青壮年反复呼吸道感染？WES揭开“特殊”疾病的神秘面纱！

前 言

Mangrove Seed

患者，男，29岁，因“咳嗽气喘2年余，加重2天，伴黄白痰”入院。入院后完善相关检查，肺功能示FEV1 1.04(26.9%)FEV1/FVC 70.07%，胸部CT提示双肺感染性病变伴支气管扩张。

患者后出现咳嗽加重，伴气喘胸闷，黄脓痰，不能平躺，SpO2、Bp低，CRP、PCT明显升高，考虑感染性休克；mNGS提示肺部烟曲霉感染。除常见的呼吸道感染表现，患者又自述从小就有鼻炎，久治不愈。鼻窦影像提示其上颌窦、筛窦和蝶窦存在炎症表现。

综合上述影像结果，初步怀疑患者可能患有原发性纤毛运动障碍（Primary Ciliary Dyskinesia, PCD），遂进行全外显子组测序（Whole Exome Sequencing, WES），发现患者CCDC40基因上存在纯合疑似致病变异，结合患者详细临床表型，最终确诊其所患疾病为CCDC40基因纯合疑似致病变异导致的15型PCD。

案例经过

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如前所述，患者，男，29岁，自幼易咳嗽，数次肺炎病史。2年前无明显诱因下出现咳嗽，无胸闷气喘，无痰。胸部CT、胸片提示双肺弥漫性粟粒样结节伴支气管扩张。1年前出现咳嗽伴白色粘痰，自行服用中药。近日咳嗽加重，伴黄白痰，肺功能示FEV1 1.04(26.9%)，FEV1/FVC 70.07%，胸部CT提示双肺弥漫支气管扩张伴管壁增厚。

查体：神志清晰，精神差，呼吸急促，皮肤潮湿，口唇发绀，营养中等，急性面容，发育正常，被动体位，应答流畅，查体欠合作。全身皮肤无黄染，无肝掌、蜘蛛痣。全身浅表淋巴结无肿大，头颅无畸形，巩膜无黄染、眼球无突出、瞳孔等大等圆、对光反射灵敏，听力正常。

颈软，气管居中，甲状腺未及肿大，胸廓无畸形，双肺叩诊清音，双肺呼吸音粗，可及明显干湿啰音。心前区无隆起，心界不大，心率130次/分，律齐。腹部平软，肝脾肋下未及，肝肾区无叩击痛，肠鸣音4次/分。双下肢无水肿。

入院后完善进一步检查，烟曲霉: 2.32KUA/L；高敏感C反应蛋白: 30.5mg/L；类风湿因子: 87IU/mL；白细胞: 12.22x10^9/L；中性粒细胞百分比: 74.0%；淋巴细胞百分比: 18.6%；单核细胞百分比: 5.7%；嗜酸性粒细胞百分比: 1.2%；免疫球蛋白E: 1889IU/mL；抗核抗体:核仁1:100；抗核抗体:浆颗粒1:100。

予以美罗培南联合伏立康唑抗感染治疗，并给予甲泼尼龙注射液抗炎平喘，人血白蛋白补充胶体渗透压及就诊低蛋白血症，并给予补充浓氯化钠、氯化钾就诊低蛋白血症等综合治疗。患者症状无明显改善，后出现咳嗽加重，伴气喘胸闷，黄脓痰，不能平躺，胸部CT提示两肺感染性病变伴支气管扩张(图1)。

图1 患者胸部影像

SpO2、Bp低，CRP、PCT明显升高，考虑感染性休克，予以告病危，心电监护，Highflow氧疗，支气管镜下吸痰、肺泡灌洗等治疗后，患者症状、氧合改善，鼻导管4L/min下，SpO2：96-97%，HR：95次/分，两下肺仍可闻及湿啰音。送检痰液提示：烟曲霉: 1cfu，mNGS提示烟曲霉感染。

完善全外显子组基因检测：在CCDC40基因14号外显子上检测到纯合c.2363_2366delCACA:p.Thr788fs变异，为疑似致病变异。CCDC40基因致病或疑似致病与原发性纤毛运动障碍15型相关。

综合患者既往病史、症状体征及辅助检查可诊断为：变态反应性支气管肺曲霉病、原发性纤毛运动障碍。

出院后继续予伏立康唑、左氧氟沙星片抗感染，醋酸泼尼松15mg qd抗炎，辅以补钙、护胃。后患者自觉症状明显好转，激素逐渐减量，无明显活动后气促，无发热，咳嗽较前明显好转，仍偶有咳白痰，仍诉有咳痰困难。

案例分析

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检验案例分析：

患者自幼易咳嗽，数次肺炎病史。2年前无明显诱因下出现咳嗽，无胸闷气喘，无痰。1年前出现咳嗽伴白色粘痰，近日咳嗽加重，伴黄白痰，后发展为感染性休克。mNGS提示烟曲霉感染，予心电监护，Highflow氧疗，美罗培南联合伏立康唑康康感染，抗炎平喘，支气管镜下吸痰、肺泡灌洗等治疗后，患者症状、氧合改善。

