矮身材兒童基因檢測(cè)研究進(jìn)展

楊柳 王愛(ài)萍

摘要：近年來(lái)，矮身材在兒科內(nèi)分泌疾病中所占比重日益增長(zhǎng)，對(duì)矮小兒童的身體、心理及社會(huì)適應(yīng)能力產(chǎn)生較大影響，受到內(nèi)分泌科醫(yī)生及家長(zhǎng)的高度關(guān)注。目前，矮身材治療仍首選重組人生長(zhǎng)激素，由于重組人生長(zhǎng)激素臨床療效存在顯著差異及用藥成本過(guò)高等問(wèn)題，因此，目前對(duì)矮小癥診治仍有爭(zhēng)議，進(jìn)一步明確矮身材病因，才是進(jìn)行有效治療的關(guān)鍵?，F(xiàn)今，隨著分子生物學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步，導(dǎo)致矮小的基因逐漸被人類發(fā)現(xiàn)，從而協(xié)助臨床診斷。引起矮小的基因有很多，如GHR基因、SHOX基因、IGF-1R基因、IGFALS基因、NPR2基因、GHRHR基因、GH1基因、PIT-1基因等均可導(dǎo)致身材矮小。本文就目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于矮身材兒童相關(guān)基因的研究進(jìn)展作一綜述。

關(guān)鍵詞：矮小癥;基因;研究進(jìn)展

【中圖分類號(hào)】R72? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A? 【文章編號(hào)】1673-9026（2020）07-010-03

矮身材（Short Stature）指在相似生活環(huán)境下，同種族、同性別和同年齡的個(gè)體身高低于正常同齡人群平均身高2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差（-2SD），或低于第3百分位數(shù)（-1.88SD）者^[1]。矮身材是多病因綜合征，與遺傳、環(huán)境、營(yíng)養(yǎng)、精神心理、全身性慢性疾病、遺傳代謝及內(nèi)分泌激素密切相關(guān)，現(xiàn)已成為我國(guó)兒科內(nèi)分泌門(mén)診最常見(jiàn)疾病之一。矮身材病因多達(dá)80余種，以GHD、ISS、CDGP、FSS、CH、SGA、IGF缺乏較常見(jiàn)。其中，特發(fā)性矮?。↖SS）占比高達(dá)60%-80%，體質(zhì)性青春期延遲和家族性矮小也歸為此類[2]。目前使用單基因、Sanger測(cè)序、二代測(cè)序、外顯子測(cè)序在診斷ISS方面取得了進(jìn)展。雖然存在許多與矮小相關(guān)的基因，但只有很少一部分能高頻檢出。二代測(cè)序表明，目前已知引起骨發(fā)育異常并表現(xiàn)為明顯ISS表型的基因包括：CYP26C1基因，SHOX基因，ACAN基因，NPR2和IHH的編碼基因。2017年西班牙巴塞羅那第二屆歐洲生長(zhǎng)激素缺乏會(huì)議，對(duì)于矮身材兒童， 隨著基因組學(xué)研究，已發(fā)現(xiàn)影響身高的一百余種基因，臨床醫(yī)生的緊要任務(wù)就是根據(jù)臨床表型及實(shí)驗(yàn)室檢查，決定哪些患者需要進(jìn)行基因檢測(cè)及進(jìn)行何種基因檢測(cè)。

