重組人生長激素改善ACAN 基因變異致家族性矮小的療效觀察及文獻(xiàn)復(fù)習(xí)

趙莉莉 朱一琳 袁 珂 梁 黎 王春林

1.浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第一醫(yī)院兒科（浙江杭州 310003）；2.縉云縣人民醫(yī)院兒科（浙江麗水 321400）

家族性矮?。╢amilial short stature，F(xiàn)SS）通常指患兒及其父母或父母之一的身高均小于同年齡同性別同種族身高標(biāo)準(zhǔn)差（HtSDS）-2 SD，其病因復(fù)雜，約80%患兒由遺傳因素引起，大部分表現(xiàn)為常染色體顯性遺傳[1]。其中較為嚴(yán)重的FSS往往與單基因變異相關(guān)，迄今已發(fā)現(xiàn)10 余種基因變異可致FSS，大部分基因均與生長板發(fā)育密切相關(guān)，既往報(bào)道約2.5%的FSS由ACAN基因變異所致[2-4]。

重組人生長激素（recombinant human growth hormone，rhGH）目前常被用于改善ACAN基因變異所 致FSS 的矮身材，但單獨(dú)rhGH 治療的療效仍有爭議[5-7]。本研究通過回顧性分析確診的ACAN基因變異所致的FSS家系的rhGH治療療效并復(fù)習(xí)國內(nèi)外相關(guān)治療文獻(xiàn)，以觀察rhGH治療改善ACAN基因變異致FSS患兒身高的療效。

1 臨床資料

先證者1，男，4歲1月齡，漢族，主訴生長緩慢4年。先證者系G2P2，足月剖宮產(chǎn)，出生體質(zhì)量2.9 kg，出生身長50 cm，生后生長速率較同齡兒慢。體格檢查：身高90.5 cm（-3.6 SD），體質(zhì)量13.5 kg，外生殖器G 1 期，陰毛PH 1 期，無特殊面容，身材勻稱，智力發(fā)育無異常。先證者姐姐，9歲6個(gè)月，系G1P1，足月剖宮產(chǎn)娩出，出生體質(zhì)量3.0 kg，出生身長不詳，生后生長速率較同齡兒慢。體格檢查：身高122.2 cm（-2.5 SD），體質(zhì)量29.5 kg，雙乳B3期，陰毛PH1期，無特殊面容，身材勻稱，智力發(fā)育無異常。先證者姐姐于5歲6個(gè)月時(shí)因生長遲緩在浙江大學(xué)附屬第一醫(yī)院診斷為特發(fā)性矮小，當(dāng)時(shí)身高98.8 cm（-3.4 SD），體質(zhì)量16.5 kg，骨齡片示9歲5個(gè)月，曾予rhGH，50 μg/ (kg·d)治療3個(gè)月，身高增加2.7 cm（101.5 cm，-3.1SD），但因家庭經(jīng)濟(jì)原因自行停止rhGH治療。

先證者2，男，3 歲，漢族，主訴生長緩慢2 年余。先證者為G2P2，足月順產(chǎn)，出生體質(zhì)量2.9 kg，出生身長不詳，生后生長速率較同齡兒慢。體格檢查：身高82 cm（-3.9 SD），體質(zhì)量12 kg，外生殖器G1期，陰毛PH 1 期，無特殊面容，勻稱型身材，智力發(fā)育無異常。

經(jīng)醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)（No.2018-728）及家屬知情同意，收集2 例先證者及其家系成員的外周血各5 mL（EDTA 真空抗凝采血管），于-80 ℃凍存?zhèn)溆?。對先證者及其父母采用核心家系全外顯子測序（trio-WES），根據(jù)臨床表型、美國醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)和基因組學(xué)協(xié)會(huì)/分子病理學(xué)協(xié)會(huì)（ACMGG/AMP）指南以及PredictSNP（https://loschmidt.chemi.muni.cz/predictsnp1/）、PolyPhen-2（http://genetics.bwh.harvard.edu/pph2/index.shtml）及SⅠFT（http://sift.jcvi.org/）等軟件進(jìn)行致病性預(yù)測，篩選出ACAN基因變異為致病基因，此后應(yīng)用Sanger 測序檢測該家系其余成員的ACAN基因堿基序列。

