陳 暢 魯艷芹,2,*

1.山東第一醫(yī)科大學(xué)(山東省醫(yī)學(xué)科學(xué)院)生物醫(yī)學(xué)科學(xué)學(xué)院(省醫(yī)藥生物技術(shù)研究中心) (山東 濟(jì)南 250117)

2.山東第一醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院內(nèi)分泌科 (山東 濟(jì)南 250014)

致死性發(fā)育不良(thanatophoric dysplasia，TD)是一種罕見的常染色體顯性遺傳病，發(fā)病率為1∶20,000～50,000[1]。80%病例是由編碼成纖維細(xì)胞生長因子受體的4p16染色體上的FGFR3基因雜合突變引起的[2]。TD主要表現(xiàn)為嚴(yán)重的四肢短小，皮膚褶皺、胸腔狹窄、大腦畸形等[2-3]。根據(jù)患者是否有彎曲的股骨，將TD分為TDⅠ和TDⅡ兩種亞型，TDⅡ患者股骨彎曲，伴有或不伴有三葉草頭骨；TDⅡ患者有直的股骨，均具有嚴(yán)重的三葉草頭骨[4]。TDI是最常見的亞型，每60000個(gè)嬰兒中有1個(gè)發(fā)病[5-6]。

1 致死性發(fā)育不良I型臨床表現(xiàn)

TDⅠ患者的主要臨床表現(xiàn)為四肢短小，股骨彎曲，皮膚褶皺，大頭畸形，腹部隆起。胎兒面部扁平，鼻橋凹陷，低位耳[7]。尚有1例患者伴有嚴(yán)重的水腫，但水腫是否與TDⅠ直接相關(guān)，目前尚未證實(shí)[8]。通常母親在產(chǎn)檢發(fā)現(xiàn)異常癥狀后一般會(huì)選擇終止妊娠，而活產(chǎn)嬰兒的存活率很低[9]。母親在妊娠時(shí)會(huì)伴有羊水過多而導(dǎo)致早產(chǎn)[10]，由于患者胸腔過度狹窄，肺部張力過高，肺功能不全，最終患者會(huì)死于呼吸衰竭[7,11]。但也有生存期長達(dá)4～9年的，這些患者通常伴有聽力、語言、精神障礙，生長遲緩，癲癇等，也有少數(shù)患者并發(fā)黑荊皮病[12-15]。影像學(xué)顯示患者伴有或不伴有三葉草頭骨，股骨彎曲呈“電話聽筒樣”，短管狀骨干骺端變寬長有骨刺，肋骨和骨骼較短，長骨弓形，椎間盤間隙較寬，板狀脊椎和H形椎骨，顱底和上頸椎明顯狹窄。骨盆短而寬[8,11]。

2 FGFR3基因結(jié)構(gòu)與功能

FGFR3是成纖維細(xì)胞生長因子受體(FGFR)家族的一員，在細(xì)胞周期和血管生成過程，特別是在軟骨發(fā)育中發(fā)揮重要作用[16]。此外，F(xiàn)GFR3的過表達(dá)和突變已在多種癌癥中被報(bào)道[17-18]。FGFR3是目前已知的唯一導(dǎo)致TD的基因，定位于4P16.3染色體上，由19個(gè)外顯子組成，分子量為16.5kb[9]。FGFR3是一種單通道跨膜蛋白，主要由3部分組成，即胞外區(qū)、跨膜區(qū)和胞內(nèi)區(qū)。其N端胞外結(jié)構(gòu)域包括三個(gè)免疫球蛋白樣亞結(jié)構(gòu)域(IgⅠ、IgⅡ、IgⅢ)，跨膜區(qū)由單個(gè)α螺旋組成，胞內(nèi)區(qū)包含酪氨酸激酶結(jié)構(gòu)域[19]。FGFR3是一種受體酪氨酸激酶(RTK)，與所有RTK一樣，F(xiàn)GFs與FGFR3結(jié)合后，F(xiàn)GFR3發(fā)生二聚化，酪氨酸激酶(tyrosine kinase，TK)磷酸化酪氨酸，然后募集并磷酸化STAT分子，STAT分子發(fā)生二聚化后可以將信號從細(xì)胞質(zhì)傳導(dǎo)到細(xì)胞核中，從而調(diào)控下游基因的轉(zhuǎn)錄過程[20-21]。在正常狀態(tài)下FGFR3調(diào)節(jié)骨和大腦皮層細(xì)胞的增殖、分化和發(fā)育。FGFR3在不同結(jié)構(gòu)域的異常突變使酪氨酸激酶獨(dú)立激活后，可導(dǎo)致多種不同的骨骼發(fā)育不良疾病，如軟骨發(fā)育不全癥(achondroplasia，ACH)、軟骨發(fā)育不良(hypochondroplasia，HCH)等[22-23]。

