重组人生长激素对矮身材儿童身高增长疗效分析及预测模型的建立

王 婷，郑荣秀，刘 靓，刘 朔

（天津医科大学总医院儿科，天津300052）

1985年美国食品和药物管理局(FDA)批准重组人生长激素（recombinant human growth hormone，rhGH）应用于生长激素缺乏症（growth hormone deficiency，GHD）患儿。至今，经FDA核准的rhGH适应证包括小于胎龄儿（SGA）、慢性肾功能衰竭、Prader-Willi综合征、Turner综合征、特发性矮身材（idiopathic short stature，ISS）等[1]。矮身材逐渐得到家属和社会的重视，关于rhGH治疗矮身材的文献很多，但绝大多数集中在身高增长速率[2]、骨矿代谢、最终成年身高[3]、安全性等方面[4]，然而，rhGH的应用对家庭和社会的经济负担是不容忽视的。因此，建立rhGH疗效的预测模型可以提供指导性的依据，增加患儿及家属信心，同时尽量减小甚至避免rhGH的无效治疗[5]。

1 资料与方法

1.1 研究对象 回顾性研究2009年1月-2017年10月因矮身材原因就诊于天津医科大学总医院儿科内分泌专科门诊且应用rhGH治疗超过6个月的64例患儿，其中GHD38例（男22例，女16例），ISS26例（男12例，女14例）。研究对象一般情况分 布见表1。

表1 研究对象一般情况分布表Tab 1 The general situation of the research objective

1.2 入选标准 根据世界卫生组织2005年九省/市儿童调查数据研究的标准[6]，身高低于同种族、同年龄、同性别正常人群第3百分位数（-1.88SD）诊断为矮身材[7]。GHD 诊断标准[8]：（1）身高低于同种族、同年龄、同性别正常人群第3百分位数（-1.88SD）；（2） 年生长速率＜7 cm/年（3岁以下）；＜5 cm/年（3岁-青春期前）；＜6 cm/年(青春期)；（3）匀称型矮小、面容幼稚；（4）智力发育正常；（5）骨龄落后于实际年龄；（6）生长激素激发试验GH峰值＜10 μg/L；（7）女性染色体正常；（8）除外其他内分泌疾病及慢性疾病。ISS诊断标准[9]：（1）身高低于同种族、同年龄、同性别正常人群第 3 百分位数（-1.88SD）；（2）出生时身长、体质量正常；（3）排除了染色体异常、系统性疾病、营养性疾病、骨骼发育不良、心理情感障碍等其他导致身材矮小的原因；（4）GH药物激发试验GH峰值≥10 μg/L。

1.3 研究方法

1.3.1 骨龄测量方法受试者左手掌面向下和暗盒紧贴，中指轴与前臂轴成直线，球管中心线正对第3掌骨头管片距约90 cm，采用X线机对左手手腕部进行后前位投照[10]。

1.3.2 生长激素激发试验 患儿在清晨空腹下口服相应剂量的溴吡斯的明（1 mg/kg，最大量60 mg）和盐酸可乐定（4 μg/kg，最大量 150 μg）分别于用药后0.5、1、1.5 h和给药前各取1次血，测定其GH水平，取最高值作为GH峰值[7]。

1.3.3 其他指标计算 靶身高计算公式[11]：男童身高＝（父亲身高＋母亲身高＋13 cm）÷2；女童身高＝（父亲身高＋母亲身高-13 cm）÷2。为了排除性别年龄的影响，身高、IGF-I采用标准差(SDS)计数法[12-13]。如身高SDS[6,14]=（测量所得身高-同种族同年龄同性别平均身高）/同种族同年龄同性别平均身高标准差。1.4 rhGH治疗及随访 GHD患儿使用rhGH剂量为0.1～0.15U/（kg·d），ISS患儿使用0.15～0.2U/（kg·d），每晚睡前皮下注射1次。每隔3个月测量身高、体质量，复查IGF-I、甲状腺功能、空腹胰岛素、空腹血糖。

