AP5Z1遺伝子に新規変異を認めたspastic paraplegia 48の1例

丸田 恭子; 安藤 匡宏; 大友 孝信; 髙嶋 博

doi:10.5692/clinicalneurol.60.cn-001419

要旨

59歳，女性．兄に類似の歩行障害がみられた．47歳時に左下肢をひきずると指摘され，48歳から歩行障害を自覚，50歳時にすり足歩行になった．52歳から両下肢や手指の有痛性れん縮を生じた．神経学的に知能は正常で，両下肢の筋力は中等度低下し著明な痙性を認めた．頭部MRIでは脳梁菲薄化と，FLAIRで側脳室周囲白質に高信号がみられた．以上から遺伝性痙性対麻痺と診断した．adaptor-related protein complex 5 subunit zeta 1（AP5Z1）遺伝子に新規変異（c.1662_1672del;p.Q554Hfs*15）をホモ接合性に，家族はヘテロ接合性に認めた．Spastic paraplegia 48は稀で報告例が少なく臨床像と病態について検討した．

Abstract

We describe an additional patient with spastic paraplegia 48 (SPG48). A 52-year-old woman with gradually increasing gait disturbance was admitted to our hospital. When she was 47 years old, acquaintances noted a shuffling gait. Gait worsening was evident at 48 years. Spastic gait was apparent at 50, and she required a walking stick at 54. Her elder brother had similar gait disturbance. No consanguinity was known. Neurologic examination at 52 disclosed spasticity and moderate weakness in the lower limbs. Spasticity and brisk reflexes in all limbs. Laboratory studies including HTLV-1 titer detected no abnormalities. MRI demonstrated mild corpus callosum narrowing and prominent anterior periventricular hyperintensities in fluid attenuation inversion recovery images. In limb muscles, electromyography (EMG) showed a chronic neurogenic pattern including reduced interference. Gene analysis identified compound homozygosity in exon 7 of adaptor-related protein complex 5 subunit zeta 1 (AP5Z1), including a novel frameshift mutation, c.1662_1672del;p.Glu554Hfs*15 in the patient, and a heterozygous missense mutation in asymptomatic family members, including her mother, two siblings, and a daughter. The frameshift mutation is considered a pathogenic variant according to American College of Medical Genetics and Genomics standards and guidelines. Based on clinical features, imaging findings and genetic abnormalities, we diagnosed this patient with SPG48. Mutations in AP5Z1, which encodes the ζ subunit of AP-5, underlie SPG48. The AP-5 adaptor protein complex, which is mutated in SPG48, binds to both spastizin and spatacsin. While hereditary spastic paraplegias generally are clinically and genetically heterogenous, SPG48, SPG11, and SPG15 are clinically similar.

はじめに

遺伝性痙性対麻痺（hereditary spastic paraplegia; HSP）は，緩徐進行性の両下肢の痙縮と筋力低下を主徴とする上位運動ニューロン変性疾患群である．臨床的にも遺伝学的にも非常に多様である．今回，痙性対麻痺例においてadaptor-related protein complex 5 subunit zeta 1（AP5Z1）遺伝子の新規フレームシフト変異を同定し，spastic paraplegia 48（SPG48）と診断した1例を経験した．SPG48は稀で報告例が少なく，既報告の臨床像と比較し病態について検討した．

症例

患者：59歳，女性

主訴：歩行障害

家族歴（Fig. 1）：長兄に類似の歩行障害を認めていた．両親に血族結婚はないが近隣の出身である．

Fig. 1 Pedigree of the patient.

□, male; ○, female; /, deceased; ↑, proband; ● and ■, affected individuals; ＊, DNA sequencing performed.

