NRL相关常染色体隐性视网膜病变：拓展表型谱与自然史的新发现及文献综述

《Ophthalmic Epidemiology》：NRL-associated autosomal recessive retinopathy: novel variants expanding the phenotype, natural history and a comprehensive literature search

本研究报告了三个新型NRL基因常染色体隐性变异，扩展了NRL相关视网膜病变的表型谱，首次将小眼畸形纳入其临床特征。研究通过多模态成像（OCT、UWAF）、功能学检查（ERG、VF）及全面文献回顾，证实了这些变异导致的增强S锥体综合征（ESCS）典型特征，并深入探讨了基因型-表型关联，为理解该罕见病的发病机制与临床管理提供了重要依据。

　　

摘要

背景

神经视网膜亮氨酸拉链（NRL）是一个关键的转录因子，在光感受器细胞的发育和分化中起核心作用。该基因的变异可导致一种称为增强S锥体综合征（ESCS）的视网膜表型。本研究报道了三个新型常染色体隐性（ar）NRL变异，并将NRL相关视网膜病变的临床眼科表型扩展至包括小眼畸形。

方法

研究检查包括电诊断测试、最佳矫正视力（BCVA）、光学相干断层扫描（OCT）、超广角自发荧光（UWAF）、眼底成像和视野检查。文献检索使用了PubMed、Cochrane图书馆和ClinVar数据库。

结果

报告了来自2个不同家庭的3名患者（P1–3），均携带新型双等位基因NRL变异。P1携带新型纯合可能致病性NRL变异p.(Glu86*)。P2和P3的基因筛查分别鉴定出第二个和第三个新型杂合可能致病性变异p.(Leu75Profs *19)和p.(Ser6Alafs *13)。这些患者的多模态成像和功能学研究结果与ESCS的典型特征一致，并附加有小眼畸形特征。

结论

本研究扩展了NRL相关视网膜病变的基因型和表型，并将我们队列的眼部表型与已发表的NRL文献报告进行了比较。

引言

神经视网膜亮氨酸拉链（NRL）是一种属于Maf亚家族的基本模体-亮氨酸拉链（bZIP）转录因子。该基因位于人类染色体14q上，编码3个外显子。外显子1由于缺乏起始密码子而不被翻译。NRL蛋白包含一个最小反式激活结构域（MTD）、铰链区、延伸同源结构域（EHD）、碱性结构域（BD）和碱性亮氨酸拉链结构域（bZIP）。

NRL在杆状光感受器、发育中的晶状体和松果体中表达。在哺乳动物视网膜发育过程中，NRL的表达主要由orthodenticle同源框2（OTX2）、锥杆同源框（CRX）和视黄酸相关孤儿核受体（RORβ）启动。NRL与CRX协同作用，激活杆状光感受器特异性光转导蛋白（包括视紫红质和磷酸二酯酶的α及β亚基），从而指定杆状光感受器细胞。NRL还通过调节NR2E3的表达来抑制锥状光感受器发育途径，从而最终确定杆状细胞命运。在缺乏NRL的情况下，多能祖细胞无法分化为杆状光感受器，而是转向S锥体分化。种系NRL缺失的表型类似于通常与NR2E3隐性变异相关的ESCS表型，突出了这些转录因子之间表型的重叠。NRL变异在人类中已被报道可引起常染色体显性（ad）或常染色体隐性（ar）遗传性视网膜疾病。

arNRL相关视网膜病变常见的临床特征包括最佳矫正视力下降、幼儿期开始的夜盲症、眼球震颤、远视、视网膜周边色素上皮（RPE）水平的色素团块、黄斑囊样水肿（CME）和视盘苍白。全视野视网膜电图（FFERG）反应表现为S锥体敏感性增强和杆状功能减弱。

