选自中华实用儿科临床杂志, 2016,31(23)


  正常的生长是一个依赖于多因素协调的复杂过程，这些因素包括遗传、营养和激素等。对于矮身材儿童，虽然临床上能够进行比较全面的实验室检查，但很多病因仍不能明确。如何利用遗传学技术进一步找到影响生长的基因，需要临床医师不断地学习和了解，以便能为矮身材儿童提供更合理的治疗方法。


1　儿童矮身材的诊断


  2008年中华医学会儿科学分会内分泌遗传代谢学组制定了矮身材儿童诊治指南，指出对矮身材儿童必须进行全面检查，明确病因，以便给予恰当的治疗。首先是详细的病史询问，包括出生史、家族史、疾病史等；然后进行细致的体格检查，特别要重视身材是否匀称，是否存在畸形及特殊面容；三是选择恰当的实验室检查[1]。对于目前常用的实验室检查，近些年有了一些新的认识。


1.1　生长激素(growth hormone，GH)激发试验


  测定血清GH水平的经典试验包括生理性激发试验(运动、睡眠等)和药物性激发试验(左旋多巴、胰岛素、精氨酸、可乐定等)，不同激发试验促进GH分泌的机制不同。由于任何一种试验均存在15%的假阳性率，因此，必须在2项刺激试验均不正常时，才能诊断生长激素缺乏症(growth hormone deficiency，GHD)。而单独的运动和睡眠试验不能用于确诊GHD。胰岛素诱发低血糖激发试验是目前公认比较可靠的诊断参考标准[1]。其激发GH的敏感度为96.0%，特异度为92.0%，根据循证证据将其定为较高证据级别为(4＋)[2]。有研究对精氨酸、左旋多巴、可乐定3种激发试验进行比较，精氨酸应答例数最多，峰值出现短，左旋多巴激发强度最高，激发阳性率最高[3]。同时精氨酸和左旋多巴联合激发试验灵敏度、特异度、准确度更高，在矮身材儿童GH分泌效果的检查中的临床价值较高[4,5]。


1.2　胰岛素样生长因子(insulin-like growth factor，IGF)水平检测


  GH-IGF轴在生长发育中起重要作用。基于IGF-1拟合的简易模型对GHD诊断有较准确的预测价值，可用于门诊筛查。有研究对1 496例不同原因的矮小人群经Logistic逐步多元回归，拟合模型得出年龄、体质量指数(BMI)、丙氨酸氨基转移酶(ALT)、IGF-1、胰岛素样生长因子结合蛋白(IGFBP)-3共5个参数可用于预测GHD的概率(P)，Ln[P/(1－P)]＝－2.019 3＋0.068 3×年龄＋0.143 9×BMI＋0.021×ALT－0.002 1×IGF-1－0.152 6×IGFBP-3。在P取0.46时，能够相对较准确地识别GHD和非GHD[6]。在GHD患者中IGF-1减低的阳性率为95%；IGFBP-3水平减低的阳性率为92.5%；IGF-1、IGFBP-3水平同时减低的阳性率为87.50%，说明在GH-IGF轴异常矮小患儿的诊断中检测IGF-1、IGFBP-3有重要价值。其降低与GH缺乏有密切关系，单次检测血清IGF-1、IGFBP-3在初筛查和诊断GHD患儿方面能够提供可靠的实验依据[7]。IGF-1、lGFBP-3的检测联合IGF-1/IGFBP-3比值可大大提高对矮身材的诊断效率，对GHD儿童诊断及疗效观察有较重要意义。结果显示，部分性生长激素缺乏症(PGHD)患者IGF-1可以正常，但IGF-1/IGFBP-3比值明显低于正常对照组，差异有统计学意义[8]。但正常的IGF-1水平不能排除GHD，需要进一步检验来诊断[9]。


1.3　IGF-1生成试验


  对疑为GH抵抗的患儿，可以用本实验检测GH受体功能。健康者的血清IGF-1在注射后会较其基础值增高3倍以上，或达到与其年龄相当的正常值[1]。Smyczynska等[10]对60例身材矮小、GH激发试验结果正常的儿童和30例PGHD患儿进行了IGF-1生成试验检测，结果显示：若试验后患儿的IGF-1明显升高，则提示患儿对GH治疗敏感。IGF-1生成试验对GHD的诊断敏感度为90.6%，特异度为80.0%，阳性似然比为4.53，阴性似然比为0.12。IGF-1生成试验操作简便，对GHD有较好的诊断价值，且试验中IGF-1可作为反映GHD对重组人生长激素(rhGH)治疗是否有效的指标，值得临床推广应用[11]。


