Martin O Savage, Cecilia Camacho-Hübner, Alessia David, Louise A Metherell, Vivian Hwa¹, Ron G Rosenfeld² and Adrian J L Clark

Endocrinology Centre, William Harvey Research Institute, Queen Mary, University of London, London, EC1M 6BQ UK, ¹ Department of Pediatrics, Oregon Health and Sciences University, Portland, Oregon, 97239-3098 USA and ² Lucile Packard Foundation for Children’s Health, Palo Alto, California, 94304 USA

該文發(fā)表在2007年3月16~18日葡萄牙里斯本舉辦的“生長(zhǎng)與代謝生物學(xué)進(jìn)化”專題研討會(huì)“伊普森”專輯中。伊普森支持了專輯的發(fā)表。

摘要 

背景：特發(fā)性矮身高（Idiopathic short stature，ISS)包括了一系列的疾病，某些由GH-IGF-I軸的缺陷所引起。在美國(guó)ISS是被批準(zhǔn)的GH治療的適應(yīng)癥，不久也很可能得到歐洲的批準(zhǔn)。單基因缺陷分析為了解生長(zhǎng)調(diào)節(jié)生理學(xué)做出了許多的貢獻(xiàn)。這種類型的研究有助于預(yù)測(cè)GH或IGF-I治療的生長(zhǎng)反應(yīng)嗎？

方法：綜述選擇GH或IGF-I治療ISS的基本原理。許多ISS病人有低水平的IGF-I，但對(duì)于短期GH處理的反應(yīng)，大部分病人能夠生成IGF-I。似乎存在某些GH抵抗。綜述幾類GHIS和ISS病人的突變分析。

結(jié)果：低IGF-I水平提示了未知的GH缺乏或GH抵抗。在典型GHIS病人，IGFBP-3水平與身高SDS正相關(guān)。突變與表型之間無(wú)相關(guān)，攜帶同一突變的病人表型有寬大的可變性。在<5%的ISS病人存在雜合子GH受體突變，這些突變對(duì)生長(zhǎng)缺陷的作用存在疑問(wèn)。已經(jīng)證明擾亂生長(zhǎng)的顯性負(fù)突變是例外。

結(jié)論：單基因缺陷分析不能敏感地預(yù)測(cè)表型，并不能預(yù)測(cè)GH或IGF-I治療的生長(zhǎng)反應(yīng)。內(nèi)分泌異常與表型有較清楚的相關(guān)，因此可更好地指導(dǎo)治療反應(yīng)。Eur J Endocrinol, 2007, 157(suppl1):33-37.

前言

    矮身高兒童的診斷是一個(gè)難題，臨床表型、內(nèi)分泌特征和遺傳因素都作用于特定類型的診斷。分子遺傳學(xué)的發(fā)展改變了內(nèi)分泌學(xué)診斷的許多方面，可能使通過(guò)病史、臨床評(píng)價(jià)和適當(dāng)深入分析的傳統(tǒng)臨床過(guò)程發(fā)生“短路”。然而，不應(yīng)鼓勵(lì)不考慮基本步驟而對(duì)病人進(jìn)行基因型分析，因?yàn)橹挥性诹私饬藘?nèi)分泌機(jī)制受到干擾的程度，并因此歸因于遺傳缺陷的情況下，才能對(duì)遺傳結(jié)果進(jìn)行解釋。

特發(fā)性矮身高（idiopathic short stature，ISS)術(shù)語(yǔ)描述了無(wú)特定病因的寬大范圍的矮身高兒童。在ISS病人中，已經(jīng)排除了特定病因，例如，生長(zhǎng)激素缺乏、特納綜合征、因出生體重矮身高、小于孕齡兒、畸形綜合征和慢性兒科疾病。排除這些病因后，還有很多種選擇的矮身高兒童，可能包括了遺傳或家族性矮身高、體質(zhì)性生長(zhǎng)延遲、以及相對(duì)于父母靶身高異常矮的兒童，這些兒童可能存在未知的內(nèi)分泌缺陷。

由治療的觀點(diǎn)出發(fā)，后一類兒童是重要的。如果這一類兒童存在未知的GH缺乏，那么他們會(huì)對(duì)GH治療出現(xiàn)良好的反應(yīng)，然而如果是GH抵抗，就可能是重組人胰島素樣生長(zhǎng)因子-I（rhIGF-I）治療的候選者。在本短評(píng)中，將討論遺傳學(xué)分析是否能夠幫助預(yù)測(cè)適當(dāng)?shù)闹委熌Ｊ降膯?wèn)題。

ISS的內(nèi)分泌特征

通過(guò)定義，ISS兒童有正常的GH分泌，GH的分泌幾乎都是使用藥理學(xué)GH刺激試驗(yàn)來(lái)分析。在矮身高的臨床診斷中，很少包括自發(fā)GH分泌的評(píng)價(jià)。GH神經(jīng)內(nèi)分泌機(jī)能障礙的實(shí)體仍然存在爭(zhēng)論；然而，大部分臨床醫(yī)生已經(jīng)觀察到，藥物刺激試驗(yàn)后GH峰正常的矮身高兒童生長(zhǎng)緩慢而且對(duì)GH治療反應(yīng)良好。我們研究組在ISS病人，研究了自發(fā)GH分泌，發(fā)現(xiàn)總的平均GH分泌稍下降，與66名正常身高對(duì)照組比較，以SDS表示的GH分泌為：基礎(chǔ)GH -0.84(–0.84–0.93), GH峰與0相比的高度–0.36 (–1.26–1.51，二者P<0.05)；總GH分泌–0.76 (–1.22–0.42)，基線之上的總GH分泌–0.67 (–1.21–0.94，二者P<0.01)。

