FGFR3基因相關(guān)性短肢發(fā)育異常胎兒X線分析

黃軒黃林環(huán)李琳薛銳垣黃斌杰謝仕蘭張程祎方群*

（1.中山大學(xué)附屬第一醫(yī)院婦產(chǎn)科胎兒醫(yī)學(xué)中心，廣東廣州 510080；

2.中山大學(xué)中山醫(yī)學(xué)院，廣東廣州 510080）

FGFR3基因相關(guān)性短肢發(fā)育異常胎兒X線分析

黃軒1黃林環(huán)1李琳2薛銳垣2黃斌杰2謝仕蘭2張程祎2方群1*

（1.中山大學(xué)附屬第一醫(yī)院婦產(chǎn)科胎兒醫(yī)學(xué)中心，廣東廣州 510080；

2.中山大學(xué)中山醫(yī)學(xué)院，廣東廣州 510080）

目的探討軟骨發(fā)育不全、致死性骨發(fā)育不良Ⅰ型等成纖維細(xì)胞生長因子受體3基因（fibroblast growth factor 3，F(xiàn)GFR3）相關(guān)性短肢發(fā)育異常胎兒X線特點。方法取產(chǎn)前超聲疑診、經(jīng)FGFR3基因檢測確診的6例軟骨發(fā)育不全和9例致死性骨發(fā)育不良Ⅰ型引產(chǎn)胎兒為研究組（ACH組和TDI組），65例因計劃生育或其他原因引產(chǎn)的骨骼發(fā)育正常胎兒為對照組。3組胎兒引產(chǎn)后行全身整體正側(cè)位X線檢查，定性分析3組胎兒全身骨骼發(fā)育特點，定量比較分析3組胎兒坐骨切跡角度、肱骨長／寬、股骨長／寬、第一腰椎長／高、腰椎椎弓根間距比（L4／L1）、腓骨長／脛骨長等指標(biāo)。結(jié)果ACH組胎兒X線表現(xiàn)：6／6例為長骨干骺端膨大、火焰狀、邊緣不光整；5／6例長骨粗短、方形髂骨、魚嘴狀坐骨切跡。TDI組胎兒X線表現(xiàn)：9／9例顯示長骨極其短小、椎體扁平、椎間盤間距增寬、“電話接收器”狀股骨、干骺端邊緣不光整和喇叭口樣改變、方形髂骨、魚嘴狀坐骨切跡；8／9例“電話接收器”狀肱骨、巨顱。研究組坐骨切跡角度小于對照組，2組均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差分別為67.9°±16.0°和109.0°±10.3°。3組胎兒肱骨長／寬、股骨長／寬、第一腰椎長／高差別具有統(tǒng)計學(xué)差異：依正常組、ACH組、TDI組次序，肱骨和股骨有逐漸短粗的變化趨勢，第一腰椎有逐漸扁平的變化趨勢。3組胎兒腰椎椎弓根間距比（L4／L1）差異無統(tǒng)計學(xué)意義，說明ACH組和TDI組胎兒腰椎椎弓根間距比（L4／L1）無病理改變。3組胎兒腓骨長／脛骨長具有統(tǒng)計學(xué)差異，但3組胎兒均無腓骨長于脛骨。結(jié)論軟骨發(fā)育不全和致死性骨發(fā)育不良Ⅰ型胎兒X線均表現(xiàn)為長骨粗短、方形髂骨、魚嘴狀坐骨切跡等，但后者X線畸形程度更重—長骨極其短小，表現(xiàn)更典型—“電話接收器”狀股骨和肱骨、胸廓狹小、椎體扁平、椎間盤間距增寬。與兒童或成人期軟骨發(fā)育不全不同，胎兒期患者并無典型腰椎椎弓根間距比（L4／L1）＜1和腓骨長于脛骨等X線表現(xiàn)。

