日本家族中与CSF1R c.2539G>A致病性变异相关的显著家族内表型异质性

《Journal of Neural Transmission》：Marked intrafamilial phenotypic heterogeneity associated with the CSF1R c.2539G>A pathogenic variant in a Japanese family

　　

集落刺激因子1受体（CSF1R）基因的致病性变异可导致CSF1R相关疾病（CSF1R-RD），该疾病涵盖广泛的表型谱，包括经典的成人起病脑白质病表型。在这一谱系中，相当大的表型异质性已日益被认识。致病性错义变异c.2539G>A已在少数CSF1R相关脑白质病患者中被报道；然而，其相关的临床谱尚未被完全阐明。为表征一个日本家族中与CSF1R c.2539G>A致病性变异相关的临床谱，研究人员对可获得的家族成员进行了临床评估和遗传学分析，包括全外显子组测序（WES）和Sanger测序。研究人员在一个日本家族的4名成员中检测到相同的杂合性CSF1R c.2539G>A致病性变异。2名受累个体表现为帕金森综合征、认知功能下降和CSF1R-RD典型的白质异常，而另一名受累个体表现出与典型帕金森病（PD）一致的表型，无明显认知损害或影像学白质异常。第4名个体最初尽管MRI显示白质改变但无明显的神经系统症状，随后出现伴锥体束征的痉挛性步态，提示家族内表型变异。这些发现拓宽了与CSF1R c.2539G>A致病性变异相关的表型谱，并突显了显著的家族内表型异质性，包括缺乏典型认知或白质异常的PD样表型。

论文解读

一、研究背景与科学问题

集落刺激因子1受体（CSF1R）是一种受体酪氨酸激酶，对中枢神经系统中微胶质细胞的发育、存活和稳态功能至关重要。微胶质细胞已被证实参与多种神经退行性疾病（包括阿尔茨海默病和多系统萎缩）的进展过程，因此CSF1R信号通路的改变可能与神经退行性过程相关。CSF1R基因的致病性变异可导致CSF1R相关疾病（CSF1R-RD），该疾病涵盖广泛的神经系统表现谱，其经典表型为成人起病脑白质病，以进行性认知功能下降、神经精神症状和脑磁共振成像（MRI）白质异常为特征，常伴有运动功能障碍。帕金森样特征（包括运动迟缓、肌强直、姿势不稳和步态障碍）在该疾病过程中常见，相当比例的患者表现为非典型帕金森综合征。

尽管CSF1R变异携带者可表现为帕金森综合征，但将CSF1R与帕金森病（PD）直接关联的证据仍然有限，且单个CSF1R变异相关的表型谱尚未被完全表征。CSF1R c.2539G>A致病性变异最早在一例表现为快速进展性痴呆和周围神经病变的意大利患者中被报道，随后在一例表现为认知障碍、精神症状和帕金森综合征的韩国患者中被发现。虽然这两例患者携带相同的致病性变异，但呈现了不同的表型，提示基因型与表型之间的相关性有待进一步研究。在此背景下，研究人员开展本研究，旨在表征一个日本家族中与CSF1R c.2539G>A致病性变异相关的临床谱，以进一步阐明该变异的表型异质性。

二、研究设计与技术方法

研究人员从日本顺天堂大学静冈医院招募患者，回顾性收集临床数据，由神经科医师进行神经系统检查及认知评估（包括简明精神状态检查（MMSE）和蒙特利尔认知评估日文版（MoCA-J）），并由放射科和神经科医师共同审阅脑MRI影像。遗传学分析方面，研究人员使用DNeasy Blood & Tissue Kit从外周血提取基因组DNA，采用Twist Exome 2.0 Kit进行全外显子组测序（WES）文库构建，在Illumina NovaSeq 6000平台进行150-bp双端测序。原始读段使用Burrows-Wheeler Aligner比对至人类参考基因组（GRCh38/hg38），使用Genomic Analysis Toolkit进行变异 calling，并使用ANNOVAR进行变异注释。变异过滤标准包括：gnomAD v3.1.2中次要等位基因频率<0.01、位于外显子或剪接位点的功能缺失变异或罕见非同义变异、受累个体共享的变异、以及多种计算机预测工具（SIFT、PolyPhen-2、MutationTaster和CADD）预测为致病性的变异。研究人员还使用基于PD和帕金森综合征相关基因的精选基因集进行审阅，以评估潜在的其他遗传病因。Sanger测序用于验证和家系共分离分析。此外，研究人员通过PCR扩增和Sanger测序对4名可获得的家族成员进行了APOE基因分型。

三、研究结果

家系谱系分析：该家系的谱系图提示常染色体显性遗传模式，跨越三代。基于回顾性家族史，8名家族成员被认为受累。其中2名同胞和1名堂亲接受了基因检测和临床评估，均被鉴定为携带杂合性CSF1R c.2539G>A致病性变异。另一名家族成员（一名受累个体的儿子）也被鉴定为携带相同致病性变异。

患者III-4：61岁起病，初始表现为拖曳步态，随后出现进行性认知功能下降。帕金森样特征（运动迟缓和左侧为主的肌强直）在疾病进展中出现，左旋多巴/卡比多巴治疗改善运动迟缓。MMSE评分从11/30在一年内下降至0/30。64岁时出现全身强直-阵挛性发作。65岁时因全身性发作入院，后因痴呆和步态障碍加重行经皮内镜下胃造瘘术。根据CSF1R-RD分期系统回顾性分类为临床第5期。脑MRI显示额叶为主的脑萎缩伴双侧融合性白质病变，主要累及额叶脑室周围和深部白质。多巴胺转运体（DAT）显像显示左侧为主的纹状体摄取减少，心脏碘-123间碘苄胍（MIBG）闪烁显像显示晚期摄取减少。