ISS兒童有相對(duì)正常的GH結(jié)合蛋白水平（GHBP）。但是，某些被選擇以GH治療的病人有低濃度的GHBP，提示GH受體（GHR）功能的下降。這些病人有較低水平的IGF-I，而內(nèi)源性GH分泌較高，提示了GH的部分不敏感性。ISS兒童的基礎(chǔ)IGF-I水平通常處于低至正常低水平之間。但是，IGF-I的缺乏程度不如嚴(yán)重GH缺乏以及典型的或非典型的GHIS病人那樣顯著。

在對(duì)ISS兒童的某些IGF-I生成實(shí)驗(yàn)研究表明，IGF-I和IGF結(jié)合蛋白（IGFBP-3）生成下降，與某種程度的GH抵抗一致，但比純合子GHR缺陷病人高許多。我們研究組在標(biāo)準(zhǔn)化的低劑量IGF-I生成實(shí)驗(yàn)中，證實(shí)了滿意的IGF-I和IGFBP-3的生成，表明大部分ISS兒童能夠?qū)Χ唐贕H刺激產(chǎn)生反應(yīng)。ISS病人的GH-IGF-I軸的異常得到了公認(rèn)。

ISS的遺傳研究

ISS病人與部分或非典型GH不敏感性（GHI）病人之間存在重疊。這種認(rèn)識(shí)來(lái)自于歐洲GHI病人組群研究，其中某些病人沒有典型的Laron綜合征表現(xiàn)。事實(shí)上，某些病人有輕微矮身高和正常的面部外觀，生化異常較小。

這里應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)，在歐洲GHI系列中，GHR純合子突變與臨床表型之間無(wú)相關(guān)，這與以IGFBP-3 SDS表示的生物缺陷與身高SDS之間密切正相關(guān)的報(bào)告截然不同。

在1997年，Ayling et al.對(duì)無(wú)Laron綜合征特征的矮身高家庭異常生長(zhǎng)的遺傳提出了新看法。兒童及其母親有顯性負(fù)效應(yīng)的雜合突變，這種突變(IVS8as-1 GC)位于外顯子8的剪接受點(diǎn)，導(dǎo)致外顯子9的遺漏和缺失的GHR產(chǎn)物。突變GHR與野生型GHR形成二聚體，對(duì)正常蛋白發(fā)揮顯性負(fù)效應(yīng)。Iida報(bào)告的第二種突變(IVS9ds+1 GA)導(dǎo)致同樣的結(jié)果。這兩種病人都有陽(yáng)性GHBP和正常的面部外觀。

在引起外顯子6和7之間插入假外顯子突變的4名兄弟姐妹，我們報(bào)告了類似的表型，108 bp插入引起密碼子206和207之間額外的36個(gè)氨基酸（圖1）。我們預(yù)測(cè)，這將影響受體的二聚作用；但突變GHR的晶體結(jié)構(gòu)模型表明未發(fā)生二聚作用區(qū)域的改變，細(xì)胞研究中發(fā)現(xiàn)了傳遞的缺陷。我們?cè)谧罱囊豁?xiàng)研究報(bào)告中，進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)了有這種突變的多名病人。但是，仍然缺乏基因型與表型的關(guān)系。

ISS的雜合子GHR突變

    已經(jīng)評(píng)價(jià)了GH分泌正常的ISS病人的GHR異常。雖然報(bào)告了60多種GHR分子學(xué)缺陷，但是大部分ISS病人有正常的GHR編碼區(qū)域。

在1995年，Goddard et al.研究了一組提示，部分GHIS的ISS病人有低血清GHBP。4名病人有雜合子GHR突變。1名病人的復(fù)合雜合子（兩種有害的突變，E44K 和R161C）能夠解釋病人的矮身高。其它3名病人，可能在細(xì)胞內(nèi)區(qū)域存在第二種未被識(shí)別的引起ISS的突變，因?yàn)閷?duì)這些病人未進(jìn)行跨膜和細(xì)胞內(nèi)區(qū)域測(cè)序。為此，Goddard研究組研究了100名全I(xiàn)SS譜的病人，結(jié)果發(fā)現(xiàn)3名雜合子細(xì)胞內(nèi)突變攜帶者，1名外顯子10內(nèi)的雜合子突變(A478T)。同樣，一項(xiàng)17名ISS病人的研究發(fā)現(xiàn)，1名病人外顯子6有新雜合突變(V144I)而另一等位基因無(wú)突變的病人。另一項(xiàng)26名ISS病人的研究發(fā)現(xiàn)了1名以前曾經(jīng)報(bào)告過(guò)的雜合子GHR突變(R161C)病人。最近的37名ISS病人的研究揭示了兩種新的GHR突變(C94C, V144A)，而在100名對(duì)照組則未發(fā)現(xiàn)。這些研究主要依賴了單鏈構(gòu)象分析，而不是GHR基因的完全測(cè)序?？傊?，可以估價(jià)，最多5%的ISS病人有雜合子GHR突變，引起生長(zhǎng)障礙中的作用尚不清楚（圖2）。

