Tutkimus hyväksyttiin Hong Kongin yliopiston/sairaalaviranomaisen Hong Kongin länsiosan klusterin institutionaalisessa arviointilautakunnassa (UW12-211) ja Kansallisen Taiwanin yliopistollisen sairaalan (201703073RINB) hyväksymässä. Koehenkilöiltä tai heidän vanhemmiltaan saatiin kirjallinen tietoinen suostumus. Taulukossa 1 on yhteenveto niiden 11 potilaan kliinisistä, biokemiallisista ja radiologisista ominaisuuksista, joilla oli todettu COQ4-mutaatioita. Potilailla 1-5 oli Brea-Calvon ym. ja Chungin ym. kuvaama klassinen vastasyntyneenä alkava fenotyyppi,2,3 kun taas potilailla 6-11 tauti alkoi myöhemmin ja oireet olivat heterogeenisempia. Erilaisten fenotyyppien esiintymistiheys verrattuna aiempiin tutkimuksiin on esitetty yhteenvetona taulukossa 2. Vastaavat MRI-kuvat (magneettikuvaus) esitetään kuvassa 1. 1
Aivojen magneettiresonanssilöydökset (MR). a Aksiaalinen T1W, b aksiaalinen FLAIR, c DWI potilaalta 1 vastasyntyneenä ja d aksiaalinen T2W seurannassa; e aksiaalinen T1W ja f magneettikuvaus (MRS) tyvitumakkeissa vastasyntyneenä ja g aksiaalinen T1W imeväisikäisenä potilaalta 4; h koronaalinen T2W, i sagittaalinen T1W, j aksiaalinen T2W, k aksiaalinen T1W potilaalta 11. MR-piirteisiin kuuluvat pikkuaivojen surkastuminen (valkoiset nuolet) (h, i), joka etenee (e, g); aivojen surkastuminen, jossa otsa- ja etummainen ohimolohko ovat vallitsevia (i-k); aivokurkiaisen oheneminen (i); valkean aineen häviäminen ja kystinen muutos, jossa otsa- ja ohimolohko ovat vallitsevia (tähdet) (j, k); tyvitumakkeiden vaurioituminen, johon liittyy diffuusion rajoittuneisuus ja kystinen muutos seurannassa (kaarevia nuolinäkökulmia) (a-d); laktaattihuippu n. 1,5 litrassa.3 ppm MRS:ssä (nuolenkärjet) (f)
Tutkimuksessamme kuvattujen yhdeksän perheen, joissa on 11 tutkittavaa, sukutaulut
Potilas 1
Potilas 1 oli miespuolinen potilas, jolla oli synnytystä edeltävässä anamneesissa todettu oligohydramnioosi ja kohdunsisäisen kasvunrajoituksen häiriö. Hän syntyi 38 raskausviikolla. Seitsemän päivän iässä hän sai toistuvia apneakohtauksia, vähentynyttä aktiivisuutta ja lievää maitohappoasidemiaa. Päivänä 14 hänelle kehittyi verenkiertokollapsi, johon liittyi vaikea metabolinen asidoosi ja maitohappoasidoosi 28,36 mmol/l (viitealue 0,5-2,20), hypotensio, joka vaati useita inotrooppisia lääkkeitä, pulssiton kammiotakykardia ja hengitysvajaus, joka vaati intubaatiota ja hengityskoneen tukea. Tämän jälkeen hänelle kehittyi toistuvia kouristuksia, jotka saatiin hallintaan fenobarbitonilla ja levetirasetaamilla. Aivojen magneettikuvaus 3 viikon iässä osoitti symmetristä T1- ja T2-hyperintensiteettiä ja rajoitettua diffuusiota molemminpuolisissa lentiformisissa ytimissä. Rajoitettua diffuusiota havaittiin myös molemminpuolisessa otsalohkon valkeassa aineessa (kuvat 1a-c). Magneettiresonanssispektroskopiassa (MRS) havaittiin kohonneita laktaattipiikkejä molemminpuolisissa tyvitumakkeissa ja aivojen valkeassa aineessa. Myöhemmän seurannan magneettikuvauksessa todettiin vakiintuneita infarkteja ja kystisiä muutoksia molemminpuolisissa lentiformisissa ytimissä (kuva 1d). Myös lievää pikkuaivojen hypoplasiaa todettiin. Seuraavien kuukausien aikana tehdyssä kaikukardiografiassa todettiin etenevä sydänlihaksen väliseinän ja kammion hypertrofia. WES tunnisti COQ4:n heterotsygoottiset yhdistelmämutaatiot, missense c.370G>A, p.(Gly124Ser) ja liitosmutaatio c.402+1G>C. Ihon fibroblastien toiminnallinen analyysi osoitti ETC-kompleksi II+III:n puutteen johtuvan alhaisesta CoQ-pitoisuudesta. Viiden kuukauden iässä CoQ10-lisää jopa 40 mg/kg/vrk. Ottaen huomioon huonon neurologisen ennusteen ja heikon vasteen CoQ10-hoitoon 8 kuukauden iässä hänet siirrettiin mukavuushoitoon ja ekstuboitiin. Hän menehtyi pian hengitysvajaukseen.
