成骨不全合并脑动脉粥样硬化-家系报告

何君瑜 刘丽翼 高玉婷 喻爽 李延兵 廖志红

中山大学附属第一医院内分泌内科，广东 广州 510000

成骨不全症(osteogenesis imperfecta，OI)又称为脆骨病、瓷娃娃、原发性骨脆症，是一种罕见的遗传性结缔组织病。OI主要呈常染色体显性遗传，也有少数表现为常染色体隐性遗传或者X染色体遗传。患者编码骨基质蛋白I型胶原的基因发生突变，主要是COL1A1或COL1A2基因突变，导致I型胶原合成缺陷、骨量低下、骨脆性增加，容易发生脆性骨折[1]。病变不仅仅局限于骨骼，还常常累及其他结缔组织如眼、耳、牙齿和皮肤，表现为牙本质发育不全、蓝色巩膜、听力障碍、肌张力减退等[2]。成骨不全症主要分为I～IV型，其中I型是轻度成骨不全，有蓝色巩膜，易骨折；II型成骨不全是最严重的，往往在产前或者围产期就已经死亡；III型成骨不全患者有反复骨折的经历，身材矮小，脊柱侧弯严重，呈进行性骨骼畸形；IV型成骨不全介于I型和III型之间，严重程度不等，部分伴有蓝色巩膜，可出现听力损害[3]。后来又根据新的临床表型和致病基因衍生出了V～XV型，例如V型有骨间膜钙化和桡骨小头脱位，由IFITM5基因突变引起[4]；VI型骨折和畸形出现较晚，由SERPINF1基因突变引起[5]，而XII型则是由sp7基因突变导致，临床表型与IV型相似[6]。之后又发现了一些新的致病基因，包括PLS3[7]、SEC24D[8]、P4HB[9]和SPARC[10]等，目前这些新的突变尚未分型。总的来说，OI的临床分型主要看临床表现的差异和严重程度，各型之间有重叠，临床分型通常与基因突变影响的蛋白质功能的严重程度有关。它还会引起一些心血管并发症，例如主动脉和二尖瓣功能障碍、动脉瘤和主动脉夹层、肺动脉瓣扩张，这些并发症往往会导致患者死亡率增加[11]。这些心血管并发症与成骨不全的关系还没有进行过深入研究。目前关于冠状动脉粥样硬化与成骨不全的病例已经有文献报道，但是关于脑动脉粥样硬化和成骨不全(OI)的病例还没有文献记载。

本研究讨论的是一位因发作晕厥入院的55岁男性患者，住院后诊断为脑动脉粥样硬化和腔隙性脑梗死，由于体检发现患者驼背和O形腿，追问到患者及其几位亲属有反复骨折和可疑OI的病史，对患者进行了全外显子组测序。在COL1A2基因检出了致病的杂合变异NM_000 089.3:c.3159+2 T>A，对其患病亲属和健康亲属进行了该位点的sanger验证，发现所有受累亲属都携带这个突变，而健康亲属未发现该突变，符合家系共分离，证实了OI的诊断,并分析OI与较年轻发生的动脉粥样硬化(AS)的关系。本研究已得到了患者的知情同意。

1 病例资料

患者，男，55岁，主因“发作眩晕2小时”于2020年4月10日入急诊，伴全身乏力，血压190/100 mmHg。患者既往有高血压病史4年余，最高血压170/100 mmHg，长期服用“缬沙坦胶囊”治疗，血压控制尚可。有吸烟史20余年，已戒烟2个月，无饮酒史。2020年2月曾经出现过一次类似的发作眩晕，持续数分钟后缓解，症状缓解后自测血压150+/90+ mmHg。入院后体检发现其身高160 cm，体重54.6 kg，BP 144/92 mmHg，驼背，O型腿。追问发现患者既往有双腿反复脆性骨折的病史，因其亲属也有易骨折的病史(家系图见图1A)，考虑为“成骨不全症”。患者的患病家属中IV4有很严重的成骨不全症，不能行走；III17易骨折，牙齿易崩裂，IV7和IV8均有异常(IV7牙齿易崩裂，无易骨折；IV8易骨折，前臂骨折2次，无牙齿易崩裂)，即患者家属中成骨不全症骨骼病变的严重程度有较大的差异。均没有蓝巩膜的表现。先证者母亲患有高血压。

