摘要

目的：描述中国成人原发性纤毛运动障碍（primary ciliary dyskinesia，PCD）患者的临床特征和基因变异谱，探索不同基因型之间的表型差异。

方法：本研究是一项单中心、回顾性队列研究，纳入2015年1月至2025年3月在中南大学湘雅二医院确诊的73例成人PCD患者，女性患者占58.9%（43/73），诊断年龄为30.0（23.5~39.0）岁。收集患者的人口学和临床特征资料，电话随访患者的预后情况，并比较常见基因型（DNAH11、DNAH5、RSPH4A、CCDC40）之间的临床表型差异。计量资料以M（Q₁，Q₃）表示，并采用非参数检验，计数资料采用Fisher精确检验。

结果：73例PCD患者中，分别有71例和2例经基因检测和透射电镜被确诊为PCD。近亲婚配背景占47.9%（35/73），内脏反位患者的比例为50.7%（37/73）。CT显示分别有95.5%（64/67）和100%（73/73）的患者存在鼻窦炎和支气管扩张。本队列中最常见的基因型为DNAH11（17/71）、DNAH5（10/71）、RSPH4A（5/71）和CCDC40（5/71）。在常见基因型之间，女性不孕（P<0.001）和支气管扩张Reiff评分（P=0.013）差异均有统计学意义。在随访的5.5（2.3~6.8）年期间，共有7例（9.6%）患者因肺部感染和呼吸衰竭死亡。

结论：成人PCD患者的临床特征和基因变异谱表现复杂、异质性明显，存在着显著的基因型-表型关联。

原发性纤毛运动障碍（Primary ciliary dyskinesia，PCD）是一种罕见的呼吸系统遗传性疾病，主要由纤毛结构或功能异常引起，导致气道黏液清除障碍，并累及多个器官系统 ［1］。典型临床表现包括反复发作的鼻窦炎、中耳炎、慢性咳嗽、支气管扩张症（简称支扩），以及部分患者出现的内脏反位和不孕不育等 ［2］。PCD多在儿童期发病，但由于早期症状与其他慢性呼吸道疾病高度重叠，尤其在成人患者中常被误诊或漏诊 ［3］。

随着高通量测序技术的广泛应用，已鉴定出超过60种与纤毛结构和功能调控相关的致病基因 ［1，4］。PCD的遗传模式以常染色体隐性为主，部分为X连锁，近年来亦有研究报道FOXJ1基因呈常染色体显性遗传 ［5］。不同基因型可导致纤毛不同的超微结构和功能缺陷，导致表型差异显著。例如，CCDC39和CCDC40基因变异常与肺功能严重下降和广泛支扩相关。而RSPH1、RSPH4A和CCNO等基因所致PCD患者则不伴内脏反位，肺部受累较轻 ［6, 7］。

目前，欧美多国已建立儿童和成人PCD患者的专病队列，并围绕基因型-表型的相关性开展了大量研究 ［6,
 7, 8, 9
, 10］ ， 为疾病自然史描绘、个体化随访和治疗提供了重要依据。然而，我国PCD研究起步较晚，尤其是成人PCD患者，关于其基因谱、肺部表现、肺外表现、生育能力及预后的系统性数据仍极为有限。因此，本研究旨在描述中国成人PCD患者的临床和遗传特征，并探索不同基因型的表型差异。

