36.4%確診因無精子癥不育，另有45.5%的男性患者無子女，提示可能存在不育。

迄今已報道的32種CLCN2致病性變異中，移碼變異占34.4%，無義變異占18.8%，錯義變異占43.8%，框內缺失占3.1%。

討論

LKPAT由于表型變異大、病程溫和，常導致診斷延遲。共濟失調、視覺或聽覺障礙以及男性不育，結合典型的腦MRI白質對稱性改變，是提示LKPAT的重要臨床線索。本病需與FXTAS和NIID等疾病鑒別，后兩者在臨床和影像學上有部分重疊，但各有其特征（如FXTAS常見全腦萎縮，NIID在DWI上皮髓質交界處高信號）。

CLCN2雙等位基因致病性變異的鑒定是確診LKPAT的金標準。ClC-2蛋白每個亞基包含18個α螺旋（A-R）和2個胞內CBS結構域。大多數已報道的LKPAT相關錯義變異位于跨膜結構域，靠近離子滲透通路。本研究發現的A506V變異即位于此區域。分析表明，該變異可能通過改變氫鍵網絡影響氯離子傳導和通道門控。同時，該變異還可能削弱ClC-2與GlialCAM的相互作用，從而影響ClC-2在膠質細胞膜上的穩定性和功能。功能喪失的ClC-2變異可能導致髓鞘內水腫，并可能通過改變生殖細胞離子環境引起睪丸變性和不育。

有趣的是，某些位于胞質結構域（尤其是N端失活域附近）的CLCN2錯義變異會導致功能獲得，與家族性醛固酮增多癥II型（FH-II）相關，這與LKPAT的功能喪失機制形成對比。這提示了CLCN2相關疾病潛在的基因型-表型特征：功能喪失變異（多位于跨膜域）與LKPAT相關，而功能獲得變異（多影響N端失活域）與FH-II相關。本研究的一個局限性是缺乏家系驗證和更深入的功能實驗。

結論

本研究在一個LKPAT患者中發現了一個新型的CLCN2純合致病性變異（p.A506V）。病程緩慢、癥狀非特異且多變使得CLCN2相關白質腦病的診斷充滿挑戰。對于表現為共濟失調、聽覺或視覺障礙以及不育的男性個體，若腦MRI呈現特征性白質改變，應考慮進行CLCN2相關檢測。目前該病尚無特異性治療方法，產前基因檢測對于預防患兒出生至關重要。本研究拓展了LKPAT的基因型譜，揭示了CLCN2 A506V變異的潛在致病機制，為未來針對CLCN2相關白質腦病的治療研究提供了有價值的見解。