孪生姐弟先天性成骨不全1例分析2

2．讨论

2.1．病因：OI为一种全身性结缔组织遗传性疾病，约60%为常染色体显性遗传，15%-20%为隐性遗传，约25%为新突变。发病率据文献报道国外为1/100 000~ 4.9/100 000[1-3]。最早由Malebranche[4]（1678年）首次报道，Ekman[4]（1788年）报道一个家庭中三代出现OI，提出OI与遗传有关，随后由Armand（1913年）报道，Lobstein（1933年）描述此病，国内梁铎（1926年）首次报道，杨桂香等报告母婴共患OI一例[5]。美国学者Young[6]等研究报告指出OI母亲所生子女中50%可能患本病，孩子病情程度不等但较母亲严重。经过大量的研究[7-9]现已证实所有类型的OI都是由形成I型胶原的2种肽链之一发生突变引起的。I型胶原是一种长的线状分子，它是由2条1肽链和1条2肽链拧成紧密的螺旋结构而组成的。I型胶原1链蛋白编码基因（the collagen， type I， alpha 1 protein gene， COL1A1 基因）和I型胶原2链蛋白编码基因（the collagen， type I， alpha 2 protein gene， COL1A2 基因），同时又以COL1A1基因最主要[10-11]。COL1A1基因定位于17q21.31-q22[12]和7q22.1[13]，全长17 537bp，包括51个外显子，编码的I型胶原链蛋白是骨基质中最丰富的蛋白之一，被看成是调节骨密度的重要候选基因[14]。胶原肽链的螺旋部分约1 000个氨基酸长，由Gly-X-Y三联体不间断地重复所构成。这里Gly代表甘氨酸，X常是脯氨酸，Y常是羟脯氨酸。Ⅰ型胶原基因中多数外显子都是6个重复Gly-X-Y氨基酸序列的编码。多数Ⅰ型OI突变均有一个21肽链的终止和mRNA的核降解。大多数Ⅱ型、Ⅲ型和Ⅳ型OI突变，有一个甘氨酸被半胱氨酸、丝氨酸、精氨酸、门冬氨酸盐等所置换。10%至15%的Ⅱ型、Ⅲ型和Ⅳ型突变，拼接漏掉一个外显子，还可能有偶然的缺失或插入突变。它导致肽链上每第3个位置上的甘氨酸残基中的一个被侧链带电荷、有极性或侧链庞大的氨基酸所置换。另一类重要的突变(约12%)是单个外显子拼接缺陷。其余少数突变是较大的缺失、插入或内含子遗留。各种突变之间的关系，或者说病人基因型与其临床严重度的关系，一直是结缔组织研究领域中感兴趣的问题。引起致死至各种轻度OI的突变可发生于Ⅰ型胶原两种肽链和肽链的全部长度上。我们仍不了解各种突变引起不同程度骨骼异常的复杂机制；对临床后果可能有作用的因素包括突变的位置、类型以及突变肽链掺入细胞外纤维中的程度及其与骨基质中非胶原蛋白的相互作用。武汉协和医院骨科李进

2.2.病理：OI主要表现为成骨不全，成骨细胞及纤维母细胞由于酶缺陷，功能异常，使骨基质内正常胶原被网织纤维代替，影响骨基质的正常形成，软骨成骨仅停留在钙盐沉积阶段。骺生长板肥大，原始矿化区矿化紊乱，小柱断裂、矿化很差的区域，葡萄糖氨基糖胺(GAGS)基质有生化改变。胶原分子缺陷、GAGS改变、非胶原蛋白改变是成骨不全的主要病理改变基础。软骨内骨化程序正常进行至最后一步才发生障碍，骨膜增厚，骨膜下有软骨形成，无骨小梁形成，皮质很薄，坚质骨形成很少，骨小梁断续状，松质骨中散有骨化不全的骨样组织，骨髓内纤维脂肪组织增生。骨膜增厚、微血管形成缺陷，动脉与毛细血管壁增厚，管腔为增生的内皮细胞与肌细胞所阻塞，骨膜细胞培养增殖率高，胞浆内磷脂、滑面内质网增加，溶酶体、粗面内质网减少。镜下周身骨胶原组织缺乏，成骨细胞数量不足，软骨成骨过程正常，钙化正常。但由于成骨细胞数量不足，致使钙化软骨不能形成骨质，因此骨质脆弱。磷灰石结晶，特别是小磷灰石结晶减少，Ⅱ型最显著，Ⅰ型儿童期减少，青年以后有所好转，而Ⅲ、Ⅳ型青年期也减少，特别是Ⅲ型更明显。正常骨折愈合由外骨痂、内骨痂及桥梁骨痂共同参与。外骨痂与内骨痂均由成骨完成，桥梁骨痂则来自软骨内骨化，完成较迟，但却愈合后坚实有力[15] 。从发育年龄来看，本病例属于早发型；从表现上看属于细长型。其长骨两端膨大，乃是由于软骨内化骨受累不明显，发育相对不受限制之故。化验检查血、钙、磷含量正常，这可以与甲状腺疾患引起的钙、磷代谢紊乱进行鉴别。近年来，对其细胞超微结构和分子水平研究认为，本病系基因变异所致骨粘连蛋白及多聚糖蛋白减少，骨组织胶原类型改变，骨基质生化改变，胶原分子缺陷，矿化紊乱，骨细胞及骨母细胞发育不成熟，功能低下或缺失等，导致不能正常成骨。．