2 各项检查

实验室检查未发现继发性高血压的证据，葡萄糖耐量试验正常，总胆固醇：4.8 mmol/L，TG：1.11 mmol/L,HDL-C：0.97 mmol/L,LDL-C：3.45 mmol/L；骨代谢相关指标如下：钙：2.2 mmol/L，磷：0.93 mmol/L，25羟基维生素D：20 ng/mL，ALP：77 U/L(正常范围：0～110 U/L)，I型原骨胶原N端肽P1NP 45.02 ng/mL↑(正常范围：0～36.4 ng/mL)，B胶联降解产物0.21 ng/mL(正常范围：≤0.704 ng/mL)，骨钙素N端中分子片段：16.17 ng/mL(正常范围：14～46 ng/mL)；骨密度检测提示骨量减少[T值：股骨颈：-2，腰椎(L1～4)：-2.2]。颈胸腰椎正侧位X片未见椎体压缩性骨折，但有侧弯和前凸畸形，颈椎磁共振血管造影示颈椎轻度骨质增生，颈椎间盘变性，颈4/5、5/6椎间盘轻度向后突出(图2)。全面影像学检查提示全身多处动脉硬化，双侧小脑多发腔隙性脑梗塞。其中CT血管造影提示：右冠状动脉起始部稍细小，管腔未见狭窄，冠状动脉无斑块、狭窄、钙化；双侧颈动脉内中膜增厚伴双侧颈动脉及右侧锁骨下动脉分叉处斑块;胸主动脉、腹主动脉、双侧髂总动脉、髂内动脉硬化。颅脑磁共振血管造影提示：左侧小脑半球多发新近腔隙性脑梗死，脑动脉、颈部动脉硬化、双侧椎动脉狭窄。脑血管壁MR、MRA及PWI提示左侧椎动脉粥样硬化，小脑后下动脉斑块明显合并附壁血栓(图3)。

各项实验室检查及影像学检查排除了内分泌性高血压，考虑为颅内血管动脉硬化、双侧小脑多发腔隙性脑梗塞导致的反复发作眩晕，予以“氨氯地平、美托洛尔”降压、“氯吡格雷”抗血小板、“氟桂利嗪”“丁苯酞氯化钠注射液”改善脑循环，患者头晕症状缓解，血压控制达标。

先证者P1NP稍高，既往有双腿反复脆性骨折及易骨折家族史。经全外显子组测序(图1B)，发现在与患者临床表型相关的COL1A2基因检出了致病的杂合变异NM_000 089.3:c.3159+2 T>A。此序列变化导致COL1A2基因第3 159位+2位点(第3 159位在第47号外显子)核苷酸T被替换为A，多个预测软件提示可能会造成有害的影响。该突变位点未见ClinVar数据库和HGMD数据库报道，gnomAD数据库中未见该位点频率。同时，患者的患病亲属III17、IV7和IV8经过唾液标本sanger验证带有同样的突变，而健康亲属IV3未发现该突变，符合家系共分离。根据ACMG指南[12]，该变异评定为致病变异，诊断为COL1A2基因突变(c.3159+2 T>A)引起的成骨不全症。根据临床表现，该患者符合IV型成骨不全。

3 讨论

成骨不全症是一种以骨量低下、骨骼脆性增加和反复骨折为主要特征的遗传性骨病[1]。本例家系中，患者和几个亲属都有反复骨折的情况，通过全外显子组测序，在与患者临床表型相关的COL1A2基因上检出了致病的杂合变异NM_000 089.3:c.3159+2 T>A。此序列变化导致COL1A2基因第3 159位+2位点(第3 159位在第47号外显子)核苷酸T被替换为A(c.3159+2 T>A)。该变异位于经典剪切位点区域，根据现有理论推测，该变异会导致剪切异常，影响了I型胶原α2链的结构和功能，从而导致患者骨脆性增加，易发生骨折。该变异是既往没有报道过的新的突变位点。同时，在患者患病亲属的唾液标本sanger验证中发现了COL1A2基因上携带相同的杂合突变NM_000 089.3:c.3159+2 T>A，而健康亲属未发现该突变，符合家系共分离。因此患者该基因突变的遗传诊断为致病性(AD)。患者驼背，O型腿，双腿反复骨折，脊椎有侧弯和前凸畸形，没有进行性骨骼畸形，临床表现符合IV型成骨不全。

