重組人生長激素治療IHH 基因雜合突變1 例

鄭佳琪，姜麗紅，牛樂樂，馬晨，劉戈力

（天津醫(yī)科大學(xué)總醫(yī)院兒科，天津300052）

兒童縱向骨生長取決于生長板軟骨形成的速率，這是一個受內(nèi)分泌和旁分泌因素調(diào)節(jié)的復(fù)雜過程。任何影響生長板軟骨形成的調(diào)控基因突變都可能導(dǎo)致身材矮小。隨著高通量測序等分子生物學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，許多導(dǎo)致身材矮小的生長板調(diào)控基因不斷被發(fā)現(xiàn)。印度刺猬（Indian hedgehog，IHH）基因編碼了一個生長板重要的旁分泌調(diào)節(jié)因子——印度刺猬蛋白，該蛋白在調(diào)節(jié)軟骨細胞分化、關(guān)節(jié)發(fā)育與骨形成等方面發(fā)揮重要作用[1]。IHH 基因雜合突變可導(dǎo)致身材矮小伴A1 型短指畸形（brachydactyly type A1，BDA1；OMIM 112500)[2]。目前國內(nèi)對該基因突變少有報道。本文回顧性分析1 例以身材矮小就診的IHH 基因雜合突變患兒接受重組人生長激素（recombinant human growth hormone，rhGH)治療的臨床資料，并進行相關(guān)文獻復(fù)習(xí)，為臨床診治此病提供理論依據(jù)。

1 臨床資料

1.1 一般資料 患兒，男，2 歲8 個月，主因“身材矮小”于2021 年4 月就診于天津醫(yī)科大學(xué)總醫(yī)院兒科門診?；純合礕2P1，其母孕期行超聲檢查發(fā)現(xiàn)胎兒股骨、肱骨短小，35 周時股骨相當(dāng)于30 周+2 d，肱骨相當(dāng)于28 周+2 d。患兒為足月順產(chǎn)，出生時無產(chǎn)傷及窒息史，出生身長不詳，出生體重3.6 kg。母親身高155 cm，父親身高159.5 cm，患兒祖母身高＜150 cm（圖1），父母非近親婚配，否認家族遺傳病史。體格檢查：身高87.2 cm（P3），體重12 kg（P3～10），指距81 cm，坐高53.5 cm，坐高/下身長=1.58（P50～97）。身材勻稱，無特殊面容，皮膚無色素沉著，甲狀腺無腫大，心肺腹查體無異常，睪丸容積約2 mL，陰莖長度約3 cm，手足小，手指短小，第5 指中節(jié)指骨短（圖2）。輔助檢查：血常規(guī)、電解質(zhì)、肝腎功能、甲狀腺功能未見異常。染色體46，XY。胰島素樣生長因子1（IGF-1）47.9 ng/mL（-1SD～M），胰島素樣生長因子結(jié)合蛋白3（IGF-BP3）3.23 μg/mL（+1SD～+2SD）。25 羥維生素D 36.22 nmol/L，提示維生素D 缺乏。生長激素激發(fā)試驗：峰值10.8 μg/mL，不支持生長激素缺乏。影像學(xué)檢查：左手正位片：骨齡2.3 歲（骨齡比年齡落后0.4 歲），遠節(jié)指骨短粗，第五指中節(jié)指骨短且形態(tài)不規(guī)則，見圖3。腰骶椎正側(cè)位：未見異常。垂體磁共振：垂體體積小，高度約1.8 mm，信號未見異常，垂體柄居中，無增粗。

