《Clinical Genetics》：Cerebral Ventriculomegaly With Abnormality of the Aqueduct of Sylvius: A Case Series
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胎儿脑室增大（fetal cerebral ventriculomegaly）是具有潜在不良神经发育预后的脑部异常，可通过产前影像学检查发现，可孤立存在或与其他脑内及脑外异常相关。多数病例为梗阻性，源于脑室系统局灶性或弥漫性发育不良，干扰脑脊液（cerebro
胎儿脑室增大（fetal cerebral ventriculomegaly）是具有潜在不良神经发育预后的脑部异常，可通过产前影像学检查发现，可孤立存在或与其他脑内及脑外异常相关。多数病例为梗阻性，源于脑室系统局灶性或弥漫性发育不良，干扰脑脊液（cerebro-spinal fluid, CSF）流出。三脑室扩张最为常见，提示病变位于西尔维厄斯导水管（aqueduct of Sylvius, AS）水平。尽管近年来多个基因的变异已被证实与脑室增大相关，但其作用仍不明确，这削弱了产前检测到此类变异时预测其影响的能力。为进一步探究，研究人员在此报告了一个单中心队列，包含51例与AS发育不良相关的脑室增大胎儿，并在神经病理学研究后讨论基因型/表型相关性。通过1992年至2021年间可用的不同遗传学方法——标准核型分析、靶向突变筛查（Sanger测序）及下一代测序（Next Generation Sequencing, NGS）——在15例（29.4%）中确定了遗传学病因。AS发育不良在疾病分类学和病因学上仍存在争议，多数仅基于脑影像学结果进行讨论。在本系列中，完整的胎儿及神经病理学检查得以识别关键的临床和组织病理学线索，从而指导分子筛查方向并揭示三脑室扩张所涉及的细胞机制。
一、研究背景与问题
严重先天性畸形影响约2%的新生儿，在胎儿中更为常见，尤其在自然终止的妊娠中。在发育异常的胎儿中，约10%–20%存在脑部畸形，其是新生儿住院的重要原因。脑室增大（cerebral ventriculomegaly），定义为枕角水平测量的脑室宽度大于10 mm，是超声筛查中最常见的产前畸形之一，自妊娠第二季度起即可检出，发病率估计为1–2/1000例出生。脑室增大存在两种机制：脑脊液（cerebro-spinal fluid, CSF）产生过多或吸收减少导致“交通性脑室增大”，而脑室系统内的梗阻阻碍CSF循环则导致“梗阻性脑室增大”。梗阻性脑室增大最常见的机制之一是西尔维厄斯导水管（aqueduct of Sylvius, AS）——连接第三与第四脑室的通道——存在梗阻，导致三脑室扩张，约占脑室扩张病例的22%。自L1CAM致病性变异导致HSAS表型——先天性西尔维厄斯导水管狭窄所致脑积水（MIM #307000）——首次被描述以来，尤其是近年来随着高通量测序技术的普及，多个相关基因已被鉴定。然而，尽管鉴定出的基因数量不断增加，许多病例仍缺乏分子诊断，且精确的细胞机制仍不清楚，严重阻碍了产前检测时对其影响的预测能力。因此，研究人员开展了一项回顾性单中心队列研究，纳入51例经超声产前检出脑室增大、终止妊娠后经胎儿尸检及详细神经病理学分析证实存在AS狭窄或闭锁所致CSF流异常的胎儿，旨在通过反向基因型-表型关联策略，探讨遗传病因、组织病理学特征及其与临床表型的关联。
二、研究设计与主要结论
