一家系 Schmid 型干骺端軟骨發(fā)育不全三例

齊瑞瑞 羅燕飛 姚琪 米熱古麗·買買提

Schmid 型干骺端軟骨發(fā)育不全 (Schmid type metaphyseal chondrodysplasia，SMCD) 是骨骼發(fā)育不良的罕見原因，其發(fā)病率約為 (3～6)∶1000 000[1]。SMCD 是常染色體顯性遺傳，由 6q21～6q22.3 (現(xiàn)OMIM 報道為 6q22.1) 的COL10A1基因雜合突變引起[2-3]，臨床主要表現(xiàn)為身材矮小、膝內(nèi)翻、蹣跚步態(tài)等，骨骼異常是進行性的，關節(jié)疼痛很常見，沒有智力障礙、大頭畸形和骨骼外異常等，此類患兒常因身材矮小和步行蹣履來就診?，F(xiàn)報告一家系COL10A1基因突變所致 SMCD 的臨床特征及基因突變特點。

臨床資料

例 1，先證者，患兒，男，14 歲，因發(fā)現(xiàn)身材矮小 7 余年，來院就診，患兒系第 3 胎第 2 產(chǎn)，足月順產(chǎn)，無窒息，生后未發(fā)現(xiàn)特殊異常，生后奶粉喂養(yǎng)，生長發(fā)育遲緩，2 歲時會走路，身高體重均落后于同齡人。體格檢查：智力發(fā)育良好，頭顱及外貌正常，無鞍鼻和凸額。身材矮小 (121 cm 位于同年齡、同性別兒童第 3 百分位數(shù)以下，-4.75SD，體重：34 kg，上部量 56 cm，下部量 65 cm，呈短肢侏儒狀，前囟已閉合，未見雞胸、漏斗胸，四肢短小，指、趾粗短、平齊，腕部和踝部關節(jié)處膨大，手足鐲癥，步態(tài)搖擺，腰椎前凸 (圖 1)，現(xiàn)未見明顯“O”形腿 (患兒家屬訴患兒幼年時“O”型腿明顯，后經(jīng)積極治療后腿型好轉，具體治療不詳)，性腺發(fā)育與患兒年齡相符。實驗室檢查：血檢查：血常規(guī)、生化、凝血、皮質(zhì)醇、電解質(zhì)、C 肽+胰島素、前列腺特抗二項、肺部腫瘤四項、血清生長激素、內(nèi)分泌五項、糖化血紅蛋白、17a 羥孕酮均未見明顯異常，激發(fā)實驗提示生長激素正常，甲狀腺功能七項：FT 3：9.02 nmol/ L，T 3：3.49 nmol/ L提示患兒甲減，泌尿系超聲提示：睪丸微小鈣化，25 羥維生素 D 缺乏。全脊柱+雙下肢全長 X 線片：腰椎生理曲度存在，序列整齊，骨質(zhì)形態(tài)密度未見明顯異常，椎間隙正常，椎旁軟組織自然；骨盆骨對位尚可，雙側髖臼變淺拉長，雙側股骨頸變短增粗，頸干角變小，大粗隆升高且增大，坐骨較細小，閉孔扁長；雙膝關節(jié)相關骨對位尚可，雙側股骨遠端及脛腓骨近端干骺端骨質(zhì)形態(tài)欠規(guī)則，密度欠均勻，邊緣多發(fā)硬化；雙踝關節(jié)相關骨對位好，雙側脛腓骨遠端干骺端骨質(zhì)欠規(guī)整，密度自然，符合干骺端軟骨發(fā)育不全。骨齡評估 13 歲，與患兒年齡相符。垂體平掃顯示垂體飽滿。完善基因檢測提示在COL10A1基因 (OMIM 編號：156500) 外顯子區(qū)域發(fā)現(xiàn)一處雜合突變 c.53G >A (鳥嘌呤 >腺嘌呤)，導致氨基酸改變 p.Gly18Glu (甘氨酸 >谷氨酸)，該突變來自于父親 (圖 3)。

