儿童骨硬化症的临床特征和遗传学分析

Clinical and genetic characteristics of osteopetrosis in children

摘要

目的 分析儿童骨硬化症（osteopetrosis, OPT）的临床和遗传学特征。方法 回顾性分析2015年5月—2024年3月收治的14例OPT患儿的临床资料，采用全外显子组测序技术检测OPT相关致病基因，并总结临床表型和基因型特点。结果 14例患儿，男性10例，女性4例，中位就诊年龄8个月。OPT患儿临床表现主要为全身性骨硬化（14例，100%）、贫血（12例，86%）、感染（10例，71%）、血小板减少（9例，64%）、肝脾大（8例，57%）和发育迟缓（5例，36%）等。恶性型OPT (malignant osteopetrosis, MOP)患儿的血小板计数、肌酸激酶同工酶和血钙低于非MOP患儿，而白细胞计数、乳酸脱氢酶和碱性磷酸酶高于非MOP患儿（P<0.05）。12例患儿完成基因检测，共检出15种变异，CLCN7基因变异8个（53%）, TCIRG1基因变异6个（40%）,TNFRSF11A基因变异1个（7%）。CLCN7基因发现3个新位点变异，为c.2351G>C、c.1215-43C>T和c.1534G>A。4例TCIRG1基因型患儿的临床表型均为MOP。7例CLCN7基因型患儿中，中间型OPT 4例，良性型OPT 2例，MOP 1例。结论 OPT患儿的临床表型具有异质性，基因型以CLCN7和TCIRG1基因变异为主，临床表型与基因型之间有一定关联。[中国当代儿科杂志，2025,27 (5):568-573]

Abstract

Objective To study the clinical and genetic characteristics of osteopetrosis (OPT) in children. Methods A retrospective analysis was performed on the clinical data of 14 children with OPT. Whole-exome sequencing was used to detect pathogenic genes, and clinical phenotypes and genotypic features were summarized. Results Among the 14 children (10 males and 4 females), the median age at diagnosis was 8 months. Clinical manifestations included systemic osteosclerosis (14 cases, 100%), anemia (12 cases, 86%), infections (10 cases, 71%), thrombocytopenia (9 cases, 64%), hepatosplenomegaly (8 cases, 57%), and developmental delay (5 cases, 36%). Malignant osteopetrosis (MOP) cases had lower platelet counts, creatine kinase isoenzyme, and serum calcium levels, but higher white blood cell counts, lactate dehydrogenase, and alkaline phosphatase levels compared to non-MOP cases (P<0.05). Genetic testing identified 15 variants in 12 patients, including 8 variants in the CLCN7 gene (53%), 6 in the TCIRG1 gene (40%), and 1 in the TNFRSF11A gene (7%). Three novel CLCN7 variants were identified: c.2351G>C, c.1215-43C>T, and c.1534G>A. All four patients with TCIRG1 variants exhibited MOP clinical phenotypes. Of the seven patients with CLCN7 variants, 4 presented with intermediate OPT, 2 with benign OPT, and 1 with MOP. Conclusions Clinical phenotypes of OPT in children are heterogeneous, predominantly involving CLCN7 and TCIRG1 gene variants, with a correlation between clinical phenotypes and genotypes.

关键词

骨硬化症 / CLCN7基因 / TCIRG1基因 / 基因变异 / 儿童

Key words

Osteopetrosis / CLCN7 gene / TCIRG1 gene / Gene variant / Child

骨硬化症（osteopetrosis, OPT）又称石骨症、大理石骨病，是一种罕见的由破骨细胞生成障碍或功能缺陷导致的遗传代谢性骨病。按遗传方式可分为常染色体隐性遗传OPT（autosomal recessive osteopetrosis, ARO）、常染色体显性遗传OPT（autosomal dominant osteopetrosis, ADO）和X连锁遗传OPT。其中ADO和ARO的发病率分别约为1/2万、1/20万^［1］。根据发病时间和病情严重程度，又分为恶性型OPT（malignant osteopetrosis, MOP）、中间型OPT（intermediate osteopetrosis, IOP）和良性型OPT（benign osteopetrosis, BOP）。MOP常具有严重且致命的临床症状，而BOP临床症状轻微或无症状。既往研究显示，OPT的临床表现具有异质性，临床表型与基因型具有一定相关性，ARO超过半数是由TCIRG1基因变异引起，而CLCN7基因变异导致的ADO占75%左右^［2］。本研究聚焦于OPT临床表型的异质性和新基因位点的发现，对安徽省儿童医院收治的14例OPT患儿进行回顾性分析，总结其临床表型和基因型的特点，初步探讨两者之间的关系，为该病的精准诊断与分型提供依据。