对象与方法

一、对象

本研究回顾性纳入了2015年1月至2025年3月在中南大学湘雅二医院诊断的73例PCD患者，其中男30例，女43例。PCD的诊断标准参考《European Respiratory Society guidelines for the diagnosis of primary ciliary dyskinesia》 ［11］和《原发性纤毛运动障碍诊断与治疗中国专家共识（2020版）》 ［12］：患者存在PCD相关临床特征（足月婴儿呼吸窘迫、早发的呼吸道症状、内脏反位、慢性鼻窦炎或鼻息肉、复发性中耳炎、不孕不育）且符合下面之一者：（1）呼吸道纤毛透射电子显微镜（transmission electron microscopy analysis，TEM）显示1类缺陷（外动力蛋白臂缺陷、内外动力蛋白臂缺陷、内动力蛋白臂缺陷伴微管组织紊乱） ［13］；（2）全外显子组测序（whole exome sequencing，WES）存在已知PCD基因的双等位致病变异或可能致病变异。排除标准：（1）临床资料明显缺失；（2）合并其他已知病因导致的支扩或不孕不育；（3）不同意纳入本研究。本研究遵循《赫尔辛基宣言》并经中南大学湘雅二医院伦理委员会批准（批件号：LYEC2025-K0092），所有参与研究的患者均签署了知情同意书。

二、方法

1. 一般临床资料采集：从电子病历信息系统采集患者的人口学资料（年龄、性别、身高、体重）、临床症状（咳嗽、咳痰、呼吸困难、咯血等）、临床病史（先天性心脏病病史、鼻窦炎/鼻息肉及嗅觉障碍病史、中耳炎及听力障碍病史、婚育史）、实验室和影像学检查（肺功能、肺部HRCT、鼻窦CT、痰培养、精液分析等）。电话随访获取患者的预后状况资料，随访时间截至2025年4月。正常生育定义为成功实现自然受孕。不孕不育定义为：在有生育意愿的人群中，规律无保护性行为12个月以上仍未能受孕，或存在生殖功能障碍 ［14］。

2. 经鼻呼出气一氧化氮（nasal nitric oxide，nNO）：nNO检测按照指南标准进行，检测仪器分析计算得到NO浓度值（ppb），并依据公式换算成nNO生成速率（nNO生成速率（nL/min）=NO浓度（ppb）×采样流速（L/min），一般采用呼气流速为0.6 L/min） ［15, 16］。

3. 高速视频显微镜分析（high speed video microscopy analysis，HSVA）：患者鼻腔黏膜刷检样本被悬浮于Gibco Medium 199培养基（货号：12350039；Gibco，美国）中。纤毛上皮成像通过正置显微镜（BX53，奥林巴斯，日本）完成，并在恒温37 ℃条件下，以500帧/s（fps）的速率进行采集。采集的视频以50 fps速率回放，用于纤毛摆动模式（ciliary beat pattern，CBP）和纤毛摆动频率（ciliary beat frequency，CBF）分析。功能分析仅纳入纤毛边缘完整、长度超过50 μm的区域 ［17］。CBF使用自动化开源分析软件CiliarMove计算得出 ［18］。

4. 纤毛TEM：鼻腔刷检样本或支气管活检样本置于2.5%戊二醛（0.1 M磷酸缓冲液，pH 7.4）中固定过夜，随后经1%四氧化锇处理2 h。样本经含1%四氧化锇和0.1 M蔗糖的磷酸缓冲液进行后固定，乙醇梯度脱水后嵌入Epon 812树脂。制备1 μm半薄切片行甲苯胺蓝染色，用于光镜初筛。进一步制备80 nm超薄切片，经醋酸铀和柠檬酸铅染色后，采用透射电子显微镜（H7700，日立，日本）进行观察分析。

5. WES和Sanger测序：在获得知情同意后，采集患者及其家属的外周血样本，置于EDTA抗凝管中保存。基因组DNA通过QIAamp DNA Blood Mini Kit（货号：51106，Qiagen，美国）提取，DNA质量使用琼脂糖凝胶电泳和Qubit 3.0荧光仪（Thermo Scientific）评估。高质量DNA样本经Agilent SureSelect Human All Exon V6探针捕获后，在Illumina Hiseq 4000平台（Illumina，美国）进行双端150 bp测序，平均覆盖深度超过100×。测序数据使用fastp v0.20.0进行质量控制，bwa v7.1.0-r789比对至参考基因组hg19，变异检测采用GATK（v4.0.3.0）HaplotypeCaller完成。保留标准为：读取深度（DP）≥10、映射质量（MQ）≥30、基因型质量（GQ）≥20。变异注释通过ANNOVAR完成，并结合内部R脚本进行筛选。致病性预测参考多个数据库与算法，包括SIFT、PolyPhen-2、CADD、MutationTaster、REVEL、SpliceAI、varSEAK等。最终根据PCD相关基因列表筛选候选变异，并按照ACMG指南将变异分类为致病的、可能致病的、意义不明确的、可能良性的、良性的 ［19］。所有候选变异通过Sanger测序在患者及其家属中进行验证。

