FGFR3和EXT基因突變與髁突骨軟骨瘤相關(guān)性研究

張 哲，王衛(wèi)紅,，楊 春，劉 嶼，錢葉梅，李靜宜

骨軟骨瘤(osteochondroma)又叫骨軟骨外生骨疣，分為單發(fā)性和多發(fā)性兩種。發(fā)生于頜面部者較少，以下頜骨髁突常見。髁突骨軟骨瘤在臨床上表現(xiàn)為面部不對稱、顳下頜關(guān)節(jié)功能障礙、錯牙合、張口障礙等。85%骨軟骨瘤是孤立的(非遺傳性)病變，15%為遺傳性多發(fā)性骨軟骨瘤(hereditary multiple exostoses，HME)，HME是一種比較少見的常染色體顯性遺傳性骨骼異常疾病。70%～94% HME患者存在EXT1和EXT2基因突變，此外在孤立性骨軟骨瘤中也發(fā)現(xiàn)EXT1和EXT2基因純合缺失[1]。另外，F(xiàn)GFR3是軟骨內(nèi)骨化過程中的主要成纖維細胞生長因子(fibroblast growth factor，F(xiàn)GF)受體(FGFR)，主要在肥大前的軟骨細胞中表達，抑制軟骨細胞的增殖和分化，而FGFR3突變時可增強軟骨細胞的信號，促進軟骨細胞增殖[2-3]。以上研究提示EXT和FGFR3基因可能是髁突骨軟骨瘤疾病的關(guān)鍵因素。本研究探討髁突骨軟骨瘤與EXT1和FGFR3基因突變之間的關(guān)系，為臨床診治髁突骨軟骨瘤提供理論基礎(chǔ)。

1 資料與方法

1.1 一般資料

收集2017年1月—2021年6月在昆明醫(yī)科大學附屬口腔醫(yī)院口腔頜面外科診斷為髁突骨軟骨瘤的住院患者，進行術(shù)前CBCT檢測和99mTc核素掃描，排除全身其他骨代謝異常，使用SimPlant Pro11.04軟件重建頜骨影像，分析其臨床表現(xiàn)及影像特征等。經(jīng)與患者及家屬溝通協(xié)商，3例患者接受基因檢測，采集患者2～4 mL外周血置于EDTA抗凝管中，委托北京賽?；蚬具M行基因全外顯子檢測。本研究經(jīng)昆明醫(yī)科大學附屬口腔醫(yī)院倫理委員會的批準(倫理號：KYKO2021MEC031)。

1.2 免疫組化染色

手術(shù)切除后的髁突骨軟骨瘤標本經(jīng)脫鈣后，石蠟包埋，HE染色。另取3 μm切片脫蠟水化，一抗EXT1(1∶200)(Affinity公司)、FGFR3(1∶200)(Affinity公司)和雌激素受體抗體(雅吉生物技術(shù)有限公司)4 ℃過夜，二抗室溫孵育，DAB顯色，蘇木素復染，封片。根據(jù)Torlakovic[4]的方法，在每個切片中軟骨帽區(qū)域的視野中對EXT1和FGFR3陽性細胞的平均數(shù)量進行分別計數(shù)(放大400倍)，EXT1和FGFR3染色陽性細胞達10%和10%以上被判斷為陽性，陽性細胞少于10%的未染色或散在的染色區(qū)域被判斷為陰性。

2 結(jié) 果

2.1 臨床特征

共10例孤立性髁突骨軟骨瘤。男4例，女6例，男女比例為1∶1.5，年齡11～55歲，平均37.1歲。左右側(cè)之比為9∶1。病史平均1.82年。9例患者存在面部不對稱，6例患者開口受限，5例開口偏斜，3例關(guān)節(jié)區(qū)疼痛，1例關(guān)節(jié)彈響。CBCT表現(xiàn)為髁突不規(guī)則骨性隆起，骨皮質(zhì)輪廓與腫瘤相連續(xù)(圖1)。99mTc核素掃描顯示全身骨骼顯像清楚，患側(cè)髁突較對側(cè)出現(xiàn)放射性異常濃聚，骨代謝活躍(圖2)。10例患者經(jīng)耳前入路或下頜后入路，行髁突部分切除術(shù)或髁突全切除術(shù)徹底切除髁突骨軟骨瘤(圖3)。病理結(jié)果顯示10例均為髁突骨軟骨瘤。10例髁突骨軟骨瘤病例術(shù)后隨訪2個月～4年，未見骨軟骨瘤復發(fā)。

