《Frontiers in Genetics》：Identification of a novel CLCN2 homozygous variant in a man with leukoencephalopathy and infertility: a case report and literature review
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本文献报告了一例携带新型CLCN2纯合错义变异p.A506V的中国男性患者，其表现出白质脑病（LKPAT）与不育症（azoospermia）的独特临床组合。文章通过病例分析、生物信息学建模及文献综述，揭示了该变异可能通过影响氯离子通道（ClC-2）结构及其与辅助亚基GlialCAM的相互作用，导致通道功能丧失，从而阐明CLCN2相关脑病的潜在致病机制，并强调了基因检测在该病诊断中的关键意义。
摘要
白质脑病伴共济失调（Leukoencephalopathy with ataxia, LKPAT），也称为CLCN2相关白质脑病，是一种罕见的常染色体隐性遗传病，由CLCN2基因的致病性变异引起。该基因编码一种普遍表达的氯离子通道蛋白ClC-2。本研究报告了一例48岁的中国男性患者，表现为头晕、左下肢无力和轻度小脑性共济失调，并有不育症（无精子症）病史。脑部磁共振成像（MRI）显示双侧对称、融合的白质异常信号。通过靶向二代测序，在该患者中鉴定出一个新型的双等位基因错义变异c.1517C > T (p.Ala506Val)。本文通过对该病例的详细报道、生物信息学分析以及文献回顾，探讨了CLCN2变异的致病机制及其潜在的基因型-表型相关性。
引言
LKPAT的临床特征不典型，包括轻度共济失调、认知障碍、精神症状、头痛和痉挛等，表现高度可变，可能伴有轻度视觉障碍、听觉异常和男性不育。脑部MRI的特征性表现为内囊后肢、中脑大脑脚和小脑中脚的对称性白质信号异常。CLCN2基因编码的ClC-2通道蛋白参与大脑离子和水的稳态调节。自2013年首次报道以来，全球仅在45个无亲缘关系的家庭中的48名患者中发现了31种CLCN2致病性变异。本研究报道一例携带新型CLCN2纯合错义变异的白质脑病伴不育症患者，并通过计算机模拟分析探讨了该变异对ClC-2蛋白结构的影响，同时结合文献数据，对CLCN2相关疾病的临床特征和基因型-表型特征进行了综述。
材料与方法
本研究招募了一个中国家庭，患者来自上海交通大学医学院附属上海市第六人民医院神经内科。通过靶向二代测序（NGS）对患者进行白质营养不良和遗传性脑白质病相关的320个候选基因的变异筛查。使用生物信息学工具（PolyPhen-2， SIFT， BayesDel_noAF， REVEL， VEST4）评估新发现变异的致病性。基于人ClC-2晶体结构（PDB: 7XF5），利用SWISS-MODEL服务器构建了突变体蛋白模型，并使用PyMOL进行可视化分析。使用ZDOCK在线服务器预测了突变体ClC-2与辅助亚基GlialCAM之间的蛋白质对接模型。
结果
患者临床特征
患者为48岁男性，45岁时首次出现头晕，随后3年症状缓慢进展，并出现左下肢无力。神经系统检查发现左下肢肌力减弱和轻度小脑性共济失调。简易精神状态检查（MMSE）得分为24分。患者有明确的无精子症病史，且父母为近亲结婚。
脑部MRI显示，在内囊后肢、中脑大脑脚、小脑中脚、双侧额顶枕叶白质、胼胝体压部及小脑白质区域，存在对称、融合的T1加权像低信号和T2加权像高信号异常。受累区域在弥散加权成像（DWI）上呈高信号，但表观弥散系数（ADC）无受限。增强T1加权像未见强化。血液学、脑脊液（CSF）分析、脑电图、肌电图等检查基本正常。
CLCN2致病性变异的鉴定