1.5 统计学方法 采用SPSS 24.0进行统计学分析。所有资料均通过Shapiro-Wilk test进行正态性检验，正态分布计量资料采用±s表示，组间比较采用配对t检验；偏态分布资料采用M(P25，P75)表示，组间比较采用Mann-Whitney U检验。设定检验显著性水平α＝0.05，P＜0.05为差异有统计学意义。以治疗 6 个月生长速率即 GV6（Y)，以年龄（X1）、骨龄（X2）、靶身高（X3）、初始 IGF-I即 IGF-I0（X4），初始IGF-ISDS即IGF-ISDS0（X5）、初始身高即Ht0（X6）、初始身高 SDS（X7）、治疗 3 个月时 IGF-I值即IGF-I3（X8）、治疗 3 个月时 IGF-ISDS 即 IGF-ISDS3（X9）、治疗 3 个月身高即 Ht3（X10）、治疗 3 个月身高SDS（X11）作为因变量，采用 backward selection 法进行变量筛选，多元线性回归方法分析自变量对因变量的影响，检验显著性水平α＝0.05，同时建立模型。治疗6个月后年生长速率（GV）（cm/年）=（治疗 6个月后身高-治疗前身高）/6×12个月。

2 结果

2.1 GHD患儿经rhGH治疗不同时段身高增长情况 rhGH治疗前3个月较4～6个月增长较快。见表2。

表2 GHD患儿经rhGH治疗不同时段身高增长情况Tab 2 The height increase of children with GHD treated by rhGH at different periods

2.2 ISS患儿经rhGH治疗不同时段身高增长情况ISS经rhGH治疗身高前3个月较4～6个月增长较快。见表3。

表3 ISS患儿经rhGH治疗不同时段身高增长情况Tab 3 The height increase of children with GHD treated by rhGH at different periods

2.3 GHD与ISS患儿经rhGH治疗后身高增长对比情况 GHD、ISS患儿分别经rhGH治疗3个月后ΔHt、ΔHt SDS、GV 进行比较，P＞0.05，差异均无统计学意义。治疗 4～6个月后对 ΔHt、ΔHt SDS、GV 进行比较，P＞0.05，差异均无统计学意义。见表4。

2.4 建立预测模型 经过变量筛选后，初始IGF-I值（X4），初始 IGF-ISDS 值（X5）、初始身高（X6）、治疗3个月身高（X10）4个因素纳入回归方程，回归系数B 显著性水平＜0.05，如表 5。初始 IGF-I值（X4）、初始身高（X6）与治疗6个月生长速率呈负相关；治疗3个月身高（X10）、初始 IGF-ISDS值（X5）与治疗 6个月生长速率呈正相关。回归方程为Y=2.838-0.012X4+0.307 X5-2.225X6+2.249X10。预测模型R2=0.727，回归模型预测值的残差（观测值-预测值）为0.00±1.236，学生化残差为 0.000±1.010，95.3%数值分布于-2～2，98%数值分布于-3～3。见图 1、2。

表5 多元线性回归模型Tab 5 Multiple linear regression model

图1 6个月生长速率（GV6）的观测值与预测值的关系Fig 1 Relationship between observed and predicted 6-month growth rate(GV6)

图2 学生化残差与6个月生长速率（GV6）的关系Fig 2 Relationship between student residuals and the 6-month growth rate(GV6)

2.5 预测模型验证 5例前瞻性研究患者经rhGH治疗6个月生长速率实测值与预测值分别为（10.37±1.95）cm/年，（9.81±1.75）cm/年，P＞0.05，差异无显著性。此模型具有一定的实用性。其散点图见图3。

图3 5例验证患儿生长速率实测值与预测值对比散点图Fig 3 Scatter plot of measured and predicted value of growth rate in 5 cases

3 讨论

自rhGH问世以来，rhGH在短期内促儿童增长的作用明显，部分患儿终身高可以有所改善已被多项研究证明，但并非所有矮身材患儿应用rhGH治疗后均可以获得满意的效果，为了提高药物的效价比，国内外研究者均对rhGH治疗疗效做了大量研究，但疗效模型的建立较少，尤其是国内对于这方面研究较少。De Ridder等[15]、Schönau 等[16]均做了适于当地儿童的研究模型。本文研究rhGH治疗效果，并且做了适于本地儿童的rhGH疗效模型。

