軟骨發(fā)育不全患兒的臨床特征及FGFR3基因變異分析

張惠琴 陶東英 張靜靜 牛煥紅 羅建峰 成勝權

（空軍軍醫(yī)大學第一附屬醫(yī)院兒科，陜西西安 710032）

軟骨發(fā)育不全（achondroplasia，ACH；OMIM#100800）是人類最常見的侏儒癥，臨床特征包括不成比例的身材矮小、大頭畸形與前額突出、面中部發(fā)育不全、脛骨彎曲等［1］。ACH 發(fā)病率為1/15 000～1/25 000［2］， 據 估 計 會 影 響 全 球 超 過250 000人［3］。1994年ACH致病基因確定為成纖維細胞生長因子受體3 （fibroblast growth factor receptor 3，FGFR3） 基因［4］。ACH 是一種常染色體顯性遺傳病，具有100%的外顯率。國外研究顯示超過97%的病例是由位于4 號染色體短臂上FGFR3基因跨膜結構域的錯義突變（p.G380R）引起的，約80%的病例是由于健康父母所生患者的新發(fā)突變所致，與父系年齡效應相關，另外約20%是由家族遺傳所致［1］。國內研究顯示99%（208/210）基因變異為熱點突變，僅有2 例為新發(fā)未報道變異［5］，且大部分研究為個案報道，樣本量小。本研究對17例ACH 的臨床特征、并發(fā)癥及基因變異進行總結，發(fā)現了2 例未報道基因變異，對擴充ACH基因庫意義重大。現總結如下。

1 資料與方法

1.1 研究對象

回顧性分析 2009 年 1 月至 2021 年 10 月在空軍軍醫(yī)大學第一附屬醫(yī)院兒科診斷的17例ACH 患兒的臨床資料。ACH 診斷標準［1］：（1） 臨床表現：非勻稱性矮小及四肢短小（身高＜-3 SD，臂展/身高＜0.96）；雙上肢或下肢肢根縮短；大頭畸形伴前額突出（頭圍＞1 SD）；面中部發(fā)育不良，鼻梁扁平、鼻棘短小及鼻前傾；手指短小和三叉戟形結構。（2）影像學檢查：骨盆和股骨的單次前后位X線片提示方形髂翼；扁平、水平移位的髖臼；坐骨切跡明顯變窄；典型的股骨近端透亮度增加，腰椎椎弓根間距變窄（在新生兒中罕見）。（3）基因檢測：FGFR3基因存在 c.1138G＞A(p.G380R)或c.1138G＞C(p.G380R)變異。

本研究已獲得患兒父母知情同意，并通過我院醫(yī)學倫理委員會批準（KY20212126-F-1號）。

1.2 臨床資料收集

收集患兒臨床資料，包括患兒性別、出生史、生長發(fā)育史、起病年齡、首發(fā)癥狀、臨床表現、家族史等；測量患兒身高、坐高、指間距、體重、頭圍；實驗室檢查、影像學檢查等。

1.3 基因檢測

FGFR3基因熱點突變檢測：采集患兒及父母外周血2 mL，使用DNA 試劑盒提取基因組DNA，對患兒及父母的FGFR3基因第9號外顯子和鄰近內含子區(qū)域進行聚合酶鏈式反應擴增，引物序列為正向5'-GGTCTGGCCCTCTAGACTCA-3'和反向5'-CGTGCCCCAAAGTACCCTAG-3'。聚合酶鏈式反應產物經1%瓊脂糖凝膠電泳，獲得目的帶后，交由基因公司測序。突變位點采用Chromos 與Mutation Surveyor V4.0.6軟件分析。

全外顯子基因測序分析：采集患兒及父母外周血2 mL。使用Gen Exome Research Panel v1.0（Integrated DNA Technologies，美國）試劑盒進行外顯子捕獲實驗，Illumina HiSeq 4000 測序儀雙端150 bp 測序模式測序。測序原始數據經過BWA 和SAMtools 軟件分析，使用GATK V3.70 對變異進行識別。全外顯子設計針對檢測出變異的Sanger測序擴增引物，PCR擴增，通過Sanger測序在患兒及父母中驗證外顯子測序發(fā)現的變異。

