1 例COMP 基因突变所致假性软骨发育不全病例报告

刘蕊蕊，马士凤，刘笑孝，周娜，余俐璇，盛斯涵，郑荣秀

（天津医科大学总医院儿科，天津 300052）

假性软骨发育不全（Pseudoachondroplasia，PSACH）是由位于19 号染色体p13.1-p12 的软骨寡聚基质蛋白（cartilage oligomeric matrix protein，COMP）基因突变引起的骨骼发育不良症[1]，临床表现包括矮小、四肢短小、关节异常和早发性骨关节炎等[2-3]。该病呈常染色体显性遗传模式，发病率约为1/30 000[4]。COMP 基因主要在软骨、骨骼及肌肉组织中表达，其突变导致蛋白质错误折叠，引发软骨细胞过早死亡和软骨内骨形成障碍[5]。本文介绍1 例假性软骨发育不全病例，并进行相关文献回顾，以加强对该病的认知。

1 病例资料

1.1 临床资料 10 岁3 个月女童，因“发现身材偏矮及双下肢弯曲5 年余”于2021 年4 月就诊。患儿为足月剖宫产儿，出生体重3.1 kg，出生身长50 cm，无产伤及出生窒息，生后喂养史及坐、立、行、走、出牙、语言发育未见异常。家属于患儿5 岁时发现其身材较同龄人偏矮，生长速率减慢，同时发现患儿膝内翻。当时因“剧烈活动后出现肢体乏力及膝盖、足部疼痛”，于外院诊断“膝内翻、骨骼发育不良”，佩戴支具治疗，但症状逐渐加重，活动耐力下降。近5 年身高增长仅约2.0 cm。

家族史：祖母双腿轻度膝内翻，祖父双腿膝内翻；母亲体健，身高155 cm；父亲双腿轻微膝内翻，身高173 cm；有一弟弟，5 岁8 个月，身高105 cm（位于同年龄同性别儿童身高第3 百分位数以下），身材匀称，无畸形表现。

体格检查：身材矮小，鼻梁塌陷，无明显前额突出，心肺腹查体均未见异常，脊柱腰椎前凸，四肢短小，双侧上肢达髂部，双腿膝内翻，双侧腕骨膨大（图1），扁平足，女童外阴，Tanner Ⅰ期[Tanner 分期，也称为性成熟评分（SMR），是根据男童睾丸、阴毛外观；女童乳房、阴毛外观情况，标记儿童第二性征发育程度的评分系统，从未发育的幼儿期至成人状态，各分为Ⅰ至Ⅴ期]。神经系统查体未见异常（表1）。

图1 患儿身材及外观

表1 患儿体格检查结果

1.2 实验室检查 血尿便常规、肝肾功能、游离甲状腺功能（甲功）、肾上腺皮质功能均未见异常；生长激素激发试验示生长激素峰值为7.28 ng/mL，胰岛素样生长因子1（insulin-like growth factor-1，IGF-1）128.00 ng/mL（-2 SD～-1 SD），胰岛素样生长因子结合蛋白3（insulin-like growth factor binding protein-3，IGFBP-3）3.73 μg/mL（-1 SD～0 SD）；血钙、血磷在正常范围内，碱性磷酸酶亦未见异常；性激素为青春期前水平；25（OH）维生素D 数值偏低（表2）。染色体核型分析结果：46，XX。

表2 部分实验室检查结果

1.3 影像学检查 左手正位X 线提示骨龄约6.0岁（CHN2 法），明显落后于年龄，可见尺桡骨远端膨大呈喇叭状。腰骶椎正侧位X 线、骨盆正位X 线、双侧胫腓骨正侧位X 线均提示患儿骨骼改变符合“软骨发育不全”影像学表现（图2）。垂体平扫核磁提示垂体形态正常，两侧对称，高度约4.4 mm。腹部B 超未见异常。妇科B 超可见子宫体长20 mm×9 mm×14 mm，内膜未显示；右侧卵巢大小约18 mm×15 mm×10 mm（体积1.4 mL）；左侧卵巢大小约2 mm×16 mm×12 mm（体积2.0 mL），子宫及卵巢发育程度与性激素水平均处于青春前水平。