矮身材是较为常见的儿科内分泌疾病，对儿童心理、社会生活、工作、认知造成很大影响，研究者分别对正常儿童和GHD、ISS进行行为量表（CBCL）评分，发现GHD、ISS组得分较正常对照组得分高，CBCL得分越高，患儿生活质量越差[17]。矮身材原因以GHD、ISS最常见，本研究认为经过rhGH治疗后，GHD、ISS患儿身高均有显著的增长，但并非匀速生长。就ΔHt、ΔHtSDS、GV而言，治疗前3个月身高增长大于治疗第4～6个月，且差异具有显著性，这与其他学者研究结果一致[5,18]。经rhGH治疗后GHD与ISS患者在治疗前3个月、治疗4～6个月ΔHt、ΔHtSDS、GV 差异均无显著性（P＞0.05），rhGH 治疗对GHD、ISS患者治疗效果相同，这与郭春艳等[19]、Jeong等[20]研究结果一致。张雪霜等[18]研究发现，矮身材经rhGH治疗后第1年生长速率最快，后生长速率逐渐减缓，且不同病因矮身材经rhGH治疗效果不同。考虑到研究对象、地域、治疗剂量、随访时间的不同，研究结果可能会有所差异，但大多数研究均发现随着rhGH治疗时间的延长，其治疗效果逐渐减弱。

临床上短期使用rhGH不良反应多为一过性高血糖、局部皮肤过敏等，但随着停药会消失。长期使用rhGH治疗所导致的胰岛素抵抗、甚至产生生长激素抗体，从而影响治疗效果，成为目前关注的话题。生长激素（GH）是由垂体产生，与肝脏表面的生长激素受体（GHR）结合后启动细胞内的相关信号转导，使胰岛素生长因子（IGFs)得以表达[21]。生长激素促进生长发育的机制主要是通过与GHR结合继而激发不同的信号通路，一种信号通路是刺激JAK-STAT信号通路，从而刺激IGF-I的合成[22]；另一种信号通路是激活MAPK/ERK通路，从而刺激软骨细胞增殖[23]；IGF-I主要在肝脏合成，肝脏是生长激素发挥作用主要的靶器官。赵巧飞等[24]通过对BALA/c小鼠和Hep G2细胞进行不同剂量rhGH刺激的研究发现长期rhGH刺激抑制肝脏JAK-STAT信号通路，抑制肝脏STAT5的磷酸化，从而使肝脏对生长激素刺激的敏感性降低。或许这可以解释临床上随着rhGH治疗时间的延长，其治疗效果逐渐减弱的原因。

生长速率是反映治疗期间生长状况最直观的指标。模型为经过变量筛选后发现初始IGF-I值、初始身高与治疗6个月生长速率呈负相关；治疗3个月身高、初始IGF-ISDS值与治疗6个月生长速率呈正相关，因此初始IGF-I值与初始身高越低，治疗6个月生长效果越好，本研究与其他研究结果并非完全一致[5,25-26]，本研究未将开始治疗时年龄、骨龄落后情况等其他因素纳入模型，这可能与研究对象例数少有关。本研究预测模型R2值较高，R2=0.727，说明此回归模型拟合度较好，且此回归模型预测值的残差（观测值－预测值）为0.00±1.236，基本接近于0，学生化残差为0.000±1.010，95.3%数值分布于-2～2，98%数值分布于-3～3。且经前瞻性观察5例矮身材患者，对模型进行验证，P＞0.05，也证实了此模型的实用性。rhGH治疗效果不仅与外因有关，还与遗传因素有关，李鑫等[27]研究发现，生长激素受体基因多态性影响生长激素信号转导，在短期治疗过程中，d3-GHR基因型与rhGH治疗效果有一定的相关性。本研究需要进一步扩大样本量，使模型拟合度越来越好，同时需要延长随访时间，且应该增加模型验证的观察例数，从而建立准确的针对中国患儿rhGH治疗效果的预测模型，去除无意义的诊疗措施，减少耗费，从而为制定规范、有效的个体化治疗方案奠定基础。

[1]Ross J L,Lee P A,Gut R,et al.Increased height standard deviation scores in response to growth hormone therapy to near-adult height in older children with delayed skeletal maturation：results from the ANSWER Program[J].Int J Pediatr Endocrinol,2015,2015(1)：1

[2]Im M,Kim Y D,Han H S.Effect of growth hormone treatment on children with idiopathic short stature and idiopathic growth hormone deficiency[J].Ann Pediatr Endocrinol Metab,2017,22(2)：119

[3]Sotos J F,Tokar N J.Growth hormone significantly increases the adult height of children with idiopathic short stature：comparison of subgroups and benefit[J].Int J Pediatr Endocrinol,2014(1)：15

[4]Leger J,Mohamed D,Dos Santos S,et al.Impact of the underlying etiology of growth hormone deficiency on serum IGF-I SDS levels duringGHtreatmentinchildren[J].HormResPaediatr,2017,88(1)：120

[5]刘洋洋,戴秀华,庞淑兰,等.重组人生长激素对生长激素缺乏症患儿增高疗效的影响因素分析及预测模型的建立[J].中国煤炭工业医学杂志,2017,20(7)：822