既往歴：特記すべきことはない．

現病歴：出産および幼小児期の運動発達は正常であったが，走りは遅い方であった．47歳時に左下肢をひきずることを指摘され，48歳から歩行障害を自覚した．50歳時にはすり足歩行になり，右前腕の疼痛を生じることがあった．51歳，階段の昇降に手すりを要するようになり，52歳時に本院を初診した．

初診時所見：身長152 cm，体重50 kg．血圧124/80 mmHg，脈拍60/分（整）．一般内科的に皮膚は浅黒い．両膝は屈曲し内反尖足を呈した．神経学的に知能は正常であった．下肢筋力は中等度に低下していた．上肢筋力に異常はなく握力は両側ともに24 kgであった．腱反射は四肢で亢進していたが，クローヌスと病的反射はみられなかった．両下肢に著明な痙性を認めた．動作は遅いが，指鼻試験は正常，踵膝試験は筋力低下のため判定不能であった．起立は壁や物につかまってかろうじて可能であった．内反尖足位で挟み歩行でゆっくりと歩いた．脳神経系に異常はなく，感覚障害および自律神経障害，不随意運動は認めなかった．

臨床経過：夜間に下肢がつって痛い，寒いと手指から前腕がつって固くなる有痛性れん縮を訴えたことから，抗痙縮薬を内服している．下肢筋力低下は緩徐に進行し，54歳時に杖歩行，57歳時には二本杖を使用した．

検査所見：血液生化学検査では総蛋白6.2 g/dl，アルブミン3.7 g/dlと低値のほか，HTLV-1抗体は陰性であった．抗GAD抗体に異常はなかった．神経生理学的検査における針筋電図では四肢筋に干渉波形の減少を認めた．末梢神経伝導速度は運動・感覚ともに異常はみられなかった．

頭部MRI（Fig. 2）：脳梁の菲薄化と，FLAIRで“ears of the lynx”とされる側脳室前角の高信号および体部周囲白質に高信号域を認めた．大脳半球や脳幹部に異常はなかった．

Fig. 2 MRI of the brain.

A. T₁-weighted MRI (TR, 450 msec; TE, 15 msec) shows corpus callosum narrowing. B. FLAIR images (TR, 10,000 msec; TE, 120 msec) show bilateral periventricular areas of abnormal signal in the region of the forceps minor of the corpus callosum, described as the “ears of the lynx” sign (arrows). Other periventricular hyperintensities also are present.

以上の神経学的所見や画像所見からHSPを考慮した．

遺伝子解析（Fig. 3）：患者および家族から書面によるインフォームド・コンセントを得て，Life technologies社の次世代シークエンサーIon Protonを用いて全エクソーム解析を行った．患者は7番染色体短腕（7p22）に連鎖するAP5Z1遺伝子エクソン12に11塩基の欠失によるフレームシフト変異c.1662_1672del,p.Q554Hfs*15をホモ接合性に認め，Sanger法にて確認した．さらに母親，次兄，姉，娘（次女）は無症候で，ヘテロ接合性の変異を同定した．遺伝子解析から本例はSPG48と診断した．本変異は新規の変異であった．American College of Medical Genetics and Genomicsガイドライン^1）に従ってpathogenicに分類した．なお遺伝子研究の文書には，家族の遺伝子解析も含まれており，IRBの承認は受けている．この検査を行った時点では，遺伝子変異が病気の原因とわかっていないので，非発症者の遺伝子診断に当たらないと考える．

Fig. 3 Sequencing analysis of the family.

C, Control. II-4, Patient: exon7:c.1662_1672del homozygous. III-11, Daughter: heterozygous. II-2, Elder brother: heterozygous. II-3, Elder sister: heterozygous. I-2, Mother: heterozygous. The patient’s sequecing results show the mutation c.1662_1672del,p.Q554Hfs*15 to be homozygous on chromosome 7P. Asymptomatic family members had heterozygous mutations. The patient’s deletion is underlined in black beneath the control sequence.

