《Pediatric Research》：Phenotypic and genotypic diversity in patients with Chinese aggrecan gene-related short stature
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摘要
背景：与ACAN变异相关的临床表现、进展及治疗结局表现出显著异质性，导致其识别困难。本研究旨在描述中国ACAN相关矮小患者的表型谱、基因型谱及治疗策略。
方法：研究人员从一个大型单中心队列中鉴定出20例携带杂合ACAN变异的矮小患者。其中，15例
摘要
背景：与ACAN变异相关的临床表现、进展及治疗结局表现出显著异质性，导致其识别困难。本研究旨在描述中国ACAN相关矮小患者的表型谱、基因型谱及治疗策略。
方法：研究人员从一个大型单中心队列中鉴定出20例携带杂合ACAN变异的矮小患者。其中，15例患者接受了重组人生长激素（recombinant human growth hormone, rhGH）和/或促性腺激素释放激素类似物（gonadotropin-releasing hormone analog, GnRHa）治疗。
结果：所有20例患者均表现为匀称性矮小，伴或不伴轻微面部畸形及骨骼异常。此外，研究人员发现一个较少见的特征：27.3%（3/11）的女性患者表现为中枢性性早熟（central precocious puberty, CPP）。值得注意的是，在4例男性患者中观察到智力障碍/全面性发育迟缓（intellectual disability/global developmental delay, ID/GDD），这一特征在ACAN相关疾病中鲜有报道。研究人员鉴定出16种变异，其中14种为新发变异。此外，所有15例接受rhGH单药或联合GnRHa治疗的患者身高均有改善。ACAN变异的临床谱表现出广泛异质性。
结论：本研究强调了ACAN相关疾病显著的临床异质性。在队列中部分患者中发现了认知障碍和青春期早期发育迹象，提示ACAN变异的临床表现可能比先前认识到的更为广泛。这些观察结果需要在更大规模队列中进一步评估。
影响：研究人员探讨了ACAN变异的特征和遗传图谱。ACAN相关疾病具有多样化的临床表现。对于矮小儿童，包括那些刺激试验显示生长激素（growth hormone, GH）反应低于正常水平且有家族史者，应考虑ACAN变异。
# 解读文章
## 研究背景与目的
骨骼生长由生长板中基质产生性软骨细胞的分裂与增殖驱动，这一过程受细胞外基质（extracellular matrix, ECM）、旁分泌调节因子、细胞内蛋白及多种激素（如生长激素、甲状腺激素等）的调控。ECM的特定成分对骨骼生长至关重要，它们为软骨细胞提供支架并作为信号分子梯度形成介质，以差异性影响细胞群。ECM的任何改变都可能影响细胞生理功能、破坏ECM稳态并导致异常骨生长。聚集蛋白聚糖（aggrecan，由ACAN基因编码，OMIM *165800）是生长板和关节软骨ECM中最丰富的蛋白聚糖成分，参与生长板发育及关节软骨和椎间盘功能的维持。在中国，杂合ACAN变异是特发性矮小（idiopathic short stature）的第二常见单基因病因（1.2%），仅次于SHOX基因缺陷。矮小、面部畸形和骨骼异常是这些变异的常见特征，其他特征包括剥脱性骨软骨炎和/或早发性骨关节炎以及髋关节脱位。尽管近年来已发现ACAN变异的其他临床表型，但中枢性性早熟（central precocious puberty, CPP）仅有两例报道，而全面性发育迟缓（global developmental delay, GDD）或智力障碍（intellectual disability, ID）的共存数据仍然有限。本研究从861例矮小患者中鉴定出20例ACAN变异患者，这是中国最大的单中心队列。研究人员分析了这些患者的临床特征和突变谱，并探讨了重组人生长激素（recombinant human growth hormone, rhGH）单药或联合促性腺激素释放激素激动剂（gonadotropin-releasing hormone agonist, GnRHa）的治疗效果。研究发表在《Pediatric Research》。
