兒童生長發育遲緩及基因檢測的研究進展

黃思妺，楊家樹，吳 方，張敏杰，任昊遠 綜述,劉 杰,△ 審校

1.中國人民解放軍總醫院第七醫學中心檢驗科，北京 100010；2.南方醫科大學第二臨床醫學院，廣東廣州 510280

生長發育遲緩是兒童常見的疾病，患兒常常表現為身材矮小，特殊面容且伴有精神、心理等方面的障礙。近年來新生兒的救治水平不斷提升，但生長發育遲緩的發生率反而不斷升高。該病的發病原因比較復雜，基因檢測技術可以檢出部分因基因缺陷而引起的先天性疾病，本文簡述了部分檢測技術的優劣，為臨床檢測工作提供更多選擇。兒童生長發育遲緩和精神、心理疾病的產生有著密切的關系，特殊護理和教育可以有效緩解患兒的精神癥狀。本文綜述了現有的部分研究成果，希望基于二代測序和基因檢測技術，結合心理治療的手段，可以有效治療兒童生長發育遲緩，為兒童健康成長創造良好環境。

1 對于生長發育遲緩的認識

1.1定義和分類 生長發育遲緩是指兒童發育過程中出現的一系列表現，它包括心理、身體等方面的生長速度緩慢或發育順序異常等，常見癥狀為體格、運動、智力、語言等發育較同齡兒童落后。生長發育遲緩主要分為兩大類，第一類是宮內生長發育遲緩(IUGR)，指新生兒出生體質量在同齡兒平均體質量的第十個百分位以下，或低于平均體質量2個標準差；另一類是宮外生長發育遲緩(EUGR)，是指新生兒出院及在隨后一段時間的生長發育過程中，各個階段的生長指標在期望值的第十個百分位水平以下[1]。

1.2影響因素 一切不利于正常發育的因素均可以導致兒童生長發育遲緩，例如遺傳因素造成的胎兒基因型和染色體結構的改變；飲食結構不合理造成的鈣、鐵、鋅、硒等營養元素的缺乏；孕期母親的健康狀態、營養狀況；胎盤因素和藥物因素對胎兒的影響。對于早產兒，出生時的胎齡、體質量、頭圍，體質量下降時間、比例，靜脈用氨基酸情況，胃管喂養情況，腸道達到標準熱卡時間等指標也可促進其EUGR的發生[2-3]。有研究顯示，腦癱患兒生長發育落后與生長激素-胰島素樣生長因子軸功能紊亂相關[4]。生長激素是促進生長的激素，這種促進作用主要發生在機體出生后，而胰島素樣生長因子可以介導生長激素對機體的這種作用，除此之外胰島素樣生長因子還可以參與神經再生，骨的生長。這些激素和生長因子如果發生功能紊亂就必然會引起兒童的生長發育遲緩。

1.3生長發育遲緩的后果 IUGR和EUGR早產兒并發癥發生率高于普通早產兒，EUGR組的肺炎、全身感染、腹瀉、貧血、電解質紊亂及經磁共振成像顯示顱內病變的發生率高于非EUGR組[5]。生長發育遲緩除了會產生常見的臨床器質性疾病外，也會在不同程度上對患兒的心理產生影響。生長發育遲緩患兒由于其身材較同齡兒童矮小，并伴有一定程度上的身體疾病，患兒往往會產生各種不良心理癥狀，負面情緒較多，出現抑郁、焦慮、悲觀、敏感、多疑等癥狀[6]。

因此，開展早期的診斷及預防策略，對該病的診治具有重要意義。生長發育遲緩是一組表現形式多樣的疾病，大量病例難以通過簡單的表型進行明確診斷。除了對身長、體質量、微量元素、血生化等指標進行常規監測外，開展早期的基因篩查，對重點人群進行基因檢測是早期診斷兒童心理、生理生長發育遲緩的重要手段和可靠方法。已有專家建議，將基因檢測作為一線方法用于智力和身體生長發育遲緩的患兒的檢測[7]。

2 基因對生長發育遲緩的作用

2.1基因對大腦的控制 基因異常會導致其編碼的蛋白質的結構和功能異常，這不僅可以直接影響機體的生長發育，也可以通過改變腦的特定功能，從而引起兒童孤獨癥[8]。與肥胖、糖尿病等常見的代謝性疾病一樣，認知和情緒行為作為一種腦生理活動，必然受機體本身的基因調節。有研究找到了將近500個與肥胖和代謝綜合征相關的基因，其中90%的基因表達在神經系統，只有10%的基因表達散布在周邊組織，包括脂肪、肌肉、消化道、肝臟等[9]。這項研究提示，一些疾病的發生很有可能始于大腦。瘦素作為一種重要的激素，極大地推動了人們對于代謝疾病和腦神經元關系的認識，研究者在大鼠的丘腦中找到了瘦素具體的神經靶點AgRP[10]，并且通過分子生物學機制的闡述證實某些疾病的發生與大腦有關。另外關于瘦素的其他研究還提示腸道菌群在代謝性疾病和神經系統疾病中扮演著重要的作用[11]。

