单卵双生子中RNF213单等位基因新发变异p.Asp4003Gly导致早发重型烟雾病并破坏RING域盐桥

《Neurology Genetics》：Early Severe Moyamoya Disease Due to a Monoallelic RNF213 Variant in Monozygotic Twins

　　

烟雾病（Moyamoya disease, MMD）是一种导致儿童缺血性卒中（ischemic stroke）的动脉病（arteriopathy），其特征为颅内颈内动脉（internal carotid artery, ICA）进行性狭窄。尽管遗传风险因素已被识别，MMD的发病机制仍未完全阐明，并且在将遗传变异与疾病机制和结局相联系方面仍存在显著空白。研究人员描述了一对ex-30周单卵双生子，自婴儿期开始出现复发性缺血事件，并发现其双侧终末颈内动脉狭窄符合MMD。研究人员进行了两轮临床遗传学检测，发现RNF213中一个新的新发（de novo）错义变异（missense variant）。两名患儿均接受最大程度药物治疗，包括抗血小板治疗，但仍出现持续梗死，最终需要手术血管重建。术中识别到粗大的浅表颞动脉（superficial temporal artery, STA）使两名患者均得以进行双侧软脑膜联合血管融通术（pial synangiosis）。这些发现强调，在儿童卒中和MMD中选择适当广泛的遗传学检测策略的重要性，因为快速2000基因panel（rapid 2000-gene panel）最初未能捕获致病变异。所识别的RNF213变异被预测破坏对蛋白质折叠和功能至关重要的盐桥（salt bridge），为儿童起病血管病提供可能的机制见解，并发现致病变异的局部热点。这些观察扩展了RNF213相关MMD的谱系，并为早发疾病的方法提供信息。

研究背景与问题：烟雾病（Moyamoya disease, MMD）是一种脑血管病，定义为终末颈内动脉（internal carotid artery, ICA）及其近端分支进行性狭窄。在儿童中，MMD是导致急性缺血性卒中（ischemic stroke）的常见动脉病（arteriopathy），遗传因素起重要作用。已有多个单基因变异被涉及MMD发生，涉及多种信号通路和细胞功能。然而，MMD发病机制仍未完全清楚，遗传变异与疾病机制和结局之间的联系存在显著空白，尤其早发、重型病例的临床异质性、侧支形成差异及诊疗策略尚未明确。该研究针对一对ex-30周单卵双生子，患儿自婴儿期出现复发性缺血事件，最终诊断为严重进行性MMD，旨在通过临床表型、影像学、遗传学及蛋白结构分析识别致病变异并探讨机制与诊疗意义。

研究概述与意义：研究人员报告一对单卵双生子，首次缺血事件发生于10周，发现双侧终末ICA狭窄符合MMD。两轮临床遗传学检测发现RNF213新发错义变异。尽管接受最大程度药物治疗，包括抗血小板治疗，患儿仍持续发生梗死，最终接受双侧软脑膜联合血管融通术（pial synangiosis）。术中识别到粗大STA。研究结论提示，该RNF213变异扩展了RNF213相关MMD谱系，强调儿童卒中和MMD需采用更广泛遗传学检测策略，快速2000基因panel可能遗漏致病变异；该变异预测破坏RING域盐桥（salt bridge），提供机制见解并发现局部热点。其意义在于诊断策略、机制研究和早期手术干预方面均提供信息。

关键技术方法（不超过250字）：研究以一对ex-30周单卵双生子及其父母为样本，根据Children's Hospital of Philadelphia机构审查委员会指南豁免审查，并获法定监护人书面知情同意。临床采用视频脑电图（electroencephalogram, EEG）、CT（computed tomography）、MRI（magnetic resonance imaging）、磁共振血管成像（magnetic resonance angiography, MRA）、数字减影血管造影（digital subtraction angiography, DSA）及术中多普勒评估。遗传学先采用快速靶向基因组分析（Rapid Targeted Analysis of Genome），后行trio-based全外显子组测序（whole-exome sequencing, WES）。蛋白结构用YASARA View可视化，稳定性用DynaMut2估计；将ClinVar截至2026年1月报道的RNF213变异按氨基酸位置映射，在RStudio中计算±10氨基酸滑动平均，采用Savitzky-Golay滤波，以单侧检验和Benjamini-Hochberg校正评估热点，FDR<0.05。

研究结果：
Initial Presentation（初始表现）：通过临床、视频EEG、头颅超声、MRI和腰椎穿刺评估，患者A为10周ex-30周高加索女性，经三胞胎妊娠出生，为单卵双生子之一，因右上肢抽动、右侧面部牵拉和烦躁就诊；EEG显示左侧电临床发作及左中央颞区尖波高负荷，超声显示左基底节新回声，MRI显示双侧额叶深部白质斑片状弥散受限伴髓静脉增厚，腰穿白细胞计数20/mm³，经验性抗脑膜炎治疗后培养和血清学阴性，考虑髓静脉血栓形成，未行血管成像，出院时停用抗癫痫药。患者B次日出现右上下肢抽动和右侧面部牵拉，EEG显示左额起源多次电临床发作，MRI显示左侧深部白质斑片状弥散受限，腰穿失败，按脑膜炎经验治疗，推测髓静脉血栓形成。此阶段结论为早期表现非特异，MMD未被识别。