Potilas 2
Potilas 2 oli vastasyntynyt mies. Hänelle kehittyi hengitysvaikeus, hypotensio ja etenevä metabolinen asidoosi, jonka laktaattipitoisuus oli 2,6 mmol/l ja hyperalaninemia, joka vaati intubaatiota ja inotrooppista tukea ensimmäisenä elinpäivänä. Sydämen kaikukuvauksessa todettiin hypertrofinen kardiomyopatia. Plasman aminohapoissa todettiin korkea alaniini-, proliini- ja tyrosiinipitoisuus, ja asyylikarnitiiniprofiili oli merkityksetön. CoQ10-lisää 15 mg/kg/vrk ja karnitiinia 100 mg/kg/vrk kokeiltiin toisena elinpäivänä, mutta potilas menehtyi. WES paljasti yhdistelmäheterotsygoottiset mutaatiot COQ4:ssä: missense c.370G>A, p.(Gly124Ser) ja splikointimutaatio c.402+1G>C.
Potilas 3
Potilas 3 syntyi täysiaikaisena 37 viikolla. Hän sai ohimenevän hengitysvajauksen pian syntymän jälkeen. Elämänsä 22. päivänä hän sai kardiogeenisen sokin. Sydämen kaikukuvaus osoitti huonoa supistumiskykyä, vasemman kammion ejektiofraktio oli 20 % ja perikardiaalinen effuusio oli kohtalainen. Tähän liittyi maitohappoasidemia (24 mmol/l; viitealue 0,5-2,2) ja hyperammonemia (139 µmol/l; viitealue <100). Hänelle annettiin empiirisesti CoQ10-lisää ja suonensisäistä immunoglobuliinia. Hänen sydämen toimintansa parani vähitellen ja normalisoitui 32. elinpäivään mennessä. Hän sai kouristuskohtauksia 4 kuukauden iässä ja tarvitsi useita kouristuslääkkeitä. Hänen kehityksensä on pahasti viivästynyt. WES paljasti homotsygoottisen COQ4-mutaation c.370G>A, p.(Gly124Ser).
Potilas 4 ja potilas 5
Potilas 4 oli potilaan 5 nuorempi sisar. Hänellä oli synnytystä edeltävästi todettu IUGR, ja hän syntyi 38 raskausviikolla. Heti synnytyksen jälkeen hän sai hengitysvaikeuksia, joihin liittyi ajoittaista apneaa ja maitohappoasidemiaa (jopa 10 mmol/l; viitealue 0,5-2,2). Aivojen magneettikuvaus osoitti symmetristä T1-hyperintensiteettiä molemminpuolisissa basaaliganglioissa ja lievää pikkuaivojen hypoplasiaa (kuva 1e). MRS osoitti kohonneita laktaattipiikkejä molemminpuolisissa basaaliganglioissa (kuva 1f). Hän sai hoitoresistenttejä kohtauksia 2 kuukauden iässä. Myöhemmin 9 kuukauden iässä tehty magneettikuvaus osoitti yleistynyttä etenevää pikkuaivojen ja aivojen surkastumista, johon liittyi diffuusi valkean aineen kato, mukaan lukien corpus callosumin oheneminen. Aivojen valkeassa aineessa, molemminpuolisissa tyvitumakkeissa ja talamioissa havaittiin kystisiä muutoksia (kuva 1g). Säännöllinen kaikukardiografia osoitti etenevää keskivaikeaa vasemman kammion hypertrofiaa. Tunnistettavan kliinisen esityksen vuoksi tehtiin Sanger-sekvensointi, joka paljasti heterotsygoottisen COQ4-mutaation: c.370G>A, p.(Gly124Ser) ja c.402+1G>C. CoQ10-lisä on aloitettu 4 vuoden ja 5 kuukauden iästä lähtien.
Potilas 5 oli potilaan 4 vanhempi sisar. Hän syntyi 39 raskausviikolla, ja hänellä oli synnytystä edeltävästi todettu IUGR. Hän sai kouristuskohtauksia 2 kuukauden iässä, joihin liittyi maitohappoasidoosi ja hengitysvajaus, joka vaati kotihengitystä. Rintakehän röntgenkuvassa todettiin kardiomyegaliaa. CoQ10-lisää kokeiltiin 1 vuoden iässä, mutta hän menehtyi hengitysvajaukseen 1 kuukauden kuluttua. Hänen nuoremman sisarensa geneettisen diagnoosin jälkeen tehtiin jälkikäteen Sanger-sekvensointi, jossa paljastui sama yhdistetty heterotsygoottinen COQ4-mutaatio kuin sisarella, c.370G>A, p.(Gly124Ser) ja c.402+1G>C.
