Deep Sequencing Reveals Novel Genetic Variants in Children with Acute Liver Failure and Tissue Evidence of Impaired Energy Metabolism

doi:10.1371/journal.pone.0156738

.2016年8月2日；11（8）：e0156738。

doi:10.1371/journal.pone.0156738。 2016年eCollection。

深度测序揭示急性肝衰竭儿童的新基因变异和能量代谢受损的组织证据

附属公司

¹美国俄亥俄州辛辛那提市伯内特大道3333号辛辛那蒂儿童医院医疗中心人类遗传学部，邮编：45229-3039。
²美国俄亥俄州辛辛那提市辛辛那蒂大学医学院儿科。
^三美国俄亥俄州辛辛那提市伯内特大道3333号辛辛那蒂儿童医院医疗中心儿科胃肠病学、肝病学和营养学，邮编：45229-3039。
⁴美国俄亥俄州辛辛那提市伯内特大道3333号辛辛那蒂儿童医院医疗中心儿科病理科，邮编：45229-3039。

PMID： 27483465
预防性维修识别码：项目经理4970743
内政部： 10.1371/新闻稿.0156738

深度测序揭示急性肝衰竭儿童的新基因变异和能量代谢受损的组织证据

C亚历山大·巴伦西亚等。公共科学图书馆一号. 2016.

.2016年8月2日；11（8）：e0156738。

doi:10.1371/journal.pone.0156738。 2016年eCollection。

附属公司

¹美国俄亥俄州辛辛那提市伯内特大道3333号辛辛那蒂儿童医院医疗中心人类遗传学部，邮编：45229-3039。
²美国俄亥俄州辛辛那提市辛辛那蒂大学医学院儿科。
^三美国俄亥俄州辛辛那提市伯内特大道3333号辛辛那蒂儿童医院医疗中心儿科胃肠病学、肝病学和营养学，邮编：45229-3039。
⁴美国俄亥俄州辛辛那提市伯内特大道3333号辛辛那蒂儿童医院医疗中心儿科病理科，邮编：45229-3039。

PMID： 27483465
预防性维修识别码：项目经理4970743
内政部： 10.1371/新闻稿.0156738

摘要

背景和目标：在几乎一半的受影响儿童中，急性肝衰竭（ALF）的病因仍不明确。我们假设遗传性线粒体和脂肪酸氧化障碍是特发性ALF和能量代谢受损患者的隐性病因。

方法：从74名ALF患者的回顾性队列中选择了12名血乳酸/丙酮酸摩尔比值升高且病因不明的患者，因为他们的固定和冷冻肝脏样本可用于组织学、超微结构、分子和生化分析。

结果：一个针对26个与线粒体和脂肪酸氧化缺陷相关的基因的定制下一代测序小组揭示了5名受试者的突变和序列变异。变异涉及基因ACAD9、POLG、POLG2、DGUOK和RRM2B；后者以前在ALF受试者中没有报道。RRM2B杂合子截断插入突变患者的移植肝脏显示斑片状微泡和大泡脂肪变性，线粒体DNA（mtDNA）含量低于对照组的30%，呼吸链复合体活性降低；两名患者的移植后结果均良好。一名患有严重乳酸酸中毒的婴儿被发现携带ACAD9中的两个杂合变体，这与孤立的复合物I缺乏和弥漫性超颗粒肝细胞有关。在POLG和DGUOK中具有未知临床意义杂合子变体的两名受试者在药物暴露后发生ALF。电镜下肝细胞线粒体异常。

