一個獨特臨床表型的SPD家系HOXD13基因突變分析

劉淑文，郭忠輝，劉 蕾，宮立程，楊 光，楊 軍＊

（1.吉林省人口生命科學技術研究院，吉林 長春 130041；2.吉林大學中日聯誼醫院 手外科）

一個獨特臨床表型的SPD家系HOXD13基因突變分析

劉淑文1，郭忠輝1，劉 蕾1，宮立程2，楊 光2，楊 軍2＊

（1.吉林省人口生命科學技術研究院，吉林 長春 130041；2.吉林大學中日聯誼醫院 手外科）

＊通訊作者

先天性并指（趾）多指（趾）畸形（synpolydactyly，SPD）為Ⅱ型并指，典型的表現為手部3、4指并指和（或）足部4、5趾并趾，并伴有多指（趾）［1］。目前認為非綜合征的SPD為常染色體顯性遺傳疾病，位于2q31的H0XD13基因是其致病基因。我們收集到一個3代的SPD家系，其中3例患者表現為三種變異的并指多指畸形。對該家系HOXD13基因突變的研究發現，此家系中患者均攜帶發生9個丙氨酸延展突變的HOXD13基因。

1 對象和方法

1.1 對象一個位于中國吉林省內連續3代發生SPD的家系（圖1）。先證者Ⅲ1就診于吉林大學中日聯誼醫院手外科門診，我們通過先證者父母進行臨床及遺傳資料收集整理。該家系共3代6名成員，其中患者3人，均為男性患者，跨越3代并無隔代遺傳現象，符合常染色體顯性遺傳病特征。我們對3例患者進行了臨床診斷，并拍攝了數碼照片和X線片（圖2）。

患者Ⅰ1（A、A′、B、B′）根據數碼照片和線片可以看出表現為輕微的臨床表型。Ⅱ1（C、C′、D、D′）表現為雙手的屈指畸形和關節粘連。Ⅲ1（先證者，E、E′、F、F′）數碼照片為兩次手術后，X線片為未手術前原始照片，表現為獨特的復指、橫向指骨及掌指骨融合

圖1 SPD家系圖

1.2 方法

1.2.1 DNA提取和PCR擴增 經患者及家屬知情同意后，采集家系成員外周血6份（10ml／人），同時抽取100名無關志愿者靜脈血液進行對照試驗，其中男57名，女43名。之后采用TIANamp Blood DNA Kit提取基因組DNA，記錄DNA濃度后，EP管密封－4℃保存備用。設計引物擴增HOXD13基因外顯子1和2。擴增步驟為：預變性溫度為94度3分鐘，94度55秒，64度55秒，72度60秒，35個循環，最后延伸為72度10分鐘。PCR產物用1.5%瓊脂糖凝膠電泳分離，溴乙錠染色后觀察條帶。

1.2.2 測序 使用相同的引物，測序儀器為ABI PRISM 3730，測序試劑為BigDye terminator v3.1，由北京華大基因生物公司測序部對PCR擴增產物進行純化及測序。將突變片段的測序結果與Genebank中HOXD13第1，2外顯子中該DNA序列進行比較。

圖2 SPD家系雙側手足外形和X線片

2 結果

2.1 臨床特征該家系患者臨床表型為一個較寬泛的SPD表型譜。其中患者I1為較輕微的臨床表型，僅表現為左中、環指并指，伴有環指短指、小指屈曲畸形，X線片見環指近節、中節指骨發育畸形，且近位指間關節發育異常。右中、環指遠節指骨輕度橈側偏斜。左足表現為第4、5足趾軟組織并指，右足未見異常。

患者Ⅱ1臨床表型較I1嚴重，雙手及雙腳均見異常。左2～5指屈曲畸形，且示指橈偏，中、環、小指尺偏，X線片環指掌指關節處見異常骨塊。右手較左手不同之處在于右手中、環指并指?；颊唠p足第4、5足趾并趾。

Ⅲ1（先證者）雙手曾進行過兩次手術。左手畸形重于右手，中、環、小指并指，伴環指短指、橈偏畸形、小指屈曲畸形。X線片可見異常發育指骨、橫向指骨及掌指骨融合。右手表現為中、環指并指畸形。雙足第4、5足趾并指多指。

2.2 HOXD13突變分析

我們用PCR和擴增PCR產物直接測序，分析家系中3個患者、3個正常個體及100個對照個體基因型，發現該家系中3名患者HOXD13基因第1外顯子中存在重復突變（c.186-212dup），此突變導致HOXD13蛋白氮端結構域多聚丙氨酸鏈延長9個丙氨酸（圖3），而在家系中正常個體及100名對照無關志愿者中沒有發現異常。