2.3. 分型及临床表现：OI的分型较多，根据骨质脆弱反复骨折出现的时间可分为胎儿型、婴儿型、少年型也称迟发型或晚发型[16]，本文病例属于婴儿型。根据X线表现可分为粗短型、细长型（薄骨型）和囊型[17]，本文病例属于细长型。但OI分类应用最广泛的是Sillence等[18]于1979年提出的。目前已获公认的是按照David Sillence的描述略加改良的OI分类法[19]，它基本上是一种临床X线和遗传学的分类（附表1），本文病例属于Sillence IV型。虽然Sillence分型可以涵盖大多数病例，但目前仍然有3类OI例外，Glorieux增加Ⅴ型[20]，呈常染色体显性遗传，骨质疏松、前臂和小腿骨间膜骨化、骨折后易形成肥大骨痂。Ⅵ型OI患儿[21]，经常骨折、椎体压缩和肢体畸形，不伴湖蓝色巩膜和牙本质发育不全，血清碱性磷酸酶轻度升高，耳蜗骨缺失、肩胛骨、肋骨和长骨松质骨区显示软化，但生长板不受累，主要组织学特征是不伴有低钙底磷和底维生素D的出现大量类骨质，骨小梁失去正常形状，偏振光下呈现鱼鳞形。Ⅶ型OI在加拿大魁北克北部土著中发现[22]，主要表现为近心端肢体短小和髋内翻，其他特征与Ⅳ型OI相似，呈常染色体隐性遗传。Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ型OI的Ⅰ 型胶原基因均无异常。

2.4.诊断及鉴别诊断：OI主要诊断标准为[23]：蓝巩膜，成骨不全，骨质疏松，长骨弯曲或多发性骨折；次要特征是耳聋，韧带松弛，脊柱侧突，易受损伤等。先天性OI导致的低密度以及非意外性多处骨折使该畸形无论在B超图象或X线片上都会呈现出独特的影像。1）B超：由于胎儿颅骨骨膜没有钙盐沉着，它与羊水界面的声阻抗差小，便显示出弱回声光环；又由于韧而软，故压之能塌陷变形。较多的超声波能够透过膜性颅骨到达脑组织，使得脑组织反射波增强，显像异常清晰。因此，弱回声，压之塌陷变形，脑组织异常清晰是膜性颅骨超声显像的三个特点[24]。多发性骨折可以发生在四肢长骨、肋骨、锁骨等部位，骨折后的声像图表现为骨折的部位弯曲成角，同时肢体受骨折畸形的牵制而显示异常弯曲、变形。根据胚胎骨骼发育的时间，妊娠12周以后用中高档超声仪器就可以显示颅骨和粗大的四肢长骨，此时如果仔细检查一般可以获得提前诊断[25]。Gorclienko[26]用超声波筛查高危孕妇，在孕17-25周发现11例先天性OI患儿，在孕妇终止妊娠后被尸检证实。2）X线：基本X线征象是多发性骨折，骨皮质变薄，普遍性骨质疏松，骨密度减低，髓腔增宽，干骺端膨大畸形，四肢骨细而长，常伴有弯曲畸形；骨折处可有棉团状骨痂形成，反复骨折者可见骨折端硬化，形成假关节。因病变部位不同，X线表现亦有相应的特点，长管状骨粗短型的X线特点为四肢长骨变短变粗，多发骨折和广泛骨痂形成及弯曲畸形；细长型则表现为四肢长骨骨干变细，骨皮质变薄，骨小梁结构不清；头颅骨的表现为颅骨骨板变薄，骨密度减低，颅缝及囟门明显增宽，闭合延迟及有多个缝间骨出现并出现扁平颅底等；躯干骨则主要表现为脊柱骨密度减低，椎体变扁，呈双凹变形，肋骨变细，皮质菲薄。胎儿X线表现为骨骼钙化不良，尤其是头颅可完全看不见骨骼影；四肢骨短，特别是下肢；多发骨折。3）实验室检查：胎儿及孕母血清钙、磷大致正常，碱性磷酸酶（ALP）可正常或稍增高，血浆胰岛素样生长因子(IGF)正常，I型胶原羧基末端前肽（PICP）降低，24h尿羟脯氨酸增加，骨密度下降，基因检测有I型胶原COL1A1、COL1A2基因异常[27]。

本病症状典型者通常结合病史、临床表现和有关生化检查不难诊断和鉴别。但轻型或初发病例需与下列疾病鉴别：1）佝偻病多发生于婴儿期，病因为肾性或营养不良等。其X线改变特征为骨密度减低，少量增白；松质骨小梁模糊粗糙；长骨皮质常呈凹面厚、凸面薄，易出现假骨折线；长骨易变形，干骺端扩大呈杯口状，但少见骨折。2）甲状旁腺功能亢进，发病年龄偏大，X线改变特征为骨密度减低；松质骨小梁模糊粗糙；骨膜下皮质吸收，可见囊性形成；长骨可变形，骨端不增宽，可伴骨折。3）软骨营养发育不良症的长骨粗短可类似粗短型的OI，但骨质密度无明显减低，干骺端呈喇叭状，无多发骨折。4）坏血病也可以出现骨密度减低，但无畸形，且干骺端有典型变化，骨骺呈指环状，干骺端先期钙化带增厚增白，向两旁突出呈骨刺样。5）呆小病骨骺发育迟缓，呈斑点状或分节状，且有甲状腺功能低下等症状，都不同于OI。以上各种疾病的生化检查中均无I型胶原羧基末端前肽（PICP）降低，24h尿羟脯氨酸增加，基因检测无I型胶原COL1A1、COL1A2基因异常。