1 例COMP 基因突變所致假性軟骨發(fā)育不全病例報(bào)告

劉蕊蕊，馬士鳳，劉笑孝，周娜，余俐璇，盛斯涵，鄭榮秀

（天津醫(yī)科大學(xué)總醫(yī)院兒科，天津 300052）

假性軟骨發(fā)育不全（Pseudoachondroplasia，PSACH）是由位于19 號(hào)染色體p13.1-p12 的軟骨寡聚基質(zhì)蛋白（cartilage oligomeric matrix protein，COMP）基因突變引起的骨骼發(fā)育不良癥[1]，臨床表現(xiàn)包括矮小、四肢短小、關(guān)節(jié)異常和早發(fā)性骨關(guān)節(jié)炎等[2-3]。該病呈常染色體顯性遺傳模式，發(fā)病率約為1/30 000[4]。COMP 基因主要在軟骨、骨骼及肌肉組織中表達(dá)，其突變導(dǎo)致蛋白質(zhì)錯(cuò)誤折疊，引發(fā)軟骨細(xì)胞過(guò)早死亡和軟骨內(nèi)骨形成障礙[5]。本文介紹1 例假性軟骨發(fā)育不全病例，并進(jìn)行相關(guān)文獻(xiàn)回顧，以加強(qiáng)對(duì)該病的認(rèn)知。

1 病例資料

1.1 臨床資料 10 歲3 個(gè)月女童，因“發(fā)現(xiàn)身材偏矮及雙下肢彎曲5 年余”于2021 年4 月就診?；純簽樽阍缕蕦m產(chǎn)兒，出生體重3.1 kg，出生身長(zhǎng)50 cm，無(wú)產(chǎn)傷及出生窒息，生后喂養(yǎng)史及坐、立、行、走、出牙、語(yǔ)言發(fā)育未見(jiàn)異常。家屬于患兒5 歲時(shí)發(fā)現(xiàn)其身材較同齡人偏矮，生長(zhǎng)速率減慢，同時(shí)發(fā)現(xiàn)患兒膝內(nèi)翻。當(dāng)時(shí)因“劇烈活動(dòng)后出現(xiàn)肢體乏力及膝蓋、足部疼痛”，于外院診斷“膝內(nèi)翻、骨骼發(fā)育不良”，佩戴支具治療，但癥狀逐漸加重，活動(dòng)耐力下降。近5 年身高增長(zhǎng)僅約2.0 cm。

家族史：祖母雙腿輕度膝內(nèi)翻，祖父雙腿膝內(nèi)翻；母親體健，身高155 cm；父親雙腿輕微膝內(nèi)翻，身高173 cm；有一弟弟，5 歲8 個(gè)月，身高105 cm（位于同年齡同性別兒童身高第3 百分位數(shù)以下），身材勻稱，無(wú)畸形表現(xiàn)。

體格檢查：身材矮小，鼻梁塌陷，無(wú)明顯前額突出，心肺腹查體均未見(jiàn)異常，脊柱腰椎前凸，四肢短小，雙側(cè)上肢達(dá)髂部，雙腿膝內(nèi)翻，雙側(cè)腕骨膨大（圖1），扁平足，女童外陰，Tanner Ⅰ期[Tanner 分期，也稱為性成熟評(píng)分（SMR），是根據(jù)男童睪丸、陰毛外觀；女童乳房、陰毛外觀情況，標(biāo)記兒童第二性征發(fā)育程度的評(píng)分系統(tǒng)，從未發(fā)育的幼兒期至成人狀態(tài)，各分為Ⅰ至Ⅴ期]。神經(jīng)系統(tǒng)查體未見(jiàn)異常（表1）。