三、统计学分析

计量资料［如诊断年龄、体重指数（body mass index，BMI）、nNO、FEV₁占预计值%］以M（Q₁，Q₃）表示，计数资料（性别、鼻窦炎、嗅觉障碍、内脏反位等）以例（%）表示。多组间计量资料和计数资料的比较分别采用Kruskal-Wallis H检验和Fisher精确检验（由于样本量较少，本研究未进行校正的两两组间比较），单独两组间计量资料和计数资料的比较则分别采用Mann-Whitney U检验和Fisher精确检验。双侧P<0.05表示差异有统计学意义，所有数据均采用SPSS 26.0版和GraphPad Prism 10.1版进行统计分析和绘图。

结果

一、PCD患者的人口学和临床特征分析

1. 一般情况分析：73例患者中，71例通过基因检测确诊，2例依据典型的TEM下纤毛超微结构缺陷确诊（见本刊官网）。女性占58.9%，近亲婚配背景者占47.9%，见表1。确诊时的年龄为30.0（23.5~39.0）岁，BMI为20.5（17.50~23.26）kg/m²。

2. PCD相关临床表现分析：除支扩外，慢性鼻窦炎最为常见，经CT证实的患病率为95.5%（64/67），其余3例无鼻窦炎表现，分别携带DNAH5、DNAH9和SPEF2基因变异。患者自我报告的嗅觉障碍发生率为67.6%（46/68）。内脏反位见于50.7%（37/73）的患者，先天性心脏病较少见，仅占4.1%（3/73）。中耳炎占22.1%（15/68）。在已婚或有生育意愿的患者中，不孕不育的总体发生率为52.0%（26/50），其中男性不育率为62.5%（10/16），女性不孕率为44.1%（15/34）。见表1及本刊官网。

3. PCD患者的实验室和影像学检查结果分析：患者的nNO和FEV₁占预计值%分别为7.80（3.60~15.00）nL/min和61.0（42.25~71.73）%，其中93.2%（55/59）的患者nNO水平低于77 nL/min。HRCT显示所有患者均存在支扩，Reiff评分为8.00（5.25~12.00）。支扩以下叶（95.8%）、中叶（89.6%）、舌叶（87.5%）受累最为常见，双肺受累比例高达97.9%，肺不张仅见于19.2%的患者。在细菌定植方面，铜绿假单胞菌为最常见的病原菌（39.7%），其次为肺炎克雷白杆菌（8.3%）、流感嗜血杆菌（5.5%）及其他病原菌（4.1%）。分别有22例和40例患者完成了纤毛TEM和HSVA评估。本队列中PCD患者的CBF为6.0（0.0~10.86）Hz，其中80.0%（32/40）的患者低于14 Hz（本实验室参考参考值下限）。见表2。

4. PCD患者的预后分析：在随访5.5（2.3~6.8）年期间，共有7例（9.6%）患者因肺部感染和呼吸衰竭死亡（表1）。死亡时年龄在28~48岁。具体基因型为：DNAH11（患者6）、RSPH4A（患者30）、CCDC40（患者36）、DNAAF4（DYX1C1）（患者39）、ODAD1（CCDC114）（患者59）、DNAAF11（患者64）、OFD1（患者67）。见本刊官网。

二、PCD队列的基因变异图谱

通过全外显子组测序和Sanger测序，在71例PCD患者中确定了21个基因（图1）的78个变异（见本刊官网），包含13个剪切变异、28个移码变异、21个无义变异、13个错义变异、2个起始密码子变异以及1个框内缺失变异。在本队列中，PCD患者最常见的基因型为DNAH11（17/71）、DNAH5（10/71）、RSPH4A（5/71）和CCDC40（5/71）。