## 关键技术方法
研究人员采用全外显子组测序（whole-exome sequencing, WES）对矮小患者进行遗传诊断，样本来源于福建医科大学附属福州第一医院、福州市儿童医院2016年6月至2024年12月收治的患者。通过精氨酸-左旋多巴激发试验评估生长激素（growth hormone, GH）状态，采用化学发光免疫法检测基线血清胰岛素样生长因子-1（insulin-like growth factor-1, IGF-1）和IGF结合蛋白-3（IGF-binding protein-3, IGFBP-3）。根据标准诊断标准定义CPP、早期青春期（early puberty, EP）和不完全性性早熟（incomplete precocious puberty, IPP）。通过Sanger测序验证WES结果，并利用基于pSPL3外显子捕获载体的迷你基因剪接实验分析剪接位点变异的后果，对缺失变异进行T/A克隆测序。变异根据美国医学遗传学与基因组学学会和分子病理学协会（American College of Medical Genetics and Genomics and the Association for Molecular Pathology, ACMG/AMP）指南进行分类。
## 研究结果
### 20例ACAN变异患者的临床特征
所有20例患者均表现为匀称性矮小，身高标准差评分（standard deviation score, SDS）范围为?4.64 SD至?1.90 SD。观察到扁平鼻梁、前额突出、低位耳、短颈、鸡胸、肘外翻、膝内翻、短指和扁平足等特征。其中3例女性有CPP，4例女性有EP，1例女性有IPP；4例男性有ID/GDD。GH激发试验显示10例先证者GH峰值低于正常（<10 ng/mL），其中3例峰值<5 ng/mL，7例峰值介于5-10 ng/mL。8例患者骨龄提前，其余骨龄延迟或与年龄相符。先证者2发现不对称肋骨对，先证者4发现隐性脊柱裂。先证者6还携带GH1基因缺失变异。
### 出现早期青春期迹象患者的详细特征
8例因矮小就诊的女性出现乳房早发育（就诊年龄6.7-9.3岁），其中3例诊断为CPP，其余5例为EP或IPP。4例女性在7.5岁前出现乳腺组织，4例在8-9岁之间。所有8例均表现为进行性乳房发育，但就诊前无加速生长速度或青春期生长突增的证据。标准化评估支持诊断并排除继发性/周围性原因，包括体格检查、基础促性腺激素/雌二醇、GnRH激发试验、骨龄评估、盆腔超声（子宫和卵巢参数）及下丘脑-垂体MRI。身高SDS范围为-2.00至-3.33。乳房发育为Tanner B2期，阴毛为PH1期。7例患者GnRH激发试验支持下丘脑-垂体-性腺轴激活（峰值黄体生成素>5 IU/L和/或黄体生成素/卵泡刺激素≥0.6）。5例骨龄提前，3例骨龄延迟。
### 合并GDD/ID的患者
除ACAN变异导致的矮小外，4例患者还存在智力发育受损（年龄范围3.1-9岁）。先证者16和17为单卵双胎，36周早产，出生体重和身长均低于P3或P10，排除产伤和窒息病因。他们未能达到同龄发育里程碑。先证者17语言发育迟缓、粗大运动差及社交行为异常，其兄弟发育更为迟缓。先证者19和20诊断为智力障碍。其身高SDS范围为?3.52 SD至?2.39 SD。垂体MRI显示3例先证者有轻微异常（桥小脑角池稍增宽、Rathke裂囊肿和松果体囊肿）。