本研究报道了两个家族中的新型隐性NRL变异，并回顾了已发表的arNRL变异，以理解该基因的基因型-表型相关性。

材料与方法

本研究获得了东南悉尼地方卫生区的伦理批准，并遵循了《赫尔辛基宣言》的原则。

新型NRL变异

回顾性研究了来自两个家庭的3名患者（P1–3），这些患者经基因证实携带新型可能致病性双等位基因NRL变异，招募自澳大利亚悉尼大学Save Sight研究所。每位患者均接受了使用视网膜色素变性/杆锥细胞营养不良panel的下一代测序（NGS）方法。根据已发表的ACMG指南及后续修订版对候选变异进行分类和报告。

最佳矫正视力（BCVA）

使用最小分辨角对数（logMAR）测量BCVA。视力差于1.0 logMAR（Snellen等效为20/200）的患者使用Sheridan Gardiner单字母进行评估，若失败则继续进行数指、手动和光感检查，这些结果按Lange等人描述的方法转换为logMAR等效值。

眼轴长度（AL）

使用ZIESS IOL Master 700测量AL。每只眼睛测量三次以获得平均AL。营造儿童友好环境以提高配合度和结果准确性。小眼畸形是指眼球尺寸比按 chronological 年龄预期的尺寸小2个或更多标准差（1岁儿童<19 mm；成人<21 mm）。

超广角（UWF）视网膜成像

使用UWF成像（Optos Inc, Dunfermline United Kingdom）获取基线（BL）和最近一次随访（LFU）的视网膜图像。获取伪彩色和眼底自发荧光（FAF）视网膜图像，使用绿光（λ532 nm）。

光谱域-光学相干断层扫描（SD-OCT）

使用SD-OCT（Heidelberg Engineering, Heidelberg, Germany）在每次门诊访问时获取 macular OCT扫描。手动校正黄斑体积扫描分割。中央 macular厚度（CMT）由SD-OCT软件基于早期治疗糖尿病视网膜病变研究（ETDRS）图自动获得。

视野（VF）

使用Octopus 900（Haag-Streit Diagnostics, Switzerland）进行半自动 kinetic perimetry（KP）。根据患者的视力水平采用刺激大小和强度（P1: V4e和III4e；P2&P3: I2e, I3e和III4e）。

视网膜电图（ERG）

根据国际临床视觉电生理学会（ISCEV）标准，使用Diagnosys LLC Espion设备（Lowell, MA, USA）进行FFERG并进行分析。对于两名较年轻的患者，使用了Great Ormond St Hospital（GOSH）简化儿科方案。

全面文献检索

使用PubMed、Cochrane图书馆和ClinVar数据库进行文献综述，以探索导致视网膜表型的常染色体隐性NRL变异。关键词包括“autosomal recessive NRL retinopathy”、“NRL retinitis pigmentosa”、“NRL LCA”、“NRL ESCS”、“neural retina leucine zipper”、“transcription factors in retinal development”、“NRL in embryogenesis”、“likely pathogenic NRL variants”。对于ClinVar数据库搜索，使用了术语“NRL”，最后检查于2024年10月。排除了重复、非案例研究或非英文的出版物。选择报告了“致病性”、“可能致病性”或“意义不明确的变异”的常染色体NRL变异分类的已发表研究。根据功能研究分析已发表的遗传变异。报告了至少以下一种眼科临床结果测量指标（BCVA、SD-OCT、KP、眼底描述、UWF-FAF和ERG）的个别病例进行了亚分析，并与我们队列的数据进行了比较。BCVA转换为LogMAR测量单位。

结果

共纳入3名患者的6只眼睛，包括两名男性和一名女性。两名患者是兄弟姐妹（P2和P3）。平均就诊年龄为7.5岁（3-15岁），平均随访时间为5年。所有患者均主诉夜盲症，以及畏光和眩光。所有患者均为远视。P1有中度红绿色觉缺陷和眼球震颤，P2也表现出周边视野丧失。P1还描述了适应不同光强度困难，这一特征与P3相同。所有患者均由相同的IRD眼科医生（JRG, EEC）进行检查。