注：本队列中最常见的基因型为DNAH11 DNAH5、RSPH4A和CCDC40；2例基因检测结果为阴性的患者被诊断为明显的纤毛超微结构缺陷

图1 73例原发性纤毛运动障碍患者的基因分布情况

三、PCD患者常见基因型间的临床特征比较

常见基因型（病例数≥5例）（DNAH11、DNAH5、RSPH4A和CCDC40）患者的临床表型在女性不孕（P<0.001）和支扩Reiff评分（P=0.013）差异有统计学意义（表3）。女性不孕在RSPH4A和CCDC40变异患者中的比例为100%，而在DNAH11和DNAH5中未见报告（图2C）。嗅觉障碍、内脏反位、FEV₁占预计值%和肺不张在多组间比较时差异均无统计学意义，但可能由于部分组别病例数较少。在上述临床特征中的进一步单纯组间比较显示，RSPH4A变异患者的嗅觉障碍显著低于CCDC40（40%比100%，P<0.05），且未见内脏反位（图2A、图2B）。与CCDC40变异相比，DNAH11变异患者的FEV₁占预计值%保留较好（69.8%比51.0%，P<0.05）、支扩Reiff评分更低（5.0 分比15.0分，P<0.01）。

图2 原发性纤毛运动障碍DNAH11、DNAH5、RSPH4A、CCDC40患者部分临床特征比较　2A.嗅觉障碍；2B. 内脏反位；2C：女性不孕；2D. FEV₁占预计值%；2E. 支气管扩张症Reiff评分；2F. 肺不张；^aP<0.05；^bP<0.01

讨论

本回顾性队列研究中系统报道了73例成人PCD患者的详细临床特征及其基因变异谱。在本队列中，最常见的致病基因为DNAH11、DNAH5、RSPH4A和CCDC40。具有常见基因型的患者在女性不孕和支扩Reiff评分方面存在统计学差异。部分基因型表现出显著的临床特征，如：CCDC40变异患者常伴嗅觉障碍、FEV₁占预计值%显著降低且支扩程度较重；DNAH11变异患者的FEV₁占预计值%下降较轻、支扩程度也相对较轻；RSPH4A变异患者则未见内脏反位表现。在随访期间，有7例不同基因型的患者因肺部感染及呼吸衰竭死亡。本研究结果进一步扩展了成人PCD致病基因的变异谱，并提示嗅觉障碍、内脏反位、不孕不育、肺功能和支扩程度可能与特定基因型相关，同时表明成人PCD患者的预后也存在差异。

在既往多个队列研究中，DNAH5与DNAH11被认为是PCD最常见的致病基因。在已发表的5项中国PCD队列研究中，有3项发现DNAH5为最常见致病基因 ［20, 21, 22］，另外2项则为DNAH11 ［23, 24］。近期1项针对东亚人群的遗传数据库分析进一步证实，DNAH11、DNAH5和CCDC40是该人群中最常见的PCD致病基因 ［25］。本研究中，大多数患者携带DNAH11双等位致病变异，其次为DNAH5，与上述研究结果基本一致。然而，鉴于本队列中近亲婚配比例较高（35/73，47.9%），其结果可能无法代表散发PCD病例。此外，有2例患者的基因检测结果为阴性，可能因其致病变异尚未被发现，或受限于全外显子测序未能检测到大片段缺失或位于深内含子区域的变异。