陳 暢，山東第一醫(yī)科大學(xué)本科生，研究方向?yàn)檫z傳學(xué)骨病。獲得校級獎(jiǎng)學(xué)金、泰山班獎(jiǎng)學(xué)金，榮獲“優(yōu)秀團(tuán)員”“優(yōu)秀團(tuán)干部”“優(yōu)秀學(xué)生”等榮譽(yù)。第七屆“互聯(lián)網(wǎng)＋”比賽項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，獲得校賽三等獎(jiǎng)，第十三屆“挑戰(zhàn)杯”省獎(jiǎng)負(fù)責(zé)人，擁有軟著4項(xiàng)，在申專利2項(xiàng)。

魯艷芹，碩士生導(dǎo)師，現(xiàn)任山東第一醫(yī)科大學(xué)（山東省醫(yī)學(xué)科學(xué)院）研究員。主要研究方向?yàn)檫z傳學(xué)骨病，擅長骨生化與分子生物學(xué)、罕見病學(xué)。兼任中國研究型醫(yī)院罕見病分會(huì)理事，中華預(yù)防醫(yī)學(xué)會(huì)生物信息學(xué)分會(huì)委員，山東省罕見疾病防治協(xié)會(huì)常務(wù)理事，山東省醫(yī)學(xué)會(huì)罕見病分會(huì)委員。《中國骨質(zhì)疏松雜志》常務(wù)編委，《Journal of Musculoskeletal Disorders and Treatment》與《Intractable ＆ Rare Diseases Research》等雜志編委。主持或?yàn)橹鲄⑴c國家級、省級課題47項(xiàng)，發(fā)表學(xué)術(shù)論文111篇，授權(quán)發(fā)明專利11項(xiàng)（為首8項(xiàng)）、公開發(fā)明專利5項(xiàng)，出版論著兩部，其中聯(lián)合副主編書籍《骨內(nèi)科學(xué)》1部，參加及應(yīng)邀國內(nèi)外會(huì)議報(bào)告60余次。曾獲國家級省級獎(jiǎng)勵(lì)9項(xiàng)，包括山東省科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)1項(xiàng)(第4位)、二等獎(jiǎng)3項(xiàng)(第2、3、3位)、中華醫(yī)學(xué)科技獎(jiǎng)三等獎(jiǎng)1項(xiàng)(第4位)、山東省醫(yī)學(xué)科技創(chuàng)新成果二等獎(jiǎng)1項(xiàng)(首位)、三等獎(jiǎng)2項(xiàng)(首位、第2位)；山東省軟科學(xué)優(yōu)秀成果二等獎(jiǎng)(第2位)；市級及校級科研獎(jiǎng)勵(lì)6項(xiàng)。

3 致死性發(fā)育不良Ⅰ型發(fā)病機(jī)制

目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)TD1存在19種不同類型的突變，包括9種錯(cuò)義突變、1種插入突變和9種終止密碼子突變(見表1)。而TD2僅有659Glu(K650E)一種突變類型[24]。在9種錯(cuò)義突變中有6種(p.Arg248Cys、p.Tyr373Cys、p.Ser249Cys、p. Ter807Cys、p.Ser371Cys、p. Gly370Cys)是主要的突變類型。其中Arg248Cys和Tyr373Cys占所有TDⅠ病例的60%～80%[3]。這些突變發(fā)生在FGFR3的Ig2～I(xiàn)g3連接結(jié)構(gòu)域或胞外近膜結(jié)構(gòu)域，都涉及野生型氨基酸殘基突變?yōu)榘腚装彼釟埢Ｔ谶@種情況下，突變的半胱氨酸殘基可以在沒有配體的情況下激發(fā)受體磷酸化，促進(jìn)受體的激活，從而促進(jìn)下游信號信號相關(guān)的激酶傳導(dǎo)[6,20,25]，F(xiàn)GFR3的過度活化抑制成骨細(xì)胞的形成，阻礙骨的正常生長[20]。通過阻斷配體與受體的結(jié)合，阻斷酪氨酸酶活性或拮抗FGFR3下游信號通路等方法來調(diào)節(jié)FGFR3誘導(dǎo)的信號通路為改善FGFR3基因相關(guān)的骨骼發(fā)育不良表型提供了可能性[16]。Farmakis等[20]在2014年報(bào)道一例發(fā)生Lys650Met突變的患者，該患者的臨床表型比較復(fù)雜，既有表現(xiàn)出TDⅠ的臨床癥狀如大頭畸形、額突、腹部隆起等卻不伴有彎曲的股骨，同時(shí)患者還患有黑荊皮病，由此推測該類突變與患者的嚴(yán)重表型有關(guān)。

表1 與TD1相關(guān)FGFR3的所有突變類型

L i n d y 等[24]在2 0 1 5 年首次報(bào)道了一例患者發(fā)生c.742_743insTGT插入突變，推測該突變和c.742C＞T、c746C＞G有相似的作用機(jī)制。通過插入一個(gè)新的半胱氨酸殘基可以和已存在的半胱氨酸殘基之間形成二硫鍵，從而導(dǎo)致FGFR3蛋白的二聚化增強(qiáng)。

