Primární nedostatek koenzymu Q10-7: rozšířené fenotypové spektrum a zakladatelská mutace u jižních Číňanů

Studie byla schválena institucionální revizní komisí University of Hong Kong/Hospital Authority Hong Kong West Cluster (UW12-211) a National Taiwan University Hospital (201703073RINB). Od subjektů nebo jejich rodičů byl získán písemný informovaný souhlas. Souhrn klinických, biochemických a radiologických charakteristik 11 pacientů s identifikovanými mutacemi COQ4 je uveden v tabulce 1. Pacienti 1-5 měli klasický fenotyp s novorozeneckým nástupem popsaný Brea-Calvo et al. a Chung et al.2,3 , zatímco pacienti 6-11 měli pozdější nástup a heterogennější rysy. Četnost odlišných fenotypů ve srovnání s předchozími studiemi je shrnuta v tabulce 2. Odpovídající snímky MRI (magnetické rezonance) jsou uvedeny na obr. 1. Rodokmeny devíti rodin jsou uvedeny na obr. 2.

Pacient 1

Pacient 1 byl muž s prenatální anamnézou oligohydramnia a intrauterinní růstové restrikce (IUGR). Narodil se ve 38. týdnu. V 7 dnech věku se u něj objevily opakované epizody apnoe, snížená aktivita a mírná laktátová acidémie. Ve 14. dni došlo k oběhovému kolapsu s těžkou metabolickou acidózou a laktátovou acidózou až 28,36 mmol/l (referenční rozmezí 0,5-2,20), hypotenzí vyžadující několikanásobnou inotropní léčbu, epizodou bezpulzní komorové tachykardie a respiračním selháním vyžadujícím intubaci a ventilační podporu. Poté se u něj objevily recidivující křeče kontrolované fenobarbitonem a levetiracetamem. MRI mozku ve věku 3 týdnů ukázala symetrickou hyperintenzitu T1 a T2 s omezenou difuzí v bilaterálních lentiformních jádrech. Ohniska omezené difuze byla zjištěna také v bilaterální frontální bílé hmotě (obr. 1a-c). Spektroskopie magnetickou rezonancí (MRS) prokázala zvýšené vrcholy laktátu v bilaterálních bazálních gangliích a v bílé hmotě mozkové. Následná kontrolní MR prokázala prokázané infarkty s cystickými změnami v bilaterálních lentiformních jádrech (obr. 1d). Byla rovněž zaznamenána mírná hypoplazie mozečku. Sériová echokardiografie v následujících měsících prokázala progresivní hypertrofii septa a komor myokardu. WES identifikoval složené heterozygotní mutace v COQ4, missense c.370G>A, p.(Gly124Ser) a sestřihovou mutaci c.402+1G>C. Funkční analýza kožních fibroblastů prokázala nedostatek komplexu ETC II+III v důsledku nízké koncentrace CoQ. Ve věku 5 měsíců byl podáván doplněk CoQ10 v dávce až 40 mg/kg/den. V 8 měsících byl vzhledem ke špatné neurologické prognóze a špatné odpovědi na léčbu CoQ10 převeden do komfortní péče a extubován. Krátce zemřel na respirační selhání.

Pacient 2

Pacient 2 byl donošený novorozenec mužského pohlaví. V 1. den života se u něj rozvinula respirační tíseň, hypotenze a progresivní metabolická acidóza s hladinou laktátu 2,6 mmol/l a hyperalaninémií vyžadující intubaci a inotropní podporu. Echokardiogram odhalil hypertrofickou kardiomyopatii. Plazmatické aminokyseliny odhalily vysokou hladinu alaninu, prolinu a tyrozinu a profil acylkarnitinu byl bez pozoruhodností. Druhý den života byl vyzkoušen doplněk CoQ10 v dávce 15 mg/kg/den a karnitin v dávce 100 mg/kg/den, ale pacient podlehl. WES odhalil složené heterozygotní mutace v COQ4: missense c.370G>A, p.(Gly124Ser) a sestřihovou mutaci c.402+1G>C.