鼻窦炎和嗅觉障碍是PCD的常见临床表现 ［26］。在本研究中，经CT证实的鼻窦炎患病率高达95.5%（64/67），高于既往报道的69%~80% ［26, 27］。仅3例患者未出现鼻窦炎，分别携带DNAH5、DNAH9和SPEF2的致病基因变异。既往研究表明，大多数PCD患者在儿童早期即可出现鼻窦炎，并伴嗅觉功能减退，其机制可能涉及慢性炎症引起的阻塞以及纤毛结构异常对嗅觉上皮的直接影响 ［28］。尽管本研究中大多数患者合并鼻窦炎，但仅有67.6%（46/68）的患者伴有嗅觉障碍，且在不同基因型中分布差异明显。例如，RSPH4A变异患者仅40%出现嗅觉障碍，3例CCNO变异患者虽均有鼻窦炎，但未见嗅觉异常，而CCDC40变异患者则全部伴有嗅觉障碍。这一结果与Farzal等 ［29］的研究一致，他们发现CCDC39（IDA+MTD缺陷，与CCDC40为相同功能蛋白）变异患者的气味识别评分下降最为明显。因此，嗅觉障碍在PCD中并非仅由炎症或阻塞引起，可能还受到特定基因型的直接影响，需进一步在大样本队列中探讨。

本队列中携带编码辐射轴结构（如RSPH4A）和调控多纤毛细胞分化（如CCNO）的基因变异患者均未出现内脏反位，与既往研究一致 ［30, 31］。而在DNAH11和DNAH5基因变异患者中，分别有35.3%和60.0%的患者存在内脏反位。器官左右不对称的建立（即内脏器官的空间排布）与胚胎期节点纤毛的功能密切相关 ［32］。节纤毛结构非常特殊，仅具单根纤毛，且缺乏中心微管和辐射轴，因此相关基因变异通常不会影响节纤毛功能。相较之下，影响节纤毛结构组成的基因（如DNAH11、DNAH5、DNAI1、DNAAF1等）变异更可能干扰节点液流，引发左右不对称轴建立异常，导致患者出现内脏反位。内脏反位作为PCD的典型临床特征之一，具有重要的诊断提示价值，有助于患者的早期识别和确诊。然而，本研究中，虽有50.7%的患者存在内脏反位，但其中位确诊年龄仍达30岁，提示PCD在临床识别中仍存在显著不足。

在本研究队列中，所有PCD患者均表现出支扩，影像学显示病变呈弥漫性分布，最常累及双肺下叶、右中叶及舌叶，而上叶受累相对较少。这一分布模式与既往多项影像学研究结果一致，支持其作为PCD影像鉴别的重要线索之一 ［33, 34］。肺功能方面，患者普遍存在不同程度的FEV₁下降。近年来，多个PCD队列研究已明确指出，基因型与肺功能损害及支扩严重程度之间存在关联 ［6，10，35］，尤其是微管标尺蛋白相关基因（如CCDC39和CCDC40）通常与更重的肺表型密切相关。本研究结果亦体现了该趋势：携带CCDC40变异的患者表现出最严重的肺功能受损和最高的Reiff支扩评分 ［36］，提示其肺结构破坏和通气功能障碍程度显著高于其他基因型。相较之下，DNAH11变异患者的支扩相对局限，肺功能保留良好，符合其纤毛虽运动异常但超微结构相对完整的特点。本研究在中国PCD人群中初步建立了基因型与肺部表型的关联，支持将基因分型作为风险评估的重要依据。对CCDC40等高风险基因型患者，早期识别与个体化管理可能有助于延缓肺功能恶化和结构性损伤进展，提升长期预后。

