重组人生长激素治疗IHH 基因杂合突变1 例

郑佳琪，姜丽红，牛乐乐，马晨，刘戈力

（天津医科大学总医院儿科，天津300052）

儿童纵向骨生长取决于生长板软骨形成的速率，这是一个受内分泌和旁分泌因素调节的复杂过程。任何影响生长板软骨形成的调控基因突变都可能导致身材矮小。随着高通量测序等分子生物学技术的高速发展，许多导致身材矮小的生长板调控基因不断被发现。印度刺猬（Indian hedgehog，IHH）基因编码了一个生长板重要的旁分泌调节因子——印度刺猬蛋白，该蛋白在调节软骨细胞分化、关节发育与骨形成等方面发挥重要作用[1]。IHH 基因杂合突变可导致身材矮小伴A1 型短指畸形（brachydactyly type A1，BDA1；OMIM 112500)[2]。目前国内对该基因突变少有报道。本文回顾性分析1 例以身材矮小就诊的IHH 基因杂合突变患儿接受重组人生长激素（recombinant human growth hormone，rhGH)治疗的临床资料，并进行相关文献复习，为临床诊治此病提供理论依据。

1 临床资料

1.1 一般资料 患儿，男，2 岁8 个月，主因“身材矮小”于2021 年4 月就诊于天津医科大学总医院儿科门诊。患儿系G2P1，其母孕期行超声检查发现胎儿股骨、肱骨短小，35 周时股骨相当于30 周+2 d，肱骨相当于28 周+2 d。患儿为足月顺产，出生时无产伤及窒息史，出生身长不详，出生体重3.6 kg。母亲身高155 cm，父亲身高159.5 cm，患儿祖母身高＜150 cm（图1），父母非近亲婚配，否认家族遗传病史。体格检查：身高87.2 cm（P3），体重12 kg（P3～10），指距81 cm，坐高53.5 cm，坐高/下身长=1.58（P50～97）。身材匀称，无特殊面容，皮肤无色素沉着，甲状腺无肿大，心肺腹查体无异常，睾丸容积约2 mL，阴茎长度约3 cm，手足小，手指短小，第5 指中节指骨短（图2）。辅助检查：血常规、电解质、肝肾功能、甲状腺功能未见异常。染色体46，XY。胰岛素样生长因子1（IGF-1）47.9 ng/mL（-1SD～M），胰岛素样生长因子结合蛋白3（IGF-BP3）3.23 μg/mL（+1SD～+2SD）。25 羟维生素D 36.22 nmol/L，提示维生素D 缺乏。生长激素激发试验：峰值10.8 μg/mL，不支持生长激素缺乏。影像学检查：左手正位片：骨龄2.3 岁（骨龄比年龄落后0.4 岁），远节指骨短粗，第五指中节指骨短且形态不规则，见图3。腰骶椎正侧位：未见异常。垂体磁共振：垂体体积小，高度约1.8 mm，信号未见异常，垂体柄居中，无增粗。

图1 家系图

图2 患儿及患儿父亲手足照

图3 患儿左手正位片

1.2 遗传学检查及生物信息学分析 患儿为家族性矮小（父亲身高＜160 cm），且患儿与其父亲均有手足小、指趾短粗等表现，进一步完善遗传学检查：经医学伦理审核及患儿家属知情同意，完善全外显子组检测及Sanger 测序验证。结果提示IHH 基因有1 个杂合突变：c.174G>C（编码区第174 号核苷酸由鸟嘌呤变异为胞嘧啶），导致氨基酸改变p.E58D（第58 号氨基酸由谷氨酸变异为天冬氨酸），为错义突变。该位点位于Hedgehog 氨基末端信号域，在各物种中高度保守（图4a）。c.174G>C/p.E58D的功能预测如下（表1）：在生物信息学蛋白功能综合性预测软件REVEL 预测结果为有害，SIFT、PolyPhen_2、MutationTaster 、GERP+预测结果分别为有害、有害、有害、有害。使用SWISS MODEL 软件预测IHH 野生型和突变体的3D 结构（图4b、4c）。结果表明：与野生型蛋白相比，突变蛋白中氢键位置发生改变，氢键位置由glu58-his187，变为asp58-ser189，可能导致IHH 蛋白空间构象改变。

图4 突变位点保守性分析及三维结构建模预测

表1 生物信息学功能预测

1.3 治疗及随访 结合患儿临床特点及基因检测结果，明确诊断为IHH 基因杂合突变致身材矮小。家属强烈要求改善患儿身高，查阅相关文献，IHH基因杂合突变无rhGH 治疗禁忌证，即予患儿rhGH 0.13 IU/（kg·d)皮下注射，维生素D 800 IU/d，并定期随诊。现已治疗3 个月，3 岁2 个月身高91.8 cm，身高增长了3 cm，治疗期间监测血常规、肝肾功能、电解质、甲状腺功能、空腹血糖胰岛素均正常，25 羟维生素D 较前上升，IGF-1 较前升高，未出现脊柱侧弯，见表2。