考察

HSPは痙性対麻痺を主症状とする純粋型と，末梢神経障害，小脳失調，精神遅滞などを伴う複合型に分類される．一般的に常染色体優性（autosomal dominant; AD）遺伝では純粋型を呈し，常染色体劣性（autosomal recessive; AR）遺伝は複合型を呈する．遺伝形式はADが多く，ARは少ない．これまでにSPG1～SPG82までの遺伝子座と原因遺伝子が同定されており，本邦ではAR-HSP 174例のうちSPG11は10例（6％）と最も多く，SPG15は4例（2％）を占める^2）．SPG48症例は2例が記載されている^3）．

AR遺伝であるSPG48は，2010年にSłabickiら^4）によりフランスの同胞例において染色体7p22上にあるAP5Z1遺伝子のエクソン2（p.R27Lfs*3）におけるホモ接合型indel突然変異として報告された．これまで2家系を含めた15例が報告されている（Table 1）^3）～10）．発症年齢は小児から高齢までと幅広い．臨床的には純粋型もしくは複合型の病像を呈し^11），痙性対麻痺に加えて精神遅滞，運動感覚性ニューロパシー，運動失調，パーキンソニズム，ジストニアおよび網膜異常を伴い，頭部MRIで脳梁の菲薄化と脳質周囲白質の高信号を認める．本例は47歳と高齢発症で，痙性対麻痺を主徴とし，上肢にも有痛性れん縮と腱反射の亢進を認めた．本例の変異は過去に報告のない新規変異である．本変異はエクソン12にあり，全体のエクソン数が17なので，変異遺伝子のmRNAはナンセンス依存性mRNA分解機構により分解されると考える．それゆえこの変異はloss-of functionとして捉えられる．

Table 1 Demographic, clinical, imaging, and genetic features of SPG48/AP5Z1 patients.

Year, author, patient nationality, etc.	Age at clinical onset (years)/sex	Mutation at DNA/protein level	Clinical features	MRI
2010 Słabicki⁴⁾ 　French siblings	50/M 49/F	c.80_83del4;79_84ins22(p.R27Lfs*3) homozygous	Spastic paraplegia, urinary incontinence	Cerebral MRI normal but spinal hyperintensities at C3–C4 and C7 in one sibling
2014 Pensato⁵⁾ 　Italian	47/F	c.412C>T(p.R138) and c.1322G>A(p.W441) compound heterozygous	Spastic paraplegia, wide-based gait, mild dysmetria of upper limbs, urinary incontinence	Severe corpus callosum narrowing, white matter hyperintensity at frontal horns of lateral venticles
Moroccan parents 　consanguineous	2/F	c.616C>T(p.R206W) homozygous	Spastic paraplegia, mild mental retardation	Mild corpus callosum narrowing, periventricular white matter hyperintensities
2014 Schlipf⁶⁾	F	c.874C>T(p.R292W) and c.2267C>T(p.T756I) heterozygous	Atypical HSP, cerebellar dysfunction, myokymia, bilateral congenital nystagmus	Brain MRI normal
2015⁷⁾, 2016⁸⁾ Hirst 　Germany 　　Nonsense mutations	60/M	c.1732C>T(p.Q578*) homozygous	Spastic paraplegia, spastic bladder, spastic dysarthria, parkinsonism, limb ataxia, motor and sensory polyneuropathy, pigmentary retinopathy, cataracts, macular thinning, dystonia involving foot	Diffuse atrophy, frontal horn white matter hyperintensities
Belgian 　　Nonsense mutations	39/M	c.412C>T(p.R138) and c.1033C>T(p.R345)	Spastic paraplegia, spastic bladder, parkinsonism, limb and speech ataxia, mixed axonal polyneuropathy, pigmentary retinopathy, cataracts, mild intellectual disability	White matter lesions
	40/F		Spastic paraplegia, spastic bladder, parkinsonism, limb and speech ataxia, mixed axonal polyneuropathy, pigmentary retinopathy, cataracts, glaucoma, mild intellectual disability, limb dystonia	White matter lesions
	52/M		Spastic paraplegia, spastic bladder, limb ataxia, pigmentary retinopathy, cataracts, mild intellectual disability	White matter lesions
Incest 　　Missense mutations	Childhood/F	c.1364C>T(p.P455L) homozygous	No spastic paraplegia; sensorimotor polyneuropathy	Brain MRI normal
Kuwaiti 　　Missense mutations	13/M	c.500C>A(p.T167N) and c.2010C>A(p.F670L)	Spastic paraplegia, spastic bladder, limb ataxia, mild intellectual disability, myoclonus, limb dystonia	Leukoencephalopathy; corpus callosum narrowing
2018 D’Amore⁹⁾ 　Italian		c.1302-1G>T and c.2287G>A(p.V763M) heterozygous
2019 Wei¹⁰⁾ 　Chinese	58/M	c.164C>T(p.T55M) and c.923G>C(p.S308T) heterozygous	Hyperreflexia of lower limbs, neuropathy	Brain MRI normal
Present patient	47/F	c.1662_1672del(p.Q554Hfs*15) homozygous	Spastic paraplegia, cramps in foot and hands	Corpus callosum narrowing, anterior periventricular white matter hyperintensity