圖1 患兒身材及外觀

表1 患兒體格檢查結(jié)果

1.2 實(shí)驗(yàn)室檢查 血尿便常規(guī)、肝腎功能、游離甲狀腺功能（甲功）、腎上腺皮質(zhì)功能均未見(jiàn)異常；生長(zhǎng)激素激發(fā)試驗(yàn)示生長(zhǎng)激素峰值為7.28 ng/mL，胰島素樣生長(zhǎng)因子1（insulin-like growth factor-1，IGF-1）128.00 ng/mL（-2 SD～-1 SD），胰島素樣生長(zhǎng)因子結(jié)合蛋白3（insulin-like growth factor binding protein-3，IGFBP-3）3.73 μg/mL（-1 SD～0 SD）；血鈣、血磷在正常范圍內(nèi)，堿性磷酸酶亦未見(jiàn)異常；性激素為青春期前水平；25（OH）維生素D 數(shù)值偏低（表2）。染色體核型分析結(jié)果：46，XX。

表2 部分實(shí)驗(yàn)室檢查結(jié)果

1.3 影像學(xué)檢查 左手正位X 線提示骨齡約6.0歲（CHN2 法），明顯落后于年齡，可見(jiàn)尺橈骨遠(yuǎn)端膨大呈喇叭狀。腰骶椎正側(cè)位X 線、骨盆正位X 線、雙側(cè)脛腓骨正側(cè)位X 線均提示患兒骨骼改變符合“軟骨發(fā)育不全”影像學(xué)表現(xiàn)（圖2）。垂體平掃核磁提示垂體形態(tài)正常，兩側(cè)對(duì)稱，高度約4.4 mm。腹部B 超未見(jiàn)異常。婦科B 超可見(jiàn)子宮體長(zhǎng)20 mm×9 mm×14 mm，內(nèi)膜未顯示；右側(cè)卵巢大小約18 mm×15 mm×10 mm（體積1.4 mL）；左側(cè)卵巢大小約2 mm×16 mm×12 mm（體積2.0 mL），子宮及卵巢發(fā)育程度與性激素水平均處于青春前水平。

圖2 X 線表現(xiàn)

1.4 基因?qū)W檢查 全外顯子基因檢測(cè)（北京邁基諾醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)中心）結(jié)果顯示患兒COMP 基因存在1 個(gè)雜合突變，為錯(cuò)義突變，導(dǎo)致第681 號(hào)氨基酸由絲氨酸變?yōu)樘K氨酸[c.2041T＞A（p.S681T）]。根據(jù)美國(guó)醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)與基因組學(xué)會(huì)（ACMG）發(fā)布的變異解讀指南，判定為疑似致病性變異；高通量測(cè)序顯示患兒弟弟無(wú)相應(yīng)變異。再通過(guò)Sanger 測(cè)序?qū)ζ涓改高M(jìn)行驗(yàn)證，患兒父母均無(wú)相應(yīng)變異，患兒為自發(fā)突變（圖3）。且全外顯子基因檢測(cè)未發(fā)現(xiàn)患兒及家族成員存在其它與矮小及軟骨發(fā)育不全相關(guān)的可疑變異。

圖3 患兒及主要家族成員COMP 基因檢測(cè)結(jié)果

1.5 治療與隨訪 患兒已行手術(shù)治療矯正下肢畸形，目前仍在恢復(fù)中，囑其監(jiān)測(cè)身高變化，密切隨訪。

2 討論

假性軟骨發(fā)育不全是由于COMP 基因突變所致，是除FGFR3 基因突變外，最常見(jiàn)的導(dǎo)致軟骨發(fā)育不良的病因。該病以不成比例的矮小、四肢短小、關(guān)節(jié)異常和早發(fā)性骨關(guān)節(jié)炎為主要特征[3]。COMP 基因位于19 號(hào)染色體19p12-13.1，由19 個(gè)外顯子組成，表達(dá)的COMP 蛋白為550 kD 的五聚體基質(zhì)蛋白，包括1 個(gè)N-末端卷曲結(jié)構(gòu)域、4 個(gè)Ⅱ型（epidermal growth factor，EGF）重復(fù)序列、8 個(gè)Ⅲ型鈣結(jié)合重復(fù)結(jié)構(gòu)域和1 個(gè)C-末端結(jié)構(gòu)域（CTD）[6-7]，其主要分布在軟骨、骨骼和肌肉組織中[8-9]，參與軟骨細(xì)胞增殖及附著?；蛲蛔兛梢愿蓴_蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)及向細(xì)胞外基質(zhì)輸出過(guò)程[1，10]，從而使COMP 蛋白滯留在生長(zhǎng)板軟骨細(xì)胞的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中，構(gòu)成一個(gè)細(xì)胞內(nèi)基質(zhì)網(wǎng)絡(luò)，引起持續(xù)的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，影響正常的細(xì)胞清除機(jī)制，導(dǎo)致生長(zhǎng)板軟骨細(xì)胞過(guò)早死亡，限制長(zhǎng)骨的生長(zhǎng)[11-18]。此外，COMP 通過(guò)介導(dǎo)軟骨纖維與纖維外基質(zhì)之間的相互作用發(fā)揮界面作用[19-20]，突變的COMP 干擾了細(xì)胞外基質(zhì)的形成，從而導(dǎo)致韌帶松弛，引起早期關(guān)節(jié)損傷[4，8]。COMP 的突變可導(dǎo)致兩種骨骼發(fā)育不良，包括假性軟骨發(fā)育不良（PSACH）和多發(fā)性骨骺發(fā)育不良（multiple epiphyseal dysplasia，MED/EDM1）[21]。