图2 X 线表现

1.4 基因学检查 全外显子基因检测（北京迈基诺医学检验中心）结果显示患儿COMP 基因存在1 个杂合突变，为错义突变，导致第681 号氨基酸由丝氨酸变为苏氨酸[c.2041T＞A（p.S681T）]。根据美国医学遗传学与基因组学会（ACMG）发布的变异解读指南，判定为疑似致病性变异；高通量测序显示患儿弟弟无相应变异。再通过Sanger 测序对其父母进行验证，患儿父母均无相应变异，患儿为自发突变（图3）。且全外显子基因检测未发现患儿及家族成员存在其它与矮小及软骨发育不全相关的可疑变异。

图3 患儿及主要家族成员COMP 基因检测结果

1.5 治疗与随访 患儿已行手术治疗矫正下肢畸形，目前仍在恢复中，嘱其监测身高变化，密切随访。

2 讨论

假性软骨发育不全是由于COMP 基因突变所致，是除FGFR3 基因突变外，最常见的导致软骨发育不良的病因。该病以不成比例的矮小、四肢短小、关节异常和早发性骨关节炎为主要特征[3]。COMP 基因位于19 号染色体19p12-13.1，由19 个外显子组成，表达的COMP 蛋白为550 kD 的五聚体基质蛋白，包括1 个N-末端卷曲结构域、4 个Ⅱ型（epidermal growth factor，EGF）重复序列、8 个Ⅲ型钙结合重复结构域和1 个C-末端结构域（CTD）[6-7]，其主要分布在软骨、骨骼和肌肉组织中[8-9]，参与软骨细胞增殖及附着。基因突变可以干扰蛋白质的结构及向细胞外基质输出过程[1，10]，从而使COMP 蛋白滞留在生长板软骨细胞的内质网中，构成一个细胞内基质网络，引起持续的内质网应激，影响正常的细胞清除机制，导致生长板软骨细胞过早死亡，限制长骨的生长[11-18]。此外，COMP 通过介导软骨纤维与纤维外基质之间的相互作用发挥界面作用[19-20]，突变的COMP 干扰了细胞外基质的形成，从而导致韧带松弛，引起早期关节损伤[4，8]。COMP 的突变可导致两种骨骼发育不良，包括假性软骨发育不良（PSACH）和多发性骨骺发育不良（multiple epiphyseal dysplasia，MED/EDM1）[21]。

PSACH 呈常染色体显性遗传，目前已经发现200 多个PSACH 致病突变[22]，大多数集中在第8 至14 外显子内，这些外显子参与编码Ⅲ型钙结合重复结构域。外显子16 和18 也是突变常见位置之一，这两个外显子参与编码C-末端球状结构域的特定片段[6-7，23-24]。但本例患儿的突变发生在COMP 基因第17 外显子，编码C-末端球状结构域，表现为错义突变c.2041T＞A，导致第681 号氨基酸由丝氨酸变为苏氨酸（p.S681T），该突变在HGMD 专业版数据库、ClinVar 数据库、ESP6500、千人基因组数据库均未收录，考虑为新发突变。UCSC 数据库示c.2041T＞A（p.S681T）在各物种中均高度保守（http://genome.ucsc.edu/cgi-bin/hgGateway，图4）。通过生物信息学分析软件SIFT、PolyPhen_2、MutationTaster、REVEL对突变位点进行功能预测结果分别为有害（评分0.003）、有害（评分0.972）、有害（评分1.00）、有害（评分0.865）。利用在线同源建模程序Swiss-Mode（https://www.swissmodel.expasy.org/）及PyMol 软件构建合适的蛋白模型模拟突变蛋白结构（PDB 代码3fby，图5），并将笔者发现的变异绘制到三维结构上，显示了野生和突变模型的重叠（图5），虽然氨基酸的亲水性及极性未发生变化，但突变后其侧链多了一个碳原子，且该突变位点处于11β 折叠，导致局部冲突得分由39.03 变为50.81（http://missense3d.bc.ic.ac.uk/～missense3d/）。结合患儿临床特征及家族史，判定此变异为致病性变异。