研究人员从Necker儿童医院和Cochin医院当地医学记录数据库中检索所有因脑室增大而终止妊娠、且胎儿病理检查证实存在导水管闭锁或狭窄的胎儿病例，共纳入来自46个家庭的47例胎儿和1例出生后数小时内死亡的新生儿，另加入2个家庭既往在其他中心终止妊娠的3例脑室增大病例，总计51例，其中男性28例、女性23例，终止妊娠的中位孕周为24周（范围15–32周）。排除13和18三体胎儿。所有胎儿均获得父母书面知情同意后进行尸检、组织保存和遗传学研究。遗传学检测因研究回顾性而异：23例进行标准核型分析（其中4例为唯一检测），36例进行染色体微阵列分析（chromosomal microarray, CMA），2例进行SNP-array；20例仅进行细胞遗传学检测，30例进行分子遗传学分析，包括11例Sanger测序、7例靶向基因panel测序、6例外显子组测序和7例基因组测序。研究最终在15例（14例先证者及1例胎儿同胞）来自12个家庭的病例中达成遗传学诊断，总体诊断率为29.4%。研究结论表明，反向基因型-表型关联方法有助于精确识别AS梗阻部位并区分狭窄与闭锁两种组织学类型，每种类型中遗传筛查可鉴定涉及不同代谢通路的多种致病性变异，从而为AS发育不良相关脑室增大的遗传咨询和产前诊断提供重要参考。
三、主要关键技术方法
研究人员采用多种遗传学检测手段：标准核型分析（23例）、染色体微阵列分析（CMA，36例）及SNP-array（2例），变异依据法国Achropuce网络指南分类；分子遗传学分析（30例）包括Sanger测序（针对L1CAM及前脑无裂畸形相关基因，11例）、靶向基因panel测序（7例）、外显子组测序（6例）及基因组测序（7例，于SeqOIA基因组实验室完成），单核苷酸变异依据ACMG指南分类。所有胎儿均接受标准化尸检方案，包括X射线、大体外观检查及各脏器宏观与组织病理学检查；大脑半球按冠状面切开以评估脑室扩张程度，中脑样本在上下丘水平横切以优化AS检查，组织切片行HES染色，胎盘亦经福尔马林固定后检查。
四、研究结果
4.1 遗传学结果
标准核型分析仅在2例胎儿中检出异常：1例携带遗传自健康母亲的5号染色体臂间倒位及8号和17号染色体之间的平衡新生易位，但均不被认为与表型相关；另1例为嵌合环状6号染色体，后续CMA精确界定了这一致病性结构变异的断裂点。标准核型在该适应症中的诊断率为1/23（4.3%）。CMA分析在2例中达成额外诊断：1例为上述嵌合环状6号染色体胎儿，检出3.1 Mb的6q27缺失；另1例携带9.47 Mb的6q26q27缺失，两者均伴有畸形特征、肾脏异常，其中1例还有椎体畸形，此前曾被报道并提示DLL1为主要候选基因。第3例经SNP-array检出基因组范围父源单亲二体嵌合，胎儿表现为多发性畸形综合征，神经病理学检查证实脑室增大并检出导水管狭窄和小脑蚓部发育不良，11p15位点甲基化分析显示ICR1超甲基化和ICR2低甲基化，符合Beckwith-Wiedemann综合征。CMA（含SNP-array）诊断率为2/37（5.4%），若对环状染色体病例先行CMA则总体诊断率可达3/38（7.9%）。下一代测序（NGS）在9个不同家庭的12例病例中确立诊断：靶向基因panel在7例中达成2例诊断（28.6%），外显子组测序在6例中全部达成诊断（100%），基因组测序在7例中达成4例诊断（57%）。具体而言，2例男性胎儿携带L1CAM半合子致病性变异，呈现典型L1表型，包括拇指内收、导水管狭窄、锥体束发育不全/发育不良，其中1例伴胼胝体缺如；2例无亲缘关系的女性胎儿携带PDHA1杂合致病性变异，表现为脑室增大、导水管狭窄、胼胝体缺如及锥体束发育不全/发育不良，神经病理学检查分别发现室管膜下生发溶解性囊肿和生发基质胶质增生病变；3例来自2个家庭的胎儿携带CRB2双等位基因致病性变异，表现为脑室增大和AS闭锁（而非狭窄），其中2例胎儿同胞伴多发性肾囊肿；1例胎儿携带TIMMDC1纯合变异，其家庭中另1例终止妊娠的胎儿虽无导水管狭窄但携带相同变异，表现为脑畸形和宫内生长受限；4例来自2个家庭的胎儿携带LIG4双等位基因致病性变异，均表现为轻度畸形特征，神经病理学检查证实脑室增大和导水管狭窄，其中2例（各家庭1例）呈现相似骨骼异常，包括第五指中节指骨缺如所致并指弯曲和第二指中节指骨短小。