圖1 家系圖

圖2 患兒及患兒父親手足照

圖3 患兒左手正位片

1.2 遺傳學(xué)檢查及生物信息學(xué)分析 患兒為家族性矮?。ǜ赣H身高＜160 cm），且患兒與其父親均有手足小、指趾短粗等表現(xiàn)，進一步完善遺傳學(xué)檢查：經(jīng)醫(yī)學(xué)倫理審核及患兒家屬知情同意，完善全外顯子組檢測及Sanger 測序驗證。結(jié)果提示IHH 基因有1 個雜合突變：c.174G>C（編碼區(qū)第174 號核苷酸由鳥嘌呤變異為胞嘧啶），導(dǎo)致氨基酸改變p.E58D（第58 號氨基酸由谷氨酸變異為天冬氨酸），為錯義突變。該位點位于Hedgehog 氨基末端信號域，在各物種中高度保守（圖4a）。c.174G>C/p.E58D的功能預(yù)測如下（表1）：在生物信息學(xué)蛋白功能綜合性預(yù)測軟件REVEL 預(yù)測結(jié)果為有害，SIFT、PolyPhen_2、MutationTaster 、GERP+預(yù)測結(jié)果分別為有害、有害、有害、有害。使用SWISS MODEL 軟件預(yù)測IHH 野生型和突變體的3D 結(jié)構(gòu)（圖4b、4c）。結(jié)果表明：與野生型蛋白相比，突變蛋白中氫鍵位置發(fā)生改變，氫鍵位置由glu58-his187，變?yōu)閍sp58-ser189，可能導(dǎo)致IHH 蛋白空間構(gòu)象改變。

圖4 突變位點保守性分析及三維結(jié)構(gòu)建模預(yù)測

表1 生物信息學(xué)功能預(yù)測

1.3 治療及隨訪 結(jié)合患兒臨床特點及基因檢測結(jié)果，明確診斷為IHH 基因雜合突變致身材矮小。家屬強烈要求改善患兒身高，查閱相關(guān)文獻，IHH基因雜合突變無rhGH 治療禁忌證，即予患兒rhGH 0.13 IU/（kg·d)皮下注射，維生素D 800 IU/d，并定期隨診?，F(xiàn)已治療3 個月，3 歲2 個月身高91.8 cm，身高增長了3 cm，治療期間監(jiān)測血常規(guī)、肝腎功能、電解質(zhì)、甲狀腺功能、空腹血糖胰島素均正常，25 羥維生素D 較前上升，IGF-1 較前升高，未出現(xiàn)脊柱側(cè)彎，見表2。

表2 患兒接受rhGH 治療隨診表

2 討論

IHH 基因位于2 號染色體q35-q36，編碼IHH蛋白，在軟骨板、指（趾）尖和生長板中肥大前期的軟骨細胞中特異性表達。該蛋白功能涉及軟骨細胞分化、關(guān)節(jié)發(fā)育與骨的形成，可在發(fā)育過程中調(diào)節(jié)骨骼的生長和骨化之間的平衡，同時可誘導(dǎo)甲狀旁腺激素相關(guān)蛋白（parathyroid hormone-related protein，PTHrP）的表達[1]。IHH 和PTHrP 旁分泌系統(tǒng)在生長板功能的調(diào)節(jié)中有重要作用, 這兩種旁分泌因子在生長板內(nèi)形成負反饋環(huán)：IHH 增強軟骨細胞的增殖和成熟，PTHrP 防止軟骨細胞過早的肥大分化，IHH和PTHrP 之間的負反饋回路使軟骨細胞保持增殖狀態(tài)，保持軟骨細胞柱的長度[3]，IHH 基因突變會導(dǎo)致生長板的過早關(guān)閉，進而導(dǎo)致身材矮小。此外，IHH 基因突變導(dǎo)致IHH 與受體Ptch1 和拮抗蛋白Hip1 的結(jié)合減弱，下游轉(zhuǎn)錄因子Gli1 激活減弱，從而下調(diào)刺猬蛋白信號通路[4]，導(dǎo)致指（趾）骨遠端祖細胞的募集減少，指（趾）骨的生長受損致使指（趾）骨縮短。