Subsequent Presentations（后续表现）：通过CT、CT血管造影、MRI、MRA和DSA评估，患者A复发眼抽动和行为停止，CT显示左半球低密度，CT血管造影初读正常但回顾见双侧终末ICA细微狭窄；后出现急性右侧面瘫和右上下肢无力，MRI显示左半球大脑中动脉（middle cerebral artery, MCA）和大脑前动脉（anterior cerebral artery, ACA）供血区急性卒中，MRA显示双侧终末ICA管径减小，转至研究人员所在机构接受儿童卒中诊疗。患者B因确认相似病史直接收入神经科，MRI和MRA显示右侧近端终末颈动脉狭窄符合MMD。两例开始阿司匹林3 mg/kg/d，高凝检查发现Factor V Leiden杂合。尽管阿司匹林治疗，重复MRI仍显示新梗死；住院第17天DSA证实烟雾病生理，未见广泛侧支，遂计划手术血管重建。此阶段结论为疾病进展性，需血管重建。

Genetic Testing（遗传学检测）：快速靶向基因组分析未发现所测基因变异，该检测为表型不可知的重症婴儿精选基因集，不包含RNF213。随后对两患儿及父母行trio-based WES，发现两患儿均携带RNF213新发变异p.Asp⁴⁰⁰³Gly，父母无该变异，且该变异未在科学文献、ClinVar或基因组聚集数据库（gnomAD v3）中报道。通过遗传学检测，结论为快速panel遗漏致病变异，WES发现因果候选变异。

Surgical Intervention and Postoperative Course（手术干预与术后病程）：鉴于年龄、体重和预期STA管径细小，计划行双侧间接血管重建，包括pial synangiosis和硬膜反转。术前DSA和术中多普勒超声显示存在合适尺寸STA，并以标准显微外科技术识别和获取；开颅后硬膜十字切开并反转硬膜瓣，打开蛛网膜，将STA以显微缝线锚定于软脑膜表面。术后恢复良好，接受严格物理和职业治疗，最终转至住院康复。通过术中评估和手术，结论为间接血管重建可行且成功。

Predicted Protein Changes（预测的蛋白质改变）：通过YASARA View结构可视化和DynaMut2稳定性预测，发现该变异位于RNF213的RING结构域（RING domain）。既往全蛋白结构建模显示，RING域与相邻E3模块/E3-back结构域（E3 module/E3-back domain）间存在盐桥，第4003位天冬氨酸与第4062位精氨酸形成离子相互作用；影响第4062位精氨酸的变异既往被预测消除该相互作用并损害蛋白构象和功能。该p.Asp⁴⁰⁰³Gly替换高度保守酸性残基为中性甘氨酸。计算机建模预测离子键丢失并去稳定RING域，预测折叠自由能变化（ΔΔG）为?0.19 kcal/mol。对已报道变异分析显示，该新变异位于致病RNF213等位基因富集区域。通过结构建模和热点分析，结论为该变异具功能相关性并提示机制。

讨论部分总结与结论翻译：讨论指出，两例单卵双生子在极相似年龄发生多灶缺血事件，临床时间一致，提示共享遗传和发育因素而非单纯随机变异可能影响发病时间和严重度。两例血管造影均未见广泛侧支，深部缺血占优可能反映早期快速进展，早于基底节、豆纹或后循环侧支成熟。既往机构经验显示，早发或快速进展烟雾病生理可在近端血管显著狭窄而无远端侧支，成人证据亦支持。进一步研究不同变异的致病生物学，可能有助于解释不同遗传型烟雾病中血管重塑和侧支形成的异质性。WES发现RING域新变异；既往建模显示盐桥连接RING域与相邻E3模块，破坏离子相互作用可损害E3连接酶功能并与严重儿童MMD相关。该变异位于桥另一端，替换保守酸性残基，预测消除离子相互作用并去稳定该结构域；该变异位于致病变异热点，提示该区域可能存在选择性约束，支持RING正确构象为脑血管发育所需。该变异簇为RNF213在MMD中的机制研究提供切入点。治疗上，手术血管重建仍是MMD主要手段，分为直接和间接血管重建；若直接搭桥因血管细小技术不可行，可实施间接synangiosis，将STA置于皮质表面促进侧支血供。鉴于年龄、体重和预期STA管径，患儿接受双侧间接血管重建。缺血梗死后的最佳血管重建时机尚未定义，延迟手术常被倾向以减少围手术期卒中风险，但双生子波动性表现和累积梗死使长期无卒中间期不太可能，因此早期干预合理，以启动新生血管并可能限制缺血进展。结论翻译：总之，研究人员描述了因新型新发RNF213变异导致严重进行性血管病的单卵早产双生子，并通过手术血管重建成功管理。这些发现强调在儿童卒中中进行更广泛的表型指导的外显子组或基因组测序的重要性，因为快速panel可能遗漏致病变异。研究人员的观察还突出了进一步机制研究RNF213与血管病关联的感兴趣位点。这些发现扩展了RNF213相关MMD的谱系，并为严重早发疾病的诊断和治疗策略提供信息。