成骨不全症大多是由于编码I型胶原的COL1A1或COL1A2基因突变导致的，其中COL1A1编码的是I型胶原的α1链，COL1A2编码的是α2链[13]。I型胶原是有机骨基质的主要成分，对骨组织的完整性起着关键作用。它是由两条α1链和一条α2链组成的有序的三螺旋结构，具有富含Gly-X-Y重复序列的中心螺旋结构域。其中最常见的是错义突变是α1链和α2链形成的三螺旋区域的甘氨酸被替换[14]。当COL1A1/COL1A2 基因突变导致Ⅰ型胶原数量减少，常常引起轻型OI; 而COL1A1/COL1A2 基因突变导致Ⅰ型胶原三螺旋分子结构异常，往往引起中、重型 OI[1]。I型成骨不全主要是由定量突变引起的(COL1A2无效等位基因)，而II-IV型成骨不全主要是由定性的胶原蛋白突变引起的(80 %是由于螺旋区域的甘氨酸替换，20 %是由于剪接突变)[15]。本例中患者的突变(c.3159+2 T>A)位于剪切位点区域，导致剪切异常，影响了I型胶原α2链的结构，使Ⅰ型胶原三螺旋分子结构异常，蛋白功能异常，引起骨皮质变薄，骨小梁形态异常，从而导致患者骨密度降低，骨脆性增加，易发生骨折，呈现成骨不全的表现。先证者临床分型考虑为IV型成骨不全，但家系成员IV4有很严重的成骨不全症，不能行走，可能对应III型成骨不全；III17、 IV7、IV8症状较轻，符合IV型成骨不全的表现。临床分型有助于决定下一步的治疗方案。根据国内的诊疗指南，目前成骨不全主要是通过生活方式干预、药物治疗、手术治疗、康复治疗和分子治疗。其中药物治疗适用于发生过椎体压缩性骨折或曾有多次长骨骨折(10岁前有2次，18岁前有3次)的儿童OI患者、发生过椎体压缩性骨折或长骨骨折的成年OI患者以及骨密度T值≤-2.5的50岁以上男性OI患者和绝经后妇女[1]。常用的药物主要是补充维生素D3和钙剂，同时用抑制破骨细胞功能的药物如双膦酸盐、促进成骨的药物如特立帕肽或抑制骨吸收的RANKL单克隆抗体如狄诺塞麦来治疗[1,16]。其中病情较轻的OI患者(通常是I型)需要用双膦酸盐治疗4年左右，而病情较重的OI患者(III/IV型)则需要治疗更长时间[17]。而国外指南提出，对于有严重成骨不全(如III型)、椎体压缩性骨折或每年有2例及以上长骨骨折的儿童应该用静脉注射双膦酸盐，无椎体压缩性骨折的轻度或中度OI儿童可以口服双膦酸盐[18]。对于有骨折延迟愈合或不愈合、严重骨骼畸形或创伤性关节炎的患者，则需行手术治疗[1]。本例患者最近已使用狄诺塞麦治疗1次，待以后的疗效评估。

该例有右冠状动脉起始部稍细小，管腔未见狭窄，冠状动脉无斑块、狭窄、钙化，需要考虑为OI相关的病变。患者有全身动脉粥样硬化，尤其是脑动脉，脑动脉粥样硬化与成骨不全症可能有一定联系。

成骨不全症与动脉粥样硬化的关系目前有一部分病例报告记录过，但是具体的相关性和机制目前还没有研究清楚。有研究[19]认为，可能与成骨不全患者运动耐受性有限、缺乏运动导致动脉粥样硬化的危险因素增加有关。另有学者[20]研究发现，成骨不全患者的骨细胞的骨形成蛋白发生变异，可能与过早发生动脉粥样硬化有关。还有研究发现，成骨不全症患者的骨钙素表达率增加[21]，而骨钙素与早期动脉粥样硬化、血管钙化关系密切，因此推测过高的骨钙素水平也是引起动脉粥样化的一个可能因素[22]。目前有关于成骨不全患者并发冠状动脉粥样硬化的病例报告，虽然关于成骨不全患者并发脑动脉粥样硬化的病例目前还没有记录过，但是都是全身动脉粥样硬化的一部分。

4 总结

本病例值得临床医生注意的地方有：①以眩晕起病，神经系统考虑脑动脉粥样硬化，勿忽略全身的详细体格检查，注意非老年的脊椎骨骼畸形、驼背，颈椎畸形与椎基底动脉供血不足有密切联系，联系易骨折的病史和家族史，测序基因诊断明确了OI。OI患者容易出现全身动脉粥样硬化，因此要注意戒烟、低盐和低脂饮食、控制血压、调脂治疗，积极防治动脉粥样硬化；②本家系COL1A2基因上的NM_000 089.3:c.3159+2 T>A突变位点，是成骨不全病例中没有报道过的新位点。下一步需要研究本位点的致病机制，以及容易并发动脉粥样硬化等心血管疾病的机制；③成骨不全症多为常染色体显性遗传，本家系中，患病成员骨骼病变的严重程度从单纯的牙齿易崩裂到严重骨折畸形不能行走，呈现出的临床严重程度差异大。另外，也需要研究OI抗骨质疏松症的个体化治疗，需要积累长期治疗的经验。