PAPPA2基因多态性与发育性髋脱位遗传易感性关联研究及髋脱位3D-CT影像学研究

摘要

前言：
　　 发育性髋关节脱位(Developmentaldislocationofthehip,DDH)是小儿骨科最常见的、严重危害儿童健康的先天畸形之一,地区与种族不同其发病率有很大差异。南非的发病率较低0～0.1‰,芬兰拉普人、加拿大印第安人、克罗埃西亚人发病率最高5～19.5‰,在我国发病率约为1.1～3.8‰。早期诊断、早期治疗对DDH的预后至关重要,年龄愈大治疗效果愈不佳。1.5岁以下的患儿经保守治疗多可治愈,超过1.5岁则多需手术治疗。DDH是最复杂的三维形态学畸形之一,手术术式的选择主要依靠矫形外科医生对患者术前影像学资料的理解。术者术前未能正确的认识到患者髋关节和整个骨盆存在的三维病理形态学改变,常导致术式选择错误,且术后患者出现并发症的风险也随之增加。轻者在成年后发生骨关节炎,常常需要接受全髋置换治疗,严重者导致患儿终身残疾。因此,克隆DDH的致病基因,揭示其发病机制,是有效地丌展产前诊断及新生儿期高危人群筛查的基础,是提高出生人口素质的关键。正确地理解DDH患儿髋关节和骨盆存在的三维形态学畸形,制定合理的矫形治疗方案对于改善患儿远期治疗效果和预防术后医源性并发症的发生具有重要指导意义。
　　 前期,我们对一个四代的DDH家系(22成员)应用美国Affymetrix公司的10KSNP芯片进行全基因组扫描,经参数及非参数分析,结果支持PAPPA2基因的SNP位点rs726252与该病相连锁(theta=0时,LOD=2.119;NPL=2.698,P=0.0156)。该家系的22个成员,5例患者中的4例(80%)为TT基因型,仅1例(20%)为CT基因型。在17例表型正常的成员中1例为TT基因型(5.88%),其余16例(94.12%)均为CT基因型,具有明显的统计学差异。虽然连锁分析LOD值未达到3.0,但是我们发现家族正常成员的基因型与DDH患者的基因型存在显著差异。已有研究表明PAPPA2与胚胎及生后的正常发育密切相关。因此,为了进一步验证PAPPA2与DDH的相关性,我们拟对310例散发DDH患儿和487例正常对照儿童进行病例-对照关联分析,并对四代DDH家系22位成员中的5位DDH先证者进行外显子区基因突变筛查。
　　 目前对于DDH忠儿髋臼、股骨颈是否存在过度前倾尚有争议。DDH患儿病变髋臼呈现过度前倾的原因以及股骨去旋转截骨的指征也不明确。而且对于DDH患儿骨盆内旋畸形的研究也是鲜有报道。明确上述问题对于改善患儿治疗效果和预防医源性并发症是非常重要的。二维CT定量分析DDH形态学畸形常因患者病变区解剖形态学变异以及在采集图像时患者体位不标准而常导致其观测结果不可靠。前期我们的研究已经表明,3D-CT测量DDH患儿髋臼前倾的可靠性和重复性优于二维CT,所以本次研究拟使用3D-CT对单髋脱位DDH患儿的髋臼前倾、股骨前倾、结合前倾以及骨盆形态学畸形进行分析。
　　 当前研究的主要目的:(1)通过基于群体的病例对照研究进一步明确PAPPA2与DDH的相关性,同时对四代DDH家系22位成员中的5位DDH先证者进行外显子区基因突变筛查;(2)观察DDH患儿病变髋是否存在髋臼过度前倾,分析髋臼前倾的原因;(3)观察DDH患儿病变髋股骨颈是否存在过度前倾。测量分析DDH患儿结合前倾角,并对结合前倾角在股骨去旋转截骨中的意义进行初步探讨;(4)按照。T(o)nnis分型分层后对骨盆内旋畸形进行观察测量,并探讨其临床意义。
　　 方法：
　　 本研究所涉及的DDH患者和正常对照儿童的外周静脉血以及影像学资料均来自中国医科大学附属盛京医院儿科。所有患儿均经临床及影像学确诊,畸形性髋脱位、神经源性髋脱位及综合征性髋脱位被排除在外。所有外周血的留取及影像学资料的使用均已征得家长的同意,并告知用于科学研究的目的。本课题的研究已经中国医科大学附属盛京医院医学道德伦理委员会的批准。
　　 一、PAPPA2基因多态性与发育性髋关节脱位遗传易感性关联研究