單核苷酸多態(tài)性與矮身高

在ISS病人也已經(jīng)鑒別了GHR多態(tài)性，兩種突變(C422F和P561T)與ISS有關(guān)，但尚未驗(yàn)證這些突變的功能。在野生型與C422F突變GHR之間無(wú)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)差異。在5%的正常人群發(fā)現(xiàn)有P561T變化，但與身高無(wú)關(guān)。

與矮身高有關(guān)的GH作用新遺傳缺陷

GHR細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)(STAT5b)缺陷

兩項(xiàng)研究證明了ISS病人STAT蛋白缺乏GH引起的酪氨酸磷酸化，但是作者未能鑒別出這些病人的突變。只在最近，出現(xiàn)了第一篇GH信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)級(jí)聯(lián)缺陷的報(bào)告。Kofoed et al.報(bào)告了STAT5b基因外顯子15的純合子突變，并證明了突變的蛋白不能被GH所激活，因此不能激活基因的轉(zhuǎn)錄。這名兒童具有嚴(yán)重的GHI特征，同時(shí)具有與無(wú)功能性STAT5b相一致的免疫缺陷。

最近，Rosenfeld et al.仔細(xì)推敲并綜述了目前所報(bào)告的7名不同病例，顯然，遺傳突變與生長(zhǎng)表型相關(guān)，這種生長(zhǎng)表型不如純合子GHR突變所引起的Laron綜合征那么嚴(yán)重，我們兩病例的研究與此一致。盡管如此，生化特征證實(shí)了嚴(yán)重而明確的GHI。

酸性不穩(wěn)定亞單位（ALS）缺陷

IGF-I是調(diào)節(jié)人類生長(zhǎng)的依賴GH的效應(yīng)蛋白，在循環(huán)系以IGF-I、IGFBP-3和ALS組成三元絡(luò)合物。ALS敲除動(dòng)物模型提出了在IGF-I系統(tǒng)中ALS作用的新看法，出生后3周可見生長(zhǎng)不足，GH水平正常，而IGF-I和IGFBP-3顯著下降。在2004年，Domene et al.報(bào)告了首例ALS突變失活病例。這種缺陷為1338位置上鳥嘌呤缺失，導(dǎo)致移碼和過(guò)早終止密碼子(1338delG, E35fsX120)的出現(xiàn)。但基礎(chǔ)GH水平增加，IGF-I和IGFBP-3下降，ALS檢測(cè)不到，對(duì)于GH刺激無(wú)反應(yīng)。此后，又報(bào)告了幾例ALS突變病例。相對(duì)隱秘的生長(zhǎng)缺陷可由GHR上調(diào)刺激的生長(zhǎng)板內(nèi)局部保持IGF-I生成來(lái)解釋（圖3）。

是GH還是IGF-I治療ISS？

如上述所討論，ISS由廣泛選擇的不同矮身高病因的病人所組成。某些兒童有一定程度的GH缺乏，對(duì)于GH替代治療有良好的反應(yīng)，而另一些病人有生長(zhǎng)激素抵抗，更得益于IGF-I治療。尚無(wú)對(duì)ISS兒童以IGF-I治療經(jīng)驗(yàn)的報(bào)告。

另一方面，現(xiàn)在以GH治療ISS的報(bào)告很多。在2003年，F(xiàn)DA批準(zhǔn)以GH治療ISS病人，本評(píng)論不對(duì)非GH缺乏的矮身高病人以GH治療的益處進(jìn)行討論，因?yàn)榭梢灶A(yù)期，在多種病人人群會(huì)存在有良好反應(yīng)者和反應(yīng)不好的病人。顯然，這在一定程度是GH反應(yīng)性或敏感性在起作用。治療中循環(huán)IGF-I水平與反應(yīng)程度相關(guān)。

結(jié)論

    遺傳學(xué)分析增加了對(duì)矮身高調(diào)查分析的范圍。但是，特殊突變的性質(zhì)不能預(yù)測(cè)特定的促進(jìn)生長(zhǎng)治療的反應(yīng)。在GH抵抗疾病領(lǐng)域中，基因型-表型關(guān)系較低，通過(guò)研究基礎(chǔ)和刺激的IGF-I水平可以達(dá)到更好的生長(zhǎng)預(yù)測(cè)。然而，在澄清生長(zhǎng)缺陷病因中，特定單基因突變的鑒別非常重要，如同STAT5b和ALS突變所證實(shí)。與基因多態(tài)性不同的基因缺陷的鑒別有助于闡明生理學(xué)機(jī)制，但目前還達(dá)不到敏感預(yù)測(cè)最佳治療選擇或反應(yīng)性。

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