结论：针对乳酸/丙酮酸比率升高的儿童进行下一代测序，并与肝组织的组织学、超微结构和功能研究相关联，扩大了与儿童ALF相关的基因谱。

PubMed免责声明

利益冲突声明

竞争利益：没有作者声明与本手稿中报告的调查路线有关的任何利益冲突。

数字

**图1。基因杂合突变受试者的肝脏组织学、超微结构、线粒体DNA拷贝数和呼吸复合体活性*RRM2B型*.**
**（A）**受试者ID#11第二次ALF发作后的肝活检显示轻度脂肪变性。H&E染色。**（B）**当时线粒体大小正常，基质苍白，嵴排列不规则。**（C）**和D）两名受试者移植肝脏的H&E染色切片中普遍存在随机、非带状大、微泡脂肪变性，冷冻切片中的油红O证实了这一点(**C、插入）。**两个移植的肝脏均含有异常坏死/凋亡的肝细胞，肝细胞轮廓扭曲，胞浆嗜酸性颗粒，脂肪滴。(E类)通过线粒体基因的qPCR测定年龄匹配的无ALF对照受试者以及#3和#11受试者肝组织中线粒体DNA的拷贝数*气缸B*和*Cox2公司*，归一化为核基因*企业对企业*. (F类)在ID#3和ID#11移植肝脏的冷冻样品和无ALF的对照受试者的肝组织中同时测定呼吸链复合物活性。(**G公司**)通过SDS-PAGE和p53R2免疫印迹分析ID#11和两个年龄匹配的无ALF对照组肝组织的总蛋白提取物，p53R2是39kDa基因产物*RRM2B型*.

**图2。一例婴儿单纯性复合物1缺乏症，其复合杂合突变发生于*ACAD9公司*.**
12号受试者携带变异体L314P和突变E63XACAD9公司在出生后24小时内死于ALF和多器官衰竭。尸检后，肝脏结构得以保留，没有明显塌陷或炎症，脂肪变性（H&E，A类). 然而，异常颗粒肝细胞（H&E，B类)线粒体抗原免疫组化检测线粒体增生(C类)提示线粒体肝病。呼吸链复合物分析表明，与无ALF的对照组肝脏相比，冷冻肝脏中复合物1的活性降低(D类).

**图3。中的杂合变体*POLG公司*和*DGUOK公司*可能容易发生药物诱导的ALF，其组织学表型为OXPHOS受损。**
受试者#2，Y831CPOLG公司接触丹曲林后发生致命的ALF。(A类)诊断时肝细胞显示轻度随机脂肪变性，孤立和聚集肝细胞中有显著的嗜酸细胞变化(插入). H&E染色。(B类). 同时进行的超微结构研究显示线粒体数量过多并伴有轻度多形性(插入). 主题#6，Q170R位于*DGUOK公司*接触对乙酰氨基酚后发生ALF。(C类)肝脏表现为小叶胆汁淤积、显著的假腺泡转化、肝细胞肿胀和中度非带状大、微泡脂肪变性。(**D-F公司**)同时进行的超微结构研究显示，许多肝细胞中有几个线粒体群体，其中三个已被阐明。大量线粒体与正常线粒体混合，表现出“雷氏综合征”样改变，包括阿米巴样形态和水样变性基质。

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1. Brett A、Pinto C、Carvalho L、Garcia P、Diogo L、Gonçalves I。2岁以下儿童急性肝衰竭——入院时是否有代谢疾病的标志物？安·赫帕托。2013;12: 791–796.-公共医学
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1. Fellman V，Kotarsky H.新生儿期线粒体肝病。Semin胎儿新生儿医学2011；16: 222–228. 2016年10月10日/j.siny.2011.05.002-内政部-公共医学

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[1] Sundaram SS、Alonso EM、Narkewicz MR、Zhang S、Squires RH，小儿急性肝衰竭研究小组。急性肝衰竭婴幼儿的特征和预后。儿科杂志。2011;159:813–818.e1。2016年10月10日/j.jpeds.2011.04.016-内政部-项目管理咨询公司-公共医学

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[5] 科普兰WC。线粒体DNA复制缺陷与人类疾病。生物化学与分子生物学评论。2012;47: 64–74. 10.3109/10409238.2011.632763-内政部-项目管理咨询公司-公共医学

[6] 科普兰WC。线粒体DNA复制缺陷与人类疾病。生物化学与分子生物学评论。2012;47: 64–74. 10.3109/10409238.2011.632763-内政部-项目管理咨询公司-公共医学

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[9] Fellman V，Kotarsky H.新生儿期线粒体肝病。Semin胎儿新生儿医学2011；16: 222–228. 2016年10月10日/j.siny.2011.05.002-内政部-公共医学

[10] Fellman V，Kotarsky H.新生儿期线粒体肝病。Semin胎儿新生儿医学2011；16: 222–228. 2016年10月10日/j.siny.2011.05.002-内政部-公共医学

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