除了IHH 蛋白，刺猬蛋白家族還包括另外兩個序列高度保守的HH 同源物：Sonic HH（SHH）和Desert HH（DHH），它們分別對神經(jīng)系統(tǒng)和睪丸發(fā)育至關(guān)重要[5]。IHH 基因純合突變導(dǎo)致股骨頭發(fā)育不良（acrocapitofemoral dysplasia，ACFD；OMIM 607778），這種疾病的特征是手部和髖部有錐形骨骺，并伴有嚴重不成比例的矮小[6]。IHH 基因雜合突變可導(dǎo)致BDA1[2]，典型表現(xiàn)是身材矮小，中節(jié)指（趾）骨明顯縮短，通常表現(xiàn)為中節(jié)指（趾）骨發(fā)育不全或與末端指（趾）骨融合，大拇指近側(cè)指（趾）骨縮短，部分患兒掌骨縮短。IHH 基因雜合變異具有很大的臨床異質(zhì)性。Lucia 等[7]報道16 例IHH 雜合突變患兒中，均無BDA1 典型表現(xiàn)，其中2例患兒僅有身材矮小，9 例患兒身材矮小伴各種手指畸形（中節(jié)指骨縮短、遠段指骨縮短、掌骨縮短、單獨的指彎曲和錐形骨骺等），5 例患兒身材正常伴有指骨短縮。此外，第五指中節(jié)指骨短是常見的手部骨骼畸形，可單獨存在。研究表明，IHH 突變?nèi)巳褐惺植縓 線觀察到第五指中節(jié)指骨短發(fā)生率為64.3%，而在普通人群中的發(fā)生率為12.1%[8-9]。第五指是手部最后骨化的部位，第五指的骨骺發(fā)育不良可能與軟骨形成障礙的易感性有關(guān)。本例患兒的表型要輕的多，僅表現(xiàn)為身材矮小伴有輕微的指骨短。

迄今報道的IHH 基因突變主要包括錯義突變、移碼突變等。文獻表明，位于氨基末端結(jié)構(gòu)域的所有突變都會影響該分子的結(jié)構(gòu)，從而影響其生物學(xué)功能[10]。到目前為止，p.Glu95Lys（E58K）、p.Glu131Lys（E131K）和p.Asn100Glu（D100E）已被功能驗證，這3 種變異均位于氨基末端區(qū)域，影響了Hh 與Ptc 的結(jié)合，降低其誘導(dǎo)細胞分化的能力[2]。本例患兒基因提示結(jié)果顯示c.174G>C（p.E58D），編碼區(qū)第174 號核苷酸由鳥嘌呤變異為胞嘧啶，導(dǎo)致第58 號氨基酸由谷氨酸變異為天冬氨酸，為錯義突變。該突變位點位于氨基末端信號域，與前文相符，表明高度保守的谷氨酸對于IHH 信號通路的重要性。本例患兒突變位點為新發(fā)位點，結(jié)合臨床特點及遺傳學(xué)分析可判定為致病，豐富了該疾病的基因譜，蛋白功能研究對于驗證臨床意義未明的突變位點很重要，未來還需在此方向努力。

針對患兒身材矮小，應(yīng)用rhGH 治療是改善身高的重要方法。目前IHH 基因突變患兒應(yīng)用rhGH改善身高鮮有報道。除了本研究中描述的患兒外，國內(nèi)外文獻中還報告了另外6 例患兒應(yīng)用rhGH 改善身高（表3）[8,11]。本例患兒治療開始年齡為2 歲10個月，為目前世界上報道應(yīng)用rhGH 治療最小年齡患兒。7 例患兒應(yīng)用rhGH 治療短期身高SDS 均有所改善。本例患兒在rhGH 治療期間，IGF-1 水平保持在正常范圍的上限，表明對rhGH 具有良好的敏感性。目前，越來越多的研究表明應(yīng)用rhGH 治療可以提高生長速度，改善矮小患兒身高。應(yīng)用rhGH 治療使IGF-1 維持在較高水平，可對生長板軟骨細胞的增殖和肥大有刺激作用，在許多情況下非特異性地加速線性生長，從而部分彌補影響生長板IHH 信號通路的缺陷。但本例患兒應(yīng)用rhGH 治療時間較短，是否對終身高有改善還需長期隨訪。

表3 7 例應(yīng)用rhGH 治療的IHH 雜合突變患兒的基本資料

總之，本研究報道1 例以身材矮小就診于兒科內(nèi)分泌門診的患兒，患兒為家族性矮小同時伴有手足小，指趾短粗，左手正位X 線提示第五指中節(jié)指骨短等表現(xiàn)。遺傳學(xué)檢查提示IHH 基因雜合突變。IHH 雜合突變可導(dǎo)致具有典型表現(xiàn)BDA1，還可能導(dǎo)致身材矮小，伴或不伴有輕微的骨骼異常，因此建議臨床醫(yī)師接診家族性矮小患者時，應(yīng)結(jié)合臨床和影像學(xué)提示，即使癥狀不典型，也應(yīng)及時行基因檢測以進一步明確病因。此外，rhGH 可作為改善IHH 基因雜合突變患兒身高的治療方法，但仍需大樣本長時間觀察其有效性和安全性。