軟骨發(fā)育不全；致死性骨發(fā)育不良Ⅰ型；FGFR3基因；X線；胎兒

軟骨發(fā)育不全（achondroplasia，ACH）和致死性骨發(fā)育不良（thanatophoric dysplasia，T D）Ⅰ型是由于成纖維細(xì)胞生長因子受體3基因（fibroblast growth factor 3，F(xiàn)GFR3）不同位點突變所引起的不同類型的短肢發(fā)育異常。99%的ACH是由于FGFR3基因第10外顯子發(fā)生G1138 A（98%）或G1138C（1%）突變［1］；60%的TDI是由于FGFR3基因第7外顯子發(fā)生C742 T點突變［2］。關(guān)于兒童或成人ACH，國內(nèi)外已有較多研究，但鮮見ACH在胎兒期X線表現(xiàn)的報道。國外已有較多關(guān)于TDI的X線研究，但在國內(nèi)基本空白。FGFR3基因檢測是診斷二者的金標(biāo)準(zhǔn)。本文旨在探討基因確診的ACH和TDI在胎兒期的X線表現(xiàn)。

1 資料與方法

1.1 研究對象 選取2004年至2013年65例因計劃生育原因或其他原因（自然流產(chǎn)、妊娠合并癥或并發(fā)癥等）引產(chǎn)的骨骼發(fā)育正常胎兒（胎齡13～34周）作為正常對照組，來對比研究產(chǎn)前超聲疑診、經(jīng)FGFR3基因檢測確診的9例ACH和TDI引產(chǎn)胎兒的X線表現(xiàn)，其中ACH（胎齡18～40周）6例，TDI（胎齡19～24周）3例。所有研究均在父母知情同意下完成。

1.2 研究方法 對產(chǎn)前超聲疑診ACH、TDI胎兒抽取臍血，應(yīng)用PCR-DNA測序等技術(shù)方法，分別檢測FGFR3基因第10外顯子和第7外顯子。同時對對照組和研究組娩出胎兒進(jìn)行全身整體X線照片檢查，包括正位和側(cè)位。

1.3 X線分析內(nèi)容

1.3.1 肉眼觀察長骨形態(tài)和骨質(zhì)鈣化程度，以及顱骨、胸廓、椎骨、骨盆骨的改變。

1.3.2 測量指標(biāo)：①長骨長度—X線正位片下長骨兩側(cè)干骺端骨化邊緣的最大距離，分別測量股骨、肱骨的長度、中點寬度，腓骨、脛骨的長度；②坐骨切跡角度—坐骨切跡上下緣切線的夾角；③第1腰椎的長和高，第1和第4腰椎椎弓根間距（L1和L4）。計算股骨、肱骨的長／中點寬，椎弓根間距比（L4／L1）。

1.4 統(tǒng)計學(xué)方法兩變量之間的相關(guān)關(guān)系采用Pearson相關(guān)分析。兩組間均數(shù)比較采用t檢驗；多組間均數(shù)比較采用方差分析，有協(xié)變量混雜時采用協(xié)方差分析。所有統(tǒng)計分析均使用SPSS 11.0軟件包完成，以α＝0.05為檢驗水準(zhǔn)。

2 結(jié) 果

2.1 FGFR3基因測序結(jié)果 6例胎兒經(jīng)FGFR3基因第10外顯子檢測，發(fā)現(xiàn)為G1138 A雜合子，診斷ACH；3例胎兒經(jīng)FGFR3基因第7外顯子檢測，發(fā)現(xiàn)為C742 T雜合子，診斷TDI。見圖1。

圖1 FGFR3基因測序圖

2.2 胎兒X線特征

2.2.1 定性研究結(jié)果 ①正常對照組：骨骼發(fā)育正常胎兒骨干細(xì)而直，干骺端稍膨大、邊緣光整，坐骨切跡寬大，腰椎弓根間距自上而下無明顯增寬、呈平行軌道形。②ACH組6／6例長骨干骺端膨大、火焰狀、邊緣不光整，5／6例長骨粗短、方形髂骨、魚嘴狀坐骨切跡。6／6例均無腰段椎弓根間距自上而下呈倒“八”字形、腓骨長于脛骨、胸廓狹小、骨質(zhì)密度減低、長骨彎曲成角。見圖2。③TDI組X線表現(xiàn)典型，3／3例長骨極其短小、胸廓狹小、椎體扁平、椎間盤間距增寬、“電話接收器”狀股骨、干骺端邊緣不光整和喇叭口樣改變、方形髂骨、魚嘴狀坐骨切跡；2／3例“電話接收器”狀肱骨、巨顱；3／3例均無腰段椎弓根間距呈倒“八”字形和骨質(zhì)密度減低表現(xiàn)。見圖3。

