成骨不全合并腦動脈粥樣硬化-家系報告

何君瑜 劉麗翼 高玉婷 喻爽 李延兵 廖志紅

中山大學(xué)附屬第一醫(yī)院內(nèi)分泌內(nèi)科，廣東 廣州 510000

成骨不全癥(osteogenesis imperfecta，OI)又稱為脆骨病、瓷娃娃、原發(fā)性骨脆癥，是一種罕見的遺傳性結(jié)締組織病。OI主要呈常染色體顯性遺傳，也有少數(shù)表現(xiàn)為常染色體隱性遺傳或者X染色體遺傳?；颊呔幋a骨基質(zhì)蛋白I型膠原的基因發(fā)生突變，主要是COL1A1或COL1A2基因突變，導(dǎo)致I型膠原合成缺陷、骨量低下、骨脆性增加，容易發(fā)生脆性骨折[1]。病變不僅僅局限于骨骼，還常常累及其他結(jié)締組織如眼、耳、牙齒和皮膚，表現(xiàn)為牙本質(zhì)發(fā)育不全、藍色鞏膜、聽力障礙、肌張力減退等[2]。成骨不全癥主要分為I～IV型，其中I型是輕度成骨不全，有藍色鞏膜，易骨折；II型成骨不全是最嚴(yán)重的，往往在產(chǎn)前或者圍產(chǎn)期就已經(jīng)死亡；III型成骨不全患者有反復(fù)骨折的經(jīng)歷，身材矮小，脊柱側(cè)彎嚴(yán)重，呈進行性骨骼畸形；IV型成骨不全介于I型和III型之間，嚴(yán)重程度不等，部分伴有藍色鞏膜，可出現(xiàn)聽力損害[3]。后來又根據(jù)新的臨床表型和致病基因衍生出了V～XV型，例如V型有骨間膜鈣化和橈骨小頭脫位，由IFITM5基因突變引起[4]；VI型骨折和畸形出現(xiàn)較晚，由SERPINF1基因突變引起[5]，而XII型則是由sp7基因突變導(dǎo)致，臨床表型與IV型相似[6]。之后又發(fā)現(xiàn)了一些新的致病基因，包括PLS3[7]、SEC24D[8]、P4HB[9]和SPARC[10]等，目前這些新的突變尚未分型?？偟膩碚f，OI的臨床分型主要看臨床表現(xiàn)的差異和嚴(yán)重程度，各型之間有重疊，臨床分型通常與基因突變影響的蛋白質(zhì)功能的嚴(yán)重程度有關(guān)。它還會引起一些心血管并發(fā)癥，例如主動脈和二尖瓣功能障礙、動脈瘤和主動脈夾層、肺動脈瓣擴張，這些并發(fā)癥往往會導(dǎo)致患者死亡率增加[11]。這些心血管并發(fā)癥與成骨不全的關(guān)系還沒有進行過深入研究。目前關(guān)于冠狀動脈粥樣硬化與成骨不全的病例已經(jīng)有文獻報道，但是關(guān)于腦動脈粥樣硬化和成骨不全(OI)的病例還沒有文獻記載。

本研究討論的是一位因發(fā)作暈厥入院的55歲男性患者，住院后診斷為腦動脈粥樣硬化和腔隙性腦梗死，由于體檢發(fā)現(xiàn)患者駝背和O形腿，追問到患者及其幾位親屬有反復(fù)骨折和可疑OI的病史，對患者進行了全外顯子組測序。在COL1A2基因檢出了致病的雜合變異NM_000 089.3:c.3159+2 T>A，對其患病親屬和健康親屬進行了該位點的sanger驗證，發(fā)現(xiàn)所有受累親屬都攜帶這個突變，而健康親屬未發(fā)現(xiàn)該突變，符合家系共分離，證實了OI的診斷,并分析OI與較年輕發(fā)生的動脈粥樣硬化(AS)的關(guān)系。本研究已得到了患者的知情同意。