圖3 反向引物進行PCR產物測序峰圖

3 討論

先天性并指畸形（Syndactyly）是人類最常見的肢端畸形之一，發生率為1：2000～1：2500，特征表現為兩個或兩個以上手指及其相關組織成分先天性病理相連［2］。1978年 Tentamy和 McKusick［3］將并指畸形分為五種類型，其中Ⅱ型為并指（趾）多指（趾）畸形（SPD）。根據臨床表型的不同，SPD可分為典型表型、輕微表型和特殊表型［4］；而遺傳學上將SPD分為SPD1、SPD2和SPD3三種類型，分別定位于2q31，22q13.31 和 14q11.2－q12［3］。

HOX基因編碼一個轉錄因子超家族，在胚胎發育過程中起著重要的作用。HOX基因包括HOXA、HOXB、HOXC、HOXD4個基因簇，分別位于 不 同 的 染 色 體 上［5、6］，其 中 HOXD 位 于 2q31。HOXD13位于HOXD簇最5′端，有兩個外顯子，其中外顯子1包含一個不完全的三核苷酸重復序列，編碼一個由15個丙氨酸殘基組成的多聚丙氨酸片段［7］。目前研究發現HOXD13的7～14個多聚丙氨酸鏈延展突變可導致具有典型臨床表現的SPD1，而少于6個丙氨酸插入不能引起表型異常［8］。我們報道的這個家系中3名患者HOXD13基因第1外顯子中存在重復突變，此突變導致HOXD13蛋白氮端結構域多聚丙氨酸鏈延長9個丙氨酸，這和以往的研究一致。

對于SPD1的臨床表型與多聚丙氨酸鏈延伸的長度是否相關存在爭議。Goodman等［9］搜集了20個聚丙氨酸延展突變的SPD家系進行研究，發現突變基因在逐代傳遞過程中，家系內部多聚丙氨酸鏈長度雖然沒有發生改變，但是在家系之間進行比較時，SPD表型的嚴重程度和外顯率隨著多聚丙氨酸鏈長度增加而明顯增加。其中一個插入14個丙氨酸家系的患者都表現為嚴重的表型，手部畸形均累計指骨和腕部，男性患者中還出現了尿道下裂。2004年Albrecht等［10］通過實驗證實，PAE突變型HOXD13蛋白不能進入核內，而野生型蛋白可以順利進入核內行使功能，據此推斷隨著插入丙氨酸鏈長度的增加，對蛋白結構的影響也增大，阻礙其行使正常的功能，能夠說明SPD獨特的臨床與遺傳異質性。但是近年另一個對32個SPD1家系的調查研究表明SPD1基因型與表現型之間無明顯相關性［4］。

我們報道的這個HOXD13基因9個丙氨酸延展突變的家系患者表現為輕重不等的臨床表型。其中先證者Ⅲ1為特殊表型，表現為獨特的復指、橫向指骨及掌指骨融合，此之前的文獻中未見描述，其意義在于增加了HOXD13多聚丙氨酸延展突變可能引起的表型范圍，但尚需進一步的研究探索此種變異的機制，解釋引起此表型異質性的原因。

［1］Goodman FR.Limb malformations and the human HOX genes［J］.Am J Med Genet，2002，112（3）：256.

［2］洪光祥，王 煒.手部先天性畸形［M］.北京：人民衛生出版社，2004.67.

［3］Tentamy SA，McKusick VA.The Genetics of Hand Malformations.Birth Defects［J］.Orig Artic Ser，1978，14（3）：1.

［4］Malik S，Grzeschik KH.Synpolydactyly：clinical and molecular advances［J］.Clin Genet，2008，73（2）：113.

［5］Scott MP.Vertebrate homeobox gene nomenclature［J］.Cell，1992，71（4）：551.

［6］Kosaki K，Kosaki R，Suzuki T，et al.Complete mutation analysis panel of the 39human HOX genes［J］.Teratology，2002，65（2）：50.

［7］Akarsu AN，Stoilov I，Yilmaz E，et al.Genomic structure of HOXD13gene：a nine polyalanine duplication causes synpolydactyly in two unrelated families［J］.Hum Mol Genet，1996，5（7）：945.

［8］Malik S，Girisha KM，Wajid M，et al.Synpolydactyly and HOXD13polyalanine repeat：addition of 2alanine residues is without clinical consequences［J］.BMC Med Genet，2007，11（8）：78.

［9］Goodman FR，Mundlos S，Muragaki Y，et al.Synpolydactyly phenotypes correlate with size of expansions in HOXD13polyalanine tract［J］.Proc Natl Acad Sci，1997，94（14）：7458.

［10］Albrecht AN，Kornak U，Boddrich A，et al.A molecular pathogenesis for transcription factor associated poly-alanine tract expansions［J］.Hum Mol Genet，2004，13（20）：2351.

1007－4287（2012）10－1863－03

吉林省財政廳科研項目基金（編號2060302）

2011－08－17）