遺傳性股骨頭病變理論體系建立的初步研究.pdf

1、髖關(guān)節(jié)是人體中軀干和下肢連接的重要的關(guān)節(jié)，目前最常見的髖關(guān)節(jié)的病變就是股骨頭壞死及髖關(guān)節(jié)的骨性關(guān)節(jié)炎，這兩者的具體病因都未完全明確。 股骨頭壞死發(fā)生在成人稱為股骨頭缺血性壞死，目前認為股骨頭缺血性壞死主要是由于不同病因破壞了股骨頭的血液供應(yīng)系統(tǒng)所造成的最終結(jié)果。其病因有細胞毒性、血液高凝、高脂、股骨頭血供異常及骨內(nèi)壓增高等。股骨頭壞死有不同的分類方法，但是這些分類方法均未包括遺傳性的股骨頭壞死。2005年，臺灣學者Liu等報道了

2、三個成人股骨頭缺血性壞死的家系，遺傳模式為單基因常染色體顯性遺傳病，致病基因確定為COL2A1，并定位了50號外顯子(兩個家系)以及33號外顯子(一個家系)的G→A的突變，該突變導(dǎo)致了編碼氨基酸的Gly→Ser的改變，從而改變了Ⅱ型膠原的性質(zhì)。此論文的作者認為成人股骨頭缺血性壞死是血管受損引起的，而Ⅱ型膠原作為軟骨的一個標志物，是骨骼先天性疾病的常見病因，解釋上有一定的不合理性，所以只是將Ⅱ型膠原基因的突變作為成人股骨頭缺血性壞死的一個

3、病因，在該病的發(fā)生發(fā)展過程中發(fā)揮一定的作用。 小兒股骨頭缺血性壞死、即Legg-Calve—Perthes病，與成人股骨頭壞死不屬于同一個病。通常認為是繼發(fā)于股骨上端軟組織的病變，導(dǎo)致股骨頭部分或全部血供中斷，骨骺水腫、生物力學受損，發(fā)生股骨頭骨骺萎縮、缺血性壞死。目前文獻表明其發(fā)病原因尚未清楚，主要的觀點認為跟外傷、內(nèi)分泌因素、股骨上端的壓力增高導(dǎo)致靜脈淤血等有關(guān)，而遺傳因素已經(jīng)被證明在此病的發(fā)生過程中發(fā)揮一定的作用。日本學者

4、Miyamoto等在2007年初報告了一個臨床表現(xiàn)為小兒股骨頭缺血性壞死的家系，家系中發(fā)病年齡為5～15歲，致病基因定位Ⅱ型膠原基因(COL2A1)50號外顯子的G→A的突變，和臺灣學者報告的家系相同，這是到目前唯一提示小兒股骨頭壞死跟單基因常染色體顯性遺傳有關(guān)的報道。髖關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎同樣分為特發(fā)性和繼發(fā)性的骨性關(guān)節(jié)炎。特發(fā)性的骨性關(guān)節(jié)炎發(fā)病原因不明，且累及多關(guān)節(jié)、多是35歲后發(fā)病?；颊邲]有遺傳障礙、沒有全身代謝以及內(nèi)分泌異常，髖關(guān)節(jié)沒

5、有創(chuàng)傷、感染、先天性畸形等。骨性關(guān)節(jié)炎由于病因未明，發(fā)病的機理眾說紛紜，目前主要的有軟骨代謝異常、酶對關(guān)節(jié)軟骨基質(zhì)的降解增加、生物化學作用、營養(yǎng)的改變和髖關(guān)節(jié)的負荷不平衡等。目前的研究也逐漸轉(zhuǎn)向于基因突變所引起的膠原性質(zhì)的改變而導(dǎo)致的骨關(guān)節(jié)炎，但是，跟成人股骨頭壞死一樣，沒有把遺傳性的髖關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎包括在內(nèi)。 我們在臨床工作中發(fā)現(xiàn)一個具有五代人的股骨頭病變的大家系，家系分析提示為單基因的常染色體顯性遺傳病。我們對此5代人所有家

6、庭成員進行血液收集與臨床資料的收集，分析發(fā)現(xiàn)此家系患者的發(fā)病年齡為6歲至34歲，X光片提示除了髖關(guān)節(jié)外全身其他骨骼都無異常，身高也不比正常人低，根據(jù)X光片及臨床表現(xiàn)，此家系不同患者臨床診斷為成人股骨頭壞死、小兒股骨頭壞死、髖關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎三種類型。這提示它不屬于此三種疾病，是一種未被報道的新綜合征。 本課題擬通過對此家系的研究來提出遺傳性股骨頭病變的新理論：第一，收集家系的臨床資料，包括血液標本、影像數(shù)據(jù)及病史體征，明確每個患者

