FGFR3基因相关性短肢发育异常胎儿X线分析

黄轩黄林环李琳薛锐垣黄斌杰谢仕兰张程祎方群*

（1.中山大学附属第一医院妇产科胎儿医学中心，广东广州 510080；

2.中山大学中山医学院，广东广州 510080）

FGFR3基因相关性短肢发育异常胎儿X线分析

黄轩1黄林环1李琳2薛锐垣2黄斌杰2谢仕兰2张程祎2方群1*

（1.中山大学附属第一医院妇产科胎儿医学中心，广东广州 510080；

2.中山大学中山医学院，广东广州 510080）

目的探讨软骨发育不全、致死性骨发育不良Ⅰ型等成纤维细胞生长因子受体3基因（fibroblast growth factor 3，FGFR3）相关性短肢发育异常胎儿X线特点。方法取产前超声疑诊、经FGFR3基因检测确诊的6例软骨发育不全和9例致死性骨发育不良Ⅰ型引产胎儿为研究组（ACH组和TDI组），65例因计划生育或其他原因引产的骨骼发育正常胎儿为对照组。3组胎儿引产后行全身整体正侧位X线检查，定性分析3组胎儿全身骨骼发育特点，定量比较分析3组胎儿坐骨切迹角度、肱骨长／宽、股骨长／宽、第一腰椎长／高、腰椎椎弓根间距比（L4／L1）、腓骨长／胫骨长等指标。结果ACH组胎儿X线表现：6／6例为长骨干骺端膨大、火焰状、边缘不光整；5／6例长骨粗短、方形髂骨、鱼嘴状坐骨切迹。TDI组胎儿X线表现：9／9例显示长骨极其短小、椎体扁平、椎间盘间距增宽、“电话接收器”状股骨、干骺端边缘不光整和喇叭口样改变、方形髂骨、鱼嘴状坐骨切迹；8／9例“电话接收器”状肱骨、巨颅。研究组坐骨切迹角度小于对照组，2组均数±标准差分别为67.9°±16.0°和109.0°±10.3°。3组胎儿肱骨长／宽、股骨长／宽、第一腰椎长／高差别具有统计学差异：依正常组、ACH组、TDI组次序，肱骨和股骨有逐渐短粗的变化趋势，第一腰椎有逐渐扁平的变化趋势。3组胎儿腰椎椎弓根间距比（L4／L1）差异无统计学意义，说明ACH组和TDI组胎儿腰椎椎弓根间距比（L4／L1）无病理改变。3组胎儿腓骨长／胫骨长具有统计学差异，但3组胎儿均无腓骨长于胫骨。结论软骨发育不全和致死性骨发育不良Ⅰ型胎儿X线均表现为长骨粗短、方形髂骨、鱼嘴状坐骨切迹等，但后者X线畸形程度更重—长骨极其短小，表现更典型—“电话接收器”状股骨和肱骨、胸廓狭小、椎体扁平、椎间盘间距增宽。与儿童或成人期软骨发育不全不同，胎儿期患者并无典型腰椎椎弓根间距比（L4／L1）＜1和腓骨长于胫骨等X线表现。

软骨发育不全；致死性骨发育不良Ⅰ型；FGFR3基因；X线；胎儿

软骨发育不全（achondroplasia，ACH）和致死性骨发育不良（thanatophoric dysplasia，T D）Ⅰ型是由于成纤维细胞生长因子受体3基因（fibroblast growth factor 3，FGFR3）不同位点突变所引起的不同类型的短肢发育异常。99%的ACH是由于FGFR3基因第10外显子发生G1138 A（98%）或G1138C（1%）突变［1］；60%的TDI是由于FGFR3基因第7外显子发生C742 T点突变［2］。关于儿童或成人ACH，国内外已有较多研究，但鲜见ACH在胎儿期X线表现的报道。国外已有较多关于TDI的X线研究，但在国内基本空白。FGFR3基因检测是诊断二者的金标准。本文旨在探讨基因确诊的ACH和TDI在胎儿期的X线表现。

1 资料与方法

1.1 研究对象 选取2004年至2013年65例因计划生育原因或其他原因（自然流产、妊娠合并症或并发症等）引产的骨骼发育正常胎儿（胎龄13～34周）作为正常对照组，来对比研究产前超声疑诊、经FGFR3基因检测确诊的9例ACH和TDI引产胎儿的X线表现，其中ACH（胎龄18～40周）6例，TDI（胎龄19～24周）3例。所有研究均在父母知情同意下完成。

1.2 研究方法 对产前超声疑诊ACH、TDI胎儿抽取脐血，应用PCR-DNA测序等技术方法，分别检测FGFR3基因第10外显子和第7外显子。同时对对照组和研究组娩出胎儿进行全身整体X线照片检查，包括正位和侧位。