1 资料与方法

1.1　研究对象

回顾性纳入2015年5月—2024年3月就诊于安徽省儿童医院的14例OPT患儿为研究对象。14例患儿均有典型的影像学表现（全身骨骼密度弥漫性增高，长骨干骺端呈“烧瓶样”改变，椎体呈“夹心椎”样改变，髂骨翼呈“晕轮征”样改变等），并符合OPT的诊断标准^［3-4］。排除标准：（1）血液系统恶性病及其他肿瘤患儿；（2）其他遗传代谢性疾病导致继发性骨密度增高患儿；（3）年龄≥18岁。该研究已通过我院伦理委员会批准（伦理审批号：EYLL-2024-053），患儿家长均签署知情同意书。

1.2　资料收集

通过电子病历系统收集患儿的临床资料，包括基本信息、病史、家族史、体格检查、实验室检查、影像学资料和基因检测结果等，并进行汇总分析。

1.3　基因检测

采集患儿及父母外周血标本各2 mL，乙二胺四乙酸抗凝，提取全基因组DNA，经片段化、连接接头、扩增纯化后，使用杂交捕获方法制备DNA文库，覆盖人基因组中19 396个基因的编码区及部分非编码区，捕获区间大小51 Mb。使用Illumina公司NovaSeq 6000系列测序仪进行高通量测序，经过专业数据库（1000Genomes、ExAC、HGMD、ClinVar、dbSNP等）和生物信息学预测软件（SIFT、Polyphen2、MutationTaster、CADD、REVEL等）进一步注释和筛选。参照美国医学遗传学和基因组学学会遗传变异分类标准与指南^［5］，进行变异致病性分析。Sanger测序法对筛选出的变异位点进行家系验证分析。基因检测工作由北京智因东方转化医学研究中心协助完成。

1.4　统计学分析

采用SPSS 26.0软件进行统计学分析。计数资料以例数和百分比（%）表示。符合正态分布的计量资料以均数±标准差（ \overline{x} \pm s）表示，组间比较采用t检验，若方差齐，采用两样本t检验；若方差不齐，则采用Welch's t检验。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1　一般资料与临床特征

共纳入14例确诊为OPT患儿，其中男性10例（71%），女性4例（29%）。中位就诊年龄为8个月（范围：7 d至8岁）。根据临床表现和病程进展，将患儿分为3个亚型：MOP 7例（50%），IOP 4例（29%），BOP 3例（21%）。所有MOP患儿均在婴儿期内发病；BOP患儿均在学龄期发病；IOP患儿中，学龄前期发病2例，婴儿期和幼儿期发病各1例。

14例患儿首发症状以呼吸道症状（咳嗽、气促、鼻塞）最为常见（6例，43%），其次为面色苍白（4例，29%）。临床主要表现为贫血12例（86%）、感染10例（71%）、血小板减少9例（64%）、肝脾大8例（57%）、发育迟缓5例（36%）、视力损害5例（36%）和骨折3例（21%）。所有患儿的骨骼X线检查均显示全身性骨密度弥漫性增高和硬化。患儿一般资料和临床表现见表1。

2.2　实验室检查

MOP患儿的白细胞计数、碱性磷酸酶和乳酸脱氢酶高于非MOP患儿，血小板计数、血钙和肌酸激酶同工酶低于非MOP患儿（P<0.05）。两组间的血红蛋白浓度和血磷水平比较差异无统计学意义（P>0.05）。9例接受骨髓穿刺检查的患儿，均表现为干抽或骨髓有核细胞减少的现象。见表2~3。

2.3　分子遗传学检测

12例OPT患儿进行基因检测，检测结果显示，CLCN7基因变异7例（58%），TCIRG1基因变异4例（33%），TNFRSF11A基因变异1例（8%）。纯合变异3例（25%），复合杂合变异4例（33%），杂合变异5例（42%）。

共检出15种基因变异，其中CLCN7基因变异8个（53%），TCIRG1基因变异6个（40%），TNFRSF11A基因变异1个（7%）。CLCN7基因中发现3个新位点变异，分别为c.2351G>C、c.1215-43C>T和c.1534G>A。在所有检出的变异中，错义变异占7个（47%），剪切位点变异占4个（27%），移码变异占3个（20%），无义变异占1个（7%）。4例TCIRG1基因变异患儿中，移码变异3例，其中2例同为c.1370delC变异。7例CLCN7基因变异患儿中，错义变异5例。4例TCIRG1基因变异和1例TNFRSF11A基因变异患儿均表现为MOP；而7例CLCN7基因变异患儿中，4例表现为IOP，2例为BOP，1例为MOP。见表4。