7、的診斷，繪制系譜圖。第二，對此家系進行基因的連鎖分析及測序，明確突變的基因及位點。第三，結(jié)合手術(shù)患者的病理組織與臨床資料，探索其發(fā)病機理。 【目的】臨床報道在一個5代的家系出現(xiàn)三種不同臨床表型的新綜合征，不同的患者分別表現(xiàn)為股骨頭缺血性壞死、小兒股骨頭缺血性壞死及髖關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎。 【方法】臨床發(fā)現(xiàn)一個5代42人的大家系，收集這個家族42個成員的臨床資料，并收集所有成員的血液標本為下一步作實驗室檢查和基因型分析做準備。對

8、家族中發(fā)病的16個患者的髖關(guān)節(jié)做X光或者MRI檢查及正常對照的影像數(shù)據(jù)和病史體征等資料。髖關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎、成人股骨頭壞死和Legg—Calve’-Perthes病這三種臨床表型分別采用目前國際公認的診斷標準進行診斷。年齡依賴性的發(fā)病定義為首次出現(xiàn)不能用其它原因解析的持續(xù)性或反復(fù)發(fā)作的跛行，或者呈持續(xù)進行性發(fā)展的腹股溝疼痛。【結(jié)果】家系16個患者中，5個表現(xiàn)為早發(fā)性髖關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎，6個表現(xiàn)為成人股骨頭壞死，5個表現(xiàn)為小兒股骨頭壞死。而且

9、，這三種疾病表型的年齡依賴性發(fā)病和股骨頭骨骺的閉合之間有密切的聯(lián)系：小兒股骨頭壞死發(fā)生在股骨頭骨骺閉合以前(6-14歲)，成人股骨頭缺血性壞死發(fā)生在股骨頭骨骺閉合期間(15-18歲)，早發(fā)性髖關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎發(fā)生在股骨頭骨骺閉合以后(21—34歲)。 【結(jié)論】我們在臨床工作中發(fā)現(xiàn)一個新的綜合征，可隨發(fā)病年齡不同分別表現(xiàn)為成人股骨頭壞死、小兒股骨頭壞死及髖關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎三種表型。而且，這三種疾病表型的年齡依賴性發(fā)病和股骨頭骨骺的閉合

10、之間存在密切的聯(lián)系，提示這可能在這種遺傳病的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用。 【目的】定位遺傳性股骨頭病變家系的致病基因。 【方法】采集家系成員42人(包括16名患者)的血液標本，選取了COL2A1位點所在8Mb的基因組節(jié)段中所包含的3個微衛(wèi)星標記：D12S1663，D12S85，D12S368(AppliedBiosystems，F(xiàn)oster City，CA)，對它們進行連鎖分析。利用Cyrillic 2.1軟件構(gòu)造單倍體型。

11、用PCR技術(shù)擴增COL2A1基因DNA雙鏈的所有外顯子和剪切位點，并利用ABI 3730XL(Applied Biosystems)對其產(chǎn)物進行序列測定。同時，我們也選取50名健康的年齡和性別相匹配的非家系成員作為對照，并對他們的DNA進行序列測定。 【結(jié)果】系譜圖顯示該家族呈常染色體顯性遺傳。對COL2A1基因的3個微衛(wèi)星標記：D12S1663，D12S85，D12S368進行連鎖分析，在100％外顯率情況下，分別取得的Lod

12、值為4.21(at θ=0)、5.45(at θ=0)和6.78(at θ=0.05)，在年齡依賴外顯率的情況下，分別取得的Lod值為3.91、4.71和5.89。家系成員IV-10和所有發(fā)病的家系成員都含有相同的單倍體型(4,4,5)，DNA序列測定顯示3665G→A(GenBank accession no．NM_001844)的突變，并導(dǎo)致了蛋白質(zhì)水平的p．Gly1170Ser(GenBank accession no．NP_00

13、1835)的改變。包括髖關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎、成人股骨頭壞死和Legg-Calve’-Perthes病，在所有家系發(fā)病成員中都檢測到相同的突變位點。而且，除了攜帶該突變位點但沒有表現(xiàn)出臨床和影像學癥狀的家系成員IV-10外，所有家系中沒有發(fā)病的成員和作為對照的非家系成員都沒有發(fā)現(xiàn)該基因突變位點?！窘Y(jié)論】該家系成員的COL2A1基因的p．Gly1170Ser的突變是這種局限于髖關(guān)節(jié)發(fā)病并且可以分別表現(xiàn)為髖關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎、成人股骨頭壞死和Legg

14、-Calve’-Perthes病的遺傳性疾病的病因。 【目的】探討遺傳性股骨頭病變的致病機理。 【方法】對家系中發(fā)病的16個患者的髖關(guān)節(jié)進行X光或MRI影像學檢查，觀察骨骺和關(guān)節(jié)軟骨的變化，并于人工髖關(guān)節(jié)置換手術(shù)中取家系患者的髖關(guān)節(jié)軟骨，行HE病理切片和免疫組織化學染色觀察軟骨大體結(jié)構(gòu)和膠原分布情況，并于透射電鏡下觀察軟骨基質(zhì)的膠原纖維的超微結(jié)構(gòu)，此外，還利用在線軟件預(yù)測突變的Ⅱ型膠原蛋白結(jié)構(gòu)。 【結(jié)果】MRI發(fā)