圖1 先證者全脊柱+雙下肢全長 X 線片F(xiàn)ig.1 Full-length X-ray of the spine and lower limbs

例 2，先證者妹妹，9 歲，以發(fā)現(xiàn)雙下肢畸形 8 年余，身材矮小 5 年余就診于我院，患兒系第4 胎第 3 產(chǎn)，足月順產(chǎn)，無窒息，生后未發(fā)現(xiàn)特殊異常，生后母乳喂養(yǎng)，生長發(fā)育遲緩，2 歲時會走路。體格檢查：智力發(fā)育良好，頭顱及外貌正常，無鞍鼻和凸額。身材矮小 (114 cm)，位于第 3 百分位數(shù)以下，-4.1SD，體重：25 kg，上部量 62 m，下部量 52 m，呈短肢侏儒狀，前囟已閉合，未見雞胸、漏斗胸，四肢短小，指、趾粗短、平齊，較為特殊的是腕部和踝部關節(jié)處膨大，手足鐲癥，步態(tài)搖擺，腰椎明顯前凸，“O”形腿 (圖 2)，性腺發(fā)育與患兒年齡相符。實驗室檢查：血常規(guī)、凝血、血脂、生化、心肌酶均未見明顯異常，生長激素不缺乏，25 羥維生素 D 缺乏。未完善全脊柱+雙下肢全長 X 線片。基因檢測提示：COL10A1基因外顯子區(qū)域有一處雜合突變：c.53G >A (鳥嘌呤 >腺嘌呤)，導致氨基酸改變 p.Gly18Glu (甘氨酸 >谷氨酸)，該突變來自于父親 (圖 3)。

圖2 先證者親屬 (妹妹) 提示腰椎明顯前凸，O 型腿Fig.2 A relative (sister) of the proband suggested significant lordosis of the lumbar spine with O-shaped legs

圖3 為該家系 COL10A1 基因測序圖及家族遺傳系譜圖 (帶箭頭的為先證者)，提示先證者及其親屬 (父親、妹妹) 均存在COL10A1 基因 (OMIM 編號：156500) 外顯子區(qū)域有一處雜合突變：chr:116446603 存在 c.53G >A (鳥嘌呤 >腺嘌呤)，導致氨基酸改變 p.Gly18Glu (甘氨酸 >谷氨酸)，患兒母親無突變Fig.3 Sequencing map of COL10A1 gene and the family genetic genealogy (the one with arrow was the proband).The proband and his relatives (father and sister) all had a heterozygous mutation in the exon region of COL10A1 gene (OMIM No.: 156500): the presence of c.53G >A (guanine >adenine) in chr:116446603 led to the change of amino acid p.Gly18Glu (glycine >glutamic acid),and the mother of the child had no mutation

例 3，先證者父親，41 歲，O 型腿，可見手足鐲癥，身高 145 cm，余不詳。家族中未見其他相同病例?；驒z測提示：COL10A1基因外顯子區(qū)域有一處雜合突變：c.53G >A (鳥嘌呤 >腺嘌呤)，導致氨基酸改變 p.Gly18Glu (甘氨酸 >谷氨酸)。

在獲得醫(yī)院倫理委員會批準及患兒家長知情同意，對患兒及其父母進行 WES (全外顯子組測序)基因檢測，采集患兒及其父母血樣各 2 ml 進行檢測。提取外周血基因組 DNA。Illumina 測序平臺進行高通量測序。測序數(shù)據(jù)經(jīng) bpvastg-TIES 軟件匹配分析。結果發(fā)現(xiàn)，先證者及其親屬 (妹妹、父親)在COL10A1基因外顯子同一區(qū)域發(fā)現(xiàn)一處雜合突變：c.53G >A (鳥嘌呤 >腺嘌呤)，導致氨基酸改變p.Gly18Glu (甘氨酸 >谷氨酸)，該突變位于 NC2 結構域，為非熱點突變區(qū)域，該變異點在 gnomAD 數(shù)據(jù)庫中正常對照人群中未收錄，ClinVar 數(shù)據(jù)庫顯示該位點的致病評級為 Pathogenic/ Likely pathogenic，此變異在既往 Schmid 型干骺端軟骨發(fā)育的個體中有報道[4]，國內(nèi)未見該位點突變報道，按照 ACMG 變異分類標準，歸類為“臨床意義不明”：PM1+PM2。因患者父親有類似癥狀，理論上有致病可能。