1.3 X线分析内容

1.3.1 肉眼观察长骨形态和骨质钙化程度，以及颅骨、胸廓、椎骨、骨盆骨的改变。

1.3.2 测量指标：①长骨长度—X线正位片下长骨两侧干骺端骨化边缘的最大距离，分别测量股骨、肱骨的长度、中点宽度，腓骨、胫骨的长度；②坐骨切迹角度—坐骨切迹上下缘切线的夹角；③第1腰椎的长和高，第1和第4腰椎椎弓根间距（L1和L4）。计算股骨、肱骨的长／中点宽，椎弓根间距比（L4／L1）。

1.4 统计学方法两变量之间的相关关系采用Pearson相关分析。两组间均数比较采用t检验；多组间均数比较采用方差分析，有协变量混杂时采用协方差分析。所有统计分析均使用SPSS 11.0软件包完成，以α＝0.05为检验水准。

2 结 果

2.1 FGFR3基因测序结果 6例胎儿经FGFR3基因第10外显子检测，发现为G1138 A杂合子，诊断ACH；3例胎儿经FGFR3基因第7外显子检测，发现为C742 T杂合子，诊断TDI。见图1。

图1 FGFR3基因测序图

2.2 胎儿X线特征

2.2.1 定性研究结果 ①正常对照组：骨骼发育正常胎儿骨干细而直，干骺端稍膨大、边缘光整，坐骨切迹宽大，腰椎弓根间距自上而下无明显增宽、呈平行轨道形。②ACH组6／6例长骨干骺端膨大、火焰状、边缘不光整，5／6例长骨粗短、方形髂骨、鱼嘴状坐骨切迹。6／6例均无腰段椎弓根间距自上而下呈倒“八”字形、腓骨长于胫骨、胸廓狭小、骨质密度减低、长骨弯曲成角。见图2。③TDI组X线表现典型，3／3例长骨极其短小、胸廓狭小、椎体扁平、椎间盘间距增宽、“电话接收器”状股骨、干骺端边缘不光整和喇叭口样改变、方形髂骨、鱼嘴状坐骨切迹；2／3例“电话接收器”状肱骨、巨颅；3／3例均无腰段椎弓根间距呈倒“八”字形和骨质密度减低表现。见图3。

2.2.2 定量研究结果 ①65例正常对照组胎儿坐骨切迹角度与孕周之间存在相关关系，相关系数r＝－0.347，P＝0.005。因此对9例研究组胎儿（ACH组和TDI组）与65例对照组胎儿坐骨切迹角度进行消除孕周影响的单因素协方差分析，2组均数±标准差分别为64.0°±13.2°和109.6°±10.3°（P＝0.000），2组坐骨切迹角度差异有统计学意义，FGFR3基因相关性短肢发育异常胎儿坐骨切迹角度小于骨骼发育正常胎儿，前者呈锐角（＜90°），后者呈钝角（＞90°）。②3组胎儿肱骨长／宽、第一腰椎长／高、椎弓根间距比（L4／L1）、股骨长／宽、腓骨长／胫骨长的均数±标准差见表1。

图2 软骨发育不全（胎龄31周）X线

正常对照组胎儿肱骨长／宽、第一腰椎长／高、椎弓根间距比（L4／L1）与孕周之间无相关关系，相关系数和P值分别为r＝0.244、P＝0.05；r＝0.173、P＝0.168；r＝0.101、P＝0.422。分别对3组胎儿的肱骨长／宽和第一腰椎（L1）长／高进行单因素方差分析。按α＝0.05检验水准，3组肱骨长／宽差异有统计学意义。进一步经LSD-t检验，认为在α＝0.05水平上，3组差别两两之间具有统计学差异。这说明依对照组、ACH组、TDI组次序，3组胎儿肱骨有逐渐短粗的变化趋势，第一腰椎有逐渐扁平的变化趋势。同法对3组胎儿的椎弓根间距比（L4／L1）进行单因素方差分析，3组差异无统计学意义。这说明ACH组、TDI组胎儿椎弓根间距比（L4／L1）无病理改变。

正常对照组胎儿股骨长／宽、腓骨长／胫骨长与孕周之间有相关关系，相关系数和P值分别为r＝0.382、P＝0.002；r＝0.392、P＝0.001。分别对3组胎儿的股骨长／宽和腓骨长／胫骨长进行消除孕周影响的单因素协方差分析，分组变量和P值分别为F＝11.3，P＝0.000；F＝20.7，P＝0.000。因此认为3组股骨长／宽差异有统计学意义。这说明依对照组、ACH组、TDI组次序，3组胎儿股骨有逐渐短粗的变化趋势，腓骨相对于胫骨有缩短的趋势。ACH组与正常对照组胎儿相比，腓骨相对于胫骨有增长的趋势。但3组胎儿均无腓骨长于胫骨（腓骨长／胫骨长＞1）。

