ARSE基因突變導致X-連鎖隱性遺傳點狀軟骨發育不良的臨床表型及基因型分析

李林，杜開先，張曉莉，董燕，關靜，甘玲，賈天明

X-連鎖隱性遺傳點狀軟骨發育不良（CDPX1，OMIM：302950）是一種罕見的先天性骨骼和軟骨發育障礙性疾病，由位于染色體Xp22.3上的芳香基硫酸酯酶E（ARSE）基因［1］突變引起。該病首次由MAROTEAUX［2］報道，CDPX1的典型特征是軟骨及骨骺的點狀鈣化、鼻和面中部發育不良、末節指骨發育不良，有些患者合并身材矮小、認知及運動發育障礙。該病臨床表型輕重不一，本文報道1例新的ARSE基因突變所致CDPX1患者的臨床表型和基因型，并結合既往文獻總結CDPX1的臨床表型及基因型。

1 臨床資料

1.1 一般資料 患兒，男性，8個月19 d，患兒系第2胎第2產，胎兒四維超聲提示鼻梁低平，額鼻夾角增大，兩鼻孔間距增寬，上牙槽寬平。羊水染色體微陣列檢查未見性染色體和1～22號染色體拷貝數異常，未見缺失、重復或大區域的雜合缺失，未見有明確臨床意義的微缺失、微重復、雜合缺失。胎兒超聲心動圖提示動脈導管流速增快，右心室稍增大，心包積液。患兒于胎齡36+5周因“胎心慢”行剖宮產，出生時體質量為3.3 kg，新生兒Apgar評分為10分。出生后17 h出現呼吸困難后轉入我院新生兒科，住院后測身長43 cm（低于同胎齡新生兒身長第3百分位［3］），胸部X線檢查提示早產嬰肺，左側胸廓略塌陷；脊柱X線檢查提示椎體、椎弓根形態異常，骨質密度不均，呈斑點狀骨質沉積，椎弓根間距變窄（見圖1）；雙下肢X線檢查提示雙側股骨及脛腓骨骨皮質稍變薄，髓腔密度稍增高，雙足諸骨密度減低，呈多發顆粒樣骨質改變，腰骶椎椎體形態欠規整，呈多發顆粒樣骨質改變（見圖2）。心臟超聲提示房間隔缺損（Ⅱ）2.5 mm、動脈導管未閉。聽力篩查雙耳未通過，眼底檢查未見明顯異常。給予經鼻持續正壓通氣（nCPAP）輔助通氣3 d及對癥治療。

圖1 出生后3 d脊柱正側位X線檢查Figure 1 Lateral X-ray of the spine of this case of CDPX1 caused by ARSE gene mutation on the 3rd day after his birth

圖2 出生后5 d雙下肢正位X線檢查Figure 2 Frontal X-ray of legs of this case of CDPX1 caused by ARSE gene mutation on the 5th day after his birth

患兒于4個月21 d時至我院復查，發現發育落后，表現為注意力明顯不集中，不易逗笑，中線位置無明顯豎頭姿勢，俯臥位抬頭相當于新生兒水平，雙手不會主動抓物，扶坐腰背無支撐。查聽力檢查提示混合性耳聾。顱腦核磁共振成像（MRI）提示腦外積液，雙側乳突積液，腦白質發育相當于4月齡，內耳水成像未見明顯異常。發育評估提示認知及運動發育均落后。血串聯質譜分析未見明顯異常；尿代謝篩查提示尿嘧啶略高，未發現其他異常代謝產物。耳聾基因檢測未發現最常見耳聾基因突變。查染色體核型分析：46，XY。給予康復治療，期間建議患兒完善基因檢測，家長拒絕。患兒8個月19 d時仍不能獨坐，再次入院。

患兒父親體健；母親28歲，3年前確診為系統性紅斑狼瘡（SLE），口服激素治療，孕期仍口服小劑量激素，否認高血壓、糖尿病等病史，否認孕期毒物、化學品及射線接觸史，孕期規律產檢；有1姐姐，5歲余，體健；否認家族中有類似疾病史及遺傳病史。本研究通過鄭州大學第三附屬醫院醫學倫理委員會批準，患兒監護人對所做研究知情同意，并簽署知情同意書。