PSACH 呈常染色體顯性遺傳，目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)200 多個(gè)PSACH 致病突變[22]，大多數(shù)集中在第8 至14 外顯子內(nèi)，這些外顯子參與編碼Ⅲ型鈣結(jié)合重復(fù)結(jié)構(gòu)域。外顯子16 和18 也是突變常見(jiàn)位置之一，這兩個(gè)外顯子參與編碼C-末端球狀結(jié)構(gòu)域的特定片段[6-7，23-24]。但本例患兒的突變發(fā)生在COMP 基因第17 外顯子，編碼C-末端球狀結(jié)構(gòu)域，表現(xiàn)為錯(cuò)義突變c.2041T＞A，導(dǎo)致第681 號(hào)氨基酸由絲氨酸變?yōu)樘K氨酸（p.S681T），該突變?cè)贖GMD 專業(yè)版數(shù)據(jù)庫(kù)、ClinVar 數(shù)據(jù)庫(kù)、ESP6500、千人基因組數(shù)據(jù)庫(kù)均未收錄，考慮為新發(fā)突變。UCSC 數(shù)據(jù)庫(kù)示c.2041T＞A（p.S681T）在各物種中均高度保守（http://genome.ucsc.edu/cgi-bin/hgGateway，圖4）。通過(guò)生物信息學(xué)分析軟件SIFT、PolyPhen_2、MutationTaster、REVEL對(duì)突變位點(diǎn)進(jìn)行功能預(yù)測(cè)結(jié)果分別為有害（評(píng)分0.003）、有害（評(píng)分0.972）、有害（評(píng)分1.00）、有害（評(píng)分0.865）。利用在線同源建模程序Swiss-Mode（https://www.swissmodel.expasy.org/）及PyMol 軟件構(gòu)建合適的蛋白模型模擬突變蛋白結(jié)構(gòu)（PDB 代碼3fby，圖5），并將筆者發(fā)現(xiàn)的變異繪制到三維結(jié)構(gòu)上，顯示了野生和突變模型的重疊（圖5），雖然氨基酸的親水性及極性未發(fā)生變化，但突變后其側(cè)鏈多了一個(gè)碳原子，且該突變位點(diǎn)處于11β 折疊，導(dǎo)致局部沖突得分由39.03 變?yōu)?0.81（http://missense3d.bc.ic.ac.uk/～missense3d/）。結(jié)合患兒臨床特征及家族史，判定此變異為致病性變異。