图3 致死性发育不良（胎龄25周）X线

表1 3组胎儿肱骨长／宽、L4／L1、第一腰椎长／高、股骨长／宽、腓骨长／胫骨长的比较

3 讨 论

ACH是最常见的遗传性非致死型侏儒，T D是最常见的致死型侏儒，二者同属FGFR3基因突变导致的遗传病，均为常染色体完全外显性遗传。ACH发病率5／100 000～15／100 000，成年男性最终身高（130±15）cm，女性最终身高（125±13）cm。患者主要临床表现为短肢、巨颅、前额突出、鼻梁扁平和腰椎前凸，智力正常。T D发病率1／30 000，胎儿由于胸廓发育受限，出生后不能存活，仅见于胎儿期。患者主要临床表现为肢体显著短小、肋骨短、胸廓狭小、脊柱异常。临床上分两型，Ⅰ型股骨弯曲呈“电话接收器”状，一般无“三叶草”样头颅；Ⅱ型股骨笔直，合并“三叶草”样头颅。

3.1 胎儿ACH的X线表现 本研究显示，ACH胎儿X线征象为长骨粗短，长骨干骺端呈火焰状、边缘不光整、方形髂骨、鱼嘴状坐骨切迹等。方形髂骨和鱼嘴状坐骨切迹提示ACH胎儿髋骨基底部发育不良。成人和儿童ACH患者常见腰段椎弓根间距自上而下缩窄、呈倒“八”字形以及腓骨长于胫骨等X线征象。而本研究中，ACH胎儿并无相应表现，推测与宫内胎儿腰椎和胫骨承重不明显有关。

3.2 胎儿TDI的X线表现 本研究显示，TDI胎儿X线征象为长骨极其短小、胸廓狭小、椎体扁平、椎间盘间距增宽、“电话接收器”状股骨和肱骨、干骺端边缘不光整和喇叭口样改变、方形髂骨、鱼嘴状坐骨切迹、巨颅等。本研究组9例TDI型胎儿中，8例肱骨X线也表现为显著短而弯的“电话接收器”状，而以往发表的相关文献均未提及此征象。“电话接收器”状股骨和肱骨的形成，从应力学角度出发，可能与胎儿在宫内四肢蜷曲的姿势有关，这种胎势导致四肢近端骨骼（股骨和肱骨）承重远远超过中段骨骼（胫腓骨和尺桡骨），在严重软骨发育异常的基础上股骨和肱骨弯曲、变形。

3.3 胎儿ACH和TDI的X线表现异同与发生机制 与ACH相似，TDI型胎儿X线也表现为长骨粗短、方形髂骨、鱼嘴状坐骨切迹等，但后者X线畸形程度更重—长骨极其短小，表现更典型—“电话接收器”状股骨、胸廓狭小、椎体扁平、椎间盘间距增宽。“电话接收器”状股骨，不伴“三叶草”样头颅是TDI型的特点［3］。本研究从定量水平上证实了ACH和TDI胎儿相对于骨骼发育正常胎儿长骨（股骨和肱骨）更加短粗，腰椎（第一腰椎）更加扁平，TDI表现更显著。M atsui等［4］定量研究了23例基因型证实的ACH患儿，年龄5～18岁，腰段椎弓根间距比L1／L4＝1.18±0.10，证实腰段椎弓根间距自上而下缩窄、呈倒“八”字形；腓骨长／胫骨长＝1.12±0.03，表明腓骨长于胫骨。但本研究定量研究结果表明，ACH在胎儿期腰段椎弓根间距比L4／L1＝1.05±0.06，并无L4＜L1，而与正常胎儿相似，腰段椎弓根间距基本呈平行轨道征；ACH胎儿也无儿童和成人软骨发育不全患者常见的腓骨长于胫骨征象（腓骨长／胫骨长＝1.00±0.00）。FGFR3基因相关性短肢发育异常胎儿坐骨切迹角度小于骨骼发育正常胎儿，前者呈锐角（＜90°），后者呈钝角（＞90°）。这与ACH和TDI胎儿髋骨基底部发育不良密切相关。

FGFR3基因的表达产物FGFR3是软骨内成骨的重要调节因子，参与和调控长骨生长的多个阶段，如软骨细胞的增生和增殖、软骨基质的钙化、血管入侵和成骨形成［5］。动物研究表明，FGFR3限制软骨细胞的增殖，从而抑制骨骼的生长，是骨骼生长的负调控因子。人FGFR3基因突变是功能获得性基因突变，突变导致配体非依赖性FGFR3受体活化，抑制骨骼生长发育，导致软骨内成骨障碍，累及四肢长管骨、躯干骨及颅底骨等［6］。本研究中6例ACH和3例TDI胎儿均经DNA测序发现FGFR3相应位点突变，获得明确的基因诊断。