1 GHR基因

GHR基因位于5p13-12，由9個(gè)外顯子組成，全長(zhǎng)約87kb，共編碼620個(gè)氨基酸，主要表達(dá)于肝臟。現(xiàn)已有90多個(gè)GHR突變，包括缺失、錯(cuò)義、無(wú)義、移碼和剪接位點(diǎn)突變^[3]。該基因突變引起細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)異常，導(dǎo)致生長(zhǎng)障礙^{[4， 5]}。大多數(shù)生長(zhǎng)激素不敏感（GHI）病例由GHR雙等位基因雜合突變引起^[2]。Mitani等^[6]報(bào)道了1例新發(fā)GHR單等位基因S219L突變，及先前報(bào)道具有顯性負(fù)效應(yīng)的單等位基因：R211H，R161C，C122X，E224D和A478T，都是剪接位點(diǎn)突變或移碼突變，均提示增加矮小易感性。GHR功能障礙患者不僅個(gè)子極矮、骨礦密度降低、肥胖，而且患骨質(zhì)疏松癥、脂質(zhì)紊亂和心血管疾病風(fēng)險(xiǎn)會(huì)增大。同時(shí)Shudai Lin等^[6]發(fā)現(xiàn)個(gè)體侏儒癥也可能由多種GHR突變引起。GHR突變的臨床特征是嚴(yán)重的出生后生長(zhǎng)障礙和IGF-I水平降低，伴GH分泌正?；蛟黾?。對(duì)于明顯矮小;IGF-1正?；驕p低;GHBP常減低，也可正?；蛏?GH刺激試驗(yàn)峰值>10ug/L以及骨齡落后等GH不敏感，GHR基因篩查陽(yáng)性率增高。

2 SHOX基因

SHOX基因位于人類性染色體Xp22.3和Ypll.3擬常染色體區(qū)（PAR1區(qū)），約40kb，含7個(gè)外顯子，通過(guò)3剪接編碼2種蛋白：SHOXa蛋白^[7]及SHOXb蛋白，分別在骨骼肌心臟、骨髓成纖維細(xì)胞及骨成纖維細(xì)胞中表達(dá)。已證實(shí)Leri—Weill綜合征（LWD）、LMD、Turner綜合征（TS）、ISS與SHOX基因缺陷密切相關(guān)。大約90%SHOX基因變異是缺失或復(fù)制，剩下10%主要是點(diǎn)突變。SHOX基因純合或復(fù)雜雜合突變或其下游增強(qiáng)序列導(dǎo)致75%的Langer染色體增生異常^{[8， 9]}。SHOX單倍劑量不足及純合突變，前者多表現(xiàn)為L(zhǎng)WD及TS骨骼畸形，即橈骨彎曲、尺骨脫位、馬德隆畸形（MD）、先天性短頸、高腭弓及小下頜等;后者多表現(xiàn)為嚴(yán)重身材矮小和Langer肢中骨發(fā)育不良，即嚴(yán)重四肢長(zhǎng)骨縮短，生長(zhǎng)遲緩等。Bakir 等^[10]利用多重連接依賴探針擴(kuò)增（MLPA）及熒光原位雜交（FISH）評(píng)估86名診斷為矮小和MD患者，SHOX缺失相當(dāng)于MD患者的37.5%，為SHOX單倍體功能不全。Katerina等^[11]發(fā)現(xiàn)MD或不成比例的矮小、前臂短小和肌肉肥大共同出現(xiàn)是確定SHOX基因缺陷檢測(cè)可能性的最有效的標(biāo)志物。Charmian等^[12]人用MLPA鑒定61名ISS患兒SHOX基因缺失/重復(fù)，提示SHOX和IGFALS基因的雜和變異在ISS中占比很大，為ISS下一代基因測(cè)序?qū)ふ也∫蛱峁┮罁?jù)。雖然SHOX缺乏的外顯率很高，但臨床表現(xiàn)多變，女孩特征性體征更嚴(yán)重^[13]。所以篩選出以上SHOX異常表觀學(xué)特征可增加SHOX陽(yáng)性檢出率。

3 IGF-1R 基因

IGF-1R基因位于15q26.3，含21外顯子，20內(nèi)含子，長(zhǎng)約315000bp，是跨膜多亞基酪氨酸激酶受體，由膜外區(qū)、跨膜區(qū)及膜內(nèi)區(qū)組成^[14]。表達(dá)在骨骺生長(zhǎng)板軟骨細(xì)胞及所有成骨細(xì)胞上。IGF-1R是促進(jìn)IGF通過(guò)與IGF-1結(jié)合，其表達(dá)多態(tài)性通過(guò)等位基因異常導(dǎo)致生長(zhǎng)障礙，IGF-1R通過(guò)激活PI3K/Akt和MEK/Erk信號(hào)通路具有增殖和抗凋亡作用。IGF-1R突變失活會(huì)導(dǎo)致矮身材和較高水平IGF1。Yingbo Lin等^[15]鑒定了一未分類IGF1RR1353H變異。睪丸激素和性激素結(jié)合球蛋白水平降低，而LH和FSH處于正常范圍。表明對(duì)雄激素的敏感性增加，與男性攜帶者的高度表型有關(guān)。在IGF1R及其周圍基因雜合性缺失患者中，有發(fā)育延遲、面部、心臟和四肢異常，多由周圍基因單倍性不足引起。具有純合和雜合IGF1突變的患者，表型包括IUGR，小頭畸形，出生后生長(zhǎng)衰竭，發(fā)育遲緩，感覺(jué)神經(jīng)性聽(tīng)力減退和高胰島素血癥^[16]。