2.2基因異常引起的生長發育遲緩 生長發育遲緩的病因較為復雜，主要包括遺傳因素和非遺傳因素。其中遺傳因素大約占40%，包括基因組拷貝數變異(10%)及染色體異常(30%)，它們是導致兒童運動障礙、智力低下、語言發育障礙及其他遺傳性綜合征等生長發育遲緩表象的重要原因[12]。例如常見的3號環狀染色體綜合征，它的臨床表現主要有生長發育遲緩、特殊面容、小下頜、小頭畸形、智力低下、泌尿系統功能異常及手指或腳趾的形態異常[13]。另外較常見的染色體數目異常有21-三體、18-三體及13-三體。微缺失和微重復綜合征也與生長發育遲緩、先天性多發畸形及自閉癥等疾病的發生密切相關[14]。除了遺傳因素，由個體基因產生突變而造成的生長發育遲緩也有報道。孔銳等[15]在一篇病例報道中提到，經全基因組外顯子測序發現，患兒KAT6A基因C3868位新發單堿基突變，由C突變為T，從而導致兒童生長發育遲緩。

2.3基因檢測技術在診斷生長發育遲緩中的運用 對于染色體數目及結構異常可以通過傳統的染色體核型分析，該方法是最早用于研究兒童精神生長發育遲緩病因的方法。但是染色體核型分析技術只能檢測染色體數目變化或者>5 Mb片段拷貝數的變異，僅適用于對未確定的遺傳病做初步的篩查。

熒光原位雜交技術可以彌補傳統染色體核型分析技術的不足，檢測到亞顯微染色體異常改變，靈敏度及特異度高，但由于雜交位點的限制，一次只能檢測有限的幾個已知位點，不適合用于臨床上對該疾病的診斷。

單核苷酸多態性微陣列芯片(SNP-array)和染色體微陣列分析(CMA)技術能夠在全基因組水平上進行精確掃描，可以檢測染色體幾十個拷貝數的變異，對于檢測染色體平衡易位，微缺失微重復等不平衡性重排，可以發揮各自不同的優勢。有研究結果表明，10%以上的生長發育遲緩患兒，可以用SNP-array技術檢測，并觀察到其染色體不平衡性重排的情況，從而推測其可能的遺傳學病因，建立染色體結構異常與臨床癥狀之間的聯系，為后續診斷和治療方案的制訂提供依據[16]。另外，由于CMA技術對于染色體微小缺失的變異有極強的敏感性，這項技術的成功應用，使人們發現了一系列與生長發育遲緩綜合征相關的基因改變(如17q21.31微缺失綜合征)[17]，為臨床的準確診斷提供可靠保證。

多重連接探針擴增(MLPA)技術，其原理是通過基因探針與標本雜交，并且進行核酸擴增，檢測出探針所錨定的靶序列是否存在異常，從而發現染色體的微缺失和微重復。另外，MLPA技術可以實現在一個反應管內同時進行數十種不同核苷酸序列的檢測，操作方便、快捷，準確度和靈敏度高，重復性好，可以實現高通量測序。因此，MLPA技術已在基因診斷的多個研究領域得到廣泛使用，成為常規的分子遺傳檢測技術。例如通過這項技術可以檢出5%～10%不明原因智力障礙、生長發育遲緩患兒的亞端粒區域存在的基因拷貝數變異，幫助研究人員和臨床醫生識別相關疾病的特征，從分子水平上極大提高了疾病的檢出率，從而為優生優育的咨詢和指導及出生后需進行的干預措施提供依據[18]。但是由于該項技術的探針是根據已知位點人為合成的，所以該方法并不適用于檢測未知的點突變及染色體易位等結構變異。

一代測序技術通過對基因組進行掃描，被認為是檢測某一特定基因的“金標準”，但是其費用較高且檢測速度慢，難以滿足臨床需求。隨著基因檢測技術的發展，二代高通量測序技術在提高了檢測速度的同時也降低了檢測成本，它通過基因芯片技術對疾病的目標基因進行捕獲，再對捕獲的基因進行測序，可同時對多個標本中多個基因進行高通量測序，實現快速、精準的檢測，該技術已在臨床上常規運用[19]。

