生長分化因子5與發育性髖關節脫位的相關性研究

艾力·熱黑　曹力

[摘要] 目的 探究生長分化因子5（GDF5）與發育性髖關節脫位（DDH）的相關性。 方法 選取新疆醫科大學第一附屬醫院自2017年10月～2019年10月收治的DDH患兒48例作為觀察組，另選擇同期體檢的健康兒42例作為對照組，兩組小兒均使用TaqMan探針法進行單核苷酸基因多態性（SNP）位點分型，探討SNP位點與DDH發病的相關性，另外按照DDH的嚴重程度進行分組，分別為先天性髖關節發育不良組（n = 19）、先天性髖關節半脫位組（n = 14）、完全性髖關節脫位組（n = 15），探討不同分類下DDH與SNP位點的相關性。 結果 觀察組基因型頻率TT、TC及CC與對照組比較，差異有統計學意義（P < 0.05）。觀察組等位基因型頻率T、C與對照組比較，差異無統計學意義（P > 0.05）。觀察組不同分類患兒的TT、TC及CC基因型頻率比較，差異有統計學意義（P < 0.05）。觀察組不同分類患兒T、C等位基因型頻率比較差異無統計學意義（P > 0.05）。完全性髖關節脫位組的T等位基因型頻率是對照組的1.42倍，先天性髖關節半脫位組T等位基因型頻率是對照組的1.36倍，完全性髖關節脫位組的T等位基因型頻率是先天性髖關節半脫位組1.65倍（P < 0.05）。 結論 GDF5在DDH的發生發展中具有重要的作用，存在明顯的相關性。

[關鍵詞] 生長分化因子5;發育性髖關節脫位;相關性;基因

[中圖分類號] R726.8? ? ? ? ? [文獻標識碼] A? ? ? ? ? [文章編號] 1673-7210（2020）06（c）-0091-04

[Abstract] Objective To explore and analyze the correlation between growth differentiation factor 5 （GDF5） and pediatric developmental dysplasia of the hip （DDH）. Methods Forty-eight children with congenital hip dislocation treated in the First Affiliated Hospital of Xinjiang Medical University from October 2017 to October 2019 were selected as the observation group， and 42 healthy children checked the same period were selected as the control group. Single nucleotide gene polymorphism （SNP） site typing was investigated by TaqMan probe in both groups， the correlation between SNP and DDH. In addition， according to the severity of congenital dislocation of hip joint， they were grouped as congenital dysplasia group （n = 19）， congenital hip subluxation group （n = 14）， and complete hip dislocation group （n = 15）， the correlation between congenital dislocation of hip joint and SNP site under different classifications was explored. Results There were statistically significant differences in genotype frequencies TT， TC and CC between the observation group and the control group （P < 0.05）. There was no significant difference in allele frequency T and C between the observation group and the control group （P > 0.05）. There were statistically significant differences in genotype frequencies of children in different categories in the observation group between TT， TC and CC（P < 0.05）. There were no significant differences in allele frequency T and C among children in different categories in the observation group （P > 0.05）. The frequency of T alleles in the complete hip dislocation group was 1.42 times that of the control group， the frequency of T alleles in the congenital hip subluxation group was 1.36 times of the control group， the complete hip dislocation group of the T allele frequency was 1.65 times of the congenital hip subluxation group （P < 0.05）. Conclusion GDF5 plays an important role in the occurrence and development of DDH， and it has obvious correlation.

[Key words] Growth differentiation factor 5; Developmental dysplasia of the hip; Correlation; Gene

生長分化因子5（GDF5）又被稱之為軟骨源性形態發生蛋白-1，屬于轉化生長因子β超家族以及骨形態發生蛋白的新亞族[1]。據調查研究資料顯示，GDF5在胚胎時期即可發揮重要的作用，機制在于能夠對肢芽細胞的增殖與分化產生較強的調控作用，以此對肢體發育、軟骨與骨的生長、神經系統的發育均具有舉足輕重的作用[2]。在以往的臨床研究中，有報道[3]指出GDF5的表達與多種骨科疾病發生發展之間有相關性，被當做是骨骼系統及軟組織中的一種重要調控因子，同時認為GDF5基因的突變能夠引起并加重某些骨科疾病的發生。發育性髖關節脫位（DDH）作為臨床上一類發病率較高的小兒骨科疾病，有研究針對家族性DDH展開分析，其中指出，遺傳因素能夠對DDH造成較大的影響[4]。另外，在研究中發現，GDF5的5′非翻譯區的功能性SNP位點與該病的發生具有一定的相關性[5]。因此，現針對GDF5與DDH的相關性進行探討，利用SNP位點進行判斷，旨在為后續疾病的治療及判斷提供可靠依據，現總結報道如下：

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取新疆醫科大學第一附屬醫院（以下簡稱“我院）2017年10月～2019年10月收治的DDH患兒48例作為觀察組，納入標準：年齡1～12歲;符合小兒發育性髖關節的診斷標準[6];單側受累;在手術前對兩側的髖關節拍攝了3個位置（包括了外旋、內旋以及中立位置）的DR片并完成了三維CT重建;具有完整的臨床資料。排除標準：CT以及DR片資料不完整者;存在明顯的誘因以及外傷導致的髖關節脫位者;因其他類型的疾病導致的繼發病理性脫位者;合并其他因素引起的髖關節疾病發育者;觀察治療期間使用其他方法治療者。另選擇同時期收治的健康兒童42名作為對照組，在我院接受各項檢查時結果均健康。全部小兒家屬簽署了關于本研究的知情權同意書。本研究經我院醫學倫理委員會審核批準。