4 IGFALS基因

胰島素樣生長(zhǎng)因子酸不穩(wěn)定亞單位（IGFALS）定位于16p13.3，全長(zhǎng)約4.5kb。外顯子1有16個(gè)堿基，外顯子2有1802個(gè)堿基，后者占編碼區(qū)的99%。所有目前報(bào)道的突變均來(lái)自于外顯子2^[17]。酸不穩(wěn)定亞單位（ALS）是IGFALS基因編碼由肝臟產(chǎn)生的糖蛋白，與IGF-1和IGFBP3形成三元復(fù)合物，維持正常IGF-1水平并延長(zhǎng)半衰期。雜合子攜帶者的IGF-1、IGFBP-3濃度雖低，但其有正常青春期、胰島素代謝和骨密度（BMD），可實(shí)現(xiàn)正常的青春發(fā)育和AH^[18]。IGFALS基因純合和復(fù)雜雜合變異導(dǎo)致嚴(yán)重身材矮小、生長(zhǎng)激素不敏感和血清IGF-1、IGFBP-3和ALS水平顯著降低^{[12， 19]}。IGF-1<-1 SDS及骨齡延遲均可提高IGFALS基因異常檢出率^[12]。Karen等報(bào)告原發(fā)性ALS缺陷的新型隱性IGFALS突變（N276突變、Q320X突變），伴IGF-I和IGFBP-3顯著降低;IGF-II、IGFBP-1和2異常;高胰島素血癥;胰島素抵抗;以及青春期延遲和骨質(zhì)疏松癥^[20]。目前已知參與人類原發(fā)性IGF缺乏候選基因譜包括：GHR、IGF-I、STAT5b和IGFALS基因。IGFALS突變的篩查主要針對(duì)GHI，IGFBP3水平顯著降低以及一些臨床特征，包括輕度SGA，骨質(zhì)減少，胰島素不敏感和青春期延遲，基因檢測(cè)會(huì)更具針對(duì)性。

5 NPR2基因

NPR2基因編碼NPR-B，是CNP與軟骨內(nèi)骨生長(zhǎng)主要跨膜受體。已證實(shí)NPR2雜合突變與矮小有關(guān)^[21]。C型利鈉肽（CNP）是骨骼生長(zhǎng)重要調(diào)節(jié)劑，在腦、軟骨及內(nèi)皮細(xì)胞中高表達(dá)。NPR2突變約占矮小3%，其同源突變引起常染色體隱性骨骼發(fā)育異常，被稱為肢端中胚性發(fā)育不良，Maroteau型。NPR2純合突變導(dǎo)致嚴(yán)重發(fā)育不良：在表型上與LMD相似，即嚴(yán)重矮小（<-5SDS），四肢縮短，前臂變短，掌、趾骨變得短、寬^[22]。而NPR2雜合突變具有輕度矮身材，對(duì)生長(zhǎng)信號(hào)的顯性-負(fù)性效應(yīng)表明它是ISS遺傳原因之一，其異常攜帶者在兒童期CNP，NT-proCNP和IGF-I水平異常但在成年期正常，是非綜合征性FSS重要原因^{[21， 23]}。而Nppc或NPR2的過(guò)表達(dá)則呈現(xiàn)過(guò)度生長(zhǎng)。至今尚無(wú)NPR2突變患者表現(xiàn)為MD，這是LWD最具特征的異常。Il Tae 等^[24]在韓國(guó)116名ISS受試者中鑒定三個(gè)新NPR2致病突變（R921Q、R495C和Y598N）和一個(gè)良性變異（R787W）。在非癥狀性矮小兒童對(duì)常規(guī)GH治療的反應(yīng)不佳時(shí)，需要考慮NPR2基因雜合突變。所以對(duì)無(wú)MD、SHOX陰性或其增強(qiáng)子未檢測(cè)到改變的LWD疑似個(gè)體進(jìn)行NPR2突變篩查。