圖4 先證者及其親屬 (妹妹、父親) 手肢短小，指粗短、平齊Fig.4 The proband and his relatives (sister and father) had stubby and flash hands

討論

迄今為止，人類基因變異數(shù)據(jù)庫已經(jīng)描述了COL10A1中的大約 130 個變異，據(jù)報道這些變異導致 SMCD[5]。其是由位于染色體 6q22.1 的COL10A1基因雜合突變引起[6]。COL10A1基因編碼 X 型膠原分子的 a1 (X) 鏈，其突變將影響 X 型膠原的組裝及其生長板功能[7]。X 型膠原是由三條相同的 a1 (X) 鏈組成的同源三聚體分子[8-9]。X 型膠原其表達通常在靠近鈣化軟骨的生長板肥大區(qū)[10-11]。COL10A1基因突變的后果是軟骨內(nèi)骨化及生長板功能的破壞[12-13]。干骺軟骨發(fā)育異常(metaphyseal chondrodysplasia，MCD) 為一組有遺傳傾向的臨床罕少見疾病，根據(jù) 2019 年國際發(fā)育不良學會疾病分類委員會修訂的遺傳性骨病分類，目前分為 10 種類型[14]，包括 Jansen 型、Schmid 型、McKusick 型、POP1 型、Eiken 型、Schwachman 綜合征 (Shwachman-Bodiandiamond syndrome，SBDS)、類干骺端發(fā)育不良 (metaphyseal anadysplasia，MAD)1 型/ 2 型、Spahr 型、干骺端發(fā)育不良伴上頜發(fā)育不良 (metaphyseal dysplasia with maxillary hypoplasia and brachydactyly，MDMHB)，其中最常見又最不嚴重者即為 Schmid 型 (即 SMCD)，是一種非常罕見的不成比例身材矮小伴骨骼畸形。其特點是臨時鈣化區(qū)不能正常礦化，導致干骺端增寬和多節(jié)性干骺端增大，有效地導致管狀骨縮短、干骺端張開、髖內(nèi)翻和弓形腿。該家族中共 4 個孩子，2 男 2 女，其中 1 男 1 女患病，其他孩子體健，結合患兒遺傳系譜圖 (圖 3) 并不完全符合常染色體顯性遺傳，考慮與先證者父親雜合突變相關。SMCD 以輕度到中度不成比例的矮小、短腿、長骨彎曲和步態(tài)蹣跚為特征，患兒多在 2 歲后出現(xiàn)身材矮小、四肢短小、步態(tài)蹣跚、膝內(nèi)翻或外翻、髖內(nèi)翻。放射學上，干骺端呈張開、呈杯狀、參差不齊和張開，多見于下肢。輕度手部受累 (管狀骨縮短、掌骨干骺端和近節(jié)指骨) 很常見。由于 SMCD 的臨床癥狀與軟骨發(fā)育不全和佝僂病的其它類似臨床癥狀重疊，須對SMCD 進行鑒別診斷，以防止誤診。主要與以下相鑒別：Jansen 型是最嚴重的類型，出生有異常 (基本上四肢及其遠端節(jié)段都很短)，重者可有智力障礙。McKusick 型，常染色體隱性遺傳，其特征是干骺端發(fā)育不良、身材矮小、細、稀疏、金發(fā)、短暫性大紅細胞性貧血 (偶爾的發(fā)育不良性貧血) 和免疫缺陷。SBDS 綜合征是先天性胰腺機能不全，引起干骺軟骨發(fā)育異常，易鑒別。POP1 型為常染色隱性遺傳，表現(xiàn)為產(chǎn)前開始有嚴重的身材矮小、脊柱畸形、牙齒發(fā)育不全，同時有面中部發(fā)育不良、智力障礙輕度等，X 線片可見長骨干骺端不規(guī)則的改變、椎體異常、短指趾等表現(xiàn)。佝僂病有鈣、磷代謝紊亂，同時可伴有雞胸、方顱、漏斗胸等。軟骨發(fā)育不全為常染色體顯性遺傳，特點是頭大、短肢侏儒、“三叉戟”樣手，手足骨及四肢骨的多發(fā)囊狀透亮區(qū)，受累骨質(zhì)骨短增寬、骨干短縮、彎曲畸形。黏多糖 Ⅳ 型又稱為畸形性軟骨營養(yǎng)不良、非典型佝僂病，一致性扁平椎、干骺端增粗、骨盆變型、骨骺碎裂。

