生长分化因子5与发育性髋关节脱位的相关性研究

艾力·热黑　曹力

[摘要] 目的 探究生长分化因子5（GDF5）与发育性髋关节脱位（DDH）的相关性。 方法 选取新疆医科大学第一附属医院自2017年10月～2019年10月收治的DDH患儿48例作为观察组，另选择同期体检的健康儿42例作为对照组，两组小儿均使用TaqMan探针法进行单核苷酸基因多态性（SNP）位点分型，探讨SNP位点与DDH发病的相关性，另外按照DDH的严重程度进行分组，分别为先天性髋关节发育不良组（n = 19）、先天性髋关节半脱位组（n = 14）、完全性髋关节脱位组（n = 15），探讨不同分类下DDH与SNP位点的相关性。 结果 观察组基因型频率TT、TC及CC与对照组比较，差异有统计学意义（P < 0.05）。观察组等位基因型频率T、C与对照组比较，差异无统计学意义（P > 0.05）。观察组不同分类患儿的TT、TC及CC基因型频率比较，差异有统计学意义（P < 0.05）。观察组不同分类患儿T、C等位基因型频率比较差异无统计学意义（P > 0.05）。完全性髋关节脱位组的T等位基因型频率是对照组的1.42倍，先天性髋关节半脱位组T等位基因型频率是对照组的1.36倍，完全性髋关节脱位组的T等位基因型频率是先天性髋关节半脱位组1.65倍（P < 0.05）。 結论 GDF5在DDH的发生发展中具有重要的作用，存在明显的相关性。

[关键词] 生长分化因子5;发育性髋关节脱位;相关性;基因

[中图分类号] R726.8          [文献标识码] A          [文章编号] 1673-7210（2020）06（c）-0091-04

[Abstract] Objective To explore and analyze the correlation between growth differentiation factor 5 （GDF5） and pediatric developmental dysplasia of the hip （DDH）. Methods Forty-eight children with congenital hip dislocation treated in the First Affiliated Hospital of Xinjiang Medical University from October 2017 to October 2019 were selected as the observation group， and 42 healthy children checked the same period were selected as the control group. Single nucleotide gene polymorphism （SNP） site typing was investigated by TaqMan probe in both groups， the correlation between SNP and DDH. In addition， according to the severity of congenital dislocation of hip joint， they were grouped as congenital dysplasia group （n = 19）， congenital hip subluxation group （n = 14）， and complete hip dislocation group （n = 15）， the correlation between congenital dislocation of hip joint and SNP site under different classifications was explored. Results There were statistically significant differences in genotype frequencies TT， TC and CC between the observation group and the control group （P < 0.05）. There was no significant difference in allele frequency T and C between the observation group and the control group （P > 0.05）. There were statistically significant differences in genotype frequencies of children in different categories in the observation group between TT， TC and CC（P < 0.05）. There were no significant differences in allele frequency T and C among children in different categories in the observation group （P > 0.05）. The frequency of T alleles in the complete hip dislocation group was 1.42 times that of the control group， the frequency of T alleles in the congenital hip subluxation group was 1.36 times of the control group， the complete hip dislocation group of the T allele frequency was 1.65 times of the congenital hip subluxation group （P < 0.05）. Conclusion GDF5 plays an important role in the occurrence and development of DDH， and it has obvious correlation.

[Key words] Growth differentiation factor 5; Developmental dysplasia of the hip; Correlation; Gene

生长分化因子5（GDF5）又被称之为软骨源性形态发生蛋白-1，属于转化生长因子β超家族以及骨形态发生蛋白的新亚族[1]。据调查研究资料显示，GDF5在胚胎时期即可发挥重要的作用，机制在于能够对肢芽细胞的增殖与分化产生较强的调控作用，以此对肢体发育、软骨与骨的生长、神经系统的发育均具有举足轻重的作用[2]。在以往的临床研究中，有报道[3]指出GDF5的表达与多种骨科疾病发生发展之间有相关性，被当做是骨骼系统及软组织中的一种重要调控因子，同时认为GDF5基因的突变能够引起并加重某些骨科疾病的发生。发育性髋关节脱位（DDH）作为临床上一类发病率较高的小儿骨科疾病，有研究针对家族性DDH展开分析，其中指出，遗传因素能够对DDH造成较大的影响[4]。另外，在研究中发现，GDF5的5′非翻译区的功能性SNP位点与该病的发生具有一定的相关性[5]。因此，现针对GDF5与DDH的相关性进行探讨，利用SNP位点进行判断，旨在为后续疾病的治疗及判断提供可靠依据，现总结报道如下：