1.2 體格檢查 意識清，精神可；特殊面容：額部突出、雙側眼球突出、眼距寬、鼻梁低平、小下頜；營養中等，發育落后；全身皮膚黏膜無黃染、皮疹及出血點。前囟平軟；雙眼瞼無水腫，結膜無充血，鞏膜無黃染，雙側瞳孔等大等圓，對光反射靈敏；口唇紅潤，口腔黏膜光滑完整，咽無充血。頸軟，頸短，無抵抗；氣管居中；胸廓畸形，左側胸廓略塌陷，吸氣性三凹征陰性；雙肺聽診呼吸音清，未聞及干濕性啰音。心音有力，律齊，心臟各瓣膜聽診區未聞及雜音。腹軟，無壓痛及反跳痛，肝右肋下1 cm，質軟邊銳，脾肋下未觸及，腸鳴音正常。腰骶部脊柱向后凸出；四肢短小，手指粗短；肛門及外生殖器未見異常；生理反射存在，病理征陰性。?？撇轶w注意力集中，能逗笑，會抓物，不能獨坐，扶坐腰背支撐差，俯臥位抬頭相當于2～3月齡。

1.3 影像學檢查 脊柱X線檢查：頸胸部交界處前突，T1～T8椎體及附件畸形，部分融合，六分腰椎，L2～L6椎體形態失常，椎體偏小，骶尾椎形態失常，提示脊柱多發復合畸形（見圖3）。顱腦MRI：雙側額顳部蛛網膜下腔增寬，腦白質發育相當于7～8月齡，斜坡輕度凹陷（見圖4）。脊柱MRI：胸椎曲度失常，頸胸段輕度側彎，頸胸段至約T8椎體、腰骶椎部分椎體呈雙面凹狀，提示多發復合畸形（見圖5）。

圖3 8個月19 d脊柱正側位X線檢查Figure 3 Lateral X-ray of the spine of this case of CDPX1 caused by ARSE gene mutation at 8 months and 19 days

圖4 8個月19 d顱腦MRIFigure 4 MRI of brain of this case of CDPX1 caused by ARSE gene mutation at 8 months and 19 days

圖5 8個月19 d胸椎及腰骶椎MRIFigure 5 MRI of thoracic and lumbosacral vertebra of this case of CDPX1 caused by ARSE gene mutation at 8 months and 19 days

1.4 全外顯子測序檢查 征得患兒父母知情同意后，抽取先證者、先證者姐姐及父母外周血各2 ml送至北京信諾百世醫學檢驗所有限公司進行檢查，結果示：先證者攜帶的ARSE基因（NM_000047.2）c.1219G＞A（p.E407k）半合子變異，經Sanger驗證遺傳自受檢者母親，先證者母親為雜合子變異，先證者姐姐和父親未攜帶該變異（見圖6），查詢人類基因組突變數據庫（HGMD）和Clinvar數據庫，該變異國內外均未報道，未在正常人群中檢出，生物信息分析軟件SIFT、PolyPhen2和Mutation_Taster均預測有害?；純号R床癥狀與ARSE基因突變所致CDPX1高度相符，判定ARSE基因c.1219G＞A變異致病。

圖6 全外顯子測序及Sanger驗證結果Figure 6 Results of whole exon sequencing and Sanger verification

1.5 隨訪 患兒一直進行康復治療，2歲時可扶物側行，可獨站片刻，不能獨走，精細動作及語言發育均明顯落后于同齡兒童。復查脊柱正側位X線：頸椎短，結構形態欠佳，頸胸部交界處前突，T1～T8椎體及附件畸形，部分融合，六分腰椎，L2～L6椎體形態失常，椎體偏小，L5以下椎板未融合，骶尾椎形態失常（見圖7）。顱腦MRI：腦白質發育相當于24月齡（見圖8）。全脊柱MRI：頸椎曲度變直，胸椎后凸，頸椎及上胸段椎體形態失常，椎間隙消失或明顯變窄，部分椎體明顯變扁或呈前后裂椎改變，下端胸椎及腰椎椎體前后徑變小，椎體形態不規則，椎管內未見明顯異常（見圖9）。

圖7 2歲脊柱正側位X線檢查Figure 7 Lateral X-ray of the spine of this case of CDPX1 caused by ARSE gene mutation at 2 years old

圖8 2歲顱腦MRIFigure 8 MRI of brain of this case of CDPX1 caused by ARSE gene mutation at 2 years old

圖9 2歲脊柱MRIFigure 9 MRI of the spine of this case of CDPX1 caused by ARSE gene mutation at 2 years old