先證者1在ACAN基因第12號(hào)外顯子存在雜合缺失變異c.5026_5027del（p.Ser1676Ter）。通過Sanger測序驗(yàn)證，先證者母親、姐姐、外祖母、舅公均攜帶此位點(diǎn)雜合變異，父親為野生型。經(jīng)檢索ClinVar、dbSNP、千人基因組等數(shù)據(jù)庫未發(fā)現(xiàn)該變 異。先證者父親及祖母均為矮身材，祖父身高無異常，三者行trio-WES 均未檢出目前已知的致病基因。先證者2 在ACAN基因第8 號(hào)外顯子處存在雜合錯(cuò)義變異c.1504 C＞T（p.R 502 C），其父親也攜帶該變異，母親為野生型。使用PredictSNP、PolyPhen-2及SⅠFT進(jìn)行致病性分析均提示該位點(diǎn)變異為致病性變異。

2例先證者在rhGH治療過程中按rhGH兒科臨床規(guī)范應(yīng)用的建議[8]，規(guī)范隨訪觀察，治療期間無不良反應(yīng)，各項(xiàng)檢驗(yàn)檢查指標(biāo)未見異常。

先證者1 行精氨酸和可樂定激發(fā)試驗(yàn)示GH 峰值為20.4 ng/mL，先證者姐姐24.6 ng/mL。先證者1骨齡為5 歲6 個(gè)月（G-P 圖譜法），先證者1 姐姐骨齡為11歲6個(gè)月（G-P圖譜法）。姐弟的染色體核型與生理性別相符。先證者1 和姐姐類胰島素樣生長因子-1（ⅠGF-1）分別為67.5 ng/mL和135 ng/mL，類胰島素樣生長因子結(jié)合蛋白-3（ⅠGF-BP3）分別3.1 μg/mL和3.02 μg/mL。肝腎功能、電解質(zhì)及甲狀腺功能均無異常。垂體磁共振成像及脊柱全長片未見異常。父母均體健，否認(rèn)近親婚配；父親身高158.8 cm（-2.3 SD），母親身高136 cm（-4.6 SD），余見家系圖（圖1a）；家系所有成員均無骨關(guān)節(jié)炎或骨骼畸形。先證者1排除rhGH禁忌證后予以rhGH，50 μg/(kg·d)，皮下注射治療。治療12個(gè)月后身高增加13 cm（身高103.5 cm，-1.8 SD），第1年生長速率達(dá)到13 cm/a，身高明顯改善（ΔHtSDS：1.8 SDS）；治療18個(gè)月后身高增加17.1 cm（身高107.6 cm，-1.7 SD），第2年生長速率約8.2 cm/a，身高較治療前改善明顯（ΔHtSDS：1.9 SDS）（圖2a）。rhGH治療1年時(shí)復(fù)評骨齡為6歲6月齡，骨齡進(jìn)展與年齡進(jìn)展相仿。家系成員臨床資料見表1。

圖1 2 例家族性矮小家系圖

表1 2個(gè)家系成員臨床資料表

先證者2 行精氨酸和可樂定激發(fā)試驗(yàn)示GH 峰值3.91 ng/mL；骨齡1歲6個(gè)月（G-P圖譜法）；染色體核型為46，XY；ⅠGF-1：80.7ng/mL、ⅠGF-BP3：3.2 μg/mL；肝腎功能、電解質(zhì)及甲狀腺功能均無異常；垂體磁共振成像及脊柱全長片未見異常。父母均體健，否認(rèn)近親婚配；父親身高160 cm（-2.1 SD），母親身高157 cm（-0.7 SD）；姐姐8周歲，身高123 cm（-1.0 SD），見家系圖（圖1 b）。家系所有成員均無骨關(guān)節(jié)炎或骨骼畸形。先證者2 排除rhGH 禁忌證后予以rhGH，33 μg/(kg·d)，皮下注射治療。治療12 個(gè)月后身高增加12 cm（身高94 cm，-2.6 SD），第1年生長速率達(dá)到12 cm/a，身高明顯改善（ΔHtSDS：1.3 SDS）；治療第22月時(shí)身高增加17 cm（身高99 cm，-2.86 SD），第2年生長速率約6 cm/a（圖2b），身高標(biāo)準(zhǔn)差值較治療前改善（ΔHtSDS：1.22 SDS）。rhGH治療1年時(shí)復(fù)評骨齡為2歲6個(gè)月。家系成員臨床資料見表1。