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取新疆医科大学第一附属医院（以下简称“我院）2017年10月～2019年10月收治的DDH患儿48例作为观察组，纳入标准：年龄1～12岁;符合小儿发育性髋关节的诊断标准[6];单侧受累;在手术前对两侧的髖关节拍摄了3个位置（包括了外旋、内旋以及中立位置）的DR片并完成了三维CT重建;具有完整的临床资料。排除标准：CT以及DR片资料不完整者;存在明显的诱因以及外伤导致的髋关节脱位者;因其他类型的疾病导致的继发病理性脱位者;合并其他因素引起的髋关节疾病发育者;观察治疗期间使用其他方法治疗者。另选择同时期收治的健康儿童42名作为对照组，在我院接受各项检查时结果均健康。全部小儿家属签署了关于本研究的知情权同意书。本研究经我院医学伦理委员会审核批准。

1.2 方法

两组小儿均使用TaqMan探针法进行SNP位点分型，探讨SNP位点与DDH发病的相关性，另外按照DDH的严重程度进行分组，分别为先天性髋关节发育不良组（n = 19）、先天性髋关节半脱位组（n = 14）、完全性髋关节脱位组（n = 15），探讨不同分类下DDH与SNP位点的相关性。测量方法：通过使用Chelex-100方法从小儿的外周血中或者使用DNAIQ试剂盒从小儿的口腔拭子中提取DNA，所有试剂盒及仪器均来源于美国Promega公司，生产批号：20170910[7]。随后对SNP位点进行选取并对引物进行设计与合成，所选位点的引物序列如下，由上海生物工程公司合成，rs143383 P1：5′CGAAC-CGACCTGGACCTTA-3′;P2：-3′TCTTACCGCAT-TACGACG-GA-5′;rs224334 P1：-5′TCGTTAGTTCAGAGC-CTT-3′;P2：-3′GG-TCATACTGCGAGTTAGG-5′;rs224329 P1：-5′GAATAGATA-GACGGGAACCC-3′;P2：-3′AGGAGATGGT-GGTGTTGGAC-5′。SNP的位点rsl43383通过TaqMan法（Applied Biosystems 7500，ABI）进行基因分型，分别为TT、TC及CC。使用ABI9700热循环仪对目的片段进行扩增。反应总体积为12.5 μL，上、下游引物各0.5 μL，基因组DNA 1.2 μL，去离子水4 μL，PCR Mix液6.3 μL。最后进行SNP位点目的片断的酶切反应。

1.3 统计学方法

采用SPSS 18.0统计软件对数据进行分析，计数资料采用百分率表示，组间比较采用χ2检验，GDF5的基因型及等位基因型分布和严重程度的线性趋势进行Hardy-Weinberg平衡检验，以P < 0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组小儿GDF5基因中SNP位点rsl43383的基因型及等位基因型频率比较

观察组基因型频率TT、TC及CC与对照组比较，组间差异有统计学意义（P < 0.05）。观察组等位基因型频率T、C与对照组比较，差异无统计学意义（P > 0.05）。见表1。

2.2 观察组不同分类小儿GDF5基因中SNP位点rsl43383的基因型及等位基因型频率比较

观察组不同分类患儿的TT、TC及CC基因型频率比较，差异有统计学意义（P < 0.05）。观察组不同分类患儿T、C等位基因型频率比较差异无统计学意义（P > 0.05）。见表2。

