中国当代儿科杂志  2014, Vol. 16 Issue (1): 62-66   PDF    
亚甲基四氢叶酸还原酶缺陷导致学童精神分裂症
王峤1, 刘靖2, 刘玉鹏1, 李溪远1, 马艳艳1, 吴桐菲1, 丁圆1, 宋金青1, 王玉洁1, 杨艳玲1     
1. 北京大学第一医院儿科, 北京 100034;
2. 北京大学第六医院儿科, 北京 100191
摘要:亚甲基四氢叶酸还原酶(MTHFR)缺陷是一种少见的常染色体隐性遗传性疾病,是高同型半胱氨酸血症的常见类型之一。该文通过对1例MTHFR缺陷导致的精神障碍的临床经过、生化特点、MTHFR 基因突变进行回顾性研究,探讨该病的临床特点与诊疗方法。患儿11岁起出现精神异常,恐惧、幻听、学习困难、入睡困难、脾气暴躁、发呆、傻笑,符合精神分裂症诊断。多种精神科药物治疗无效,休学。13岁时来院就诊,血、尿总同型半胱氨酸明显升高。血浆和脑脊液叶酸均显著降低。血液蛋氨酸水平正常。患儿MTHFR基因存在665C>T纯合突变。经亚叶酸钙、维生素B12、维生素B6、甜菜碱补充治疗1周后,患儿血清及尿液总同型半胱氨酸降至正常,病情逐步改善,3个月后复学。晚发型MTHFR缺陷合并继发性脑叶酸缺乏症的患儿可表现为精神分裂症;血液及尿液总同型半胱氨酸测定、血液氨基酸测定、血清及脑脊液叶酸测定及基因分析对患者的病因诊断非常重要;补充叶酸、维生素B6、维生素B12、甜菜碱治疗有效。
关键词精神分裂症     亚甲基四氢叶酸还原酶     高同型半胱氨酸血症     同型半胱氨酸     脑叶酸缺乏症     儿童    
Methylenetetrahydrofolate reductase deficiency-induced schizophrenia in a school-age boy
WANG Qiao1, LIU Jing2, LIU Yu-Peng1, LI Xi-Yuan1, MA Yan-Yan1, WU Tong-Fei1, DING Yuan1, SONG Jin-Qing1, WANG Yu-Jie1, YANG Yan-Ling1     
Department of Pediatrics, Peking University First Hospital, Beijing 100034, China
Abstract:Methylenetetrahydrofolate reductase (MTHFR) deficiency is a rare autosomal recessive disorder. It is known that MTHFR deficiency may result in hyperhomocysteinemia, but MTHFR deficiency-induced schizophrenia has been rarely reported. Here we present the clinical course, biochemical and genetic characteristics of schizophrenia resulted from MTHFR deficiency in a school-age boy. He was 13 years old. He was admitted with a two-year history of fear, auditory hallucination, learning difficulty, sleeping problems, irascibility, drowsing and giggling. At admission, he had significantly elevated plasma and urine levels of total homocysteine, significantly decreased levels of folate in serum and cerebrospinal fluid, and a normal blood concentration of methionine. Further DNA sequencing analysis showed 665C>T homozygous mutations in the MTHFR gene. The patient was diagnosed with MTHFR deficiency-associated schizophrenia and treatment with calcium folinate, vitamin B12, vitamin B6, and betaine was initiated. After the treatment for 1 week, his plasma and urine levels of homocysteine were decreased to a normal range and the clinical symptoms were significantly improved. After 3 months of treatment, the patient returned to school. He is now living with normal school life. In summary, children with late-onset MTHFR deficiency and secondary cerebral folate deficiency may lead to schizophrenia. This rare condition can be early diagnosed through analyses of blood and urine total homocysteine, amino acids in blood and folate in blood and cerebral fluid and successfully treated with folinic acid, vitamin B6, vitamin B12 and betaine.
Key words: Schizophrenia     Methylenetetrahydrofolate reductase     Hyperhomocysteinemia     Homocysteine     Cerebral folate deficiency     Child    