6 GHRHR基因

GHRHR基因定位于7號(hào)染色體短臂，編碼分泌素樣蛋白偶聯(lián)受體（GPCR）家族成員，與GHRH結(jié)合后，激活刺激性G蛋白亞基（GSA）。其突變是內(nèi)含子1的5′剪接供體位點(diǎn)的GT的顛換（C57+1G→A），阻止內(nèi)含子1從RNA中正確剪接。先天GHRHR基因純合突變引起孤立性生長(zhǎng)激素缺乏（IGHD）。GHRH或GHRHR突變、GH、催乳素和TSH缺乏或GHR完全缺失而導(dǎo)致的IGHD小鼠比其正常同胞存活時(shí)間更長(zhǎng)，且GHD患者GH信號(hào)與壽命呈負(fù)相關(guān)性^[25]。國(guó)外報(bào)道一個(gè)血緣關(guān)系高度密切家族105例IGHD患者，表型均為身材矮小，洋娃娃相，高音調(diào)、中心性肥胖和青春期延遲^[26]。也有報(bào)道GHRHR基因無(wú)義突變引起的家族性侏儒癥^[27]。

7 Pit-1基因

Pit-1基因位于人3號(hào)染色體3pll區(qū)，含6個(gè)外顯子，全長(zhǎng)約14 kb，編碼291個(gè)氨基酸，是一種POU同源結(jié)構(gòu)域蛋白，與GH1近端啟動(dòng)子中兩個(gè)高度保守元件結(jié)合。聯(lián)合垂體激素缺乏癥（CPHD）即是由Pit-1基因突變引起，其包括GH和TSH缺乏所致生長(zhǎng)障礙，以及FSH和LH缺乏所致第二性征發(fā)育延遲。最近有發(fā)現(xiàn)3M綜合征、Silver-Russell綜合征（SRS）和Noonan綜合征（NS），其表型可能與GHI有重疊部分。在來(lái)自不同背景的家族性和散發(fā)性CPHD患者中，已有大約35種不同的POU1F1大多錯(cuò)義突變被描述。該基因異常表達(dá)可表現(xiàn)為身材矮小、嬰兒期全面發(fā)育遲緩、前額突出、面中線發(fā)育不良、眼球內(nèi)陷、垂體發(fā)育不良、智力障礙等，垂體MRI提示垂體發(fā)育不良。從而對(duì)有CPHD臨床表現(xiàn)的患兒需考慮篩查Pit-1基因。

8 小結(jié)

綜上所述，在遺傳因素導(dǎo)致的矮小兒童中，病因涉及染色體結(jié)構(gòu)、數(shù)目異常，單基因突變及表觀遺傳學(xué)改變等各個(gè)層面，其中GH-IGF-1軸集中了絕大多數(shù)基因變異，尤其是特發(fā)性矮小原因不明，臨床表現(xiàn)從僅有骨骼系統(tǒng)受累，到全身多臟器多系統(tǒng)同時(shí)受累，但是通過(guò)基因分析及單核苷酸多態(tài)性分析，其中有些已從基因水平找到病因。但基因檢測(cè)技術(shù)本身存在漏診可能，目前已知矮小相關(guān)綜合征越來(lái)越多，臨床遇到骨骼異?；蚨嗥鞴傧到y(tǒng)受累及特殊面容患兒，應(yīng)根據(jù)臨床綜合信息選擇恰當(dāng)分子遺傳學(xué)檢測(cè)手段以明確診斷，提高識(shí)別罕見(jiàn)基因變異的能力，為臨床內(nèi)分泌醫(yī)生提供診療方向，并為治療和遺傳咨詢提供更多的依據(jù)。

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通信作者：王愛(ài)萍，Email： wangaiping@etyy.cn