1 病例資料

患者，男，55歲，主因“發(fā)作眩暈2小時”于2020年4月10日入急診，伴全身乏力，血壓190/100 mmHg?；颊呒韧懈哐獕翰∈?年余，最高血壓170/100 mmHg，長期服用“纈沙坦膠囊”治療，血壓控制尚可。有吸煙史20余年，已戒煙2個月，無飲酒史。2020年2月曾經(jīng)出現(xiàn)過一次類似的發(fā)作眩暈，持續(xù)數(shù)分鐘后緩解，癥狀緩解后自測血壓150+/90+ mmHg。入院后體檢發(fā)現(xiàn)其身高160 cm，體重54.6 kg，BP 144/92 mmHg，駝背，O型腿。追問發(fā)現(xiàn)患者既往有雙腿反復(fù)脆性骨折的病史，因其親屬也有易骨折的病史(家系圖見圖1A)，考慮為“成骨不全癥”?；颊叩幕疾〖覍僦蠭V4有很嚴(yán)重的成骨不全癥，不能行走；III17易骨折，牙齒易崩裂，IV7和IV8均有異常(IV7牙齒易崩裂，無易骨折；IV8易骨折，前臂骨折2次，無牙齒易崩裂)，即患者家屬中成骨不全癥骨骼病變的嚴(yán)重程度有較大的差異。均沒有藍鞏膜的表現(xiàn)。先證者母親患有高血壓。

2 各項檢查

實驗室檢查未發(fā)現(xiàn)繼發(fā)性高血壓的證據(jù)，葡萄糖耐量試驗正常，總膽固醇：4.8 mmol/L，TG：1.11 mmol/L,HDL-C：0.97 mmol/L,LDL-C：3.45 mmol/L；骨代謝相關(guān)指標(biāo)如下：鈣：2.2 mmol/L，磷：0.93 mmol/L，25羥基維生素D：20 ng/mL，ALP：77 U/L(正常范圍：0～110 U/L)，I型原骨膠原N端肽P1NP 45.02 ng/mL↑(正常范圍：0～36.4 ng/mL)，B膠聯(lián)降解產(chǎn)物0.21 ng/mL(正常范圍：≤0.704 ng/mL)，骨鈣素N端中分子片段：16.17 ng/mL(正常范圍：14～46 ng/mL)；骨密度檢測提示骨量減少[T值：股骨頸：-2，腰椎(L1～4)：-2.2]。頸胸腰椎正側(cè)位X片未見椎體壓縮性骨折，但有側(cè)彎和前凸畸形，頸椎磁共振血管造影示頸椎輕度骨質(zhì)增生，頸椎間盤變性，頸4/5、5/6椎間盤輕度向后突出(圖2)。全面影像學(xué)檢查提示全身多處動脈硬化，雙側(cè)小腦多發(fā)腔隙性腦梗塞。其中CT血管造影提示：右冠狀動脈起始部稍細小，管腔未見狹窄，冠狀動脈無斑塊、狹窄、鈣化；雙側(cè)頸動脈內(nèi)中膜增厚伴雙側(cè)頸動脈及右側(cè)鎖骨下動脈分叉處斑塊;胸主動脈、腹主動脈、雙側(cè)髂總動脈、髂內(nèi)動脈硬化。顱腦磁共振血管造影提示：左側(cè)小腦半球多發(fā)新近腔隙性腦梗死，腦動脈、頸部動脈硬化、雙側(cè)椎動脈狹窄。腦血管壁MR、MRA及PWI提示左側(cè)椎動脈粥樣硬化，小腦后下動脈斑塊明顯合并附壁血栓(圖3)。

各項實驗室檢查及影像學(xué)檢查排除了內(nèi)分泌性高血壓，考慮為顱內(nèi)血管動脈硬化、雙側(cè)小腦多發(fā)腔隙性腦梗塞導(dǎo)致的反復(fù)發(fā)作眩暈，予以“氨氯地平、美托洛爾”降壓、“氯吡格雷”抗血小板、“氟桂利嗪”“丁苯酞氯化鈉注射液”改善腦循環(huán)，患者頭暈癥狀緩解，血壓控制達標(biāo)。