2.2.2 定量研究結(jié)果 ①65例正常對照組胎兒坐骨切跡角度與孕周之間存在相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)r＝－0.347，P＝0.005。因此對9例研究組胎兒（ACH組和TDI組）與65例對照組胎兒坐骨切跡角度進(jìn)行消除孕周影響的單因素協(xié)方差分析，2組均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差分別為64.0°±13.2°和109.6°±10.3°（P＝0.000），2組坐骨切跡角度差異有統(tǒng)計學(xué)意義，F(xiàn)GFR3基因相關(guān)性短肢發(fā)育異常胎兒坐骨切跡角度小于骨骼發(fā)育正常胎兒，前者呈銳角（＜90°），后者呈鈍角（＞90°）。②3組胎兒肱骨長／寬、第一腰椎長／高、椎弓根間距比（L4／L1）、股骨長／寬、腓骨長／脛骨長的均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差見表1。

圖2 軟骨發(fā)育不全（胎齡31周）X線

正常對照組胎兒肱骨長／寬、第一腰椎長／高、椎弓根間距比（L4／L1）與孕周之間無相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)和P值分別為r＝0.244、P＝0.05；r＝0.173、P＝0.168；r＝0.101、P＝0.422。分別對3組胎兒的肱骨長／寬和第一腰椎（L1）長／高進(jìn)行單因素方差分析。按α＝0.05檢驗水準(zhǔn)，3組肱骨長／寬差異有統(tǒng)計學(xué)意義。進(jìn)一步經(jīng)LSD-t檢驗，認(rèn)為在α＝0.05水平上，3組差別兩兩之間具有統(tǒng)計學(xué)差異。這說明依對照組、ACH組、TDI組次序，3組胎兒肱骨有逐漸短粗的變化趨勢，第一腰椎有逐漸扁平的變化趨勢。同法對3組胎兒的椎弓根間距比（L4／L1）進(jìn)行單因素方差分析，3組差異無統(tǒng)計學(xué)意義。這說明ACH組、TDI組胎兒椎弓根間距比（L4／L1）無病理改變。

正常對照組胎兒股骨長／寬、腓骨長／脛骨長與孕周之間有相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)和P值分別為r＝0.382、P＝0.002；r＝0.392、P＝0.001。分別對3組胎兒的股骨長／寬和腓骨長／脛骨長進(jìn)行消除孕周影響的單因素協(xié)方差分析，分組變量和P值分別為F＝11.3，P＝0.000；F＝20.7，P＝0.000。因此認(rèn)為3組股骨長／寬差異有統(tǒng)計學(xué)意義。這說明依對照組、ACH組、TDI組次序，3組胎兒股骨有逐漸短粗的變化趨勢，腓骨相對于脛骨有縮短的趨勢。ACH組與正常對照組胎兒相比，腓骨相對于脛骨有增長的趨勢。但3組胎兒均無腓骨長于脛骨（腓骨長／脛骨長＞1）。

圖3 致死性發(fā)育不良（胎齡25周）X線

表1 3組胎兒肱骨長／寬、L4／L1、第一腰椎長／高、股骨長／寬、腓骨長／脛骨長的比較

3 討 論

ACH是最常見的遺傳性非致死型侏儒，T D是最常見的致死型侏儒，二者同屬FGFR3基因突變導(dǎo)致的遺傳病，均為常染色體完全外顯性遺傳。ACH發(fā)病率5／100 000～15／100 000，成年男性最終身高（130±15）cm，女性最終身高（125±13）cm?；颊咧饕R床表現(xiàn)為短肢、巨顱、前額突出、鼻梁扁平和腰椎前凸，智力正常。T D發(fā)病率1／30 000，胎兒由于胸廓發(fā)育受限，出生后不能存活，僅見于胎兒期?；颊咧饕R床表現(xiàn)為肢體顯著短小、肋骨短、胸廓狹小、脊柱異常。臨床上分兩型，Ⅰ型股骨彎曲呈“電話接收器”狀，一般無“三葉草”樣頭顱；Ⅱ型股骨筆直，合并“三葉草”樣頭顱。

3.1 胎兒ACH的X線表現(xiàn) 本研究顯示，ACH胎兒X線征象為長骨粗短，長骨干骺端呈火焰狀、邊緣不光整、方形髂骨、魚嘴狀坐骨切跡等。方形髂骨和魚嘴狀坐骨切跡提示ACH胎兒髖骨基底部發(fā)育不良。成人和兒童ACH患者常見腰段椎弓根間距自上而下縮窄、呈倒“八”字形以及腓骨長于脛骨等X線征象。而本研究中，ACH胎兒并無相應(yīng)表現(xiàn)，推測與宮內(nèi)胎兒腰椎和脛骨承重不明顯有關(guān)。