除上述常见的呼吸道感染表现，但患者又自述从小就有鼻炎，久治不愈。鼻窦影像提示其上颌窦、筛窦和蝶窦存在炎症表现（图2）。

图2 患者鼻窦影像

综合上述影像结果，怀疑患者可能患有原发性纤毛运动障碍（Primary Ciliary Dyskinesia, PCD）。但上述信息并不能够确诊PCD，遂进行全外显子组测序（Whole Exome Sequencing, WES），以期为患者鉴别诊断。

患者通过WES检测出CCDC40基因上一个纯合疑似致病变异：NM_017950.3: c.2363_2366delCACA。该变异位于CCDC40基因的第14号外显子区（图3）。CCDC40基因负责编码卷曲螺旋结构域蛋白40，主要通过调节内动力臂和动力调节蛋白复合体的组装来实现左右轴的形成，对纤毛的运动至关重要。

图3 患者通过WES基因检测检出的CCDC40基因变异

患者检出的变异会使CCDC40基因编码的蛋白自第788位氨基酸开始发生移码，导致提前出现终止密码子，预测发生无义介导的mRNA降解（NMD）（PVS1）。该变异位点在ESP数据库、千人数据库、gnomAD数据库中未见人群携带记录（PM2-Supporting）。

根据ACMG基因变异解读指南，患者检测到的变异与其临床表型可能相关，现有证据支持判断为疑似致病变异。临床医生结合该检测结果和患者详细临床表型，最终确诊其所患疾病为CCDC40基因纯合疑似致病变异导致的15型PCD。

PCD也称为纤毛不动综合征，是一类因为纤毛功能异常而引发的疾病，主要临床表现包括因反复呼吸道感染、慢性支气管炎、支气管扩张而引发的咳嗽、咯脓痰、咯血、呼吸困难，同时伴有鼻窦炎、中耳炎等（表1），常易被误诊为普通的慢性支气管炎、慢性肺炎、哮喘和肺结核。

表1 PCD常见的临床表型^[2]

同时由于胚节纤毛也有缺陷，导致在胚胎发育过程中可能随机发生身体不对称性变异，所以大约50%的患者会出现“全内脏反位”。PCD发病率约为1/16,000-20,000^[1]。该病男女患病率相当，发病年龄可自婴幼儿至成年，但以学龄儿童及青年为多。

PCD是一种遗传性疾病，最常见的遗传模式为常染色体隐性遗传。现已报道了47种PCD的致病基因，包括轴丝外动力蛋白臂、内动力蛋白臂、组装蛋白、放射辐等主要纤毛结构相关基因。不同基因发生变异，可导致不同的纤毛结构异常，但临床表型较为相似，不同阶段的表型详见表1^[2]。基因检测可以协助临床医生在相似的临床表型中鉴定出特定基因的致病变异。

临床案例分析：

原发性纤毛运动障碍是一种由于呼吸道纤毛缺陷造成呼吸道感染，进而导致慢性炎症和支气管扩张症反复发作的常染色体隐性遗传病。男性患者由于精子尾部异常而导致生育率降低。约有一半的患者表现出身体不对称和内脏逆位。

人体的上下呼吸道、输精管、输卵管、脑和脊髓的室管膜等多处组织器官中均有纤毛生长，各器官的纤毛运动异常，导致了PCD患者的多种临床症状：呼吸道粘膜上纤毛清除功能障碍，造成呼吸道反复感染，导致慢性支气管炎、支气管扩张或间质性肺炎，表现为咳嗽、咯浓痰、咯血、呼吸困难等症状；鼻黏膜纤毛功能异常，引起鼻窦内粘液或脓性分泌物潴留，导致慢性鼻炎、鼻窦炎，或鼻息肉、额窦异常等。

本案例中患者主诉为”咳嗽气喘2年余，加重2天，伴黄白痰”，在追问病史过程中发现，患者自幼易咳嗽，数次肺炎病史；且从小就有鼻炎，久治不愈。因此考虑先天性疾病，行WES基因检测后，明确该患者符合PCD表现。

知识拓展

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WES也叫全外显子组测序（Whole Exome Sequencing, WES），是对人类基因组中外显子区域进行测序，涵盖约25,000个蛋白编码基因的外显子。外显子区虽仅占全基因组序列长度的1%左右，但包含了80%-85%的遗传性疾病相关变异。通过WES检测，能够检测患者的遗传异常，临床医生根据WES检测结果结合患者的临床表现，可为患者做出精准诊断。

2017年欧洲呼吸学会（ERS）发布的PCD诊断指南^[3]及2020年中国专家发布的PCD诊断与治疗专家共识^[4]均指出，可根据患者典型的临床表现（如长期慢性咳嗽咳痰，慢性鼻炎鼻窦炎，慢性中耳炎等），鼻呼出气一氧化氮（nasal Nitric Oxide，nNO）含量检测，高速视频显微成像（High-Speed Video Microscopy Analysis, HSVA）检查，透射电镜（Transmission Electron Microscopy，TEM）和基因检测来进行PCD的综合临床诊断。