　　 Tagman探针对SNPrs726252进行基因分型,按Hardy-weinbcrg定律计算SNP位点的基因型频率的期望值,X2检验Hardy-weinberg平衡。使用SPSS11.5软件X2检验分析病例组和对照组基因型、基因频率分布差异,P＜0.05具有明显的统计学意义。Logistic多因素回归分析计算校正性别后PAPPA2基因SNPrs726252基因型和基因频率变异与DDH发病风险的OR值(oddsratios)及95%可信区间CI(confidenceintervals)。外显子区基因序列PCR扩增后送华大基因公司测序。
　　 二、三维CT评价发育性髋关节脱位髋臼、股骨、结合前倾及骨盆旋转畸形
　　 (一)DDH患儿病变髋臼是否过度前倾以及髋臼前倾的原因
　　 三维CT测量并对比正常对照组左侧髋和右侧髋的髋臼前倾角(acetabularanteversionangle,AA)、坐骨外旋转角(lateralrotationalangleoftheischium,IA)、耻骨旋转角(pubicrotationalangle,PA)、耻骨相对长度(pubicrelativelength,PRL)和坐骨相对距离(ischiacrelativedistance,IRD)。测量并对比DDH患者脱位髋与未受累髋的上述指标。Pearson相关分析检测IA与从和IRD的相关性。
　　 (二)DDH患儿病变侧髋的股骨颈是否存在过度前倾,测量分析DDH患儿结合前倾角
　　 三维CT测量并对比DDH患者脱位侧髋与未受累侧髋的髋臼前倾角(aeetabularanteversionangle,AA)、股骨颈前倾角(femoralneckanteversionangle,FA)和结合前倾角(combinedanteversionangle,CA)。Pearson相关分析检测从与FA的相关性。
　　 (三)DDH患儿骨盆是否存在内旋畸形
　　 三维CT测量并对比正常对照组左侧髋和右侧髋的髋臼前倾角(acetabularanteversionangle,AA)、上骨盆旋转角(rotationalangleofupperpelvis,URA)和下骨瓮旋转角(rotationalangleoflowerpelvis,LRA)。测量并对比DDH患者脱位侧髋与未受累侧髋的上述指标。Pearson相关分析检测LRA与AA的相关性。
　　 SPSS11.5软件对实验数据进行统计学分析,P＜0.05具有明显的统计学意义。Pearson相关系数(Pearsoncorrelationcoefficient)和同类相关系数ICC(theintraclassconelationcoefficient)衡量测量数据组内、组间变异。ICC＞0.75重复性和可靠性为优,ICC值位于0.75至0.04之间为好,ICC＜0.04为差。
　　 结果：
　　 一、PAPPA2基因多态性与发育性髋关节脱位遗传易感性关联研究
　　 DDH组和对照组患儿基因型分布符合Hardy-weinberg平衡(P=0.116,P=0.539)。DDH患儿组的基因频率分布不同于正常对照组儿童,差别有统计学意义(P=0.001)。经Logistic多因素回归分析校正性别后基因频率风险度估计表明,等位基因T为风险基因型,OR值为1.830,95%CI为1.329-2.518。按照性别分层,分别对比女性患者和女性对照、男性患者和男性对照,结果表明基因频率分布差异同样有统计学意义(P=0.008,P=0.006)。Logistic多因素回归分析也表明等位基因T为风险基因型,OR值分别为1.605和3.689,95%CI分别为1.130-2.281和1.450-9.384。
　　 DDH患儿组的基因型频率分布不同于正常对照组儿童,差别有统计学意义(P=0.001)。Logistic多因素回归分析校正性别后发现,TT基因型为风险基因型,OR值为2.081,95%CI为1.443-3.001。按照性别分层,分别对比女性患者和女性对照、男性患者和男性对照,结果表明基因型频率分布差异同样有统计学意义(P=0.005,P=0.002)。Logistic多因素回归分析也表明TT为风险基因型,OR值分别为1.770和4.732,95%C1分别为1.181-2.653和1.642-13.634。