同一基因突变导致的ACH和TDI，表型具有共性，但严重程度轻重不等，这可用受体不同结构域错义突变产生的F G FR3活化水平高低不同来解释。F G FR3跨膜区ACH典型的G380R（G1138A）突变导致F G FR弱活化，F G FR的一个片段仍能正常工作。与之相反，T D1最常见的R248C（C742T）突变，导致受体强活化，出现比ACH严重的致死性表型［4］。

［1］Shiang R，Thompson LM，Zhu YZ，et al.Mutations iNThe transmembrane domain of FGFR3 cause the most common ge-netic form of dwarfism，achondroplasia［J］.Cell，1994，78：335-342.

［2］ Tavormina PL，Shiang R，Thompson LM，et al.Thanato-phoric dysplasia（types I and II）caused by distinct mutations in fibroblast growth factor receptor 3［J］.Nat Genet，1995，9：321-328.

［3］B Bianchi DW，Crombleholme TM，D＇Alton ME.Fetology：di-agnosis and management of the fetal patient［M］.New York：Mcgraw-hill Medical Publishing Division，2000：657-759.

［4］ Matsui Y，Yasui N，Kimura T，et al.Genotype phenotype correlation in achondroplasia and hypochondroplasia［J］.J Bone Joint Surg，1998，80（6）：1052-1056.

［5］ Perez-Castro AV，Wilson J，Altherr MR.Genomic organiza-tion of the mouse fibroblast growth factor receptors 3（Fgfr3）gene［J］.Genomics，1995，30（2）：157-162.

［6］Deng C，Wynshaw-Boris A，Zhou F，et al.Fibroblast growth factor receptor 3 is a negative regulator of bone growth［J］.Cell，1996，84：911-921.

编辑：刘邓浩

ObjectiveTo explore the X-ray characteristics of FGFR3 gene associated short-limb dysplasias in fetusesincluding achondroplasia and thanatophoric dysplasiaⅠ.M ethod Sixty-five induced aborted fetuses due to family plan or other reasons w hich had normal skeletal develop ment were selected as control group.Six fetuses affected with achondroplasia and 9 with thanatophoric dysplasiaⅠw hich were doubted by prenatal sonography anDConfirmed by FGFR3 genetic detection were regarded as study group.Each fetus was taken a radiographic examination as a whole in frontal and lateral projection after birth.Qualitive and quantitive analysis of skeletal develop ment were both performed in allthe 3 groups.Indexes including the angle ofischial notches，hu merallength to width ratio，fem orallength to width ratio，the ratio of the interpedicular distances betweeNThe fourth（L4）and the first（L1）lumbar vertebrae（L4／L1ratio），and the ratio of fibula length to tibia length were measured or calculated.ResultsSix fetuses affected with a-chondroplasia were characterized by metaphysic flaring，irregular border of metaphysis，shortened and widened long bones，square iliac wings，“fish m outh”appearance ischial notches.Nine fetuses affected withⅠwere characterized by severe shortened and widened long bones，metaphysic flaring，irregular border of metaphysis，narrow thorax，flat vertebral bodies with wide spaces betweeNThem，“telephone receiver”appearance fem ora and hu merus，square iliac wings，“fish mouth”appearance ischial notches.Humerallength to width ratio，fem oral length to width ratio，the length to height ratio of the first lu m bar vertebrae showed significantly statistic difference iNThe three groups.According to the order of control group，achondroplasia and thanatophoric dysplasiaⅠ，the hu merus and fem ur had the trend of growing smaller and wider w hile the firstlum bar vertebrae growing flatter.The L4／L1ratio showed no significantly statistic difference，w hich meaned no pathologic change of L4／L1ratio in study group.The ratio of fibula length to tibia length showed significantly statistic difference but without fibula length longer thaNTibia length iNThree groups.ConclusionsGenetyped achondroplasia and thanatophoric dysplasiaⅠshareDCommon X-ray characteristics including shortened and widened long bones，square iliac wings，“fish mouth”appearance ischial notches，etc.However，the latter showed more severe and typical abnormalities：extremely shortened long bones，“telephone receiver”appearance fem ora and hu merus，narrow thorax，flat vertebral bodies with wide spaces betweeNThem.Differentiated fro MChildren of adulTPatients，achondroplasia at fetal stage showed no L4／L1 ratio less than 1 or the ratio offibulalength to tibialength more than 1.

achondroplasia；thanatophoric dysplasiaⅠ；fibroblast growth factor 3；X-ray；fetus

R714.53

A

2013-08-25）

*通讯作者：方群，E-mail：fang＿qun＠163.co m