亚甲基四氢叶酸还原酶(MTHFR)缺陷(MIM #236250)又被称为高同型半胱氨酸血症2型,是 一种少见的常染色体隐性遗传性疾病。MTHFR缺 陷导致血液叶酸、5-甲基四氢叶酸降低,同型半 胱氨酸水平升高,蛋氨酸降低,引起一系列病理 改变 [1] 。患者个体差异很大,临床症状缺乏特异性。 严重者于婴儿期起病,主要表现为智力运动落后、 癫癎和小头畸形,甚至早期死亡。轻症患者于学 龄期至成年发病,可表现为精神障碍、共济失调 或亚急性联合变性症状,少数患者无症状 [2] 。本文 拟就1例MTHFR缺陷导致的高同型半胱氨酸血症 合并脑叶酸缺乏症的精神分裂症学龄儿童病例进 行分析,并结合文献进行综述。

1 概述
1.1 病因、发病机制

同型半胱氨酸在体内有两条代谢通路,一是 通过胱硫醚合成酶的催化形成胱硫醚,二是通过 蛋氨酸合成酶和5-甲基四氢叶酸的作用合成蛋氨 酸 [3] 。MTHFR缺陷导致5,10-亚甲基四氢叶酸向5- 甲基四氢叶酸的转化受限,继而引起5-甲基四氢 叶酸缺乏、高同型半胱氨酸血症和低蛋氨酸血症 [4] 。 此外,5-甲基四氢叶酸是血液和脑脊液循环中的 主要叶酸形式,参与多种物质代谢,MTHFR缺乏 患者血液及脑脊液中的叶酸水平下降,引起继发 性脑叶酸缺乏症 [5, 6, 7] 。高同型半胱氨酸血症、低蛋 氨酸血症、脑叶酸缺乏可能是导致MTHFR缺陷患 者的神经系统损伤的共同原因 [6, 7]

1.2 临床表现

早发型MTHFR缺陷患者多于婴儿期起病, 病情严重,表现为智力运动落后、癫癎和小头畸形, 一些患者出现呼吸暂停。晚发型患者可于儿童至 成年发病,可表现为精神障碍、癫癎、共济失调 或类似维生素B12缺乏引起的亚急性联合变性样症 状 [7, 8] 。脑血管血栓是晚发型患者较为常见的死亡 原因 [9] 。此外,有报道患者出现类似Angelman综 合征的表现 [10] 。少数患者脑磁共振扫描可见脑萎 缩和脱髓鞘改变 [11] 。部分患者可能终身无症状 [8]

1.3 诊断与鉴别诊断

晚发型MTHFR缺陷患者以神经精神障碍为 主,缺乏特异性,临床诊断困难,对于原因不明的智力运动落后、癫癎、精神障碍、共济失调、 亚急性联合变性症状的患者需考虑该病的可能, 及早进行生化检查。血液及尿液总同型半胱氨酸 浓度测定是发现本病的关键技术,患者血及尿液 总同型半胱氨酸水平多显著升高 [2] 。为鉴别维生素 B12缺乏、叶酸缺乏、甲基丙二酸尿症合并同型半 胱氨酸血症等其他原因所导致的高同型半胱氨酸 血症,需检测患者血液维生素B12、叶酸、氨基酸、 酯酰肉碱及尿液有机酸谱 [12, 13] 。MTHFR缺陷患者 体内5-甲基四氢叶酸水平下降,引起继发性的血 清叶酸和蛋氨酸降低,血液酯酰肉碱谱及尿液有 机酸谱正常,脑脊液中叶酸、5-甲基四氢叶酸水 平降低 [2] 。虽然本病为叶酸代谢障碍,但患者血液 常规化验一般不合并大细胞贫血 [6]

基因诊断或酶活性检测是确诊的关键技术。 MTHFR活性检测可采用肝细胞、淋巴细胞、白细 胞、成纤维细胞,但需注意细胞周期对酶活性的 影响 [14] 。编码MTHFR的MTHFR基因位于染色体 1p36.3,含有11个外显子,现已报道了20多种致 病突变可导致严重的MTHFR酶活性缺陷 [15] 。此外, 关于MTHFR基因热点突变的研究也受到了多学科 广泛关注,可能与高血压、冠心病、胎儿神经管 缺陷、唐氏综合征等疾病有关 [16, 17, 18]