[6]李辉,季成叶,宗心南,等.中国0-18岁儿童,青少年身高,体重的标准化生长曲线[J].中华儿科杂志,2009,47(7)：487

[7]中华医学会儿科学分会内分泌遗传代谢学组.矮身材儿童诊治指南[J].中华医学信息导报,2008,23(24)：20

[8]Jung A M,Zenker M,Lissewski C A,et al.Genetic polymorphisms as predictive markers of response to growth hormone therapy in children with growth hormone deficiency[J].Klin Padiatr,2017,229(5)：267

[9]中华医学会儿科学分会内分泌遗传代谢学组,《中华儿科杂志》编辑委员会,梁雁.基因重组人生长激素儿科临床规范应用的建议[J].中华儿科杂志,2013,51(6)：426

[10]朱顺姬.CHN图谱法评估儿童左右手骨龄发育研究[J].中国全科医学,2017,20(S1)：143

[11]Polak M,Blair J,Kotnik P,et al.Early growth hormone treatment start in childhood growth hormone deficiency improves near adult height：analysis from NordiNet(R)International Outcome Study[J].Eur J Endocrinol,2017,177(5)：421

[12]Guven B,Can M,Mungan G,et al.Reference values for serum levels of insulin-like growth factor 1 (IGF-1)and IGF-binding protein 3(IGFBP-3)in the West Black Sea region of Turkey[J].Scand J Clin Lab Invest,2013,73(2)：135

[13]Cole T J,Freeman J V,Preece M A.Body mass index reference curves for the UK,1990[J].Arch Dis Child,1995,73(1)：25

[14]程炳娟,刘戈力,李宁,等.特发性矮小生长激素受体外显子3基因多态性与生长激素轴的关系[J].天津医药,2016,44(01)：78

[15]De Ridder M A.Stijnen T,Hokken-Koelega A C.Validation and calibration of the Kabipharmacia international growth study prediction model for children with idiopathic growth hormone deficiency[J].J ClinEndocrinol Metab,2003,88(3)：1223

[16]Schönau E,Westermann F,Rauch F,et al.A new and accurate prediction model for growth response to growth hormone treatment in children with growth hormone deficiency[J].Eur J Endocrinol,2001,144(1)：13

[17]Seo J Y,Yun K A,Hwang J W,et al.The relationship between parents’perception about child's height and psychopathology in community children with relatively short stature[J].Endocr Rev,2010,31(3)：79

[18]张雪霜,熊丰,朱岷,等.重组人生长激素治疗不同病因矮小症患儿效果观察[J].第三军医大学学报,2016,38(16)：1889.

[19]郭春艳,贺波,呼延佳,等.重组人生长激素对身材矮小儿童增高疗效的相关影响因素分析[J].中国儿童保健杂志,2015,23(2)：147

[20]Jeong H R,Kwon E B,Shim Y S,et al.Comparative study of growth hormone treatment in children with idiopathic short stature and growth hormone deficiency[J].Curr Drug Metab,2015,16(10)：940

[21]Yassin M,Soliman A T,Desanctis V.Growth hormone-insulin-like growth factor-I axis and bone mineral density in adults with thalassemia major[J].Haematologica,2014,99(1)：737

[22]Trovato L,Riccomagno S,Prodam F,et al.Isolated GHD：investigation and implication of JAK/STAT related genes before and after rhGH treatment[J].Pituitary,2012,15(4)：482

[23]丁道芳,李玲慧,宋奕,等.MAPK-ERK1/2信号通路调控成骨性基因表达和细胞增殖[J].南方医科大学学报,2013,33(10)：1432

[24]赵巧飞.生长激素长期刺激导致肝脏生长激素不敏感效应的研究[D].南方医科大学内科学（消化系病）,2016

[25]Smyczynska J,Hilczer M,Smyczynska U A,et al.Neural network models-a novel tool for predicting the efficacy of growth hormone(GH)therapy in children with short stature[J].Neuro Endocrinol Lett,2015,36(4)：348

[26]武华红,李辉,孙淑英.重组人生长激素治疗生长激素缺乏症疗效分析及预测模型探讨[J].中国实用儿科杂志,2011,26(4)：289

[27]李鑫,班博,乔建敏,等.矮小症生长激素受体基因外显子3多态性与重组人生长激素疗效相关性的Meta分析[J].中国优生与遗传杂志,2017,25(1)：14