自PCD被发现以来，生殖功能障碍即被视为重要的肺外表现之一。最早报道的4例男性患者中，其呼吸道纤毛和精子鞭毛均缺乏活动性，且超微结构显示动力蛋白臂缺失 ［37］。然而后续研究表明，部分PCD患者的精子超微结构正常，运动能力亦可保留。虽然呼吸道纤毛与精子鞭毛结构相似，但动力蛋白臂的组成成分并不完全一致。在纤毛中，外动力蛋白臂由DNAH5、DNAH9与DNAH11构成，而在精子鞭毛中，DNAH5与DNAH11则被DNAH8与DNAH17替代 ［38, 39］。本研究同样未观察到DNAH5和DNAH11变异与男性不育之间的明确关联，这与其组织特异性表达差异相一致。与男性相比，女性的生殖机制更依赖于输卵管上皮纤毛的节律性摆动。输卵管纤毛承担卵母细胞的拾取与运输，其超微结构同样可受PCD相关基因变异影响，如动力蛋白臂缺陷或微管排列紊乱等，从而导致卵子转运延迟、受精困难甚至异位妊娠风险增加 ［40］。因此，输卵管纤毛功能受损被认为是女性PCD患者不孕的重要机制。在本研究中，我们未发现DNAH5或DNAH11变异与女性不孕的显著关联，这与Schreck等 ［41］研究中多例DNAH11变异女性仍保持正常受孕能力的结果一致。但既往仍有文献提示部分携带DNAH5或DNAH11变异的患者存在不孕 ［42］，相关机制仍待进一步验证。在本队列中，女性携带RSPH4A（n=3）、CCDC40（n=2）、DNAAF4（n=2）与DNAAF2（n=2）变异者均表现为不孕，这些基因多与纤毛动力蛋白臂装配或轴丝稳定相关，更可能直接影响输卵管纤毛功能，提示不同基因型可能具有差异化的生殖表型。辅助生殖技术为PCD患者提供了重要的生育途径。Schreck等 ［41］的研究中，约61%的不育男性和69%的不孕女性通过辅助生殖成功生育。在本研究中，共有4例男性和1例女性在接受辅助生殖治疗后成功生育。基于上述生殖特点，对于有生育需求的PCD患者，建议在孕前进行遗传咨询，明确双方携带者状态，必要时开展配偶基因检测，并根据家系风险评估选择适宜的受孕方式。对于高风险家系，可考虑植入前遗传学检测或其他个体化生殖策略，以实现优生优育。孕期亦需加强多学科管理，包括产科、呼吸科和遗传咨询的联合随访。

本研究存在一定局限性。首先，本研究为单中心、样本量有限的队列研究，尽管观察到部分基因型之间在临床表型上的显著差异，但由于各基因型所含病例数不足，尚无法明确建立稳定的基因型-表型关联。其次，作为一项回顾性研究，部分临床资料存在缺失或随访时间不一致。为减少信息偏倚，我们通过电话访谈补充了患者的生育状态与生存结局，并对部分患者进行了短串联重复序列亲缘关系鉴定及精液分析。最后，TEM检查的应用频率低于基因检测，一些虽携带意义未明变异、但可通过TEM明确诊断的患者因此被排除，未来仍需依赖功能研究进一步验证这些变异的致病性。

综上所述，本研究系统性地描述了中国成人PCD患者的临床特征与遗传学特征。嗅觉障碍、内脏反位、不孕不育、肺功能和支扩程度等表现可能与特定基因型相关，有待在更大规模的多中心队列中进一步验证。上述特征或可作为未来评估成人支扩症潜在PCD病因的重要提示，并为基于遗传学诊断的个体化管理和遗传咨询提供有力支持。

参考文献（略）

作者：周湘林 雷诚 杨丹晖 刘盈 贺劼 樊辉 王琳 郭蔓青 马开 卢向阳 杨彬艺 郭婷 罗红

第一作者单位：中南大学湘雅二医院呼吸与危重症医学科 中南大学呼吸疾病研究所 湖南省呼吸疾病诊疗中心 湖南省呼吸与危重症疾病临床医学研究中心

通信作者：罗红，中南大学湘雅二医院呼吸与危重症医学科 中南大学呼吸疾病研究所 湖南省呼吸疾病诊疗中心 湖南省呼吸与危重症疾病临床医学研究中心

引用本文: 周湘林, 雷诚, 杨丹晖, 等. 成人原发性纤毛运动障碍患者的临床特征和基因变异谱分析[J]. 中华结核和呼吸杂志, 2026, 49(1): 38-46. DOI: 10.3760/cma.j.cn112147-20250805-00467.

本文转载自订阅号“中华结核和呼吸杂志”

原链接戳：【论著】成人原发性纤毛运动障碍患者的临床特征和基因变异谱分析

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本文完

责编：Jerry