圖4 突變位點(diǎn)保守性分析

圖5 三維蛋白圖譜

假性軟骨發(fā)育不全的患兒出生時(shí)身長(zhǎng)、體重及面容均與健康兒童無(wú)異[5]。通常在學(xué)習(xí)行走時(shí)出現(xiàn)步態(tài)蹣跚，同時(shí)生長(zhǎng)速率下降，約2 歲左右身高低于正常水平，并且表現(xiàn)為不成比例的身材矮小[25-26]。患兒往往表現(xiàn)為四肢短小，手腕尺骨偏斜，肘外翻，手指較短，外觀粗短，指骨、掌骨均較短，雙側(cè)下肢外翻、內(nèi)翻或風(fēng)吹畸形。同時(shí)存在韌帶松弛和關(guān)節(jié)過(guò)度伸展，特別是在手、膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)通常可以觀察到活動(dòng)范圍縮小，部分可存在脊柱側(cè)彎及腰椎前突[3，5，27]。最常見(jiàn)的并發(fā)癥是早期發(fā)作的關(guān)節(jié)疼痛，通常歸因于關(guān)節(jié)侵蝕和骨關(guān)節(jié)炎[28]，在兒童時(shí)期就常有關(guān)節(jié)疼痛，特別是下肢大關(guān)節(jié)。成年后的平均身高，女性為116 cm，男性為120 cm。既往已報(bào)道與本例同一位置但不同氨基酸突變（2042C＞G，Ser681Cys）[29]，患兒9 歲發(fā)病，身高位于P3～P25，以關(guān)節(jié)過(guò)度活動(dòng)和關(guān)節(jié)疼痛逐漸加重為主要表現(xiàn)，確診為MDE，以髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)受累為主。與本例患兒相比，其發(fā)病年齡較晚，身高受損、下肢畸形較輕，以“關(guān)節(jié)過(guò)度活動(dòng)及疼痛為主要臨床表現(xiàn)”，骨骺特點(diǎn)為小的、不規(guī)則形狀的骨骺。這表明同一基因相同位置的不同氨基酸變異，會(huì)導(dǎo)致不同表型。

X 線對(duì)假性軟骨發(fā)育不全診斷具有重要意義?；純和嬖诠趋抗腔舆t，椎體發(fā)育不良，椎體呈鳥(niǎo)喙樣改變。骨盆較小，髖臼外形不整齊，邊緣可能硬化，股骨頭骨骺較小，股骨頸較短，干骺端邊緣不規(guī)則；可有膝關(guān)節(jié)內(nèi)翻或外翻成角畸形，股骨遠(yuǎn)端、脛骨近端干骺端發(fā)育不良。掌骨和指骨通常明顯較短，骨骺通常較小或呈錐形，干骺端發(fā)育不良，腕骨形狀不規(guī)則[3，5]。

假性軟骨發(fā)育不全嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量，但目前尚無(wú)有效治療方法。治療方案的選擇主要依據(jù)患者的年齡、肢體畸形的嚴(yán)重程度以及關(guān)節(jié)破壞的程度，以對(duì)癥處理為主，如關(guān)節(jié)置換或截骨矯形術(shù)[1，5]，生長(zhǎng)激素治療對(duì)假性軟骨發(fā)育不全患兒身高增長(zhǎng)無(wú)明顯作用[30]。針對(duì)COMP 蛋白在細(xì)胞內(nèi)沉積所致的強(qiáng)烈的持續(xù)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激、炎癥和氧化應(yīng)激這一特征，通過(guò)抗氧化療法和非甾體抗炎藥療法（如白藜蘆醇、雙氯芬酸、吲哚美辛、布洛芬、阿司匹林或酮洛芬）減少COMP 蛋白在生長(zhǎng)板軟骨細(xì)胞內(nèi)的滯留及降低炎癥，從而達(dá)到減少內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的目的，可能具有一定的效果[4，15]。

COMP 基因突變導(dǎo)致的假性軟骨發(fā)育不全是較為常見(jiàn)的骨軟骨發(fā)育不良性疾病。軟骨發(fā)育異常，骨骼畸形，嚴(yán)重影響患兒生活質(zhì)量，早期根據(jù)臨床表現(xiàn)進(jìn)行診斷，適時(shí)干預(yù)治療，并進(jìn)行規(guī)律隨訪，可及早減輕對(duì)患兒生理及心理影響，改善患兒生活質(zhì)量。本例患兒處于生長(zhǎng)發(fā)育階段，下肢畸形明顯，活動(dòng)后有肢體乏力及膝蓋、足部疼痛明顯，手術(shù)矯正畸形，減輕下肢畸形，保持適度活動(dòng)能力將是盡量保證生長(zhǎng)發(fā)育的良好舉措。