圖2 先證者生長曲線圖

2 討論

通過萬方、維普、中國知網(wǎng)、PubMed、及EMBase 等數(shù)據(jù)庫，以“ACAN基因”、“ACANgene”、“Aggrecan”、“聚集蛋白聚糖”、“矮小”、“Short stature”為關(guān)鍵詞，檢索自建庫起至2020 年3月的文獻(xiàn)。文獻(xiàn)入選標(biāo)準(zhǔn)為：①攜帶致病性ACAN基因變異；②患兒及其父母或者父母之一身高≤-2 SD；③排除其他常見的相關(guān)矮小基因變異；④未使用促性腺激素釋放激素類似物（GnRHa）、芳香化酶抑制劑抑制等影響生長發(fā)育的藥物。截至2020 年3 月，檢索到ACAN基因變異所致家族性矮小的相關(guān)文獻(xiàn)共23 篇，根據(jù)篩選標(biāo)準(zhǔn)納入6篇文獻(xiàn)，篩選出rhGH治療ACAN基因變異致家族性矮小癥患兒11 例。納入本文的3 例患兒，共14 例患兒（表2）。14 例患兒開始給予rhGH 治療的年齡為（8.10±3.18）歲，治療前身高SD值為-3.15（-3.90～-2.60）；rhGH 治療療程為1.0（0.8，3.0）年；治療后身高SD 為-2.60（-3.10～-1.70），均未達(dá)到成年終身高。統(tǒng)計(jì)分析示患兒rhGH 治療前后身高SDS改善明顯，ΔHtSDS為0.50（0.30～1.20），SDS（t=3.11，P=0.002），表明rhGH治療短期能改善ACAN基因變異致家族性矮小癥患兒身高。表2 中的例1經(jīng)過rhGH治療后身高改善不理想，我們推測例1的ACAN基因突變位點(diǎn)在exon 17，突變導(dǎo)致G3結(jié)構(gòu)域改變、易影響關(guān)節(jié)軟骨及生長板，導(dǎo)致嚴(yán)重的矮小表型，治療效果欠佳[2]。

ACAN基因位于常染色體15q26.1區(qū)，包含19個(gè)外顯子，其編碼的聚集蛋白聚糖（aggrecan）參與生長板發(fā)育和維持關(guān)節(jié)軟骨及椎間盤功能。Aggrecan包含3個(gè)球形結(jié)構(gòu)域（G1、G2和G3）、1個(gè)球間結(jié)構(gòu)域（G1和G2之間）及1個(gè)葡萄糖胺聚糖附著區(qū)（G2和G3之間），其中葡萄糖胺聚糖附著區(qū)分為KS 鏈及CS 鏈。Aggrecan 是生長板和關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞外基質(zhì)中的重要組成之一，其結(jié)合透明質(zhì)酸形成aggrecan 聚合體，參與生長板的軟骨內(nèi)骨化過程來調(diào)控身高變化[13]。目前人類基因變異數(shù)據(jù)庫上共收錄67種ACAN基因變異，包括錯(cuò)義變異、缺失變異、無義變異及平衡易位等。ACAN基因變異所致的臨床表型多樣，矮小最為常見，還包括中面部發(fā)育不全、短指/趾、關(guān)節(jié)功能障礙、骨齡提前等。部分?jǐn)y帶ACAN基因變異的患者表現(xiàn)為綜合征型矮?。簞兠撔怨擒浌茄?、蛋白聚糖型脊柱骨骺干骺端發(fā)育不良以及Kimberley型脊柱骨骺發(fā)育不良等[14-16]。研究發(fā)現(xiàn)ACAN基因上游（即第1～10號(hào)外顯子）的變異主要與生長板相關(guān)，多引起特發(fā)性矮小；而下游（即第11～18 號(hào)外顯子）的變異與關(guān)節(jié)軟骨及生長板相關(guān)，除特發(fā)性矮小外，還可引起關(guān)節(jié)問題[2,17]，但本研究中2個(gè)家系（exon12，exon8）均無關(guān)節(jié)問題，提示其致病機(jī)制的復(fù)雜性。