　　 四代家系中5位DDH先证者的PAPPA2基因23个外显子区域进行了PER-测序基因突变筛查,结果显示未发现有基因突变存在。
　　 二、三维CT评价发育性髋关节脱位髋臼、股骨、结合前倾及骨盆旋转畸形
　　 (一)DDH患儿病变髋臼是否过度前倾以及髋臼前倾的原因
　　 正常对照组左侧髋和右侧髋的AA、IA、PA、PRL和IRD差别均无统计学意义(P＞0.05)。单髋脱位DDH患儿脱位侧髋和未受累侧髋的PA差别无统计学意义(P＞0.05)。脱位侧髋的PRL值小于未受累侧髋,差异有统计学意义(P＜0.05)。脱位侧髋的AA、IA和IRD均大于未受累侧髋,差异有统计学意义(P＜0.05)。无论是在脱位侧髋还在未受累侧髋,IA均与AA和IRD成正相关。
　　 (二)DDH患儿病变髋股骨颈是否存在过度前倾,测量分析DDH患儿结合前倾角
　　 单髋脱位DDH患儿脱位侧髋的AA和CA均大于未受累侧髋,差异有统计学意义(P＜0.05)。脱位侧髋和未受累侧髋的FA差异无统计学意义(P＞0.05)。然而将DDH患儿按照T(o)nnis分型分组后我们发现,虽然在T(o)nnisⅡ型、Ⅲ型组脱位侧髋和未受累侧髋的FA差异仍无统计学意义,但在T(o)nnisⅣ型组脱位侧髋的FA(35.97±10.24°)明显大于未受累侧髋FA(30.46±7.51°),差异有统计学意义(P=0.028)。在T(o)nnisⅡ型、Ⅲ型和Ⅳ型组,脱位侧髋的AA均大于未受累侧髋,差异有统计学意义。虽然在T(o)nnisⅡ型组脱位侧髋和未受累侧髋的CA差异无统计学意义,但在T(o)nnisⅢ型和Ⅳ型组脱位侧髋的CA均大于未受累侧髋的CA,差异有统计学意义。
　　 (三)DDH患儿骨盆是否存在内旋畸形
　　 正常对照组左侧髋和右侧髋的URA、LRA和AA差异均无统计学意义(P＞0.05)。单髋脱位DDH患儿脱位侧髋的URA、LRA和AA均大于未受累侧髋,差异有统计学意义(P＜0.05)。将DDH患儿按照T(o)nnis分型分组后我们发现,虽然在T(o)nnisⅡ型和Ⅳ型组脱位侧髋的LRA均大于未受累侧髋,且差异有统计学意义,但脱位侧髋的URA与未受累侧髋的URA差异并无统计学意义。在T(o)nnisⅢ型组,脱位侧髋的URA和LRA均大于未受累侧髋,差别有统计学意义。在T(o)nnisⅡ型、Ⅲ型和Ⅳ型组,脱位侧髋的AA均大于未受累侧髋,差别有统计学意义。在T(o)nnisⅡ型、Ⅲ型和Ⅳ型组,脱位侧髋的AA均与LRA成正相关(r=0.594P=0.012,r=0.618P=0.001,r=0.729P=0.002)。
　　 结论：
　　 1、中国汉族人群PAPPA2基因与DDH易感性相关。四代DDH家系中的5位DDH先证者外显子区未发现基因突变。
　　 2、DDH患儿髋臼过度前倾是普遍存在的,DDH患儿脱位侧髋的坐骨外侧旋转引起坐骨外侧移位是髋臼发生过度前倾的原因之一。
　　 3、T(o)nnisⅡ型和Ⅲ型组脱位侧髋的股骨前倾角与未受累侧髋无统计学差异,这似乎表明在T(o)nnisⅡ和Ⅲ型组对DDH患儿行股骨去旋转截骨也许并不是必须的。T(o)nnisⅣ型组DDH患儿脱位侧髋的股骨前倾角明显大于未受累侧髋,差别有统计学意义,这似乎表明在T(o)nnisⅣ型组对DDH患儿行股骨去旋转截骨是有必要的。结合前倾结合也许可以作为衡量DDH患儿是否需要做股骨去旋转截骨的指标。
　　 4、DDH患儿脱位侧髋的骨贫内旋畸形并不是普遍存在的,股骨头脱位程度不同时骨盆内旋畸形发生的机制并不一致。下骨盆旋转角与髋臼前倾程度呈正相关。下骨盆旋转角是判断髋臼在横断面前倾程度的较好指标,对于手术矫正髋臼过度前倾有较明确的指导意义。
　　 5、术前通过CT个性化评价DDH患儿存在的解剖形态学异常,制定合理的手术方案对于改善患儿远期治疗效果和预防医源性并发症是有意义的。