2 文獻復習

以“點狀軟骨發育不良”“芳香基硫酸酯酶E”和“Chondrodysplasia punctata”“ARSE”為檢索詞，分別在中國知網（CNKI）、萬方數據知識服務平臺、PubMed以及HGMD進行檢索，篩選出存在ARSE基因變異且有詳細臨床表型的中文個案報告2例［4-5］及7篇相關英文文獻［6-12］，共23例記錄了詳細臨床表型的患者。對包括本例共24例患者進行分析，其中男23例，女1例；胎兒期確診4例，其中2例活產，1例26周流產，1例不詳；余患者中1例因新生兒期合并彌散性血管內凝血（DIC）死亡。24例患兒中1例隨訪至20歲，身高184 cm；1例16歲時身高170 cm。臨床表現：面中部發育不良（22/24）包括扁平臉，鼻尖扁平，鼻梁短、塌陷，鼻孔反曲，人中長，鼻翼與鼻尖之間有溝，耳位低；遠端指骨短（14/24），脊柱及四肢長骨等點狀骨骺（10/24），呼吸功能不全（8/24，其中反復發作的呼吸功能不全2例），聽力異常（5/24），脊柱彎曲或椎體形態異常（5/24），鼻孔狹窄或閉鎖（3/24），矮小（3/24），先天性心臟病（2/24），認知障礙（2/24），頸部短（2/24），氣管及支氣管鈣化（2/24），氣道狹窄（2/24），喉軟骨鈣化（1/24），肌張力低下（2/24），并趾畸形（2/24），體質量增長緩慢（2/24），喂養困難（2/24），宮內生長受限（1/24），小于胎齡兒（1/24），白內障（1/24），胸廓小（1/24），椎管狹窄（1/24），關節攣縮（1/24）。其中胎兒期表現為：面部扁平，不同程度的鼻發育不良，鼻梁凹陷，脊柱彎曲異常，椎體異常，椎管狹窄，上肢短，骨骺及脊柱彌漫性點狀鈣化，長骨發育不良，胎兒生長受限。檢索HGMD，截至2020年2月共收錄ARSE基因變異47個（致病性變異44個，可疑致病性變異3個）：ARSE基因點突變37個（錯義突變33個，移碼突變2例，無義突變2個）；ARSE基因單個或多個外顯子缺失6個；ARSE基因完全缺失3個（包括ARSE基因的大片段缺失2個）；ARSE基因的染色體易位1個。

3 討論

點狀軟骨發育不良（CDP），1914年由CONRADI首先報道，國外統計發病率約為1/100 000活產嬰兒［13］。CDP是以骨骺軟骨不規則鈣鹽沉著為特征的一類骨發育異常疾病，臨床和遺傳上均有差異性。臨床主要表現為肢體短縮，關節攣縮、髖關節脫位、多指、并指等畸形，有額部突出、眼距寬、鼻梁塌陷、外耳發育不良、高腭弓、腭裂、短頸等特殊面容，可伴有白內障、視神經萎縮或發育不良等眼部病變，部分有魚鱗癥、紅皮癥［14］等皮膚異常。根據遺傳方式及臨床表現，該病分為5型：（1）肢根型：常染色體隱性遺傳，因多種過氧化物酶缺乏所致［15］，多在1歲內死亡，預后最差；（2）非肢根型：常染色體顯性遺傳，發病機制不明確；（3）CDPX1型：X連鎖隱性遺傳，ARSE基因突變導致；（4）CDPX2：X連鎖顯性遺傳，因Emopamil結合蛋白（EPB）基因突變［16］所致；（5）Sheffield型：發病機制及遺傳方式尚不明確。本文報道患兒為ARSE基因半合子變異所致CDPX1。

CDPX1的致病基因是 ARSE基因，ARSE基因首次在1995年分離出來，位于Xp22.3處一組具有高度序列同源性的、逃避X失活、Y染色體上有偽基因的連續芳基硫酸酯酶基因內［1］。人類基因組中有17個硫酸酯酶基因，均具有廣泛的序列同源性，并含有高度保守的半胱氨酸，該半胱氨酸經過獨特的翻譯后修飾，對硫酸酯酶的催化活性至關重要［17］。ARSE定位于高爾基膜［18］，是一種耐熱的芳基硫酸酯酶，可水解4-甲基傘形酮（4-MU）硫酸鹽，因此體外利用4-MU硫酸鹽測定ARSE酶活性，且酶活性在pH中性條件下最大［1，19］。目前ARSE的天然底物仍不清楚，既往報道ARSE活性可被華法林抑制［1］，并且有文獻報道妊娠早期應用華法林所致華法林胚胎病和妊娠期維生素K缺乏的胎兒［18］與CDPX1臨床表型相似，但在這些患者中未發現ARSE基因突變［20-21］，因此推測ARSE可能參與維生素K的代謝。至今發現的包括本例在內的ARSE基因突變中79%為點突變，且目前文獻報道中接受ARSE基因檢測的確診患兒的母親均為攜帶者［20，22］，未發現新發突變的病例，本研究患兒ARSE基因突變亦是遺傳自母親，為首次報道的ARSE基因c.1219G＞A突變。