Pacient 3

Pacient 3 se narodil v plném termínu ve 37. týdnu. Krátce po porodu se u ní objevila přechodná dechová tíseň. Ve 22. dni života u ní došlo ke kardiogennímu šoku. Echokardiogram prokázal špatnou kontraktilitu s ejekční frakcí levé komory 20 % a středně těžkým perikardiálním výpotkem. Byla přítomna přidružená laktátová acidémie (24 mmol/l; referenční rozmezí 0,5-2,2) a hyperamonémie (139 µmol/l; referenční rozmezí <100). Empiricky jí byla podána suplementace CoQ10 a intravenózní imunoglobulin. Její srdeční funkce se postupně zlepšovaly a do 32. dne života se normalizovaly. Ve 4 měsících věku se u ní objevily záchvaty vyžadující četná antikonvulziva. Její vývoj je značně opožděný. WES odhalila homozygotní mutaci COQ4 c.370G>A, p.(Gly124Ser).

Pacientka 4 a pacientka 5

Pacientka 4 byla mladší sestrou pacientky 5. U pacientky 5 byla zjištěna homozygotní mutace COQ4. Měla předporodní anamnézu IUGR a narodila se ve 38. týdnu. Ihned po porodu se u ní objevila dechová tíseň s intermitentní apnoe a laktátová acidémie (až 10 mmol/l; referenční rozmezí 0,5-2,2). MRI mozku ukázala symetrickou hyperintenzitu T1 v oboustranných bazálních gangliích s mírnou hypoplazií mozečku (obr. 1e). MRS ukázala zvýšené vrcholy laktátu v oboustranných bazálních gangliích (obr. 1f). Ve 2 měsících věku se u ní objevily záchvaty rezistentní na léčbu. Následná MR ve věku 9 měsíců prokázala generalizovanou progresivní atrofii mozečku a mozku s difuzním úbytkem bílé hmoty včetně ztenčení corpus callosum. V mozkové bílé hmotě, oboustranných bazálních gangliích a thalamech byly patrné cystické změny (obr. 1g). Sériový echokardiogram prokázal progresivní středně těžkou hypertrofii levé komory. Vzhledem k rozpoznatelnému klinickému obrazu bylo provedeno Sangerovo sekvenování, které odhalilo složenou heterozygotní mutaci COQ4: c.370G>A, p.(Gly124Ser) a c.402+1G>C. Doplněk CoQ10 byl nasazen od věku 4 let a 5 měsíců.

Pacientka 5 byla starší sestrou pacientky 4. U pacientky 5 byla zjištěna mutace CoQ4. Narodila se ve 39. týdnu s předporodní anamnézou IUGR. Od 2 měsíců věku se u ní objevily záchvaty s přidruženou laktátovou acidózou a respiračním selháním vyžadujícím domácí ventilaci. Rentgenový snímek hrudníku prokázal kardiomegalii. V 1 roce věku byla vyzkoušena suplementace CoQ10, ale 1 měsíc poté zemřela na respirační selhání. Po genetické diagnóze její mladší sestry bylo zpětně provedeno Sangerovo sekvenování, které odhalilo stejnou složenou heterozygotní mutaci COQ4 jako u její sestry, c.370G>A, p.(Gly124Ser) a c.402+1G>C.

Pacientka 6

Pacientka 6 se v 8 měsících života projevila těžkým globálním opožděním vývoje, mikrocefalií, generalizovanou dystonií, kortikální poruchou zraku a oromotorickou dysfunkcí. Metabolické vyšetření odhalilo laktátovou acidémii 2,5-5,9 mmol/l a hyperalaninémii (626 µmol/l; referenční rozmezí 143-439). WES odhalil složené heterozygotní mutace v genu COQ4: c.550T>C, p.(Trp184Arg) a c.402+1G>A. Funkční analýza kožních fibroblastů prokázala deficit ETC komplexu II+III s nízkou koncentrací CoQ. Další sledování neproběhlo z důvodu adopce v zahraničí.