在該家族中患者的臨床表現(xiàn)如矮小、蹣跚步態(tài)、四肢短小，指、趾粗短、平齊 (圖 4) 和影像學檢查與國內(nèi)外報道一致。并且該病例中 2 個患兒血的檢查均提示維生素 D 缺乏。在臨床實踐中維生素D 缺乏性佝僂病是兒科醫(yī)師最易混淆的疾病，大量服用維生素 D 和鈣，會發(fā)現(xiàn)很長時間弓腿持續(xù)存在并變得更加明顯。骨骼變化在 3～5 歲時隨著負重而發(fā)展加重，此時雙腿彎曲越來越明顯，會在兒童時期出現(xiàn)短弓形四肢。如醫(yī)師不能及時給予明確診斷而誤診為維生素 D 缺乏，給予補充大劑量維生素D 及鈣劑對患兒的治療是不利的。目前對于 SMCD的診斷，主要依據(jù) X 線片及基因分析協(xié)助來鑒別診斷。SMCD 治療：包括手術、激素、康復治療等[15]：(1) 手術：對于那些有進行性或有癥狀的內(nèi)翻畸形、明顯的髖內(nèi)翻、股骨頸內(nèi)三角碎片或功能不佳或惡化的兒童通過骨骼的截骨，體外器械固定緩慢逐漸的拉長從而延長骨骼的目的。Chilbule等[16]報道了 8 例軟骨發(fā)育不全病例，4 例接受了延骨術，平均長度均增加了 15.4 cm (100.7%)、9.9 cm(52.8%) 和 9.6 cm (77.9%)。脛骨骨愈合指數(shù)分別是 25.7、25.6、20.6 d，3/ 4 的患者達到了標準的身高。(2) 藥物：卡馬西平降低了由COL10A1基因中的過早終止密碼子 (Y632X) 引起的 Schmid 型干骺端軟骨發(fā)育不良小鼠模型的疾病嚴重程度[17]。(3)3D 打印可根據(jù)數(shù)據(jù)最終打印出符合要求的三維空間結構，進行植骨[18]。(4) 給予生長激素改善患兒成人身高,目前尚無統(tǒng)一指南。有文獻報道生長激素對SMCD 患者有效，能促進該類患兒的身高增長[19]。

綜上所述，SMCD 發(fā)病率低，該位點的突變在國外有報道，目前國內(nèi)尚未見有關COL10A1基因 chr:116446603 存在 c.53G >A，導致氨基酸改變p.Gly18Glu (甘氨酸 >谷氨酸) 雜合突變的報道，對懷疑 SMCD 的患兒盡快完善 X 線片及基因檢測盡早給予干預改善患兒生存質(zhì)量。對遺傳傾向的家族應完善遺傳咨詢。