1.4 治疗

多数MTHFR缺陷患者可通过药物治疗获得良 好的控制,主要方法为口服甜菜碱(3~6 g/d,最 大量可达10 g/d)和亚叶酸(0.5~1.5 mg/kg·d)。 甜菜碱可帮助同型半胱氨酸通过甜菜碱甲基转移 酶转化成蛋氨酸。但大脑中不存在甜菜碱甲基转 移酶,5-甲基四氢叶酸是唯一能通过血脑屏障的 叶酸形式,因此亚叶酸是治疗MTHFR缺陷必不可 少的药物。对于合并贫血、营养不良、慢性胃肠 疾病、癫癎、精神障碍等合并症的患者,应给相 应营养支持与对症治疗 [19, 20]

早期治疗可有效防止MTHFR缺陷患者神经 系统损害及心脑血管损伤,最理想的治疗是出生 后即开始治疗。但是,目前尚缺乏适宜的新生儿 筛查技术进行血液总半胱氨酸检测以发现MTHFR 缺陷 [21] 。对于同型半胱氨酸血症1型,新生儿 筛查的原理为检测血液内升高的蛋氨酸,但是, MTHFR缺陷患者血液蛋氨酸降低或正常,通过目 前的新生儿筛查不能被检出。

1.5 产前诊断

1985年,Christensen等 [22] 报道了第1例经 羊水细胞MTHFR活性分析获得出生前诊断的 MTHFR缺乏症的病例。胎儿生后即开始口服甜菜 碱、叶酸和维生素B12,直至21岁未出现任何症状, 智力运动正常。现在,羊水细胞和绒毛细胞都可 用于MTHFR活性和MTHFR基因分析,羊水总同 型半胱氨酸浓度也可以协助诊断 [23]

2 病例报告
2.1 病史

患儿,男,13岁,因精神异常2年就诊。患 儿11岁起无明显诱因出现精神异常,表现为惊恐、 幻听、学习困难、入睡困难、脾气暴躁、发呆、 无故大笑、自言自语,后逐渐出现动作慢、反应慢。 有时述头痛、头晕,不伴抽搐、呕吐。于北京大 学第六医院就诊,被诊断为“精神分裂症” [24] ,口 服利培酮片、芮达、奥氮平等治疗1年余,症状 无明显好转,休学1年。近1年来便秘,易疲劳。

患儿为第1胎,在胎龄36周经剖宫产出生, 生后无窒息等围产期异常。11岁之前体格、智力 及运动发育正常,发病前为小学6年级学生,成 绩良好。父母健康,非近亲结婚,家族中无类似疾病家族史。

2.2 体格检查

头围55 cm,身高170 cm,体重60 kg,无表 观畸形,心、肺、腹体查无异常。头颅、脊柱、 颅神经检查无异常。步态正常,四肢肌力、肌张 力正常,双膝腱反射对称适中,双侧踝阵挛阴性, 双侧巴氏征阴性。

2.3 实验室检查

血常规检查未见明显异常。血氨140μmol/L(正 常值<60μmol/L)。血糖、肝功能、肾功能、心肌 酶谱检查未见异常。脑电图检查未见异常。头颅 磁共振扫描未见明显异常。

血液氨基酸、酯酰肉碱谱分析和尿液有机酸 分析未见异常,排除典型的氨基酸、脂肪酸和有 机酸代谢性疾病。血液及尿液总同型半胱氨酸显 著增高,血清及脑脊液叶酸降低,血清维生素B12 略低。父亲血清总同型半胱氨酸、叶酸及维生素 B12水平正常。母亲血清总同型半胱氨酸增高,叶 酸降低(表1)。

表 1患儿及其父母生化及基因分析结果

MTHFR基因家系分析(表1图 1):患儿 存在665C>T(A222V)纯合突变,父亲为665C>T 杂合突变携带者,母亲存在665C>T纯合突变。结 合母亲的生化检测结果,母亲亦为MTHFR缺乏症 患者,但无明显临床症状。