Potilas 6
Potilas 6 esitti 8 kuukauden ikäisenä vakavan globaalin kehitysviiveen, mikrokefaliaa, yleistynyttä dystoniaa, kortikaalista näköhäiriötä ja oromotorisia toimintahäiriöitä. Metabolisessa tutkimuksessa todettiin maitohappoasidemia 2,5-5,9 mmol/l ja hyperalanemia (626 µmol/l; viitealue 143-439). WES paljasti yhdistelmäheterotsygoottiset mutaatiot COQ4-geenissä: c.550T>C, p.(Trp184Arg) ja c.402+1G>A. Ihon fibroblastien toiminnallinen analyysi osoitti ETC-kompleksi II+III:n puutteen ja alhaisen CoQ-pitoisuuden. Seurantaa ei jatkettu ulkomailla tapahtuneen adoption vuoksi.
Potilas 7
Potilas 7 oli täysiaikaisena syntynyt tyttö. Hänellä oli syntymästä lähtien molemminpuolinen kortikaalinen näköhäiriö ja etenevä oromotorinen toimintahäiriö, joka vaati gastrostomiaruokintaa. Hänellä oli vakava yleinen kehitysviive. Hänelle kehittyi yleistynyt dystonia ja spastisuus noin 5 kuukauden iässä. Maitohappoasidemia oli 2,4-3,2 mmol/l. WES paljasti homotsygoottisen muunnoksen COQ4-geenissä: c.370G>A, p.(Gly124Ser). Ihon fibroblastin toiminnallinen analyysi osoitti ETC-kompleksi II+III:n puutteen ja alhaisen CoQ-pitoisuuden. Hän oli saanut CoQ10-valmistetta 2-vuotiaasta lähtien. Kliinistä paranemista ei tapahtunut, ja potilas kuoli 3 vuoden ja 6 kuukauden iässä.
Potilas 8
Potilas 8 on täysiaikaisena syntynyt tyttö. Hän sai lapsikouristuksia 6 kuukauden iässä. Metabolinen tutkimus osoitti maitohappoasidemiaa 2,2-4,2 mmol/l ja hyperalanemiaa (487 µmol/l; viitealue 143-439). WES paljasti COQ4-geenin yhdistelmäheterotsygoottiset variantit c.371G>T, p.(Gly124Val), joka periytyy äidiltä, ja c.370G>A, p.(Gly124Ser), joka periytyy isältä. Mielenkiintoista oli, että luurankolihastoiminnan hengitysketjuentsymologia oli normaali, mutta ihon fibroblastien toiminnallinen analyysi osoitti ETC-kompleksi II+III:n puutteen ja alhaisen CoQ10-pitoisuuden. CoQ10-lisää on annettu 9 kuukauden iästä lähtien, ja reagointikyky on subjektiivisesti parantunut. Hän on elossa ja on saavuttanut kohtuullisen kouristuskontrollin levetirasetaamilla sekä globaalin kehitysviiveen.
Potilas 9
Potilas 9 on poika, joka syntyi täysiaikaisena 40 viikolla. Hänellä todettiin lapsikouristuksia 2 kuukauden iässä. CoQ10-lisäys aloitettiin 7 vuoden iässä, ja se on pysynyt vakaana. WES paljasti homotsygoottisen COQ4-mutaation, c.370G>A, p.(Gly124Ser). Ihon fibroblastien funktionaalinen analyysi osoitti ETC-kompleksi II+III:n puutteen ja alhaisen CoQ-pitoisuuden.
Potilas 10 ja potilas 11
Potilas 10 on potilaan 11 nuorempi sisar. Hän syntyi 36 viikolla. Hänelle kehittyi ohimenevä hengitysvajaus syntymän jälkeen. Hän oli oireeton kahden kuukauden ikään asti, jolloin hänelle kehittyi etenevä hypotonia, kortikaalinen näköhäiriö, vakava kehitysviive ja kouristuksia, jotka vaativat useita kouristuslääkkeitä. Kaikututkimuksessa todettiin etenevä laajentunut kardiomyopatia ja mitraaliregurgitaatio. WES paljasti homotsygoottisen COQ4-mutaation: c.370G>A, p. (Gly124Ser). CoQ10-lisä 30 mg/kg/vrk aloitettiin 11 kuukauden iässä, ja hänen kohtaustensa hallinta parani.
Potilas 11 on potilaan 10 vanhempi sisar. Hän syntyi täysiaikaisena. Hänellä oli 4 kuukauden iässä kohtauksia, hypotoniaa, spastisuutta, oromotorisia toimintahäiriöitä ja vakava kehitysviive. Hän sai myös akuutin sydänlihastulehduksen, jonka aikana kaikukuvauksessa todettiin diastolinen toimintahäiriö. Aivojen magneettikuvaus 14 kuukauden iässä osoitti lievää pikkuaivojen surkastumista ja aivojen surkastumista, valkean aineen kystisiä muutoksia, joissa molemminpuolinen etuotsalohkon ja ohimolohkon etupuolisko oli hallitsevassa asemassa, sekä corpus callosumin ohenemista. Tyvitumakkeet ja aivorunko näyttivät säilyneen (kuva 1h-k). Maitohappoasidoosia ei todettu. Sisaren eksomilöydösten vuoksi tehtiin Sanger-sekvensointi, joka paljasti homotsygoottisen COQ4-mutaation: c.370G>A, p.(Gly124Ser). Hän ei käyttänyt CoQ10-lisää, ja hän menehtyi 20 kuukauden iässä sepsiksen vuoksi.