国外医学遗传学分册2000年第23卷第3期

陈勇（综述） 张涤生（审校）

摘要原发性颅缝早闭症是一种多病因造成的颅缝发育紊乱，导致颅面畸形。本文拟对近年来原发性颅缝早闭症的分子遗传学研究进展作一综述。

关键词；颅缝早闭遗传

颅缝早闭症是一种原发性颅骨发育错乱，可能发生于一条或多条颅缝中，或是一种复合性综合征的部分症状，即包括身体其他部位的发育畸形，例如面部、肢体等部位的畸形。这可能是由于胎儿在母体子宫内的一种发育畸形。这可能是由于胎儿在母体子宫内的一种发育缺陷，在出生后才被发现，或是由于包括染色体、遗传因子在内的畸形。从第一次发现Boston类型颅缝早闭的人同源异型框基因MSX2的突变到现在的各种颅缝早闭综合征的FGFR和TWIST 基因突变的报道，颅缝早闭的分子遗传学研究已取得了突飞猛进的发展。例如在Crouzon和Apert综合征中，存在常染色体显性遗传已被证实，现在发现患者的成纤维细胞生长因子受体（FGFR）基因中存在突变。并且成功地复制了原发性颅缝早闭的转基因动物模型^[1]。

1 Boston类型颅缝早闭

Boston类型颅缝早闭1993年最先由Muller描述，并对该疾病家族进行了遗传学研究，基因定位于5号染色体的长臂^[2]。而已知Msx2基因表达在小鼠的颅面发育期间，该基因定位于人的5号染色体的同源区域。因此，Msx2被认作一个侯选基因。Muller进一步对这个疾病家族进行了基因检测，发现突变位于Msx2基因的高度保守区域。因此，Msx2基因被认为是Boston类型的颅缝早闭的原因。以后，相继有学者制作了该类型突变基因的转基因动物模型。1995年Liu把TIMP1-Msx2Pro7His转基因注射小鼠的合子中，对Msx2转基因表达进行原位杂交分析及对转基因鼠颅骨表型进行分析。结果表明转基因鼠多个颅缝发生了过早闭合^[1]。

2 Crouzon 综合征

Crouzon 综合征（颅面骨性接合）在1912年首先报道，这种疾病表现为常染色体显性遗传，并且完全外显。发病率大约是16：1000000^[3]。畸形局限于面部和骨骼。冠状缝早闭导致斜头畸形；常常有明显的眼眶距增宽且眶浅，导致突眼；面中部凹陷伴鹰钩鼻；正常的下颌骨生长导致下颌骨相对突出；另外还可有腭裂、外耳道闭锁、眼球麻痹。

Crouzon 综合征编码的基因定位在10q25-q26^[4]，是编码成纤维细胞生长因子2（FGFR2）基因位置。研究表明FGFR2基因的突变是四个表型独特的颅缝早闭综合征（crouzon、apert、pfeiffer、jacksojn-weiss综合征)的原因^[5]。这些资料提示颅缝早闭综合征遗传特性比自常染色体显性遗传形式所预期的复杂。Gorry^[6]等在对一个Crouzon 综合征家系的遗传学研究中，发现在FGFR2基因的外显子3c的一个突变（C1043G;Ala344Gly)和以前在Jackson-Weiss综合征发现突变的相同。同时发现FGFR2基因外显子3u的3’端突变（A878C；Gln289Pro），该突变位置编码FGFR2蛋白的Ig类似结构区氨基酸末端部分。外显子3u是FGFR2基因和FGFR2基因的KGFR剪接型所共有，不象先前所有报道的Crouzon 综合征突变，该外显子突变仅仅在FGFR2基因的剪接型发现。这些发现进一步揭示这些颅缝早闭综合征分子遗传学的难以预料的复杂性。提示FGFR2基因的第二点突变（在外显子3c外面）或其他的基因的突变可能决定了颅缝早闭综合征的特殊方面。导致Crouzon 综合征的FGFR2基因突变很多，但有些密码子可能在Crouzon 综合征易于发生突变。Steinberger^[7]等在对4例Crouzon 综合征（包括1个家族和3个散发病例）进行FGFR2基因的外显子B突变进行检测时，在家族病例发病密码子340的突变导致组氨酸变为酪氨酸，在3个散发病例检测到密码子342的突变，导致另一个氨基酸替代酷氨酸。收集近几年Crouzon 综合征的发生外显子B的突变，可以发现8个散发病例的6个和9个家族病例的2个有密码子342的突变。这些突变导致酪氨酸被其他氨基酸替代。从上述Crouzon 综合征的突变位置看，FGFR2基因的外显子B的密码子342似乎易于突变而导致Crouzon综合征的发生。颅缝早闭综合征的发生和FGFR2基因的外显子5和7的突变也有密切的关系，外显子编码FGFR2的IgⅢ以及IgⅡ和IgⅢ的连接区域，这两个外显子的许多突变已证明导致各种不同的颅缝早闭综合征。Meyers^[4]等对一组共32例Crouzon 综合征患者进行了FGFR2基因的检测，在16例（占50%）共发现10个不同的突变发生在FGFR2的细胞外IgⅢ区域。而且所有这些突变已证明和其他的颅缝早闭有关，也发生在FGFR2的细胞外区域。FGFR2基因的突变导致FGFR2结构元件变化，而FGFR2的结构元件的改变通过不同的机制影响FGFR2的功能，包括改变二聚物，Ig区域的活动度增加，IgⅢ分解，配体结合位置的改变。FGFR参与多种不同的生理过程，包括细胞分化、增生和迁移，在骨形成和形态发生过程中起主要作用^[8～10]。FGFRs在胚胎的发育过程中起重要作用，FGFR1和FGFR2可表达在颅面骨板和肢芽外胚层顶端嵴形成过程中的前软骨和前骨中，而FGFR3可表达在软骨化内骨形成的软骨生成板^[11]。FGFR基因突为可导致FGFR结构和功能的改变，这些FGFR的变异可引起机体的软骨发育障碍。但令人惊奇的是，所有FGFR2已检测的突变表明，这些突变并不是任意分布的，而是群集于限定的局部区域：IgⅢ和IgⅡ、IgⅢ连接区^[12～17]。在FGFR1和FGFR3基因也发现了一些突变和颅缝早闭综合征有关。以前对FGFR3基因的突变的报道绝大多数发生在短小畸形——软骨发育不全、软骨生成低下。1995年Meyers^[4]报道在3个Crouzon 综合征和黑色棘皮病的家系中发现FGFR3跨膜区的变异（Ala39Glu）。这进一步提示FGFR基因的多效性和Crouzon 综合征的异质性，同样证明了FGFR基因家族的生理复杂性。