Pacientka 7

Pacientka 7 byla dívka, narozená v plném termínu. Od narození měla oboustrannou kortikální poruchu zraku a progresivní oromotorickou dysfunkci vyžadující výživu gastrostomií. Měla závažné globální vývojové opoždění. Kolem 5. měsíce věku se u ní rozvinula generalizovaná dystonie a spasticita. Byla přítomna laktátová acidémie 2,4-3,2 mmol/l. WES odhalil homozygotní variantu v genu COQ4: c.370G>A, p.(Gly124Ser). Funkční analýza kožního fibroblastu prokázala deficit komplexu ETC II+III a nízkou koncentraci CoQ. Od 2 let užívala doplněk stravy CoQ10. Nedošlo ke klinickému zlepšení a pacientka zemřela ve věku 3 let a 6 měsíců.

Pacientka 8

Pacientka 8 je dívka, narozená v plném termínu. V 6 měsících věku se u ní objevily infantilní křeče. Metabolické vyšetření prokázalo laktátovou acidémii 2,2-4,2 mmol/l a hyperalaninémii (487 µmol/l; referenční rozmezí 143-439). WES odhalil složené heterozygotní varianty genu COQ4 c.371G>T, p.(Gly124Val) zděděné po matce a c.370G>A, p.(Gly124Ser) zděděné po otci. Zajímavé je, že enzymologie dýchacího řetězce u aktivit kosterního svalstva byla normální, ale funkční analýza kožních fibroblastů prokázala nedostatek komplexu ETC II+III a nízkou koncentraci CoQ10. Doplněk CoQ10 byl podáván od 9 měsíců věku, přičemž došlo k subjektivnímu zlepšení reaktivity. Žije a dosáhla slušné kontroly záchvatů pomocí levetiracetamu a globálního opoždění vývoje.

Pacient 9

Pacient 9 je chlapec, narozený v plném termínu ve 40. týdnu. Ve 2 měsících věku se u něj objevily infantilní křeče. Suplementace CoQ10 byla zahájena v 7 letech a zůstala stabilní. WES odhalil homozygotní mutaci COQ4, c.370G>A, p.(Gly124Ser). Funkční analýza kožních fibroblastů prokázala deficit ETC komplexu II+III a nízkou koncentraci CoQ.

Pacientka 10 a pacientka 11

Pacientka 10 je mladší sestrou pacientky 11.

. Narodila se ve 36. týdnu. Po porodu se u ní objevila přechodná dechová tíseň. Byla asymptomatická až do 2 měsíců věku, kdy se u ní rozvinula progresivní hypotonie, kortikální porucha zraku, závažné opoždění vývoje a záchvaty vyžadující četná antikonvulziva. Její echokardiogram prokázal progresivní dilatační kardiomyopatii a mitrální regurgitaci. WES odhalil homozygotní mutaci COQ4: c.370G>A, p. (Gly124Ser). V 11 měsících věku byl nasazen suplement CoQ10 v dávce 30 mg/kg/den a kontrola záchvatů se zlepšila.

Pacientka č. 11 je starší sestrou pacientky č. 10.

. Narodila se v plném termínu. Ve 4 měsících věku se u ní objevily záchvaty, hypotonie, spasticita, oromotorická dysfunkce a závažné opoždění vývoje. Vyvinula se u ní také epizoda akutní myokarditidy, během níž echokardiogram prokázal diastolickou dysfunkci. MRI mozku ve 14 měsících prokázala mírnou atrofii mozečku a atrofii mozku, cystické změny bílé hmoty s oboustrannou frontální a přední temporální převahou a ztenčení corpus callosum. Bazální ganglia a mozkový kmen se zdály být zachovány (obr. 1h-k). Nebyla zjištěna žádná laktátová acidóza. Vzhledem k nálezu exomu její sestry bylo provedeno Sangerovo sekvenování, které odhalilo homozygotní mutaci COQ4: c.370G>A, p.(Gly124Ser). Neužívala doplněk stravy CoQ10 a zemřela ve 20 měsících v důsledku epizody sepse

.