变异性骨发育不良分型及分子遗传学分析

河北医科大学第三医院副主任医师 李亚洲

骨骼发育不良（skeletal dysplasia, SD）是一大类具有很强遗传异质性的严重出生缺陷，其临床特征是骨和软骨的生长、发育、分化及维持的异常。SD 的总体发生率约为 1/5000，占新生儿出生缺陷的约5%，其表型严重程度各异，范围可从轻度身材矮小到围产期致死。根据最新的分类方式，SD 可分为42大类，461个病种，目前已知涉及的基因超过437个。然而，对于某种特定SD，可能由于其罕见、异质性强、致病机制复杂，而造成诊疗十分困难。

变形性骨发育不良（metatropic dysplasia, MD，MIM *605427）是一种罕见的SD病种，最早由 Ma-roteaux 等人定义。MD 患者的主要临床特征是四肢较短，长骨变形且较短，关节的受限和增大，通常有脊柱侧凸。影像学检查特征包括胸部狭窄，肋骨短，髂骨膨出，扁平椎且椎体拉长，长骨干骺端增大。根据个人观察和对文献的回顾，Beck 等认为MD至少包括三个遗传学亚型：一种非致死性常染色体隐性遗传型，一种非致死性显性遗传型，和一种出生前或产后不久即死亡、可能的常染色体隐性遗传型。然而，目前的共识是，MD 是一种由TRPV4 基因的杂合子致病性变异所引起的常染色体显性疾病。TRPV4 基因（MIM *605427）编码瞬时受体电位阳离子通道亚家族V成员4（transient receptor potential cation channel subfamily V member 4，TRPV4），是一种钙渗透非选择性阳离子通道。TRPV4 通过介导钙内流在软骨细胞分化和破骨细胞终末分化中起着重要的作用。

 

近年来，TRPV4基因的致病性变异先后被证明可以导致一系列骨骼发育异常性疾病，包括常染色体显性 brachyolmia 病（BO，MIM#113500）、脊椎干骺端结构不良 Kozlowski 亚型（spondylometaphyseal dysplasia Kozlowski type，SMDK，MIM #184252）以及 MD。最初，MD的遗传方式被认为比较复杂，兼有常染色体显性和隐性两种模式。Beck 等认为该病可以符合常染色体隐性模式，是因为发现一对健康夫妇重复多次分娩该病的患儿。Kannu 等发现在报道的病例中，受累与未受累的比值（1:20）并不支持常染色体隐性模式。他们认为子代重复患病的可能原因是亲本的生殖腺嵌合。随后，大量报道都支持 MD 符合常染色体显性遗传模式。本之前的研究中，我们在TRPV4基因检测出2个新发杂合变异，c.2389G>A(p.E797K)和c.1412_1414del(p.F471del)，符合该模式。同时我们通过完善生物信息学结构分析，有力的支持了 c.2389G>A 变异的致病性，并且在亚分子水平为其导致的可能的蛋白结构改变提供了一定的线索。但具体的影响，还倚赖结构生物学实验的进一步探究。

MD 患者表型的严重程度可能会有比较大的差别。从临床角度可以将 MD 分为轻型、经典型和致死型，但各亚型之间并不能完全明确区分开。迄今为止的文献报道中，TRPV4 基因变异所在的特定功能域和疾病表型严重程度并没有呈现明显的关联。此外，Dai 等指出，TRPV4基因的15号外显子是MD相关变异的一个热点区域，在他的研究中占了60%（14/23）的比重。本研究中的 2 个变异，都 是可重复发生的变异。其中，TRPV4: c.2389G>A(p. E797K)报道过3次。TRPV4已知的致病性变异大部分属于错义变异，符合“获得功能”（gain-of-function，GOF）的机制。TRPV4 基因的 GOF 变异可以激活钙通道，导致细胞内 Ca2+ 水平升高和软骨细胞分化的异常。本研究的另一个变异 TRPV4:c.1412_1414del(p.F471del)是第一个被报道的非错义变异，它导致一个进化保守的氨基酸缺失，并且造成了患儿的夭折，这与本研究的表型相符。我们推测，TRPV4 变异所致 MD 的表型严重程度应当与变异类型及其所在功能域具体位置有关，但是这种关联还需要大样本的数据归纳总结才能有效建立。