CDPX1典型的臨床特征：（1）點狀骨骺：最少累及踝關節和末節指（趾）骨，也可累及長骨、椎骨、髖關節、肋骨軟骨連接處、舌骨、氣管和支氣管軟骨等。點狀骨骺最早可在妊娠中期超聲觀察到，2～3歲時趨于改善或消失。（2）遠端指（趾）骨短，X線檢查可發現遠端指（趾）骨短，呈倒三角形改變，指骨、掌骨和跖骨發育不良或者變寬。（3）鼻和面中部發育不良：鼻扁平，鼻尖塌陷，鼻梁短，鼻翼內有垂直溝槽。有文獻表明鼻和面中部發育不良與患兒出生后呼吸窘迫相關［6］。（4）混合性耳聾。（5）身材矮小。另有文獻報道19%～33%的患者出現運動發育遲緩［20］；16%～20%的患者出現認知發育遲緩［22］；20%的患者出現頸髓異常［20］，且頸髓異常在兒童期可迅速加重［23］，最終需外科治療。CDPX1患者臨床表型差異較大，一些患者僅有輕度面中部發育不良和遠端指（趾）骨短［24］，但也有一些患者存在嚴重并發癥，包括頸椎體異常導致的脊髓受壓，氣管和支氣管軟骨廣泛鈣化導致的嚴重氣道狹窄［20，25］，甚至出現新生兒期死亡［11］。本研究檢索到3例ARSE基因c.1743G＞A突變，但3例患兒臨床表型均不一致，其中1例僅有面中部發育不良和遠端指骨短；1例氣管和支氣管的彌漫性鈣化，出現反復發作和嚴重的呼吸困難，需機械通氣。既往有文獻分析了17例CDPX1患者的基因型和臨床表型嚴重程度，發現不同基因型的患者有難以區分的臨床表型，證實了ARSE突變基因型與疾病嚴重程度之間沒有聯系［22］，而且同一家族中不同男性患者臨床表型嚴重程度也有差異［5，7］。目前國內對CDPX1認識較少，本例為國內首次對CDPX1患兒從胎兒期到嬰兒晚期完整的臨床表型的報道，該患兒胎兒期有典型的鼻發育不良，新生兒期鼻梁低平、四肢短小、手指短、身材矮小、有典型的點狀鈣化和呼吸功能不全、椎體形態異常、聽力異常，嬰兒期發現認知和運動發育均落后。與以上文獻報道不同的是，本例患兒8月余時椎體點狀鈣化消失，目前未發現脊髓病變，給予康復治療后患兒認知運動發育均有進步，但仍落后于同齡正常兒。末次隨訪時患兒2歲，不能獨走，可扶物側行，可獨站片刻，認知落后于同齡兒。

CDPX1預后差異較大，總體預后較好，大多數患兒癥狀較輕，智力和壽命正常，而且骨骼病變隨年齡增長而減輕，但是嚴重的可能出現產前死亡、新生兒期死亡。產前超聲或MRI檢查可發現胎兒面中部發育不良，鼻梁小或缺失，額鼻角變大，方形的下牙槽嵴，鼻咽前部液體減少，椎體點狀改變［3］，椎管狹窄［6］。但隨著孕周增加，軟骨開始鈣化，點狀鈣化可被正常鈣化覆蓋，給產前診斷帶來困難。因此了解正常超聲產前骨化中心出現的時間有助于檢測出異常的點狀改變［26］，有助于疾病的早期診斷。該病無有效治療方法，主要為臨床對癥治療。對于存在鼻和面中部發育不良、軟骨點狀鈣化、遠端指骨短、身材矮小等的患兒應盡早完善染色體核型及高通量測序等遺傳學檢測明確病因，可為產前診斷和家庭遺傳咨詢提供依據。

作者貢獻：李林、張曉莉、董燕、關靜、甘玲進行案例收集和分析及文獻檢索；李林進行論文撰寫及論文修訂；杜開先、賈天明負責文章的質量控制及審校；杜開先對文章整體負責，監督管理。

本文無利益沖突。