### rhGH单药或联合GnRHa治疗
接受rhGH治疗的15例患者中，rhGH剂量为0.24–0.27 mg/kg/周，单药治疗时间为（2.87±1.35）年，平均起始治疗年龄（7.08±2.51）岁。治疗前后身高分别为（-2.63±0.47）SD和（-1.49±0.58）SD。治疗第一年平均身高增加（0.79±0.38）SD，总身高SDS变化为（1.14±0.36）。先证者5在治疗3年8个月后停药（身高增加1.74 SD），之后生长速率减慢，当身高降至-2.73 SD时重新治疗。先证者17和18在前两年治疗中骨龄稳步增长，但最后一年增长超过2年。6例CPP/EP患者因骨龄提前接受了rhGH联合GnRHa治疗，联合治疗起始年龄（8.82±1.30）岁，联合治疗前和联合治疗后身高分别为（-2.17±0.58）SD和（-1.60±0.61）SD，联合治疗（2.58±1.36）年期间身高SDS总变化为（0.57±0.36）。治疗过程中未观察到显著不良反应。
### 遗传诊断
研究人员鉴定出16种ACAN杂合变异，其中14种为新发变异。3种剪接变异（c.1605-2 A>C、c.1429+1 G>C、c.1052-1 G>A）影响mRNA剪接，迷你基因剪接实验证实c.1605-2 A>C导致外显子9缺失（p.Tyr536Glyfs*9），c.1429+1 G>C导致外显子7中37 bp缺失（p.Val465Glyfs*13），c.1052-1 G>A导致外显子7缺失（p.Gly351_Gly476del）。先证者15通过质粒测序发现缺失变异c.3127_3642del，导致非移码改变（p.Ala1043_Ala1214del），其父母均不携带该变异。20例患者中，3例变异为新发，17例遗传自受累父母。根据ACMG/AMP指南，7种变异分类为致病性（P），5种为可能致病性（LP），4种为意义不明确变异（VUS）。
### 文献综述
通过检索PubMed（截至2024年11月30日），共鉴定出158种ACAN变异，其中88种来自中国。所有突变分布在整个ACAN基因中，无热点区域。错义突变（36.07%）、移码突变（26.58%）和无义突变（24.05%）是最常见的突变类型。72.6%（45/62）的变异分类为P或LP，27.4%（17/62）为VUS。最常见临床表现包括短指（69.23%）、短颈（58.82%）、面中部发育不良（48.78%）、椎间盘疾病（45.45%）和骨关节炎（43.10%）。中国ACAN变异儿童的临床表现与其他种族队列存在差异。在41例接受rhGH治疗的患者中，治疗前后身高SDS分别为（-2.88±0.83）和（-2.05±1.03）（P<0.05）。
## 讨论与结论
讨论部分强调ACAN变异的临床表型存在显著异质性。除经典特征外，骨骼异常如肢体畸形、剥脱性骨软骨炎和骨关节炎也是重要临床表现。骨龄提前是常见特征，但延迟骨龄亦有报道。基于GH激发试验，48.75%（39/80）的ACAN变异患者出现GH峰值低于正常，提示亚正常GH反应可能是ACAN表型谱的一部分，但激发试验在区分真性垂体GH缺乏与功能性GH不敏感方面存在局限性。关于CPP，ACAN变异中CPP罕见，仅在中国人群中发现，包括本研究共5例患者诊断为CPP。所有伴CPP的患者均携带移码变异，但变异分布在不同结构域，未发现结构域特异性表型。关于GDD/ID，本研究20%患者（4/20）在排除其他遗传变异、产伤和窒息后存在GDD/ID，且在Decipher数据库中亦发现7例伴GDD/ID的患者。聚集蛋白聚糖通过调节神经元可塑性介质参与中枢神经系统发育，但其导致神经系统发育下降的分子病因学仍为推测。研究人员指出，作为单中心中国队列，转诊偏倚和种族特异性效应可能夸大CPP和ID/GDD等少见表型的频率，这些观察需谨慎解读，目前不能视为ACAN相关表型谱的组成部分，需更大规模多民族研究及适当匹配对照组加以澄清。rhGH治疗可改善ACAN变异患者的生长，但疗效劣于其他原因矮小。rhGH联合GnRHa可增强骨龄提前患者的身高增长，但所有儿童尚未达到最终身高，绝对生长幅度尚不确定。
**研究结论翻译**：临床上，鉴于ACAN变异的广泛特征，且部分患者无明显畸形，在矮小评估中应考虑该诊断，甚至对于已证实的GH缺乏患者亦应如此。值得注意的是，本队列中女性早期青春期激活迹象和数名男性患者的ID/GDD被识别，扩展了ACAN变异个体的临床观察范围。尽管这些观察结果需要在更大规模和种族多样化的队列中确认，但它们强调了临床评估中可能值得关注的潜在未被充分认识的特征。