图 1 患儿及其父母MTHFR基因部分序列 患儿存在665C>T(A222V)纯合突变,父亲为665C>T杂合突变携带者,母亲存在665C>T纯合突变。箭头所指为MTHFR基因c.665位点。

2.4 诊断

患儿表现为晚期儿童期发生的精神障碍,无 其他系统症状,血、尿同型半胱氨酸水平明显升高, 血液、脑脊液中的叶酸水平显著降低,MTHFR基 因分析证实665C>T(A222V)纯合突变,符合 MTHFR缺陷所致高同型半胱氨酸血症2型诊断, 合并继发性脑叶酸缺乏症、精神分裂症。

2.5 治疗与随访

确诊后开始口服亚叶酸钙15 mg/d,甜菜碱 1 g/d,维生素B6 20 mg/次,2次/d,肌内注射维 生素B12 1 mg/d。治疗1周后复查,患儿症状有所 好转,恐惧减轻,与家人语言及情感交流增多, 动作缓慢有所改善,但仍有发呆、无故大笑、不 敢独处的现象,血、尿总同型半胱氨酸水平降低 至正常,血清叶酸水平恢复正常((表1)。治疗 1月后随访,患儿恐惧现象明显好转,睡眠好,无 发呆、无故大笑发作,能与家人正常交流,抗精 神障碍药物逐渐减量。治疗3个月后复查,患儿 情绪活泼,精神状况正常,复学后适应良好。现 在14岁,治疗后1年,初中一年级学生,正常就读, 亚叶酸钙、甜菜碱、维生素B12维持治疗。

3 讨论

MTHFR缺陷是较常见的遗传性叶酸代谢障碍 性疾病之一,也是遗传性高同型半胱氨酸血症的 主要病种之一。MTHFR是叶酸参与的同型半胱氨 酸再甲基化过程中的关键酶。患者的临床表现多 样,可导致神经精神损害、智力运动落后、血管 疾病等,严重患者早期死亡,温和型可终身无症状。 本例起病隐匿,无明显发病诱因,11岁之前健康, 11岁之后出现精神障碍,临床表现符合“精神分 裂症”诊断 [24] ,近2年的精神类药物治疗无明显 疗效。血、尿总同型半胱氨酸水平显著增高,符 合高同型半胱氨酸血症诊断。患儿血、脑脊液的 叶酸水平降低,提示MTHFR缺乏,经基因检测发 现MTHFR基因665C>T纯合突变(即既往文献报 道的677 C>T突变 [25] ),确诊为MTHFR缺陷,为 我国首例通过脑脊液叶酸测定及基因分析确诊的 MTHFR缺陷儿童病例。

1975年国外报道了以精神分裂症发病的 MTHFR缺陷的病例 [26] 。患者为15岁女孩,表现为无明显诱因的妄想、幻觉、紧张,精神科治 疗无效,对吡哆醇和叶酸治疗有反应。从此,关 于MTHFR与精神分裂症的相关性受到了广泛关 注。Lewis等 [27] 在2005年对MTHFR和精神分裂 症进行meta分析,结果提示MTHFR缺陷是导致 精神分裂症的高危因素之一。Allen等 [28] 2008年 对1211例精神分裂症患者和1729例对照患者进 行了meta分析,结果发现MTHFR基因677C>T 和2289C>T突变与精神分裂症密切相关,这两种 突变都会造成MTHFR活性下降。我国邓红等 [29] 在2002年对115个精神分裂症家系患者进行了 MTHFR基因677C>T突变与精神分裂症的连锁不 平衡分析,分析结果表明发病年龄在25岁以下的 患者中,MTHFR基因突变与精神分裂症存在连锁 不平衡关系,提示677C>T突变可能为精神分裂症 的易感基因之一。以上研究显示,MTHFR缺乏与 精神分裂症有一定的相关性。对于精神分裂症患 者应注意患者血清及尿液总同型半胱氨酸和叶酸 水平,必要时进行脑脊液叶酸测定及基因检查, 协助病因诊断。665C>T突变是全球较高的致病突 变,Wilcken等 [30] 对来自16个地区的7000名新 生儿进行筛查,携带者高达19.8%,在中国北方人 群中较为常见。665C>T纯合突变导致MTHFR活 性下降,患者血中同型半胱氨酸水平明显升高 [31]