表2 患儿接受rhGH 治疗随诊表

2 讨论

IHH 基因位于2 号染色体q35-q36，编码IHH蛋白，在软骨板、指（趾）尖和生长板中肥大前期的软骨细胞中特异性表达。该蛋白功能涉及软骨细胞分化、关节发育与骨的形成，可在发育过程中调节骨骼的生长和骨化之间的平衡，同时可诱导甲状旁腺激素相关蛋白（parathyroid hormone-related protein，PTHrP）的表达[1]。IHH 和PTHrP 旁分泌系统在生长板功能的调节中有重要作用, 这两种旁分泌因子在生长板内形成负反馈环：IHH 增强软骨细胞的增殖和成熟，PTHrP 防止软骨细胞过早的肥大分化，IHH和PTHrP 之间的负反馈回路使软骨细胞保持增殖状态，保持软骨细胞柱的长度[3]，IHH 基因突变会导致生长板的过早关闭，进而导致身材矮小。此外，IHH 基因突变导致IHH 与受体Ptch1 和拮抗蛋白Hip1 的结合减弱，下游转录因子Gli1 激活减弱，从而下调刺猬蛋白信号通路[4]，导致指（趾）骨远端祖细胞的募集减少，指（趾）骨的生长受损致使指（趾）骨缩短。

除了IHH 蛋白，刺猬蛋白家族还包括另外两个序列高度保守的HH 同源物：Sonic HH（SHH）和Desert HH（DHH），它们分别对神经系统和睾丸发育至关重要[5]。IHH 基因纯合突变导致股骨头发育不良（acrocapitofemoral dysplasia，ACFD；OMIM 607778），这种疾病的特征是手部和髋部有锥形骨骺，并伴有严重不成比例的矮小[6]。IHH 基因杂合突变可导致BDA1[2]，典型表现是身材矮小，中节指（趾）骨明显缩短，通常表现为中节指（趾）骨发育不全或与末端指（趾）骨融合，大拇指近侧指（趾）骨缩短，部分患儿掌骨缩短。IHH 基因杂合变异具有很大的临床异质性。Lucia 等[7]报道16 例IHH 杂合突变患儿中，均无BDA1 典型表现，其中2例患儿仅有身材矮小，9 例患儿身材矮小伴各种手指畸形（中节指骨缩短、远段指骨缩短、掌骨缩短、单独的指弯曲和锥形骨骺等），5 例患儿身材正常伴有指骨短缩。此外，第五指中节指骨短是常见的手部骨骼畸形，可单独存在。研究表明，IHH 突变人群中手部X 线观察到第五指中节指骨短发生率为64.3%，而在普通人群中的发生率为12.1%[8-9]。第五指是手部最后骨化的部位，第五指的骨骺发育不良可能与软骨形成障碍的易感性有关。本例患儿的表型要轻的多，仅表现为身材矮小伴有轻微的指骨短。

迄今报道的IHH 基因突变主要包括错义突变、移码突变等。文献表明，位于氨基末端结构域的所有突变都会影响该分子的结构，从而影响其生物学功能[10]。到目前为止，p.Glu95Lys（E58K）、p.Glu131Lys（E131K）和p.Asn100Glu（D100E）已被功能验证，这3 种变异均位于氨基末端区域，影响了Hh 与Ptc 的结合，降低其诱导细胞分化的能力[2]。本例患儿基因提示结果显示c.174G>C（p.E58D），编码区第174 号核苷酸由鸟嘌呤变异为胞嘧啶，导致第58 号氨基酸由谷氨酸变异为天冬氨酸，为错义突变。该突变位点位于氨基末端信号域，与前文相符，表明高度保守的谷氨酸对于IHH 信号通路的重要性。本例患儿突变位点为新发位点，结合临床特点及遗传学分析可判定为致病，丰富了该疾病的基因谱，蛋白功能研究对于验证临床意义未明的突变位点很重要，未来还需在此方向努力。

针对患儿身材矮小，应用rhGH 治疗是改善身高的重要方法。目前IHH 基因突变患儿应用rhGH改善身高鲜有报道。除了本研究中描述的患儿外，国内外文献中还报告了另外6 例患儿应用rhGH 改善身高（表3）[8,11]。本例患儿治疗开始年龄为2 岁10个月，为目前世界上报道应用rhGH 治疗最小年龄患儿。7 例患儿应用rhGH 治疗短期身高SDS 均有所改善。本例患儿在rhGH 治疗期间，IGF-1 水平保持在正常范围的上限，表明对rhGH 具有良好的敏感性。目前，越来越多的研究表明应用rhGH 治疗可以提高生长速度，改善矮小患儿身高。应用rhGH 治疗使IGF-1 维持在较高水平，可对生长板软骨细胞的增殖和肥大有刺激作用，在许多情况下非特异性地加速线性生长，从而部分弥补影响生长板IHH 信号通路的缺陷。但本例患儿应用rhGH 治疗时间较短，是否对终身高有改善还需长期随访。

表3 7 例应用rhGH 治疗的IHH 杂合突变患儿的基本资料

总之，本研究报道1 例以身材矮小就诊于儿科内分泌门诊的患儿，患儿为家族性矮小同时伴有手足小，指趾短粗，左手正位X 线提示第五指中节指骨短等表现。遗传学检查提示IHH 基因杂合突变。IHH 杂合突变可导致具有典型表现BDA1，还可能导致身材矮小，伴或不伴有轻微的骨骼异常，因此建议临床医师接诊家族性矮小患者时，应结合临床和影像学提示，即使症状不典型，也应及时行基因检测以进一步明确病因。此外，rhGH 可作为改善IHH 基因杂合突变患儿身高的治疗方法，但仍需大样本长时间观察其有效性和安全性。