3 讨论

OPT是一种罕见的以全身弥漫性骨密度增高为特征的遗传性骨病。OPT的临床表现具有异质性。部分患儿发病早且进展快，临床表现为致命性症状，如骨髓衰竭、反复感染、肝脾大、失明失聪等，临床表型为MOP；部分患儿发病晚，疾病进展缓慢，临床无症状或症状轻微，仅表现为外伤后骨折或影像学检查发现全身性骨硬化，临床表型为BOP^［3］。本研究分析14例OPT患儿的临床和遗传学特征，主要临床表现为全身性骨硬化、贫血、感染、血小板减少和肝脾大，与既往研究结果^［6-7］一致。本研究7例MOP患儿均有贫血和血小板减少，其中6例有肝脾大，4例有发育迟缓，这与魏昂等^［8］报道MOP主要临床特征为血细胞减少、肝脾大和生长发育迟缓的结果一致。多项研究表明MOP在炎症、组织损伤和骨代谢异常方面比非MOP患儿更严重^［9-10］。本研究发现MOP患儿的白细胞计数、碱性磷酸酶和乳酸脱氢酶明显高于非MOP患儿，而血小板计数和血钙低于非MOP患儿，提示MOP患儿存在更严重的系统损伤。

本研究遗传学分析显示，CLCN7和TCIRG1基因变异是OPT患儿的主要遗传原因，这与国内外研究结果^［11-12］相吻合。本研究中TCIRG1基因变异以移码变异为主（3/4），CLCN7基因变异以错义变异为主（5/7）。TCIRG1基因变异的患儿临床表型均为MOP，而CLCN7基因变异的患儿临床表型则多样，包括MOP、IOP和BOP。这与Barvencik等^［13］研究一致，提示TCIRG1基因变异更易导致MOP。TCIRG1基因变异常表现为常染色体隐性遗传，需要具有2个拷贝变异，这可能是其导致严重表型的原因。CLCN7基因型的临床表型具有较强的异质性，可表现为不同类型的OPT^［14-15］。Frattini等^［16］发现CLCN7基因变异的临床表型多样，部分患者携带2个变异或纯合变异，表现出严重的ARO，其中6例有中枢神经系统异常。本研究例7患儿为CLCN7基因纯合变异，临床表型为MOP。例12患儿携带2个CLCN7基因变异，表型则为BOP，暂未观察到中枢神经系统异常，但其姐姐有视力异常，后期还需进一步随访。此外，本研究中3例CLCN7基因杂合变异患儿存在视力损害。CLCN7基因型患儿的临床表型多样性可能与其不同变异对蛋白质功能的影响程度不同有关，其中纯合变异、复合变异及无效变异更易引起MOP或IOP。

本研究鉴定出3个CLCN7基因新变异，分别为c.2351G>C、c.1215-43C>T和c.1534G>A。c.2351G>C（p.R784T）杂合变异的例8患儿表现为IOP，临床有骨折、贫血和视力异常。R784T变异位于CBS2结构域，破坏了ARG784与ASN214、PRO612的3个氢键，可能影响蛋白结构，进而引发相关症状。c.1215-43C>T杂合变异的例11患儿表现为IOP，临床有感染、贫血、血小板减少和肝脾大。例12患儿携带c.1534G>A（p.G512R）变异，临床表型为BOP，仅表现为全身骨硬化，无其他症状。G512R变异位于蛋白跨膜结构域，主要参与控制氯离子通道，虽未改变周边氢键，但脂肪侧链更长，可能影响空间结构的稳定性。这些发现进一步丰富了OPT基因变异谱，为表型异质性提供了分子解释。

在OPT患儿的管理方面，需根据疾病的严重程度和致病基因等选择合适的治疗方法^［3-4］。异基因造血干细胞移植是MOP患儿唯一治愈手段，也适用于部分IOP患儿，国内报道其5年生存率为74.9%^［17］。TCIRG1基因变异个体对移植反应更佳，推荐越早越好；而RANKL基因型移植无效。OSTM1及部分CLCN7基因型常合并中枢神经系统病变，移植效果不佳^［4］。BOP患儿以对症支持治疗为主。多学科综合治疗对提升患儿的生活质量至关重要，而基因治疗作为未来潜在方向，目前仍在研究阶段^［18］。

综上所述，OPT患儿临床表型具有异质性，基因型以CLCN7和TCIRG1基因变异为主，其临床表型与基因型存在一定关联。然而，本研究也存在不足之处，如样本量小、缺少基因功能学实验、长期随访数据缺失等。未来还需更大样本、更多人群数据以及基因功能学实验等来进一步验证。

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基金资助

安徽省卫生健康科研项目(AHWJ2023BBa20030)