MTHFR缺乏患者对亚叶酸、甜菜碱等药物反 应良好,对于青少年期发病的精神分裂症患儿应 注意进行鉴别诊断,争取早期正确的对因治疗。

小结:MTHFR缺陷是遗传代谢病中可治疗 的疾病之一,早期诊断、亚叶酸及甜菜碱等药物 治疗是改善预后的关键。患者的临床表现多样, 可自新生儿至成年发病,晚发型患者可表现为精 神障碍、亚急性联合变性样症状、癫癎等神经精 神异常,血清总同型半胱氨酸、维生素B12、叶酸 测定有助于诊断与鉴别诊断。通过脑脊液5-甲基 四氢叶酸测定,可鉴别原发及继发性脑叶酸缺乏 症,指导患者的长期治疗。MTHFR基因分析不仅 有助于确诊,也是进行患者家系遗传指导的关键。 本研究通过上述生化与基因分析确诊了我国首例 MTHFR缺陷导致的学童精神分裂症,经亚叶酸钙、 维生素B12、维生素B6、甜菜碱补充治疗后,患者 病情逐步改善,回归正常生活。儿童精神分裂症 的病因与治疗是儿童精神神经科学研究的疑难领域,一些遗传代谢病患者通过有效干预可能获得 康复。

参考文献
[1] Matthews RG, Sheppard C, Goulding C. Methylenetetrahydrofolate reductase and methionine synthase: biochemistry and molecular biology[J]. Eur J Pediatr, 1998, 157(Suppl 2): S54-S59.
[2] Bakker RC, Brandjes DP. Hyperhomocysteinaemia and associated disease[J]. Pharm World Sci, 1997, 19(3): 126-132.
[3] 董滟,雷敏,董慧君. 高同型半胱氨酸血症的研究进展[J].中华现代内科学杂志, 2007, 4(9): 808-810.
[4] 刘建伟,吴多斌,叶玲,等. PCR-RFLP 法检测MTHFR基因C677T 突变[J].中国老年学杂志, 2003, 23(4): 210-212.
[5] Hyland K, Shoffner J, Heales SJ. Cerebral folate deficiency[J]. J Inherit Metab Dis, 2010, 33(5): 563-570.
[6] 王成硕, 张罗, 韩德民. 标准化尘螨变应原疫苗治疗变应性鼻炎的疗效和安全性评估[J]. 首都医科大学学报, 2005, 26(3): 246-248.
[7] 王峤,杨艳玲. 脑叶酸缺乏症诊断和治疗的研究进展[J]. 中华儿科杂志,2012, 50 (11): 874-877.
[8] Haworth JC, Dilling LA, Surtees RA, et al. Symptomatic and asymptomatic methylenetetrahydrofolate reductase deficiency in two adult brothers[J]. Am J Med Genet, 1993, 45(5): 572-576.
[9] Prasad AN, Rupar CA, Prasad C. Methylenetetrahydrofolate reductase (MTHFR) deficiency and infantile epilepsy[J]. Brain Dev, 2011, 33(9): 758-769.
[10] Arn PH, Williams CA, Zori RT, et al. Methylenetetrahydrofolate reductase deficiency in a patient with phenotypic findings of Angelman syndrome[J]. Am J Med Genet, 1998, 77(3): 198-200.
[11] Engelbrecht V, Rassek M, Huismann J, et al. MR and proton MR spectroscopy of the brain in hyperhomocysteinemia caused by methylenetetrahydrofolate reductasedeficiency[J]. AJNR Am J Neuroradiol, 1997, 18(3): 536-539.
[12] Sayami S, 张尧, 杨艳玲. 同型半胱氨酸血症的临床研究进展[J]. 中国医刊, 2008, 43(12): 29-31.
[13] 刘玉鹏, 马艳艳, 吴桐菲, 等. 早发型甲基丙二酸尿症160例新生儿期异常表现[J]. 中华儿科杂志,2012,50(6): 410-414.
[14] Rosenblatt DS, Lue-Shing H, Arzoumanian A, et al. Methylenetetrahydrofolate reductase deficiency: thermolability of residual MR activity,methionione synthase activity, and methylcobalamin levels in cultured fibroblasts[J]. Biochem Med Met Biol, 1992, 47(3): 221-225.
[15] Goyette P, Christensen B, Rosenblatt DS, et al. Severe and mild mutations in cis for the methyleneterahydrofolate gene, and descripyion of 5 novel mutations in MTHFR[J]. Am J Hum Genet, 1996, 59(6): 1268-1275.