3.2 胎兒TDI的X線表現(xiàn) 本研究顯示，TDI胎兒X線征象為長骨極其短小、胸廓狹小、椎體扁平、椎間盤間距增寬、“電話接收器”狀股骨和肱骨、干骺端邊緣不光整和喇叭口樣改變、方形髂骨、魚嘴狀坐骨切跡、巨顱等。本研究組9例TDI型胎兒中，8例肱骨X線也表現(xiàn)為顯著短而彎的“電話接收器”狀，而以往發(fā)表的相關(guān)文獻(xiàn)均未提及此征象。“電話接收器”狀股骨和肱骨的形成，從應(yīng)力學(xué)角度出發(fā)，可能與胎兒在宮內(nèi)四肢蜷曲的姿勢有關(guān)，這種胎勢導(dǎo)致四肢近端骨骼（股骨和肱骨）承重遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過中段骨骼（脛腓骨和尺橈骨），在嚴(yán)重軟骨發(fā)育異常的基礎(chǔ)上股骨和肱骨彎曲、變形。

3.3 胎兒ACH和TDI的X線表現(xiàn)異同與發(fā)生機制 與ACH相似，TDI型胎兒X線也表現(xiàn)為長骨粗短、方形髂骨、魚嘴狀坐骨切跡等，但后者X線畸形程度更重—長骨極其短小，表現(xiàn)更典型—“電話接收器”狀股骨、胸廓狹小、椎體扁平、椎間盤間距增寬?！半娫捊邮掌鳌睜罟晒牵话椤叭~草”樣頭顱是TDI型的特點［3］。本研究從定量水平上證實了ACH和TDI胎兒相對于骨骼發(fā)育正常胎兒長骨（股骨和肱骨）更加短粗，腰椎（第一腰椎）更加扁平，TDI表現(xiàn)更顯著。M atsui等［4］定量研究了23例基因型證實的ACH患兒，年齡5～18歲，腰段椎弓根間距比L1／L4＝1.18±0.10，證實腰段椎弓根間距自上而下縮窄、呈倒“八”字形；腓骨長／脛骨長＝1.12±0.03，表明腓骨長于脛骨。但本研究定量研究結(jié)果表明，ACH在胎兒期腰段椎弓根間距比L4／L1＝1.05±0.06，并無L4＜L1，而與正常胎兒相似，腰段椎弓根間距基本呈平行軌道征；ACH胎兒也無兒童和成人軟骨發(fā)育不全患者常見的腓骨長于脛骨征象（腓骨長／脛骨長＝1.00±0.00）。FGFR3基因相關(guān)性短肢發(fā)育異常胎兒坐骨切跡角度小于骨骼發(fā)育正常胎兒，前者呈銳角（＜90°），后者呈鈍角（＞90°）。這與ACH和TDI胎兒髖骨基底部發(fā)育不良密切相關(guān)。

FGFR3基因的表達(dá)產(chǎn)物FGFR3是軟骨內(nèi)成骨的重要調(diào)節(jié)因子，參與和調(diào)控長骨生長的多個階段，如軟骨細(xì)胞的增生和增殖、軟骨基質(zhì)的鈣化、血管入侵和成骨形成［5］。動物研究表明，F(xiàn)GFR3限制軟骨細(xì)胞的增殖，從而抑制骨骼的生長，是骨骼生長的負(fù)調(diào)控因子。人FGFR3基因突變是功能獲得性基因突變，突變導(dǎo)致配體非依賴性FGFR3受體活化，抑制骨骼生長發(fā)育，導(dǎo)致軟骨內(nèi)成骨障礙，累及四肢長管骨、軀干骨及顱底骨等［6］。本研究中6例ACH和3例TDI胎兒均經(jīng)DNA測序發(fā)現(xiàn)FGFR3相應(yīng)位點突變，獲得明確的基因診斷。

同一基因突變導(dǎo)致的ACH和TDI，表型具有共性，但嚴(yán)重程度輕重不等，這可用受體不同結(jié)構(gòu)域錯義突變產(chǎn)生的F G FR3活化水平高低不同來解釋。F G FR3跨膜區(qū)ACH典型的G380R（G1138A）突變導(dǎo)致F G FR弱活化，F(xiàn) G FR的一個片段仍能正常工作。與之相反，T D1最常見的R248C（C742T）突變，導(dǎo)致受體強活化，出現(xiàn)比ACH嚴(yán)重的致死性表型［4］。

［1］Shiang R，Thompson LM，Zhu YZ，et al.Mutations iNThe transmembrane domain of FGFR3 cause the most common ge-netic form of dwarfism，achondroplasia［J］.Cell，1994，78：335-342.