1.4　骨龄(bone age，BA)评估


  BA测定现已成为小儿内分泌科的常规检查，可直观反映儿童的生物学年龄。目前国内外使用最多的评估方法为G-P法和TW3法，我国多采用G-P法。BA是评估儿童体格发育的良好指标[1]。虽然BA较实际年龄能更好地反映儿童的生物学年龄，但易受疾病、营养状况、运动及评估方法的影响。矮身材患儿普遍存在BA落后，BA落后值与GH峰值之间呈负相关，联合激素缺乏对BA的影响更为显著[12]，但在非GHD患者中不明显。超声BA测评法、双能X线吸收测量仪的应用和计算机辅助BA评分系统均是新兴的BA测评法，与现有的G-P法比较各有利弊[13]，有待进一步探讨与研究。


1.5　遗传学评估


  单纯进行临床评估对矮身材病因的确定价值有限，对于未发现内分泌、营养或全身疾病的患儿，进一步进行遗传学评估更为必要。随着遗传学及分子生物学技术的不断进展，已发现很多与生长异常相关的单基因病因，提高了基因检测的诊断效用。但识别多基因性矮身材仍存在许多困难。目前认为下列矮身材患者适合进行致病基因检测：(1)严重的GH缺乏；(2)多种垂体激素缺乏；(3)明确的GH不敏感；(4)身高低于均值－3标准差(SD)；(5)合并小头畸形；(6)其他先天性畸形或有畸形特征；(7)有骨骼发育不良的证据；(8)伴有智力障碍；(9)未达到追赶的小于胎龄儿(small for gestational age，SGA)[14]。常采用的检测技术包括(1)染色体核型分析：包括微观G带染色体、荧光原位杂交(fluorescence in situ hybridization，FISH)等细胞遗传学技术、微阵列分析；(2)分子诊断：单基因分析、基因版检测、全外显子测序(WES)技术检测全基因组外显子等。


1.5.1　染色体分析或核型分析


  目前染色体分析已经成为矮身材患者诊断的有效且高效的工具。它包括直接观察G带染色体以识别较大的结构缺失和重复、单体、三体和平衡的重排等。FISH可作为核型分析的补充检测，以检测微小染色体异常，如缺失和重复等。该技术已被用于检测矮小同源盒基因(SHOX)的全基因缺失，该基因缺失与Leri-Weill软骨骨生成障碍(LWD)有关，同时也是特发性矮身材(idiopathic short stature，ISS)可能的病因[15]。使用FISH鉴定核型也可以检测出一些特定的可疑微缺失综合征，如Xp13.2染色体微缺失患者可能出现与Turner综合征(Turner syndrome，TS)相似的表现，包括矮小表现等[16]。多数染色体异常和微缺失/重复患儿均有躯体畸形特征、先天畸形和智力缺陷。孤立性矮身材不太可能是染色体异常所致。


1.5.2　染色体微阵列分析


  染色体微阵列分析可以发现拷贝数变异(copy number variant，CNV)。在一项纳入162例矮身材患者的研究中，研究者们在33个家系中识别出40个可能的病理性CNV，对这些基因的进一步研究与分析，结合已发表的文献，最终得出的结论是：只有4%的CNV确定与矮身材相关[17]。最近一项在矮身材家系中进行的CNV分析显示，患者携带父系遗传的杂合性IGF-1基因缺失，表明CNV可能对破坏GH-IGF-1轴有重要作用[18]。尽管识别靶基因的诊断率似乎较低，但早期研究结果显示，矮身材患者携带更大的CNV负荷。
  微阵列比较基因组杂交/染色体微阵列分析已被用于未实现"追赶型"生长的SGA的研究。一些候选基因(SHOX、IGF-1和IGF-1R)可作为识别SGA的遗传基础，但据报道，仅有6%的矮小儿童有可识别的基因异常[19]。然而微阵列基因组拷贝数分析显示，16%的该人群可能会携带罕见的病理性或可能具有致病性的CNV[20]。一项研究对全基因组进行单核苷酸多态性(SNP)阵列分析发现，27%的SGA患者携带可以解释矮小表现的CNV[21]。另外，表型或激素异常提示可以利用靶向测序进行特定基因异常的检查，如患儿存在非匀称性矮小，疑诊骨发育不良时，应检测FGFR3基因。如疑诊Noonan综合征等发育异常疾病，应进行PTPN11和ras-MAPK通路相关基因的特定检测。矮身材患者的评估重点是识别下丘脑-垂体-GH轴的异常。这些检查一般会使用靶向基因检测法，包括筛查GH1、GH释放激素(GHRH)受体(GHRHr)或IGF-1R等基因的突变。
虽然研究者们能够识别出导致激素分泌、激素活性或受体敏感性异常的基因扰动，但能够识别出GH-IGF-1轴基因异常的患者仍然是少数。即便是检测出基因异常的患者，在有类似突变的患者中通常不能建立起明确的基因型-表型相关性[22]。因此，GH轴所涉及特定基因的临床检测目前用途有限[23,24]。根据最近一项研究，携带SHOX变异的矮小儿童，其生长发育与生化参数与SHOX正常儿童相比并无差异，也印证了这一点[25]。