3 Pfeiffer 综合征

Pfeiffer 综合征是一种较Apert和Crouzon 综合征更加罕见的颅缝早闭综合征，也是常染色体显性遗传。1964年Pfeiffer 首次报道了一个家系，该家系3代人中8人发病。其颅面表现为扁头、脸裂下斜、面中部凹陷、下颌相对突出、框距增宽、突眼和小鼠子。四肢有拇指和拇趾宽大，拇趾可向内偏斜，有一些患者有肱桡尺关节固定。此后病例报道逐年增多，新的病例表现为新突变，而且临床表现变化较大，有的患者都存在上述表现，且较严重。而有的患者受累较轻，只有一部分症状。

Pfeiffer 综合征的连锁分析结果提示该病有遗传异质性，并将部分家系的基因定位于8p11.2-p12，证实与FGFR1基因突变有关^[18]。遗传学研究证明，象Apert、JacksoN-Weiss和Crouzon 综合征一样，Pfeiffer 综合征也可由于位于第10号染色体长臂的FGFR2基因突变所致。麻宏伟^[19]等采用SSCP-DNA直接测序及PCR-限制性内切酶切技术，对4个Pfeiffer 综合征家系的外周血DNA进行了分析，发现2个家系是由FGFR2基因突变所致：1例发生在FGFR2基因第8内含子3’剪切位点部位A-G突变；1例为FGFR2基因第9外显子Asp321Ala突变。另外一个家系是由FGFR21基因第5外显子Pro25Arg突变所致。FGFR2细胞外的IgⅢ最容易发生突变，Oldridge^[20]认为按照分子和组织特殊等型相应，FGFR2的IgⅢ的突变既可导致Crouzon 综合征，又可导致Pfeiffer 综合征。Tartaglia^[21]等报道了2例Jackson-Weiss综合征的两个新的FGFR2错义突变，这两个位点的突变导致Cys342Ser和Cys342Arg替代，有趣的是Cys342Ser和Cys342Arg替代被发现和Crouzon 表型有关。这显示了FGFR2基因的多效性。Pfeiffer 综合征同时显示出遗传异质性，不同的基因突变（FGFR2和FGFR1）及FGFR2不同位点突变都可导致Pfeiffer 综合征的表型。FGFR1细胞外区域脯氨酸和精氨酸的转换（Pro252Arg）可导致Pfeiffer 综合征。Nagase发现3个日本人Pfeiffer 综合征患者的Jackson-Weiss综合征基因分别有thr341jpro(ACG→CCG）、Cys342Ser（TGC→TCC）和Asp321Ala（GAC→GCC）Schaefer^[22]等报道在1例严重的Pfeiffer 综合征患者发现和Crouzon 综合征突变同样密码子的FGFR2基因新突变，这个突变是FGFR2基因的外显子7个密码290的G变为T，导致此位点的半胱氨酸取代色氨酸，这是该密码子的第三个突变，似乎该密码子是Jackson-Weiss综合征基因的突变热点。在其他的已知病例中，此位点的突变可导致Crouzon 综合征。

4 Apert综合征

Apert综合征又称为尖头并指综合征Ⅰ型，是一种多颅缝早闭所致的综合征，并且是膜内骨形成紊乱导致颅缝闭合中最严重的一种。这种疾病比较罕见，发病率约为16：1000000，绝大多数是散发的，属常染色体显性遗传。Apert综合征的畸形不仅发生在颅面部，而且涉及四肢。头颅畸形多为尖头和短头；中面部凹陷，额部很高，轻度突眼伴中度的框距增宽，可有腭裂和反颌畸形，并指出（趾）畸形；多数患者有智力发育延缓。

Apert综合征的发生同样和10q25-q26的FGFR2基因突变有关。Meyers^[4]认为Apert综合征的突变位于FGFR2的细胞外区域，该区域也是Crouzon、Jackson-Weiss、Pfeiffer综合征的突变区域。1995年Wilkie^[23]等发现在所研究的45例Apert综合征中，FGFR2的第二和第三细胞外免疫球蛋白区域的连接处发生临近氨基酸的错义替代（Ser252Trp和Pro253Arg）。而Crouzon综合征先前证明是由于FGFR2的第三个Ig区域的等位基因突变所致。截止1997年所报道的160多例不相关的Apert综合征患者中，大多数是FGFR2的Pro253Arg（35%）和Ser252Trp（65%）的突变^[24]。1198年Nag