2.3 GDF5基因多态性与不同严重程度DDH的相关性

完全性髋关节脱位组的T等位基因型频率是对照组的1.42倍，先天性髋关节半脱位组T等位基因型的频率是对照组的1.36倍，完全性髋关节脱位组的T等位基因型频率是先天性髋关节半脱位组1.65倍（P < 0.05）。见表3。

3 讨论

GDF5作为转化生长因子β超家族中的一员，与骨形成蛋白亚家族之间密切相关。在人体早期的生长发育过程中，GDF5可在软骨细胞中表达，在关节及长骨形成过程中起到重要的作用，尤其是在滑膜关节的形成当中，GDF5能够与关节腔、关节囊以及关节软骨的形成均有密切的联系，当GDF5发生突变时则容易引起骨关节系统发育的异常改变[8-9]。有报道指出，在骨关节系统发育的早期阶段，GDF5通过促进增加间充质细胞的增殖并促进增加细胞间的黏附作用来对间充质细胞的聚集形成较强的控制作用，但具体的作用机制尚未研究清楚[10-11]。正是由于GDF5在骨关节系统当中可发挥显著的作用，对GDF5遗传缺陷所引起的骨关节系统发育异常的研究也随之深化，结合目前绝大多数研究中可见，因GDF5的遗传未缺陷所引起的人类骨关节系统发育异常的问题日益严重，需要引起越来越多临床工作者的重视[12-13]。

DDH作为临床上一类发病率较高的先天性骨骼疾病，其主要的病变特点表现为股骨头与髋臼之间所形成的异常的位置关系，主要原因是髋关节浅与关节囊松弛，引起发病率较高以及预后较差已经被当做是重要的公共健康问题，但在目前的研究当中，发病机制尚未清楚，尤其对遗传因素所知甚少[14]。随后的研究进一步证实发现，GDF5基因中的2个SNP位点（rs224332、rs224333）的多态性与DDH密切相关，其中DDH与SNP位点（rs143383）的关系最为密切，在这个SNP位点上T等位基因的数量较多[15]。曾有研究指出，SNP位点的T等位基因型在DDH患儿中过表达，且已被证实在体外与体内表现为减少的CDF5转录能力[16-17]。TT基因型携带者比其他基因型（CC+CT）而言发生DDH的风险较高。由此可见，GDF5基因位点的多态性能够引起骨-关节发育不全，从而引起韧带与关节囊的发育缺陷，并对髋臼的形态带来不良影响，引起DDH的发生与发展[18]。

结合本研究结果显示，两组的基因型频率TT、TC及CC之间存在明显差异，观察组不同分类下患儿的基因型频率TT、TC及CC之间存在明显差异，完全性髋关节脱位组的T等位基因型频率是对照组的1.42倍，先天性髋关节半脱位组T等位基因型的频率是对照组的1.36倍，完全性髋关节脱位组的T等位基因型频率是先天性髋关节半脱位组1.65倍（P < 0.05）。可见随着DDH疾病严重程度的增加，T等位基因型的频率呈现出了显著增长的趋势（P < 0.05）。在国外的某项研究中可见，TT基因型的携带者相比于其他基因型携带者而言，DDH的发生风险要高出1.52倍以上。由此可见，GDF-5基因位点的多态性能够对骨-关节发育不全带来影响，容易引起韧带与关节囊发育缺陷的出现，引起DDH的发生与发展[19]。因此，早期进行有效的基因诊断即可判断小儿DDH的发生风险，从而确保对高风险患儿进行早期有效的干预手段，以此减少DDH患儿成年后的不良预后结局发生风险[20-22]。

综上所述，GDF5在DDH疾病发生发展中具有重要的作用，存在明显的相关性，能够为DDH的早期诊断提供有效的帮助并提供治疗的潜在靶点。另外，推测GDF5可能与其他骨相关疾病均具有一定的相关性，能够为医学科研人员带来更多的新思路，不过其具体的生物学作用机制仍然较为复杂且尚未明确，在今后的研究中可进一步扩大样本量深入研究以获得更加精确的结论。

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（收稿日期：2020-02-27  本文编辑：封   华）