1.4 臨床管理及治療

隨訪需監(jiān)測頭圍及囟門閉合情況、體重、身高（＜2歲測臥位身長，≥2歲測立位身高）［5］、發(fā)育測評（根據情況進行）、聽力測試、脊柱影像學、顱頸交界區(qū)CT 或MRI 檢查、多導睡眠監(jiān)測等。通過多學科團隊協(xié)作（multidisciplinary team，MDT）對并發(fā)癥及時干預，包括對癥處理、手術干預和終身隨訪護理［1］。

2 結果

2.1 臨床特征

17 例ACH 患兒中，男性10 例（59%），女性7例（41%）。患兒均來自非近親婚配家庭。14 例（82%）患兒為剖宮產出生，3 例（18%）順產出生，均為足月兒。均無基礎疾病。就診年齡范圍1 d 至11.3 歲。14 例（82%）以身材矮小為主訴就診，2例（12%）以發(fā)育落后、抽搐為主訴就診，1例（6%）因產前超聲異常就診。

17例患兒中，10例（59%）為散發(fā)病例，7例（41%）由家族遺傳，其中4例變異遺傳來自母親，3例來自父親。所有產婦平均年齡27.3歲。散發(fā)病例的父親平均生育年齡38.8歲。15例（88%）患兒存在產前超聲異常，其中13例發(fā)現長骨縮短。1例患兒在新生兒期基因診斷。病例4母親再次懷孕后B超顯示股骨長度縮短，小于同孕周胎兒第3個百分數，羊水穿刺基因確診ACH后終止妊娠。

僅病例4 使用重組人生長激素（recombinant human growth hormone，rhGH）治療3 年，身高由＜P3提升至P10～P25，見表1（表中身高百分位數均參照ACH特定的生長曲線［5］）。

表1 17例ACH患兒的臨床資料及基因結果

主要臨床表現：17 例（100%）患兒表現為根莖狀短肢矮小身材（長骨短及四肢近端骨骼節(jié)段不成比例縮短）及特征性的面貌（顱骨較大、前額突出、鼻梁扁平、中面部發(fā)育不全、下頜骨相對突出）；14例（82%）為三叉戟手畸形及短指。

主要并發(fā)癥：17 例（100%）患兒均有骨骼異常；15例（88%）有膝內翻畸形；10例（59%）有脊柱畸形；9 例（53%）有肘關節(jié)伸展受限；7 例（41%）有髖關節(jié)和膝關節(jié)過度活動。14例（82%）有中耳功能障礙，均曾患有中耳炎，其中4例聽力下降（1例安放中耳壓力平衡管）。9例（53%）報告了睡眠障礙，進行了多導睡眠監(jiān)測，均顯示睡眠呼吸暫停，其中4 例進行扁桃體切除術和/或腺樣體切除術，有1例重度阻塞性睡眠呼吸暫停低通氣 綜 合 征 （obstructive sleep apnea hypopnea syndrome，OSAHS），患兒接受了2次手術，第1次行腺樣體切除術，第2次行氣管切開術，扁桃體切除術和懸雍垂-腭-咽成形術，鼻甲消融術，舌根消融術，術后睡眠呼吸暫停均得到緩解。7 例（41%）有肥胖。15 例（88%）有發(fā)育遲緩，其中13 例運動發(fā)育落后，8 例語言發(fā)育遲緩。6 例（35%）有枕骨大孔縮小，無明顯脊髓壓迫癥狀，動態(tài)隨訪觀察。4 例（24%）有腦積水，1 例腦室擴大并腦積水，有顱高壓表現，行腦室-腹腔分流術，余3 例予隨訪觀察。2 例（12%）癲癇。10 例（59%）有出現慢性疼痛（發(fā)生時間9～18 歲），其中7 例關節(jié)疼痛，5 例背痛、腰痛、臀部疼痛，有1例佩戴改良胸腰骶部支具。

放射學表現：17 例（100%）患兒為長骨根莖縮短；15 例（88%）為腰尾椎體椎弓根間距變窄；14 例（82%） 為方形髂骨和水平髖臼；12 例（71%）為全身干骺端改變；11 例（65%）為股骨近端射線可透；10 例（59%）為坐骨切跡變窄；6例（35%）為顱底及枕骨大孔縮小（診斷年齡范圍1.5～5.4歲，平均年齡3.8歲）。