［2］ Tavormina PL，Shiang R，Thompson LM，et al.Thanato-phoric dysplasia（types I and II）caused by distinct mutations in fibroblast growth factor receptor 3［J］.Nat Genet，1995，9：321-328.

［3］B Bianchi DW，Crombleholme TM，D＇Alton ME.Fetology：di-agnosis and management of the fetal patient［M］.New York：Mcgraw-hill Medical Publishing Division，2000：657-759.

［4］ Matsui Y，Yasui N，Kimura T，et al.Genotype phenotype correlation in achondroplasia and hypochondroplasia［J］.J Bone Joint Surg，1998，80（6）：1052-1056.

［5］ Perez-Castro AV，Wilson J，Altherr MR.Genomic organiza-tion of the mouse fibroblast growth factor receptors 3（Fgfr3）gene［J］.Genomics，1995，30（2）：157-162.

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編輯：劉鄧浩

ObjectiveTo explore the X-ray characteristics of FGFR3 gene associated short-limb dysplasias in fetusesincluding achondroplasia and thanatophoric dysplasiaⅠ.M ethod Sixty-five induced aborted fetuses due to family plan or other reasons w hich had normal skeletal develop ment were selected as control group.Six fetuses affected with achondroplasia and 9 with thanatophoric dysplasiaⅠw hich were doubted by prenatal sonography anDConfirmed by FGFR3 genetic detection were regarded as study group.Each fetus was taken a radiographic examination as a whole in frontal and lateral projection after birth.Qualitive and quantitive analysis of skeletal develop ment were both performed in allthe 3 groups.Indexes including the angle ofischial notches，hu merallength to width ratio，fem orallength to width ratio，the ratio of the interpedicular distances betweeNThe fourth（L4）and the first（L1）lumbar vertebrae（L4／L1ratio），and the ratio of fibula length to tibia length were measured or calculated.ResultsSix fetuses affected with a-chondroplasia were characterized by metaphysic flaring，irregular border of metaphysis，shortened and widened long bones，square iliac wings，“fish m outh”appearance ischial notches.Nine fetuses affected withⅠwere characterized by severe shortened and widened long bones，metaphysic flaring，irregular border of metaphysis，narrow thorax，flat vertebral bodies with wide spaces betweeNThem，“telephone receiver”appearance fem ora and hu merus，square iliac wings，“fish mouth”appearance ischial notches.Humerallength to width ratio，fem oral length to width ratio，the length to height ratio of the first lu m bar vertebrae showed significantly statistic difference iNThe three groups.According to the order of control group，achondroplasia and thanatophoric dysplasiaⅠ，the hu merus and fem ur had the trend of growing smaller and wider w hile the firstlum bar vertebrae growing flatter.The L4／L1ratio showed no significantly statistic difference，w hich meaned no pathologic change of L4／L1ratio in study group.The ratio of fibula length to tibia length showed significantly statistic difference but without fibula length longer thaNTibia length iNThree groups.ConclusionsGenetyped achondroplasia and thanatophoric dysplasiaⅠshareDCommon X-ray characteristics including shortened and widened long bones，square iliac wings，“fish mouth”appearance ischial notches，etc.However，the latter showed more severe and typical abnormalities：extremely shortened long bones，“telephone receiver”appearance fem ora and hu merus，narrow thorax，flat vertebral bodies with wide spaces betweeNThem.Differentiated fro MChildren of adulTPatients，achondroplasia at fetal stage showed no L4／L1 ratio less than 1 or the ratio offibulalength to tibialength more than 1.

achondroplasia；thanatophoric dysplasiaⅠ；fibroblast growth factor 3；X-ray；fetus

R714.53

A

2013-08-25）

*通訊作者：方群，E-mail：fang＿qun＠163.co m