M, male; F, female.

SPG48のAP5Z1遺伝子は，adaptor protein（AP）複合体であるAP-5のζサブユニットをコードし，spatacsin（SPG11関連タンパク質）およびspastizin（SPG15関連タンパク質）と複合体を形成する^8）．

AP複合体は全身性に発現するAP-1からAP-5の5種類と，組織（上皮細胞および神経細胞）特異的な2種類の計7種類が同定されている^12）．そのうちのAP-5は2011年に同定された^13）．二つの大サブユニット（β5とζ），一つの中サブユニット（μ5），一つの小サブユニット（σ5）から構成されているヘテロ四量体である．後期エンドソームおよびリソソームに局在しており，spatacsinとspastizinに結合し^13）14），カオチン非依存性マンノース6リン酸受容体（cation-independent mannose 6-phosphate receptor）やゴルジタンパク質であるGolgi integral membrane protein 4，Golgi membrane protein 1を後期エンドソームからゴルジ体へと輸送する機能を持つと報告されている^15）．

Hirstら^7）はSPG48の3例について，皮膚線維芽細胞株においてAP-5を構成するタンパク質の減少とエンドリソソームの肥大および蓄積を観察し，SPG48は特定のリソソーム酵素の欠損ではなく，膜輸送の障害から生じる二次的なタイプのリソソーム蓄積症であると提唱した^7）．

SPG48とSPG11およびSPG15は遺伝子の機能として密接に関係し，病態においてもライソゾーム病に似た蓄積を生じる．さらにSPG48と，SPG11およびSPG15患者は臨床像が類似しており，痙性対麻痺と脳梁の菲薄化を特徴とし，認知障害，運動失調，パーキンソニズム，網膜異常を伴うなど複合型を呈することは興味深い^15）16）．

結語

本例は臨床的に純粋型HSPが考慮された．遺伝子解析によりホモ接合性のAP5Z1遺伝子変異を認め，SPG48と診断した．SPG48はAR遺伝で純粋型もしくは複合型を呈する．HSPは同じ病型でも多彩な臨床像を呈することや，異なる病型でもよく似た臨床像を呈することから，臨床像のみで病型を診断することはきわめて困難であり，遺伝子解析により初めて病型が確定される．今後は稀ではあるが，SPG48を含めた解析も要すると考える．また，SPG48のAP5Z1遺伝子が関連するAP-5はspatacsinおよびspastizinと結合し，SPG11とSPG15に病態や臨床像が類似している点が興味深い．

Notes

※著者全員に本論文に関連し，開示すべきCOI状態にある企業，組織，団体はいずれも有りません．

文献

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Corresponding author

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