先證者P1NP稍高，既往有雙腿反復(fù)脆性骨折及易骨折家族史。經(jīng)全外顯子組測序(圖1B)，發(fā)現(xiàn)在與患者臨床表型相關(guān)的COL1A2基因檢出了致病的雜合變異NM_000 089.3:c.3159+2 T>A。此序列變化導(dǎo)致COL1A2基因第3 159位+2位點(第3 159位在第47號外顯子)核苷酸T被替換為A，多個預(yù)測軟件提示可能會造成有害的影響。該突變位點未見ClinVar數(shù)據(jù)庫和HGMD數(shù)據(jù)庫報道，gnomAD數(shù)據(jù)庫中未見該位點頻率。同時，患者的患病親屬III17、IV7和IV8經(jīng)過唾液標(biāo)本sanger驗證帶有同樣的突變，而健康親屬IV3未發(fā)現(xiàn)該突變，符合家系共分離。根據(jù)ACMG指南[12]，該變異評定為致病變異，診斷為COL1A2基因突變(c.3159+2 T>A)引起的成骨不全癥。根據(jù)臨床表現(xiàn)，該患者符合IV型成骨不全。

3 討論

成骨不全癥是一種以骨量低下、骨骼脆性增加和反復(fù)骨折為主要特征的遺傳性骨病[1]。本例家系中，患者和幾個親屬都有反復(fù)骨折的情況，通過全外顯子組測序，在與患者臨床表型相關(guān)的COL1A2基因上檢出了致病的雜合變異NM_000 089.3:c.3159+2 T>A。此序列變化導(dǎo)致COL1A2基因第3 159位+2位點(第3 159位在第47號外顯子)核苷酸T被替換為A(c.3159+2 T>A)。該變異位于經(jīng)典剪切位點區(qū)域，根據(jù)現(xiàn)有理論推測，該變異會導(dǎo)致剪切異常，影響了I型膠原α2鏈的結(jié)構(gòu)和功能，從而導(dǎo)致患者骨脆性增加，易發(fā)生骨折。該變異是既往沒有報道過的新的突變位點。同時，在患者患病親屬的唾液標(biāo)本sanger驗證中發(fā)現(xiàn)了COL1A2基因上攜帶相同的雜合突變NM_000 089.3:c.3159+2 T>A，而健康親屬未發(fā)現(xiàn)該突變，符合家系共分離。因此患者該基因突變的遺傳診斷為致病性(AD)?；颊唏劚?，O型腿，雙腿反復(fù)骨折，脊椎有側(cè)彎和前凸畸形，沒有進行性骨骼畸形，臨床表現(xiàn)符合IV型成骨不全。

成骨不全癥大多是由于編碼I型膠原的COL1A1或COL1A2基因突變導(dǎo)致的，其中COL1A1編碼的是I型膠原的α1鏈，COL1A2編碼的是α2鏈[13]。I型膠原是有機骨基質(zhì)的主要成分，對骨組織的完整性起著關(guān)鍵作用。它是由兩條α1鏈和一條α2鏈組成的有序的三螺旋結(jié)構(gòu)，具有富含Gly-X-Y重復(fù)序列的中心螺旋結(jié)構(gòu)域。其中最常見的是錯義突變是α1鏈和α2鏈形成的三螺旋區(qū)域的甘氨酸被替換[14]。當(dāng)COL1A1/COL1A2 基因突變導(dǎo)致Ⅰ型膠原數(shù)量減少，常常引起輕型OI; 而COL1A1/COL1A2 基因突變導(dǎo)致Ⅰ型膠原三螺旋分子結(jié)構(gòu)異常，往往引起中、重型 OI[1]。I型成骨不全主要是由定量突變引起的(COL1A2無效等位基因)，而II-IV型成骨不全主要是由定性的膠原蛋白突變引起的(80 %是由于螺旋區(qū)域的甘氨酸替換，20 %是由于剪接突變)[15]。本例中患者的突變(c.3159+2 T>A)位于剪切位點區(qū)域，導(dǎo)致剪切異常，影響了I型膠原α2鏈的結(jié)構(gòu)，使Ⅰ型膠原三螺旋分子結(jié)構(gòu)異常，蛋白功能異常，引起骨皮質(zhì)變薄，骨小梁形態(tài)異常，從而導(dǎo)致患者骨密度降低，骨脆性增加，易發(fā)生骨折，呈現(xiàn)成骨不全的表現(xiàn)。先證者臨床分型考慮為IV型成骨不全，但家系成員IV4有很嚴(yán)重的成骨不全癥，不能行走，可能對應(yīng)III型成骨不全；III17、 IV7、IV8癥狀較輕，符合IV型成骨不全的表現(xiàn)。臨床分型有助于決定下一步的治療方案。根據(jù)國內(nèi)的診療指南，目前成骨不全主要是通過生活方式干預(yù)、藥物治療、手術(shù)治療、康復(fù)治療和分子治療。其中藥物治療適用于發(fā)生過椎體壓縮性骨折或曾有多次長骨骨折(10歲前有2次，18歲前有3次)的兒童OI患者、發(fā)生過椎體壓縮性骨折或長骨骨折的成年OI患者以及骨密度T值≤-2.5的50歲以上男性O(shè)I患者和絕經(jīng)后婦女[1]。常用的藥物主要是補充維生素D3和鈣劑，同時用抑制破骨細胞功能的藥物如雙膦酸鹽、促進成骨的藥物如特立帕肽或抑制骨吸收的RANKL單克隆抗體如狄諾塞麥來治療[1,16]。其中病情較輕的OI患者(通常是I型)需要用雙膦酸鹽治療4年左右，而病情較重的OI患者(III/IV型)則需要治療更長時間[17]。而國外指南提出，對于有嚴(yán)重成骨不全(如III型)、椎體壓縮性骨折或每年有2例及以上長骨骨折的兒童應(yīng)該用靜脈注射雙膦酸鹽，無椎體壓縮性骨折的輕度或中度OI兒童可以口服雙膦酸鹽[18]。對于有骨折延遲愈合或不愈合、嚴(yán)重骨骼畸形或創(chuàng)傷性關(guān)節(jié)炎的患者，則需行手術(shù)治療[1]。本例患者最近已使用狄諾塞麥治療1次，待以后的療效評估。