患者III-6：56岁起病，初始表现为右手震颤，随后出现典型的帕金森样特征，符合PD临床诊断标准，对左旋多巴治疗反应良好，并出现左旋多巴诱导的异动症。非运动症状包括便秘、排尿功能障碍、幻觉和嗅觉减退。65岁时Hoehn-Yahr分期为“开”期3级和“关”期4级。回顾性分类为临床第3期。疾病病程8年，与她的兄弟和堂亲相比，随访中未观察到明显的认知功能下降。脑MRI未显示白质异常，MMSE评分维持在正常范围。

患者III-12：51岁起病，初始表现为认知功能下降（执行功能障碍和记忆障碍），随后出现进行性帕金森综合征。左旋多巴/卡比多巴治疗无效。起病约1年后认知评估显示严重损害（MMSE 8/30）。52岁时出现抑郁症状，定向障碍和执行功能障碍进行性加重，随后出现失语。额叶功能评定量表（FAB）评分为3分。脑MRI显示额叶为主的脑萎缩伴双侧不对称融合性白质高信号，主要累及额叶白质，左侧为主。回顾性分类为临床第4期。53岁时因全身强直-阵挛性发作住院治疗。

个体IV-4：32岁男性，携带杂合性CSF1R c.2539G>A致病性变异，初次评估时无帕金森综合征或认知功能下降的明显表现。MMSE评分25/30，MoCA-J评分28/30。25岁时（基因检测前）进行的脑MRI显示胼胝体压部白质病变，提示亚临床受累。初次评估时回顾性分类为临床前第1a期。MRI检查7年后（32岁时），随访中出现进行性步态障碍，分类为临床第2期。神经系统检查显示四肢腱反射亢进和双侧Babinski征阳性，步态为宽基底痉挛性步态，无帕金森综合征表现。

遗传学分析：对患者III-4和III-12进行WES，未在已知PD相关基因中鉴定到致病性变异。变异过滤后，在两例个体中均鉴定到杂合性CSF1R c.2539G>A（p.Glu847Lys）致病性变异。Sanger测序确认患者III-4、III-6和III-12以及个体IV-4均携带该杂合性致病性变异。对WES数据中扩展的PD和帕金森综合征相关基因进行审阅，未发现其他致病性或可能致病性变异。APOE基因分型显示所有4名CSF1R c.2539G>A致病性变异携带者均为APOE ε3/ε3基因型，均不携带APOE ε4等位基因。

四、讨论与结论

本研究发现同一家族中4名个体携带相同的杂合性CSF1R c.2539G>A致病性变异，却呈现显著不同的临床表型：2例表现为典型的CSF1R-RD（帕金森综合征、认知功能下降和白质异常），1例表现为持续8年的PD样表型而无认知损害或白质异常，另1例表现为MRI白质异常先于临床症状约7年出现，随后发展为伴锥体束征的痉挛性步态。这是该特定致病性变异首次在表现为典型PD表型的患者中被报道。

研究人员指出，疾病分期差异不能完全解释观察到的表型变异。患者III-6在8年随访中持续表现为PD样表型而无认知损害或白质异常，提示其表型可能涉及白质与多巴胺能系统的差异性受累。患者III-4的DAT显像显示纹状体摄取减少和心脏MIBG闪烁显像显示晚期摄取减少，提示CSF1R相关病理可能涉及多巴胺能和自主神经系统。然而，患者III-6的表现也可能代表CSF1R致病性变异携带者中偶发的特发性PD，由于未对其进行全面的其他PD相关基因检测，偶发或双重遗传诊断不能被排除。

关于CSF1R与PD的潜在关联，CSF1R主要通过微胶质细胞发挥作用，微胶质细胞功能障碍被认为是CSF1R-RD特征性白质变性的原因。微胶质细胞在PD发病机制中的作用仍有争议，但已有研究报道PD患者脑中CSF1R表达增加，以及UK Biobank数据显示CSF1R致病性变异携带者患PD等神经精神疾病的风险增加。这些发现提示CSF1R相关通路可能参与PD相关的神经炎症过程，但尚不能确立直接的因果关系。

APOE ε4被报道可能影响CSF1R-RD的临床轨迹和白质病理，但本家系中所有4名携带者均为APOE ε3/ε3基因型，排除了APOE ε4对家族内表型变异的贡献。

本研究的局限性包括：受累和未受累家族成员的遗传样本可获取性有限，限制了全面的共分离分析；部分受累个体的临床信息不完整；患者III-6未进行全面的其他PD相关基因筛查；未评估NfL和GFAP等生物流体标志物；缺乏神经病理学检查和临床视频记录；未进行超高场强MRI和功能学研究。

研究结论：本研究报道了一个携带CSF1R c.2539G>A致病性变异、表现出显著家族内表型异质性的日本家族，其中包括一例具有典型PD表型的患者。这些发现拓宽了与CSF1R c.2539G>A致病性变异相关的已知临床谱，并提示PD样表现可能发生在CSF1R-RD的背景下，这对临床识别和遗传诊断具有重要启示。