1.5.3　分子诊断


  GH在人的生长中通过调控IGF-1的生成发挥了关键性作用。在GH-IGF-1轴上存在一些遗传疾病，包括孤立性生长激素缺乏症(isolated GH deficiency，IGHD)和多种垂体激素缺乏症(multiple pituitary hormone deficiency，MPHD)中的GHD、原发性IGF-1缺乏症、IGF-1抵抗等[26]。IGHD是一种罕见性疾病，与多种GH1和GHRHr基因突变有关，但尚未见到GHRH基因突变的报道。不足15%的IGHD患者有可识别的基因缺陷，进行家系调查时基因突变率可增加至35%[27]。最近一项研究描述了GH-1基因杂合错义突变(GH-L76P)导致蛋白质错误折叠，从而影响GH的稳定性和分泌[28]，导致IGHD。这种IGHD被称为Ⅱ型GHD，其表型的严重性与识别出的突变类型有关。最新研究发现，对应于反向激活域一个保守位点的POU1F1基因(p.Pro76Leu)杂合突变也是导致IGHD的原因之一。POU1F1基因突变一般会引起促GH细胞、泌乳素细胞和促甲状腺激素细胞功能异常的临床表型三联征。针对这一基因突变进行的功能表达性研究揭示了突变是如何改变特定的反向激活功能，以及如何与激活内源性GH的细胞转录因子ETS样蛋白1(ETS-like protein 1，EKL1)等特定辅因子发生相互作用的[29]。这些研究不仅报道了引起IGHD的POU1F1新突变，而且阐述了垂体发育和功能的复杂性。关于GHRH-GH轴缺陷谱，一系列的研究正在进行之中，其研究结果将有助于临床医师更好地了解MPHD的发生机制。该病的典型特征之一就是严重矮身材。但该疾病领域的研究前景依然非常复杂，因为基因型通常不能很好地预测临床表型[30,31]。MPHD一般呈动态、进行性发展，患者可能会随着时间进展出现新的激素缺乏。虽然已经明确特发性MPHD是垂体发育异常所致，这些异常会影响结构、细胞的功能，甚至是细胞的存活，但其中多数疾病并无已经识别的突变基因，这表明MPHD很可能不是一种单基因疾病。
  ISS患者是一群临床异质性较高的患者群，这些患者的矮小症状可能有多种不同的分子病因。最近一项研究采用了大规模候选测序法对未被明确诊断的矮身材患者进行分析，发现了多例有PTPN11突变的患者。这一基因与Noonan综合征有关[32]。在ISS患者群中开展的候选基因分析发现，已知基因的确定病理性变异率较低[19]，但有一种情况可能是例外，即严重矮小合并低IGF-1水平的患者中，STAT5基因的杂合突变率较高[33]。
  下一代测序(next generation sequencing，NGS)技术也被称为高通量测序，可快速筛查大量基因，用来作为工具识别出一些新的基因。有一项研究对矮身材患者进行了超过1 000个基因的筛查，其中很多基因与生长疾病、骨骼发育不良、生长板的生物过程或GH信号传导相关，该研究发现了1 349种新变异。研究者特别强调了IGF-1R的可能致病性变异型和与Noonan综合征相关的PTPN11基因病理性变异型[32]。据报道，这些变异对成人身高遗传性的贡献度约为36%。
NGS的一个重要应用是开发了WES，WES是一种对患者编码DNA测序的高通量遗传分析。最近开展的一项研究提示WES能够帮助加深对矮身材的理解，该研究发现了编码聚蛋白糖的基因ACAN，这种蛋白糖分布在生长板的胞外基质和其他软骨组织中，可导致轻度的骨发育不良。在矮小症合并BA超前的患者中通过WES识别出了该基因的杂合突变，初步预测该基因突变会对蛋白的功能造成不良影响[34]。