新型NRL变异

P1（SSI家族1，III2）的基因检测鉴定出一个纯合、可能致病性的NRL基因变异NM_001354768.3(NRL):c.256 G > T p.(Glu86*)。这种提前终止变异是新型的，在ClinVar和gnomAD（v3.1.2）数据库中均不存在。在 curation 过程中应用的ACMG证据代码是PVS1和PM2_supporting。P1的母亲（SSI家族1，II2）被发现是该NM_001354768.3(NRL):c.256 G > T变异的杂合携带者。P2和P3（分别为SSI家族2，III1和III2）揭示了复合杂合NRL变异NM_001354768.3(NRL):c.223dup p.(Leu75Profs19)和NM_001354768.3(NRL):c.16del p.(Ser6Alafs13)。NM_001354768.3(NRL):c.223dup p.(Leu75Profs19) frameshifting变异被分类为致病性，因为它被认为是功能等位基因的丧失，在gnomAD数据库（v3.1.2）中存在的等位基因频率非常低（0.00066%），并且在ClinVar中有多个与视网膜营养不良相关的报告（变异ID: 14043）。在 curation 过程中应用的ACMG证据代码是PVS1、PM2_supporting和PM3。NM_001354768.3(NRL):c.16del p.(Ser6Alafs13) frameshifting变异被分类为可能致病性，因为它也被认为是功能等位基因的丧失，在gnomAD（v3.1.2）中存在的频率非常低（0.0013%），并且在ClinVar数据库中不存在。对P2和P3母亲的 segregation 分析确定她是c.16del的杂合携带者，表明该家族中的变异是反式（in trans）和双等位基因的。

BCVA

15岁时，P1被登记为视力受损，右眼和左眼的BCVA分别为1.00和1.3 logMAR。在间隔9年的LFU访视时，BCVA为右眼1.0 logMAR和左眼0.7 logMAR，黄斑囊样水肿已消退。P2在3岁时双眼BCVA为0.20 logMAR。在间隔3年的LFU访视时，记录的BCVA为双眼0.3 logMAR。他的姐姐（P3）初次就诊时每只眼的BCVA为0.3 logMAR。间隔3年后，LFU时记录的BCVA为右眼0.50 logMAR和左眼0.30 logMAR。

AL和屈光

所有患者均有远视散光。P1的AL为右眼21.48 mm和左眼21.63 mm。这是一只短眼，但未低于正常值两个标准差。他有稳定的右眼内斜视，可能是由于屈光参差性弱视所致。P2的AL分别为右眼19.39 mm和左眼19.55 mm，符合小眼畸形的定义。P3的AL记录为右眼18.90 mm和左眼18.92 mm，P2和P3均表明有小眼畸形。

UWF视网膜成像

P1的眼底成像显示血管弓周围有许多冲压样萎缩灶。P2和P3显示出相似的眼底特征，伴有弥漫性脉络膜和视网膜皱褶以及血管弓外的曲线状斑点。P1的UWF-FAF显示明确的低自发荧光（hypoAF）灶，对应于萎缩区域，偶尔有高自发荧光（hyperAF），与局灶性色素上皮脱离相关。P2和P3的UWF-FAF显示曲线状的高自发荧光条带，对应于脉络膜皱褶和斑点。此外，在视网膜血管弓内有一个加宽的周向椭圆环内存在高荧光点，中央黄斑区豁免。

SD-OCT

P1的SD-OCT在其基线（BL）访视时显示双眼严重的CME伴 schitic 改变。在最近一次随访（LFU）时，这已完全消退，留下一个薄且可变分离的黄斑区椭圆体带。P2和P3通过中心凹的SD-OCT在BL和FU访视时显示保留的外层视网膜椭圆体层。