Gomes等[25]在2018年通過對123個(gè)患有不同骨骼發(fā)育不良疾病的患者進(jìn)行測序發(fā)現(xiàn)一例存在復(fù)合突變的患者，該患者發(fā)生c.1130 T＞C和c.1138G＞A兩種突變類型。這種突變可能對FGFR3的激活有加強(qiáng)效應(yīng)，類似于純合子作用，這可能是導(dǎo)致患者具有嚴(yán)重表型的原因。9種終止密碼子的突變[c.2418G＞T(Ter807Leu)，c.2419 T＞G(Ter807Gly),c.2419 T＞C(Ter807Arg), c.2419 T＞A(Ter807Arg),c.2420G＞T(Ter807Leu), c.2420G＞C(Ter807Ser),c.2421A＞T(Ter807Cys), c.2421A＞C(Ter807Cys), 和c.2421A＞G(Ter807Trp)]導(dǎo)致了6種不同蛋白質(zhì)序列的擴(kuò)展和1個(gè)由鏈終止密碼子突變導(dǎo)致的編碼框架的延長[11]。

4 致死性發(fā)育不良Ⅰ型早期診斷與預(yù)防

雖然致死性發(fā)育不良的發(fā)病率比較低，但是患者基本在圍產(chǎn)期變會(huì)死亡，因此早期的產(chǎn)前診斷是有必要的。TDⅠ的產(chǎn)前診斷包括超聲檢查和FGFR3的分子遺傳學(xué)分析。Wang等[26]發(fā)現(xiàn)TDⅠ患者的雙頂骨直徑與股骨長度比值(BPD/FL)均高于正常值，推測BPD/FL的比值可作為篩查妊娠早期發(fā)育不良的有效超聲檢查標(biāo)志物。John Wiley等人發(fā)現(xiàn)通過超聲檢查TDⅠ患者的頸透明度明顯增厚[29]。但2D超聲檢查并不能很好的觀察到患者的表型，3D超聲能夠增強(qiáng)與TD相關(guān)的皮膚褶皺和顱面和肢體畸形的可視化，因此3D超聲檢查輔助2D檢查是有必要的[11,30]。然而早期診斷雖然可以檢查出患者的異常癥狀，但很難與其他骨骼發(fā)育不良性疾病進(jìn)行區(qū)分，有報(bào)告曾指出僅有65%的胎兒通過產(chǎn)前超聲診斷可以得到準(zhǔn)確診斷，因此準(zhǔn)確及時(shí)的產(chǎn)前診斷致死性發(fā)育不良是一個(gè)艱巨的挑戰(zhàn)，需要更多的輔助檢查來確診疾病[31-32]。有實(shí)驗(yàn)初步證實(shí)當(dāng)游離胎兒DNA濃度≥3%時(shí)，母體游離胎兒DNA檢測在篩查胎兒新發(fā)軟骨發(fā)育不良癥和致死性侏儒癥的基因突變或父源遺傳性中具有較高的質(zhì)控水平和準(zhǔn)確性[33]。Tan等[5]首次提出TDⅠ患者伴有頂蓋板發(fā)育不良和腦導(dǎo)水管狹窄，胎兒的MRI具有描繪TD神經(jīng)影像學(xué)特征的潛力，這是超聲檢查無法做到的，并可謂預(yù)后、產(chǎn)前死亡率預(yù)測和早期父母咨詢提供額外的信息。在遺傳咨詢和未來靶向治療的精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)時(shí)代，通過分子研究來識(shí)別FGFR3的突變對于TD的診斷是必不可少的，因此可以通過羊水穿刺進(jìn)行基因診斷[23,32]。然而羊水穿刺等診斷具有挑戰(zhàn)性，通常需要有創(chuàng)檢測。隨著高分子通量測序的發(fā)展，基因測序在分析母體血液中游離的DNA具有較大的潛力，可以用于單基因疾病的產(chǎn)前診斷，提供了一種準(zhǔn)確、靈活的無創(chuàng)產(chǎn)前診斷，該方法在懷孕11周后便可使用[34]。

盡管該病的復(fù)發(fā)率小于2%，但是早期的產(chǎn)前診斷和遺傳咨詢是有必要的[8]。對于存活的患者，由于患者胸腔狹窄、呼吸困難，也因此給予患者正確的家庭護(hù)理和營養(yǎng)供給是必需的[7]。

5 展 望

國內(nèi)外學(xué)者對致死性發(fā)育不良的發(fā)病機(jī)制與致病基因功能及遺傳方式進(jìn)行了廣泛的理論研究，該病是由4p染色體上的FGFR3基因突變所致的，屬于常染色體顯性遺傳，但對其準(zhǔn)確及時(shí)的產(chǎn)前診斷和治療的研究還比較欠缺。致死性發(fā)育不良患者及家庭承擔(dān)著巨大的生活壓力和心理負(fù)擔(dān)，因此對該病的產(chǎn)前診斷和治療方案仍是今后的研究方向。