2　儿童矮身材的治疗


  为规范rhGH的应用及矮身材儿童的诊治，中华医学会儿科学分会内分泌遗传代谢学组于2013年6月发表了《基因重组人生长激素儿科临床规范应用的建议》[35]。建议指出，首先要严格掌握适应证。我国儿科常见的可用GH治疗的内分泌遗传病主要为：(1) GHD；(2)ISS；(3)SGA；(4)TS；(5)Prader-Willi综合征；(6)Noonan综合征；(7)其他：中枢性早熟、先天性肾上腺皮质增生症、先天性甲状腺功能减低，以上患儿经过原发病治疗，预测成人身高明显受损。但是否对身高有改善，还需要更多的循证医学证据，不能常规临床应用。
  对于治疗的起始年龄，不同类型的患者不尽相同。GHD患者应及早诊断和治疗，以期在青春前期获得最大的身高增长。对于TS患儿，身高位于健康女性生长曲线的第5百分位数以下时，即应开始GH治疗，可早至2岁时开始[36]。ISS治疗的身高指标为低于平均身高的2～3个SD，建议开始治疗年龄为5岁至青春期早期[37]。大部分SGA患儿出生后出现追赶性生长而达到正常范围，但仍有10%～15%不能赶上，其中约半数至成年后身高将低于正常平均身高的2个SD，对这部分儿童可应用GH，改善最终身高。关于SGA起始治疗的年龄，国内外意见并不一致。美国食品药品管理局(FDA)推荐2岁SGA未实现追赶生长者即可开始GH治疗。欧洲药品管理局(EMEA)推荐4岁以上身高低于平均身高的2.5个SD、生长速度低于同年龄均值、身高低于遗传靶身高1个SD可用GH治疗。国际儿科内分泌学会和GH研究学会推荐2～4岁SGA无追赶生长、身高低于平均身高的2.5个SD可考虑开始rhGH治疗；关于Prader-Willi综合征患儿的开始年龄目前尚未统一，但普遍认为在出现肥胖之前，即2岁左右开始GH治疗有益。


2.1　治疗剂量


  参考美国FDA、EMEA、美国Lawson-Wilkins儿科内分泌学会诊疗共识及中华医学会儿科学分会制定的《基因重组人生长激素儿科临床规范应用的建议》认为治疗效果具有剂量依赖效应和个体差异，不同疾病的起始治疗剂量亦有所不同，通常GHD患者剂量较低，TS、SGA及ISS的治疗剂量稍大，但最大量不宜超过0.2 U/(kg·d)。有报道显示，rhGH每日大剂量0.16～0.20 IU/kg治疗SGA矮小效果确切，不良反应少，疗效好于较小剂量组[38]。


2.2　停止治疗时间


  除GHD外，治疗后身高达健康成人身高范围内(>－2 SD)；或接近成年身高，即生长速率<2 cm/年，男童BA>16岁，女童BA>14岁可考虑停药。对于Prader-Willi综合征患儿的停药时间仍有争议，2013年由生长激素研究学会(GHRS)[39]提出的Prader-Willi综合征进行GH治疗的指南认为，该综合征治疗应持续至达到或接近成人身高，但可能会出现肾上腺功能早现和肥胖，导致生长板过早融合。Prader-Willi综合征成人期应用rhGH可改善身体成分、脂代谢、生活质量和心功能等，剂量为0.5～4.0 U/d，根据IGF-1水平调整，以保持其处于年龄对应的正常范围。
  GH还可以增加骨密度、增加瘦体质量，减少内脏脂肪，改善血脂紊乱。所以，GHD患者在达到终身高后仍需继续使用GH，以维持正常生理功能。
另外，还要加强GH治疗的有效性和安全性监测[35]。儿童患者应每3个月监测1次身高、体质量和生长速度，每年需进行BA评估。根据生长速度、体质量变化和IGF-1水平进行剂量调整，同时需考虑性别和青春发育的因素。


3　小结


  很多矮身材患儿尚无法明确病因。最近一项研究报道，矮身材经标准临床评估的诊断率只有1.3%，因此，需要为临床医师提供更多诊断方法[23]。随着研究者们对矮身材特殊表型的关注，逐步对严重家族性矮身材、矮身材合并特殊综合征或SGA等生长不良高危儿童开展研究，将有助于加深对身高遗传决定因素的理解。遗传学工具与分析除了帮助继续识别导致身材异常的单基因病因，还可以加深对矮身材多基因性状的理解[14]。随着研究的不断深入，对矮身材的治疗方法也将取得长足进展。