4.2 讨论
研究人员指出，在胎儿中由于导水管在发育过程中逐渐变窄且形态不规则，狭窄或闭锁的诊断需要详细的AS组织学评估。狭窄指AS管腔缩小但神经上皮层无异常，可伴有涉及胼胝体、内囊前臂和皮质脊髓束的轴突导向异常，见于X连锁型三脑室扩张伴拇指畸形；闭锁则以神经上皮板发育不良导致的AS管腔 obliteration 或狭窄为特征，神经上皮可单纯增厚和过度折叠（称为分叉），或破裂内陷导致上皮下形成由纤毛柱状细胞与表达GFAP的反应性星形胶质细胞及CD68阳性巨噬细胞混杂的玫瑰花结结构。研究强调目前尚无对应“导水管闭锁”的HPO术语，使用“导水管狭窄”（HP:0002410）具有误导性，建议创建“伴室管膜细胞衬覆玫瑰花结的西尔维厄斯导水管闭锁”这一特定HPO术语。关于细胞机制，mpdz小鼠模型显示脉络丛通透性增高，提示CSF过度产生可能是脑室增大的原发原因而导水管闭锁为其后果；非洲爪蟾crb2模型研究亦得出类似结论，因此真正的病理生理机制可能是神经上皮细胞改变导致的CSF高分泌和/或其循环改变，可归类为“无原始梗阻的脑室增大”或“循环性脑室增大”。平面细胞极性通路受损也解释了CRB2变异患者中描述的肾囊肿，这是纤毛病的典型标志。线粒体代谢基因广泛表达，其导致导水管狭窄的机制仍不清楚，但生发溶解性囊肿或胶质增生的神经病理学观察可提示代谢性疾病。值得注意的是，携带PDHA1杂合致病性变异的女性胎儿与携带L1CAM半合子致病性变异的男性胎儿呈现相似表型。LIG4参与V(D)J重组和双链断裂修复，已知可导致LIG4综合征，研究人员首次报道其与AS异常相关脑室增大的关联，一个家庭中3例胎儿脑室增大的复发使该基因被认定与表型相关。研究还提出一个辅助胎儿病理学家和遗传学家解读AS发育不良所致脑室扩张的表格，根据性别、神经病理学征象和伴随征象提出诊断假设：男性伴皮质脊髓束发育不全和胼胝体缺如及拇指内收提示L1CAM；生发溶解性囊肿提示线粒体/代谢性疾病（PDHA1、TIMMDC1）；室管膜玫瑰花结伴肾囊肿和眼部异常提示平面细胞极性信号通路（CCDC88C、MPDZ、CRB2）；多发性畸形伴心脏畸形、桡骨射线异常和/或指骨异常提示LIG4、ZIC3、FANC基因。近期更大规模出生后队列的多组学研究显示先天性脑积水的遗传异质性，总体诊断率为22%–25%，强调交通性和梗阻性脑积水共享细胞通路，神经胶质生成障碍导致的神经上皮改变是这一脑畸形的重要决定因素。神经祖细胞在室下区增殖并可分化为神经元、胶质细胞和室管膜细胞，其稳态的任何改变都可能严重影响中枢神经系统发育。这些发现促使一些作者关注脑的生物力学特性，提出“脑优先”模型而非常用的“CSF优先”方法，这也解释了为何理论上纠正CSF流动的脑脊液分流术在某些患者中未能治愈脑积水。
五、结论
反向基因型/表型关联方法为更好地理解先天性畸形——主要是其潜在的细胞和分子机制——铺平了道路。在本系列51例胎儿三脑室扩张中，该方法得以精确识别AS沿线的梗阻并区分狭窄与闭锁两种组织学类型。在每种类型中，遗传筛查鉴定出涉及不同代谢通路的多种致病性变异，从而允许回顾类似背景下已报道的基因并讨论其对组织病理学改变的影响，使其得以区分。本研究的优势在于用于招募病例的高度特异性脑畸形，使得病例间有意义的比较成为可能，凸显了AS发育不良背景下脑室增大的复杂性。然而，主要局限性在于队列规模较小以及缺乏与产前影像数据的关联，后者并非所有病例均可获得。脑室增大的严重程度、早发以及孤立与综合征表现的区分是经典的关键预后因素。最后，研究人员强调胎儿病理学分析对于精确研究人类发育障碍的细胞机制以及在父母同意后保存组织样本用于研究的重要性。