該例有右冠狀動脈起始部稍細小，管腔未見狹窄，冠狀動脈無斑塊、狹窄、鈣化，需要考慮為OI相關(guān)的病變?；颊哂腥韯用}粥樣硬化，尤其是腦動脈，腦動脈粥樣硬化與成骨不全癥可能有一定聯(lián)系。

成骨不全癥與動脈粥樣硬化的關(guān)系目前有一部分病例報告記錄過，但是具體的相關(guān)性和機制目前還沒有研究清楚。有研究[19]認為，可能與成骨不全患者運動耐受性有限、缺乏運動導(dǎo)致動脈粥樣硬化的危險因素增加有關(guān)。另有學(xué)者[20]研究發(fā)現(xiàn)，成骨不全患者的骨細胞的骨形成蛋白發(fā)生變異，可能與過早發(fā)生動脈粥樣硬化有關(guān)。還有研究發(fā)現(xiàn)，成骨不全癥患者的骨鈣素表達率增加[21]，而骨鈣素與早期動脈粥樣硬化、血管鈣化關(guān)系密切，因此推測過高的骨鈣素水平也是引起動脈粥樣化的一個可能因素[22]。目前有關(guān)于成骨不全患者并發(fā)冠狀動脈粥樣硬化的病例報告，雖然關(guān)于成骨不全患者并發(fā)腦動脈粥樣硬化的病例目前還沒有記錄過，但是都是全身動脈粥樣硬化的一部分。

4 總結(jié)

本病例值得臨床醫(yī)生注意的地方有：①以眩暈起病，神經(jīng)系統(tǒng)考慮腦動脈粥樣硬化，勿忽略全身的詳細體格檢查，注意非老年的脊椎骨骼畸形、駝背，頸椎畸形與椎基底動脈供血不足有密切聯(lián)系，聯(lián)系易骨折的病史和家族史，測序基因診斷明確了OI。OI患者容易出現(xiàn)全身動脈粥樣硬化，因此要注意戒煙、低鹽和低脂飲食、控制血壓、調(diào)脂治療，積極防治動脈粥樣硬化；②本家系COL1A2基因上的NM_000 089.3:c.3159+2 T>A突變位點，是成骨不全病例中沒有報道過的新位點。下一步需要研究本位點的致病機制，以及容易并發(fā)動脈粥樣硬化等心血管疾病的機制；③成骨不全癥多為常染色體顯性遺傳，本家系中，患病成員骨骼病變的嚴(yán)重程度從單純的牙齒易崩裂到嚴(yán)重骨折畸形不能行走，呈現(xiàn)出的臨床嚴(yán)重程度差異大。另外，也需要研究OI抗骨質(zhì)疏松癥的個體化治療，需要積累長期治療的經(jīng)驗。