上述基因檢測方法的檢測重點不一致，對于種類繁多的基因遺傳病各有優勢，為臨床醫務工作者提供了多種檢測手段。雖然上述檢測方法不能檢測所有的基因疾病，但是對于本文所討論的有關生長發育遲緩的一部分病例，可以實現早發現、早診斷、早治療，從而達到二級預防的目的。

3 兒童常見的心理疾病

3.1心理疾病形成的原因 心理疾病的產生從來不是由于單一原因造成的，臨床上常見的以其他癥狀為主要表現的遺傳病，比如Rett綜合征、脆性X綜合征、苯丙酮尿癥、快樂木偶綜合征、結節性硬化病的部分患者，也會同時出現身體和心理生長發育遲緩的癥狀。不過，并沒有明確的證據表明這些患者的生長發育遲緩現象是因為遺傳因素本身導致的。孕產期及圍生期的生物學因素、感染與免疫因素、腦神經生化因素等都會影響兒童心理和生理的正常發育。對于早產兒，由于其在出生前神經發育不完善，加之身體方面的疾病會促使其心理產生應激反應，使患兒形成自卑、抑郁等心理問題[20]。近年來基于二代和宏基因組測序技術，有關腸道菌群與人體健康關系的研究顯示，正常情況下腸道菌群維護著宿主的身心健康,菌群結構失調可能引起腸-腦疾病(肝性腦病、腸易激綜合征等)和中樞神經系統疾病(多發性硬化癥、自閉癥等)[21]；MA等[22]收集了國內45例自閉癥患兒的糞便，發現他們腸道微生物的多樣性明顯低于健康人群，同時也進一步揭示了國內自閉癥患兒腸道菌群的特征。同時也有研究指出，自閉癥患兒腸道菌群紊亂，乳酸菌科、雙歧桿菌科和韋榮球菌科相對豐度較健康人群明顯升高，而普雷沃氏菌科的相對豐度明顯降低[23]。上述研究結果表明，通過二代和宏基因組測序等技術，可以發現精神、心理方面的疾病與人體的腸道菌群關系密切，菌群結構的組成改變可能是精神、心理疾病發生的一項重要原因。

關于心理疾病的具體產生原因仍有許多的不確定性，研究者仍在對其發病機制進行多學科的探索，除了已知的遺傳、心理和社會環境因素外，會有更多的影響因素進入人們的研究范圍，受到人們的重視。

3.2心理疾病的干預措施和效果 常規的心理疾病治療方式包括心理衛生輔導和臨床治療，對于由生長發育遲緩而引發的兒童心理問題，還應追本溯源，從根本上解決。朱海燕等[24]的一項研究報告顯示，將生長發育遲緩的兒童分為試驗組和對照組，并通過貝利嬰幼兒發展量表收集嬰幼兒在智力發展、運動發展的指標和身長、體質量的數值。試驗組的患兒給予特殊護理，在對照組患兒給予的日常照料、疾病護理的基礎上，還給予充足時長的身體互動及情感陪伴。經過3個月的實驗干預后，試驗組嬰幼兒群體最高智力發展水平與發展指數均高于對照組；依戀干預對患兒的體質量變化及運動發展水平表現出促進作用。另外，對語言發育遲緩兒童進行語言理解、表達及基礎性語言訓練，采用漢語兒童語言發育量表評估訓練效果。經過自身前后比較，患兒的評分提高，差異均有統計學意義(P<0.01)。另有研究表明采用系統化心理干預后，觀察組患兒癥狀自評量表、抑郁自評量表、焦慮自評量表的各項評分均明顯優于對照組，說明此干預措施能夠緩解生長發育遲緩患兒的負面情緒，改善其心理障礙[6]。

4 總 結

兒童生長發育遲緩與心理疾病的產生有著密切的關系，雖然身體生長發育遲緩易于測量和觀察，但精神生長發育遲緩及心理疾病往往被忽視。全球兒童孤獨癥患病率為3～4，且發病率逐年增加[24]。

隨著基因檢測技術和微生物高通量測序技術的不斷發展，有希望通過制訂基因檢測標準，結合微生物宏基因組的結果，開展對生長發育遲緩和心理疾病的病因診斷及預防策略，盡早地發現患兒，及時對其進行營養補充及心理干預，預防兒童身心疾病的形成，提高患兒生命質量，減少家庭和社會負擔。另外，開展特殊護理和教育也是提高智力發育遲緩兒童智力水平和社會適應能力的有效方法，相關部門應該安排專業護理人員、教師進生活園區送教，與患兒進行溝通陪伴，采用集體干預、小組教學和個別化訓練的形式，將多種治療手段有效融合于日常生活中，提高治療有效性，培養患兒主觀能動性和解決實際問題的能力，使患兒樂意并有更多的精力投入現實的、探索性的學習活動中，為適應集體生活，融入社會打下基礎。