[16] Klerk M, Verhoef P, Clarke R, et al. MTHFR 677C-T polymorphism and risk of coronary heart disease: a meta-analysis[J]. JAMA, 2002, 288(16): 2023-2031.
[17] Motulsky AG. Nutritional ecogenetics: homocysteine-related arteriosclerotic vascular disease, neural tube defects, and folic acid[J]. Am J Hum Genet, 1996, 58(3): 17-20.
[18] Qian X, Lu Z, Tan M, et al. A meta-analysis of association between C677T polymorphism in the methylenetetrahydrofolate reductase gene and hypertension[J]. Eur J Hum, Genet, 2007, 15(12): 1239-1245.
[19] Ronge E, Kjellman B. Long term treatment with betaine in methylenetetrahydrofolate reductase deficiency[J]. Arch Dis Child, 1996, 74(3): 239-241.
[20] Schiff M, Benoist JF, Tilea B, et al. Isolated remethylation disorders: do our treatments benefit patients?[J]. J Inherit Metab Dis, 2011, 34(1):137-145.
[21] 顾学范, 叶军, 韩连书. 上海地区遗传代谢病的新生儿筛查[J]. 临床儿科杂志, 2009, 27(2): 101-105.
[22] Christensen E, Brandt NJ. Prenatal diagnosis of 5,10-methylenete-trahydrofolate reductase deficiency[J]. New Eng J Med, 1985, 313(1): 50-51.
[23] Morel CF, Scott P, Christensen E, et al. Prenatal diagnosis for severe methylenetetrahydrofolate reductase deficiency by linkage analysis and enzymatic assay[J]. Mol Genet Metab, 2005, 85(2):115-120.
[24] 曹静. 儿童期精神分裂症的研究进展[J]. 医学理论与实践, 2013, 26 (9): 1146-1148.
[25] Fredriksen A, Meyer K, Ueland PM, et al. Large-scale population-based metabolic phenotyping of thirteen genetic polymorphisms related to one-carbon metabolism[J]. Hum Mutat, 2007, 28(9): 856-865.
[26] Freeman JM, Finkelstein JD, Mudd SH. Folate-responsive homocystinuria and "schizophrenia". A defect in methylation due to deficient 5,10-methylenetetrahydrofolate reductase activity[J]. N Engl J Med, 1975, 292(10): 491-496.
[27] Lewis SJ, Zammit S, Gunnell D, et al. A meta-analysis of the MTHFR C677T polymorphism and schizophrenia risk[J]. Am J Med Genet B Neuropsychiatr Genet, 2005, 135B(1): 2-4.
[28] Allen NC, Bagade S, McQueen MB, et al. Systematic meta-analyses and field synopsis of genetic association studies in schizophrenia: the SzGene database[J]. Nat Genet, 2008, 40(7): 827-834.
[29] 邓红, 刘协和, 蔡贵庆, 等. 甲叉四氢叶酸还原酶C677T与精神分裂症的连锁不平衡研究[J]. 中华医学遗传学杂, 2002, 19(3):198-200.
[30] Wilcken B, Bamforth F, Li Z, et al. Geographical and ethnic variation of the 677C-T allele of 5,10 methylenetetrahydrofolate reductase (MTHFR): findings from over 7000 newborns from 16 areas world wide[J]. J Med Genet, 2003, 40(8): 619-625.
[31] Frosst P, Blom HJ, Milos R, et al. A candidate genetic risk factor for vascular disease: a common mutation in methylenetetrahydrofolate reductase[J]. Nat Genet, 1995, 10(1): 111-113.