ERS指南和中国专家共识推荐的PCD诊断流程均建议，对于仅出现临床鼻呼出气一氧化氮含量低，或同时多次HSVA异常的患者，虽高度怀疑PCD，但均需进行基因检测确诊^[3-4]。

在2018年美国胸科学会（ATS）发布的原发性纤毛运动障碍的诊断指南[5]中，将PCD基因检测的位置提前，建议直接使用基因检测而非透射电子显微镜（Transmission Electron Microscope, TEM）纤毛检测和/或标准基因组合检测来诊断PCD，这进一步体现了基因检测在PCD诊断中的重要作用^[5]。同时，由于nNO、HSVA、IF检测在国内起步较晚，尚无统一检查标准，而PCD致病性变异较多且更新快，相比传统基因检测，WES更具优势^[6]。

案例总结

Mangrove Seed

PCD是一种从学龄前儿童就开始威胁肺功能的严重疾病，诊断后不同患者肺功能的变化程度变异较大。早期诊断和有效治疗对于减轻PCD患者的症状、提高生活质量有非常重要的作用。

目前，WES凭借特有的临床意义以及经济高效的检测优势，已广泛应用于多种遗传性疾病的辅助诊疗领域。WES基因检测在PCD诊疗中的应用价值包括：

（1）精准诊疗：WES通过检测PCD疑诊患者相关基因致病变异的情况，助力PCD的精准诊断。本案例患者的WES检测结果与临床表型高度吻合，在明确诊断后医生遂根据上述结果进行了对症治疗。

（2）遗传咨询：WES检测结果可以为患者家族的遗传病分析提供可靠依据。例如本案例患者检出的变异为纯合变异，提示患者父母可能为近亲结婚，如果患者及家系还存在其他疾病家族遗传史，我们可以对患者的WES检测数据进一步分析，帮助全面解析患者家族内其他遗传性疾病的可能。

（3）生育指导：PCD男性患者有极大的概率出现精子活力降低甚至精子不活动的情况，男性患者确诊后可进一步进行精液检查分析，为将来的生育对策提前做好预防准备。

本案例中WES检测结果不仅帮助临床对患者进行疾病确诊，还为患者家系全面的遗传分析及咨询提供了可靠依据，更为重要的是，该检测结果给患者将来的生活提供了十分有意义的指导，应注意增强体质，防止呼吸道感染等。

专家点评

Mangrove Seed

点评专家：金美玲 复旦大学附属中山医院呼吸内科 

技术的进步孕育了个性化医疗基因检测的新时代。NGS基因检测能够为临床疑难患者提供及时准确的诊断、基于基因型的风险分层以及个性化治疗，从而彻底改变其医疗保健。

NGS技术最大的优势体现在高精度的高通量测序，这和传统的PCR等类技术针对个别位点或个别基因检测已经完全不同。其中全外显子组测序（WES）具有性价比高的优势，也是目前在临床上应用最为广泛的基因检测技术。

本案例中WES不仅帮助临床精准找到的这位不明原因呼吸系统反复感染患者的致病原因，更为重要的是为整个家系的遗传咨询提供了强有力的理论基础，这也是基因检测能带给临床的另一个价值。因此我认为WES在本案例中发挥了很大的价值，在未来临床的精准医疗中也会发挥更大的价值。

基于此，临床与检验工作者理应更密切地合作，通过临床信息与技术手段的紧密结合，缜密分析，使患者能更多地从中获益。

参考文献

[1]https://rarediseases.org/rare-diseases/primary-ciliary-dyskinesia/

[2]Mirra V, Werner C, Santamaria F. Primary Ciliary Dyskinesia: An Update on Clinical Aspects, Genetics, Diagnosis, and Future Treatment Strategies. Front Pediatr. 2017; 5:135.

[3]Lucas JS, Barbato A, Collins SA, et al. ERS Task Force guideline for the diagnosis of primary ciliary dyskinesia. Eur Respir J. 2017; 49(1): 1601090.

[4]中国罕见病联盟呼吸病学分会, 原发性纤毛运功障碍诊断与治疗中国共识专家组. 原发性纤毛运动障碍诊断与治疗中国专家共识. 上海医学. 2020; 43(4): 193-202.

[5]Adam J. Shapiro, Stephanie D. Davis, Deepika Polineni, et al. Diagnosis of Primary Ciliary Dyskinesia. An Official American Thoracic Society Clinical Practice Guideline. Am J Respir Crit Care Med. 2018; 197(12): e24–e39.

[6]Zhao X, Bian C, Liu K, et al. Clinical characteristics and genetic spectrum of 26 individuals of Chinese origin with primary ciliary dyskinesia. Orphanet J Rare Dis. 2021;16(1):293.

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