A：髁狀突軟骨瘤CBCT影像示髁突不規(guī)則增大；B：99mTc核素掃描顯示右側(cè)髁突區(qū)域放射性核素濃聚

圖2 全身諸骨顯影清，右側(cè)顳頜關(guān)節(jié)區(qū)放射性較濃聚，其余骨骼放射性分布均勻

A：髁狀突軟骨瘤CBCT影像示左側(cè)髁突不規(guī)則腫瘤；B：患者存在面部不對稱，顳下頜關(guān)節(jié)區(qū)域腫脹及錯牙合等癥狀；C：手術(shù)經(jīng)左側(cè)下頜后入路切口；D：完整切除的髁突骨軟骨瘤及髁突；E：下頜升支矢狀劈開截骨術(shù)恢復髁突高度；F：術(shù)后患者面部外形及咬合基本恢復正常

2.2 基因突變

對10例病例中的3例患者行全外顯子檢測，病例1，男，45歲，面部畸形兩年伴咬合紊亂。病例2，女，19歲，自覺面部不對稱影響美觀，開口歪斜。病例3，女，30歲，面部畸形1年余。均存在FGFR3基因突變，其中2例存在共同位點突變(圖4)，Chr4：1801717.NM_000142.4：exon6：c.713G>A，導致第238位精氨酸變?yōu)楣劝滨０?p.Arg238Gln)。2例患者存在EXT1基因突變(圖5)，且位于同一位點，Chr8：117807339.NM_000127.2：exon9：c.1761G>A。為同義突變(p.Glu587=)。

圖4 一代測序顯示FGFR3基因雜合突變

圖5 一代測序顯示EXT1基因雜合突變

2.3 HE染色和免疫組織化學染色

HE染色鏡下見由外向內(nèi)為表面致密的纖維組織包膜、靠近基底逐漸成熟的軟骨細胞及骨質(zhì)交界的骨化現(xiàn)象和新骨形成(圖6)。免疫組化顯示8例髁突骨軟骨瘤中EXT1蛋白均陽性，表達于軟骨細胞胞質(zhì)(圖7)。1例患者EXT1和FGFR3蛋白均為陽性表達(圖8)。10例患者雌激素受體均為陰性(圖9)。

A：骨軟骨瘤全貌( ×40)；B：由外到內(nèi)可見纖維層(黑色箭頭)、未分化間充質(zhì)層(紅色箭頭)、增生前和增生的軟骨組織(藍色箭頭)及散在的軟骨島(黃色箭頭)( ×400)

圖7 免疫組化顯示EXT1強陽性表達，EXT1主要在軟骨層中表達，位于未分化的間充質(zhì)層和增生前和增生軟骨層中，主要位于增生前細胞中( ×400)

圖8 免疫組化結(jié)果弱陽性，在軟骨未分化間充質(zhì)層，增生前和增生的軟骨組織中，10%細胞質(zhì)中FGFR3呈弱陽性表達( ×400)

圖9 免疫組化髁突骨軟骨瘤中雌激素受體呈陰性( ×400)

3 討 論

骨軟骨瘤(osteochondroma)發(fā)生于頜骨者較少，診斷通常要結(jié)合臨床和影像學的表現(xiàn)。但從組織學上無法區(qū)分孤立性和多發(fā)性骨軟骨瘤，可通過全身99mTc核素掃描， 排除全身骨組織其他代謝異常。