通过NGS基因panel，在患者中仅鉴定出一个MAF（次要等位基因频率）小于0.05的错义变异：CLCN2 (NM_004366.6) c.1517C > T (p.Ala506Val)。该p.A506V变异在ExAC和gnomAD数据库中频率极低，且经多种生物信息学工具预测为致病性。此外，为排除临床表现重叠的疾病，对脆性X相关震颤/共济失调综合征（FXTAS）和神经元核内包涵体病（NIID）相关的基因（FMR1和NOTCH2NLC）进行了重复扩增分析，结果显示重复数正常，排除了这两种疾病。
遗传学分析
人ClC-2以同源二聚体形式存在。Ala506位于跨膜螺旋O结构域，靠近离子通道通路，且在进化中高度保守。
计算机模拟分析显示，A506V的替换改变了与周围氨基酸（V502， A510）的氢键形成，并在氯离子结合位点（E205， Y553， S162， K188）之间产生了新的相互作用，可能破坏蛋白质空间构象和ClC-2的门控特性。
此外，ClC-2的辅助亚基GlialCAM能与其结合并调节其生物物理特性和亚细胞定位。对接模型预测显示，A506V变异改变了ClC-2与GlialCAM界面残基之间的氢键和π相互作用，可能影响复合物的正常形成和稳定性。
文献综述
通过对文献的系统回顾，共汇总了49例（包括本研究病例）LKPAT患者的资料。患者平均发病年龄为27±20岁，成人起病更常见（64.6%），近亲结婚率为62.2%。亚洲（尤其是日本和中国）报告病例最多。临床表现异质性大，最常见的表现是小脑性共济失调（75.5%），其次是视觉障碍（41.3%）、听觉症状（27.3%）、头痛（34.7%）、认知障碍（32.7%）等。值得注意的是，在成年男性患者中，36.4%确诊因无精子症不育，另有45.5%的男性患者无子女，提示可能存在不育。
迄今已报道的32种CLCN2致病性变异中，移码变异占34.4%，无义变异占18.8%，错义变异占43.8%，框内缺失占3.1%。
讨论
LKPAT由于表型变异大、病程温和，常导致诊断延迟。共济失调、视觉或听觉障碍以及男性不育，结合典型的脑MRI白质对称性改变，是提示LKPAT的重要临床线索。本病需与FXTAS和NIID等疾病鉴别，后两者在临床和影像学上有部分重叠，但各有其特征（如FXTAS常见全脑萎缩，NIID在DWI上皮髓质交界处高信号）。
CLCN2双等位基因致病性变异的鉴定是确诊LKPAT的金标准。ClC-2蛋白每个亚基包含18个α螺旋（A-R）和2个胞内CBS结构域。大多数已报道的LKPAT相关错义变异位于跨膜结构域，靠近离子渗透通路。本研究发现的A506V变异即位于此区域。分析表明，该变异可能通过改变氢键网络影响氯离子传导和通道门控。同时，该变异还可能削弱ClC-2与GlialCAM的相互作用，从而影响ClC-2在胶质细胞膜上的稳定性和功能。功能丧失的ClC-2变异可能导致髓鞘内水肿，并可能通过改变生殖细胞离子环境引起睾丸变性和不育。
有趣的是，某些位于胞质结构域（尤其是N端失活域附近）的CLCN2错义变异会导致功能获得，与家族性醛固酮增多症II型（FH-II）相关，这与LKPAT的功能丧失机制形成对比。这提示了CLCN2相关疾病潜在的基因型-表型特征：功能丧失变异（多位于跨膜域）与LKPAT相关，而功能获得变异（多影响N端失活域）与FH-II相关。本研究的一个局限性是缺乏家系验证和更深入的功能实验。
结论
本研究在一个LKPAT患者中发现了一个新型的CLCN2纯合致病性变异（p.A506V）。病程缓慢、症状非特异且多变使得CLCN2相关白质脑病的诊断充满挑战。对于表现为共济失调、听觉或视觉障碍以及不育的男性个体，若脑MRI呈现特征性白质改变，应考虑进行CLCN2相关检测。目前该病尚无特异性治疗方法，产前基因检测对于预防患儿出生至关重要。本研究拓展了LKPAT的基因型谱，揭示了CLCN2 A506V变异的潜在致病机制，为未来针对CLCN2相关白质脑病的治疗研究提供了有价值的见解。