VF

P1在KP上显示上颞侧和下鼻侧视野轻微收缩。P2和P3对较小的刺激物（I2e, I4e）显示等视线收缩，而对较大的刺激物（III4e）显示完整的等视线。

ERG

P1的暗适应FFERG对弱闪光无反应，对强闪光刺激显示显著降低和延迟的电负性波形。明适应测试显示对强闪光的锥体系统功能障碍，以及有噪声的30 Hz闪烁痕迹。P2和P3的GOSH儿科ERG方案显示对蓝光无反应，提示杆状系统功能障碍但锥体功能保留。

文献综述

文献检索揭示了10项研究和17例报告arNRL变异的病例。这些研究包括3例NRL相关ESCS、2例伴有ESCS样表型的眼咽肌营养不良（OPMD）、10例簇状色素性视网膜营养不良（CPRD）和2例莱伯先天性黑矇（LCA）。包括我们的队列，已报告了3个杂合变异、1个复合杂合变异和13个纯合变异。在杂合组中，有2个frameshifting变异和1个错义变异。对于复合杂合组，1个等位基因是错义变异，而另一个是无义变异。对于纯合组，报告了4个错义、6个frameshifting、1个无义和2个终止缺失变异。我们注意到El-Asrag等人鉴定了一个p.338Lext变异，预计会在正常NRL蛋白链上添加额外的57个氨基酸。我们将已发表研究的临床眼科数据与我们病例的数据进行了比较。十项先前发表的研究中有九项使用视网膜电图评估S锥体功能。Nishiguchi等人使用Humphrey静态视野计配合W/W和B/Y刺激评估S锥体反应。我们队列的AL测量发现了一个独特的小眼畸形表型。文献检索的过程以流程图形式呈现。

讨论

NRL在发育中和成熟的杆状光感受器细胞中表达。它在启动光感受器前体细胞向杆状细胞命运转化以及抑制锥状光感受器命运方面起着至关重要的作用。常染色体隐性NRL变异被报道具有ESCS样表型。

我们在两个家族中鉴定出三种新型双等位基因NRL变异。家族1携带一个纯合NRL p.(Glu86*)变异，家族2携带杂合NRL frameshift变异p.(Leu75Profs19)和p.(Ser6Alafs13)。所有这些变异都被分类为可能致病性。文献中关于双等位基因NRL疾病的研究很少。其中一份报告描述了两个摩洛哥家族。第一个先证者有一个纯合NRL p.(Arg170Ser)变异，有近亲婚配史。第二个有复合杂合变异p.(Arg170Ser)，与另一个等位基因上的单碱基缺失p.(Cys219Valfs4)组合。这些家族的 segregation 分析和父母表型不可用。另一项研究描述了一个巴基斯坦家族和两个散发病例中的双等位基因NRL变异。巴基斯坦家族有一个纯合终止缺失突变p.238Lext57，第二个病例是纯合无义变异p.(Gln80)，第三个病例是纯合p.(Gln182)。

我们病例中的临床眼科特征包括BCVA降低、夜盲症、远视、眼球震颤以及视网膜RPE水平的簇状色素变化。我们队列中的所有这些发现与先前报道的NRL相关视网膜营养不良一致。如我们的一名患者所示，后囊下白内障在一些已发表的NRL变异病例中也有报道。如报道所述，我们两名患者的色觉始终正常，然而，文献中也报道了一些protan和deutan缺陷，正如我们的一名患者所观察到的那样。

我们研究中的先证者在生命的第一和第二个十年内发病。这个发病年龄与已发表研究中描述的年龄相当。在文献中，平均就诊年龄为25.5岁（n=13），而我们的研究是7.5岁（n=3）。

小眼畸形是指小眼睛，AL在1岁时<19 mm；成人<21 mm，在我们的两名患者中发现。这一点先前未在arNRL变异关联中报道过，尚不清楚这些患者是否进行了AL测量。胚胎眼模式调节和眼大小的确定主要由OTX2和MITF控制。NRL似乎不是眼大小的主要决定因素。然而，NRL可能通过其在视网膜分化、杆状光感受器存活以及富含S锥体的视网膜发育中的作用而有所贡献，并且可能通过改变的细胞组成影响眼大小。可能还存在尚未识别的生长因子信号相互作用也影响眼大小。小眼畸形可能源于第二个基因座或多因素病因仍然是合理的。需要进一步评估NRL在早期眼发育中的功能来探索这一假设。