2.2 遺傳學特征

本 研 究 中 12 例 （71%） 攜 帶FGFR3基 因c.1138G＞A(p.G380R)雜合變異；2 例 （12%） 攜帶FGFR3基因 c.1138G＞C(p.G380R)雜合變異；1 例（6%）攜帶FGFR3基因c.1144G＞A(p.G382R)雜合變異（轉錄本為NM_001163213，將其轉換為常用轉錄本NM_000142，此變異位點與c.1138G＞A是同一位點），參照美國醫(yī)學遺傳學和基因組學學會（American College of Medical Genetics and Genomics，ACMG） 相關指南［6］，以上 15 例FGFR3基因變異評定為致病性變異（PS1+PM1+PM2+PP3）。2 例（12%）為FGFR3基因未報道的雜合變異，1 例攜帶FGFR3基因 c.1258C＞T(p.P420S)變異 （轉錄本NM_001163213，將其轉換為常見轉錄本NM_000142，此變異位點為c.1252C＞T(p.P418S)，依據ACMG 指南，該變異評定為可能致病（PM1+PM2+PS3+PP3），見圖 1。1 例攜帶FGFR3基因 c.445+2_445+5delTAGG 缺失變異（轉錄本NM_000142），依據ACMG指南，該變異評定為可能致病（PVS1+PM2），見圖2。此2 例患兒臨床表型與15 例FGFR3基因熱點突變患兒的臨床表型無差異。

圖1 病例9 患兒及父母FGFR3 基因Sanger 測序圖

圖2 病例13 患兒及父母FGFR3 基因Sanger 測序圖

3 討論

FGFR3基因在軟骨細胞和成熟的成骨細胞中表達，作為一種負性調節(jié)因子抑制軟骨的生長發(fā)育。FGFR3基因突變不是失活突變，而是功能獲得性突變［3］。這種突變的受體通過多步驟的受體后級聯反應，對所有生長板中的軟骨細胞增殖造成持續(xù)的永久性中斷。ACH 根莖外觀表明，增殖速度較快的生長板（股骨、肱骨）往往比增殖速度較慢的其他部位生長板受到更大的影響［7］。ACH 幾乎所有臨床特征和并發(fā)癥都是由軟骨及骨生長異常而產生的，無論是直接的，還是因為與來自附近其他組織的結構相比，軟骨及骨的生長不成比例。ACH 是一種進行性發(fā)展的疾病，表型的嚴重程度與年齡相關，臨床表現在新生兒中已經很明顯，隨著年齡增長，骨骼生長板會逐漸瓦解，臨床特征加重，并發(fā)癥逐漸顯現［8］。ACH 的并發(fā)癥貫穿整個生命階段［9］，會影響多系統(tǒng)多器官，其治療也需多專業(yè)共同協(xié)作完成［1］。

散發(fā)病例的發(fā)生與父系年齡效應相關，歸因于精原干細胞隨年齡增長的陽性選擇和克隆擴增［10］。本研究10例散發(fā)病例的父親受孕平均年齡38.8 歲，有研究顯示當父親超過35 歲時，這種突變的頻率顯著增加［11］。國外文獻報道超過60%的ACH 患兒有睡眠呼吸暫停［12］，可能是由于胸廓及面中部發(fā)育不全、上呼吸道阻塞、頸髓過渡區(qū)受壓等原因［13］，其中45%接受了扁桃體切除術和/或腺樣體切除術［14］。本研究中53%有睡眠呼吸暫停，僅24%接受了手術治療。其中1 例診斷為重度OSAHS，由MDT 進行臨床管理，防止危及生命的意外事件發(fā)生。總之，臨床建議通過多導睡眠圖定期評估，以免錯過手術干預的時機［13］。