發(fā)生于髁突的骨軟骨瘤可致患者面部不對稱、顳下頜關(guān)節(jié)區(qū)域腫脹、張口障礙、顳下頜關(guān)節(jié)功能障礙和錯牙合。髁突骨軟骨瘤CT表現(xiàn)為髁突骨性隆起，骨皮質(zhì)輪廓與腫瘤之間相連續(xù)；外形不規(guī)則[5]；99mTc核素掃描表現(xiàn)局部核素濃聚[6]。組織學上表現(xiàn)為軟骨細胞成簇排列，存在異常的軟骨增生和鈣化。對于髁突骨軟骨瘤的治療包括病損切除、畸形的頜骨正頜矯正以及自體或異體顳下頜關(guān)節(jié)重建[7-8]。對于病損的切除包括髁突部分切除術(shù)和髁突全切除術(shù)，如果腫瘤累及髁突頭部但不累及髁突頸部，則應采取部分切除術(shù)式[9]。髁突骨軟骨瘤通常無自限性，術(shù)后可能復發(fā)，有趣的是Roychoudhury在對文獻報道的98例病例進行仔細研究后認為手術(shù)方法的選擇與復發(fā)率無關(guān)[10]。髁突骨軟骨瘤發(fā)生于成年女性較多。Roychoudhury等[10]回顧108例髁突骨軟骨瘤患者，男女比為1∶1.6，平均38.4歲。Peroz等[11]回顧235例頜面骨軟骨瘤病例，男女比為1∶1.85，平均41歲。本研究結(jié)果顯示男女比例為1∶1.5，平均年齡為37.1歲，這與上述文獻報道的基本一致。女性發(fā)病率可能與雌激素參與病程演變有關(guān)，并有動物研究表明雌性靈長類動物的顳下頜關(guān)節(jié)中存在雌激素受體。然而，本免疫組化研究結(jié)果顯示雌激素受體表達均為陰性。因此，骨軟骨瘤與雌激素在蛋白表達層面并無明顯相關(guān)性。

骨軟骨瘤在HE染色顯示形態(tài)上類似于正常的軟骨內(nèi)骨化現(xiàn)象，但是骨軟骨瘤仍被定義為真正的腫瘤。因其軟骨帽中發(fā)現(xiàn)了細胞遺傳學異常，非整倍性和雜合性喪失(LOH)，這與EXT基因的位置有關(guān)。臨床研究表明EXT參與非遺傳性骨軟骨瘤的發(fā)展，孤立性髁突骨軟骨瘤與EXT基因有關(guān)[12-15]。EXT1基因堿基對數(shù)目約為312 kb，含11個外顯子，編碼含746個氨基酸的蛋白質(zhì)。EXT2基因堿基對數(shù)目約為149 kb，含14個外顯子，編碼含718個氨基酸的蛋白質(zhì)。EXT突變導致其編碼的糖基轉(zhuǎn)移酶(exostosin)合成的缺失或不足，從而干擾硫酸乙酰肝素蛋白聚糖(heparan sulfate proteoglycan，HSPG)合成，HSPG與生長因子結(jié)合并參與軟骨細胞的信號轉(zhuǎn)導過程[16-18]。有趣的是Toydemir等[19]報道由FGFR3突變引起的CATSHL綜合征的家庭中，有幾個成員的長骨中發(fā)現(xiàn)骨軟骨瘤。類似地，Talbot等[20]報道1例由FGFR3突變引起的Muenke綜合征患者，該患者四肢多個骨軟骨瘤。FGFR3是軟骨內(nèi)骨化過程中的主要FGFR，主要在肥大前的軟骨細胞中表達，并抑制軟骨細胞的增殖和分化，而FGFR3突變時可增強IHH信號，促進軟骨細胞增殖[2]。Zhou等[3]研究表明FGFR3功能喪失導致MEK/ERK信號下調(diào)和IHH上調(diào)導致軟骨樣病變形成，而IHH信號抑制劑治療可減少FGFR3缺陷小鼠軟骨瘤樣病變的發(fā)生。在本研究中，共8例髁突骨軟骨瘤組織行免疫組化染色，EXT1蛋白均陽性表達于軟骨細胞胞質(zhì)，1例EXT1和FGFR3蛋白均為陽性表達。有3例髁突軟骨瘤患者行基因檢測，F(xiàn)GFR3基因均發(fā)生突變。其中2例存在共同位點突變。EXT突變間接導致HSPG合成不足。而HSPG廣泛存在于細胞膜和細胞外基質(zhì)中，與FGF和骨形態(tài)發(fā)生蛋白(bone morphogenetic protein，BMP)結(jié)合，并參與軟骨細胞的信號轉(zhuǎn)導過程，調(diào)節(jié)軟骨細胞生長、分化的和成熟[21-24]。因此，髁突骨軟骨瘤不僅與EXT1基因突變有關(guān)，與FGFR3基因突變也存在相關(guān)性。其具體相關(guān)機制還需要進一步研究證實[25]。

利益沖突聲明：無。