图4 突变位点保守性分析

图5 三维蛋白图谱

假性软骨发育不全的患儿出生时身长、体重及面容均与健康儿童无异[5]。通常在学习行走时出现步态蹒跚，同时生长速率下降，约2 岁左右身高低于正常水平，并且表现为不成比例的身材矮小[25-26]。患儿往往表现为四肢短小，手腕尺骨偏斜，肘外翻，手指较短，外观粗短，指骨、掌骨均较短，双侧下肢外翻、内翻或风吹畸形。同时存在韧带松弛和关节过度伸展，特别是在手、膝关节和踝关节通常可以观察到活动范围缩小，部分可存在脊柱侧弯及腰椎前突[3，5，27]。最常见的并发症是早期发作的关节疼痛，通常归因于关节侵蚀和骨关节炎[28]，在儿童时期就常有关节疼痛，特别是下肢大关节。成年后的平均身高，女性为116 cm，男性为120 cm。既往已报道与本例同一位置但不同氨基酸突变（2042C＞G，Ser681Cys）[29]，患儿9 岁发病，身高位于P3～P25，以关节过度活动和关节疼痛逐渐加重为主要表现，确诊为MDE，以髋关节、膝关节和踝关节受累为主。与本例患儿相比，其发病年龄较晚，身高受损、下肢畸形较轻，以“关节过度活动及疼痛为主要临床表现”，骨骺特点为小的、不规则形状的骨骺。这表明同一基因相同位置的不同氨基酸变异，会导致不同表型。

X 线对假性软骨发育不全诊断具有重要意义。患儿往往存在骨骺骨化延迟，椎体发育不良，椎体呈鸟喙样改变。骨盆较小，髋臼外形不整齐，边缘可能硬化，股骨头骨骺较小，股骨颈较短，干骺端边缘不规则；可有膝关节内翻或外翻成角畸形，股骨远端、胫骨近端干骺端发育不良。掌骨和指骨通常明显较短，骨骺通常较小或呈锥形，干骺端发育不良，腕骨形状不规则[3，5]。

假性软骨发育不全严重影响患者的生活质量，但目前尚无有效治疗方法。治疗方案的选择主要依据患者的年龄、肢体畸形的严重程度以及关节破坏的程度，以对症处理为主，如关节置换或截骨矫形术[1，5]，生长激素治疗对假性软骨发育不全患儿身高增长无明显作用[30]。针对COMP 蛋白在细胞内沉积所致的强烈的持续内质网应激、炎症和氧化应激这一特征，通过抗氧化疗法和非甾体抗炎药疗法（如白藜芦醇、双氯芬酸、吲哚美辛、布洛芬、阿司匹林或酮洛芬）减少COMP 蛋白在生长板软骨细胞内的滞留及降低炎症，从而达到减少内质网应激的目的，可能具有一定的效果[4，15]。

COMP 基因突变导致的假性软骨发育不全是较为常见的骨软骨发育不良性疾病。软骨发育异常，骨骼畸形，严重影响患儿生活质量，早期根据临床表现进行诊断，适时干预治疗，并进行规律随访，可及早减轻对患儿生理及心理影响，改善患儿生活质量。本例患儿处于生长发育阶段，下肢畸形明显，活动后有肢体乏力及膝盖、足部疼痛明显，手术矫正畸形，减轻下肢畸形，保持适度活动能力将是尽量保证生长发育的良好举措。