最近美國對114 例ACH 成年人進行自然史研究發(fā)現，17.4%的病例診斷為腦積水［14］，意識到腦脊液空間擴大屬于ACH 的自然病程，并不意味著一定需要分流［15］。本研究僅1 例因顱壓增高患兒行腦室-腹腔分流術。ACH 偶爾會出現癲癇發(fā)作［16］，本研究中有2 例伴發(fā)癲癇，具體原因尚不明確。顱頸交界處異常很常見，有癥狀的脊髓受壓不多見［17］，但臨床表現嚴重，已經觀察到中樞性睡眠呼吸暫停、腦干受壓導致呼吸困難、脊髓型頸椎病和猝死等癥狀［18］。因此臨床上在嬰兒早期應及時評估與顱頸交界處受壓相關的解剖學、祌經學和呼吸學表現，預測不良事件的風險。據報道，6.7%～13.3%ACH 在2 歲時需要枕骨大孔減壓術［19］。本研究中6 例枕骨大孔縮小，平均診斷年齡3.8歲，目前均無明顯脊髓壓迫癥狀，動態(tài)隨訪中。

ACH 伴發(fā)的發(fā)育遲緩包括運動發(fā)育里程碑延遲、語言發(fā)育落后。本研究17 例均無認知問題，智力正常，這與Bodensteiner［18］文獻報道一致，但也有報道［20］顯示在中樞神經系統(tǒng)殘疾的情況下，智力水平下降。中耳功能障礙在ACH 中極為常見［8］。據報道，幾乎 90% 的 ACH 兒童在 2 歲前都曾患過中耳炎，至少有25%的兒童患有慢性和復發(fā)性中耳炎［13］，這與面中部發(fā)育不全、咽鼓管縮短、咽小、腺樣體或扁桃體相對肥大的有關。本研究中82%的病例患有中耳炎，與Ceroni 等［21］文獻報道大致接近。復發(fā)性中耳炎是傳導性聽力損失的危險因素［22］，聽力損失會導致語言延遲，因此建議盡早進行聽力評估和鼓室測壓［13］。

慢性疼痛是ACH 一個未充分診斷且治療不足的方面［9］，其始于兒童期［23］，隨著年齡的增長，骨骼畸形進行性加重，引發(fā)持續(xù)疼痛，導致身體機能下降［24］。據統(tǒng)計，高達74.5%的成人慢性疼痛，但很少有人去尋求支持［25］。本研究中59%患兒存在慢性疼痛，后續(xù)骨科和康復科管理可以減輕疼痛［3］。鑒于慢性疼痛的高患病率以及缺乏針對ACH 疼痛管理的循證指南，故仍需進一步探索獲得有效疼痛管理的途經。

肥胖是ACH 的常見并發(fā)癥，用體重指數評估肥胖時應使用特定的標準［26］，因身體比例的顯著差異，普通人的標準會將大多數ACH 患者錯誤地定義為肥胖。根據特定的體重指數標準［26］，本研究中7 例診斷為肥胖。雖然ACH 患者脂肪組織優(yōu)先積聚在腹部，不會導致典型的代謝并發(fā)癥［27］，但肥胖會增加阻塞性睡眠呼吸暫停、心血管疾病、腰椎管狹窄或關節(jié)超負荷風險［8］。因此參考ACH特有的生長曲線適當控制體重很重要［28］。

Miccoli 等［29］報道，短期 rhGH 治療后生長速度增加，但長期治療沒有明確益處，對身體比例的影響不確定，因此不常規(guī)推薦使用rhGH 治療ACH。目前的藥理學方法旨在直接阻斷FGFR3 激活或調節(jié)其他控制軟骨細胞增殖和分化的信號通路［1，7-8］。如C 型利鈉肽類似物，但分子藥物需要在多大的生命窗口期使用它才能對健康產生有益的影響及有無不良反應等，這些都仍然未知，需進一步深入研究。

本研究存在一定局限性，隨著分子生物學技術的日漸成熟和基因數據庫的不斷更新，對基因變異的解讀可能會發(fā)生改變；本研究對FGFR3基因變異未進一步行功能研究，對其真正的危害性和意義尚待了解，未來將會著眼于此方向研究。

總之，ACH 的管理是終身的，需要在整個生命過程中涉及多個專業(yè)，旨在應用內、外科手段改善其身高問題，并對不同并發(fā)癥進行積極處理，以提高ACH 患者的生活質量，并積極開展遺傳咨詢，應用產前超聲和羊水穿刺基因檢測手段，盡可能避免患兒出生。