表2 14例ACAN基因變異致家族性矮小患兒的基本資料

先證者1攜帶的ACAN基因缺失變異c.5026_5027 del（p.Ser 1676 Ter）位于第12 外顯子、CS 鏈結(jié)構(gòu)域。CS 鏈?zhǔn)莂ggrecan 中最大的結(jié)構(gòu)域，含有大量的負(fù)電荷，是維持軟骨細(xì)胞外基質(zhì)吸收大量水的能力的關(guān)鍵之一。該家系中攜帶的ACAN基因缺失變異可能造成CS 鏈結(jié)構(gòu)發(fā)生變化而嚴(yán)重影響蛋白功能，進(jìn)而阻礙生長板正常發(fā)育而引起矮小。先證者2所攜帶的ACAN基因錯(cuò)義變異c.1504C＞T（p.R502C）位于G2結(jié)構(gòu)域。有報(bào)道在1例特發(fā)性矮小患兒中亦發(fā)現(xiàn)相同氨基酸位點(diǎn)變異c.1505 G＞C（p.R 502 P）[18]，結(jié)合致病性分析高度提示先證者2 所攜帶的變異為致病性變異。迄今已發(fā)現(xiàn)多例aggrecan 的G 2 結(jié)構(gòu)域變化導(dǎo)致矮小、關(guān)節(jié)功能障礙等一系列表型，盡管尚未明確G2結(jié)構(gòu)域的具體功能，但在聚集蛋白多糖家族中G2結(jié)構(gòu)域是aggrecan所特有且高度保守的結(jié)構(gòu)域，對于維持aggrecan 正常生理功能具有重要作用。先證者1及其姐姐均存在不同程度的骨齡提前，有研究認(rèn)為aggrecan參與軟骨細(xì)胞正常分化過程且具有抗血管生成作用，因此aggrecan功能異?？杉铀佘浌羌?xì)胞的分化和肥大并促進(jìn)血管侵襲，導(dǎo)致骨齡提前[19]。以往認(rèn)為，骨齡提前是ACAN基因變異的特征表型，但越來越多的文獻(xiàn)報(bào)道部分?jǐn)y帶ACAN基因變異的患兒可無骨齡提前，甚至出現(xiàn)骨齡落后[7,12,20]。但是，攜帶ACAN基因變異患兒可存在骨齡提前加速期，往往發(fā)生在女童7歲及男童11歲時(shí)。因此在臨床治療中應(yīng)警惕該年齡段的骨齡變化，如下丘腦-垂體-性腺軸啟動(dòng)伴骨齡提前者及時(shí)予以GnRHa聯(lián)合治療[7]。值得注意的是，截至2020年3月的ACAN基因變異所致矮小的相關(guān)文獻(xiàn)中，進(jìn)行過生長激素激發(fā)試驗(yàn)的ACAN基因變異病例均未提示生長激素缺乏（峰值＜5 ng/mL）。因此，雖然先證者2 的骨齡稍落后，生長激素激發(fā)試驗(yàn)顯示峰值為3.91 ng/mL，但其ⅠGF-1及ⅠGF-BP3在正常范圍內(nèi)，臨床上考慮先證者2的生長激素激發(fā)試驗(yàn)可能存在假陽性，并最終診斷為矮小癥。

目前對于ACAN基因變異引起的矮小癥尚無規(guī)范的治療指南，但鑒于rhGH 能有效改善特發(fā)性矮小的成年終身高，國內(nèi)外有散發(fā)rhGH 治療ACAN基因變異所致FSS的病例報(bào)告。文獻(xiàn)報(bào)道，早期使用rhGH治療 以及適時(shí)聯(lián)合應(yīng)用GnRHa，部分男性患兒同時(shí)聯(lián)合應(yīng)用芳香化酶抑制劑抑制骨齡進(jìn)展，可使患兒身高獲益[2,7,9,11-12,21]。在對攜帶ACAN基因變異成人研究中，接受rhGH治療者（5例）的成年身高為-2.5 SD，而未接受治療者（65 例）為-3 SD，并認(rèn)為rhGH 對于ACAN基因變異患者的治療效果與特發(fā)性矮小相似[11]。還有報(bào)道2例攜帶ACAN基因變異患兒予rhGH治療后，身高均高于其攜帶相同變異的父母[7]。在對接受rhGH 治療的ACAN基因變異致矮小患兒的研究中發(fā)現(xiàn)，rhGH 治療的第1 年療效欠佳[5]。也有研究顯示，rhGH 治療的第1、2、3 年的平均身高增長無明顯差異[11]。本文統(tǒng)計(jì)示14 例家族性矮小患兒單純使用rhGH 治療的第1 年身高SDS 增長的中位數(shù)（0.7 SDS）高于ΔHtSDS（治療前后身高SDS之差）中位數(shù)（0.5 SDS），見表3，說明rhGH治療的第1年反應(yīng)有效，短期可有效改善身高。目前rhGH治療ACAN基因變異致家族性矮小患兒的療效多為個(gè)案報(bào)道，且僅有少數(shù)病例隨訪至終身高，故rhGH 治療是否能有效改善ACAN基因變異患者的終身高仍需要今后大樣本量的隨機(jī)對照研究結(jié)果來驗(yàn)證。

表3 14例ACAN基因變異致家族性矮小患兒的rhGH治療效果分析

綜上，本研究新發(fā)現(xiàn)ACAN基因c.5026_5027del雜合缺失變異及c.1504 C＞T 錯(cuò)義變異與家族性矮小相關(guān)，且臨床表型具有異質(zhì)性，兩家系中的先證者及成員均未發(fā)現(xiàn)骨骼畸形及關(guān)節(jié)問題。rhGH 治療能短期有效改善ACAN基因變異致矮小患者的身高，早期治療身高獲益更顯著。臨床工作中對家族中有多發(fā)矮小患者病史者，建議盡早開展遺傳基因診斷，早期藥物干預(yù)治療。