我们队列中的所有三例病例均表现出早期视网膜营养不良，在3-9年的随访期内似乎进展缓慢。

视觉功能在我们队列中似乎高度可变，并且与先前的NRL报告一致，BCVA范围从正常（0.0 logMAR）到严重降低（2.0 logMAR）。我们的一名患者最初因CME而视力差，这在先前的病例中也有报道。总的来说，我们队列中的BCVA在随访期间保持相对稳定，没有临床进展。

与其他已发表的研究一样，我们的患者表现为簇状色素性视网膜病变、脉络膜视网膜改变和沿血管弓的黄色点状病变。这些黄点推测源于 torpedo 样病变以及光感受器和RPE细胞丢失。我们病例中的高反射点与先前描述的点相似。与我们队列相比，10项研究中有2项报道了视盘苍白和视神经抬高，而我们队列中未见。

我们患者的SD-OCT检查发现从内层视网膜和光感受器层的轻度破坏到影响杆状和锥状细胞的 inner 和 outer 视网膜层弥漫性变薄的变化，这与先前报道的病例一致。

我们患者的半自动VF低于正常，与先前的NRL报告一致。像我们的两名儿科患者一样，Maggi等人观察到对较大刺激物的等视线广泛完整，而对较小刺激物的等视线收缩。Larossi等人的p.(Leu8Trpfs11)队列显示相对保留的VF（>2500deg²），而其他已发表的病例显示对更大更亮刺激物（即IV4e和V4e）的等视线严重收缩（<100deg²）。

在我们病例中进行的FFERG识别出具有诊断意义的ERG反应，包括杆状反应缺失、L和M锥体反应降低以及S锥体反应增强。这些发现与先前的NRL报告一致。杆状反应缺失可以通过先前的哺乳动物视网膜模型来解释，该模型显示抑制NRL导致没有杆状光感受器，但有过量的S锥状光感受器，这些细胞由退出细胞周期的后分裂前体细胞产生，这些细胞将其命运从杆状光感受器细胞转换为S锥体细胞。

NRL相关视网膜病变内的表型多样性在文献中得到了很好的解释，我们的病例通过描述具有小眼畸形附加表型的新型NRL变异进一步增加了这种多样性。

结论

我们报告了来自两个不同家族的三名患有NRL相关视网膜病变的患者，携带新型NRL变异。家族1携带一个纯合NRL可能致病性变异p.(Glu86*)，家族2携带杂合NRL frameshift变异p.(Leu75Profs19)和p.(Ser6Alafs13)。我们还在家族2中发现了小眼畸形的新临床眼科表型，在家族1中发现了短眼。我们的工作扩展了arNRL变异在视网膜营养不良（如ESCS）方面的基因型和表型谱。

致谢

作者感谢Vanessa Leung在数据收集中做出的贡献，以及Haipha Ali、Nonna Saakova、Jacinta Walz和Stephanie Retsas进行的电生理学测试。

作为威利协议的一部分，通过澳大利亚大学图书馆员委员会得到悉尼大学支持的开放获取出版。

Marium Raza- 数据管理，形式分析，调查，方法学，资源，验证，可视化，撰写-初稿。

Elisa E Cornish- 概念化，方法学，验证，资源，监督，撰写-审阅编辑。

Chris Ovens- 撰写-审阅编辑。

Benjamin M. Nash- 验证，撰写-审阅编辑。

Julie McGaughran- 验证，撰写-审阅编辑。

Robyn V. Jamieson- 验证，撰写-审阅编辑。

John R. Grigg- 概念化，资金获取，方法学，验证，资源，监督，撰写-审阅编辑。

利益冲突声明

作者未报告潜在的利益冲突。