1.2 方法

兩組小兒均使用TaqMan探針法進行SNP位點分型，探討SNP位點與DDH發病的相關性，另外按照DDH的嚴重程度進行分組，分別為先天性髖關節發育不良組（n = 19）、先天性髖關節半脫位組（n = 14）、完全性髖關節脫位組（n = 15），探討不同分類下DDH與SNP位點的相關性。測量方法：通過使用Chelex-100方法從小兒的外周血中或者使用DNAIQ試劑盒從小兒的口腔拭子中提取DNA，所有試劑盒及儀器均來源于美國Promega公司，生產批號：20170910[7]。隨后對SNP位點進行選取并對引物進行設計與合成，所選位點的引物序列如下，由上海生物工程公司合成，rs143383 P1：5′CGAAC-CGACCTGGACCTTA-3′;P2：-3′TCTTACCGCAT-TACGACG-GA-5′;rs224334 P1：-5′TCGTTAGTTCAGAGC-CTT-3′;P2：-3′GG-TCATACTGCGAGTTAGG-5′;rs224329 P1：-5′GAATAGATA-GACGGGAACCC-3′;P2：-3′AGGAGATGGT-GGTGTTGGAC-5′。SNP的位點rsl43383通過TaqMan法（Applied Biosystems 7500，ABI）進行基因分型，分別為TT、TC及CC。使用ABI9700熱循環儀對目的片段進行擴增。反應總體積為12.5 μL，上、下游引物各0.5 μL，基因組DNA 1.2 μL，去離子水4 μL，PCR Mix液6.3 μL。最后進行SNP位點目的片斷的酶切反應。

1.3 統計學方法

采用SPSS 18.0統計軟件對數據進行分析，計數資料采用百分率表示，組間比較采用χ2檢驗，GDF5的基因型及等位基因型分布和嚴重程度的線性趨勢進行Hardy-Weinberg平衡檢驗，以P < 0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 兩組小兒GDF5基因中SNP位點rsl43383的基因型及等位基因型頻率比較

觀察組基因型頻率TT、TC及CC與對照組比較，組間差異有統計學意義（P < 0.05）。觀察組等位基因型頻率T、C與對照組比較，差異無統計學意義（P > 0.05）。見表1。

2.2 觀察組不同分類小兒GDF5基因中SNP位點rsl43383的基因型及等位基因型頻率比較

觀察組不同分類患兒的TT、TC及CC基因型頻率比較，差異有統計學意義（P < 0.05）。觀察組不同分類患兒T、C等位基因型頻率比較差異無統計學意義（P > 0.05）。見表2。

2.3 GDF5基因多態性與不同嚴重程度DDH的相關性

完全性髖關節脫位組的T等位基因型頻率是對照組的1.42倍，先天性髖關節半脫位組T等位基因型的頻率是對照組的1.36倍，完全性髖關節脫位組的T等位基因型頻率是先天性髖關節半脫位組1.65倍（P < 0.05）。見表3。

3 討論

GDF5作為轉化生長因子β超家族中的一員，與骨形成蛋白亞家族之間密切相關。在人體早期的生長發育過程中，GDF5可在軟骨細胞中表達，在關節及長骨形成過程中起到重要的作用，尤其是在滑膜關節的形成當中，GDF5能夠與關節腔、關節囊以及關節軟骨的形成均有密切的聯系，當GDF5發生突變時則容易引起骨關節系統發育的異常改變[8-9]。有報道指出，在骨關節系統發育的早期階段，GDF5通過促進增加間充質細胞的增殖并促進增加細胞間的黏附作用來對間充質細胞的聚集形成較強的控制作用，但具體的作用機制尚未研究清楚[10-11]。正是由于GDF5在骨關節系統當中可發揮顯著的作用，對GDF5遺傳缺陷所引起的骨關節系統發育異常的研究也隨之深化，結合目前絕大多數研究中可見，因GDF5的遺傳未缺陷所引起的人類骨關節系統發育異常的問題日益嚴重，需要引起越來越多臨床工作者的重視[12-13]。

DDH作為臨床上一類發病率較高的先天性骨骼疾病，其主要的病變特點表現為股骨頭與髖臼之間所形成的異常的位置關系，主要原因是髖關節淺與關節囊松弛，引起發病率較高以及預后較差已經被當做是重要的公共健康問題，但在目前的研究當中，發病機制尚未清楚，尤其對遺傳因素所知甚少[14]。隨后的研究進一步證實發現，GDF5基因中的2個SNP位點（rs224332、rs224333）的多態性與DDH密切相關，其中DDH與SNP位點（rs143383）的關系最為密切，在這個SNP位點上T等位基因的數量較多[15]。曾有研究指出，SNP位點的T等位基因型在DDH患兒中過表達，且已被證實在體外與體內表現為減少的CDF5轉錄能力[16-17]。TT基因型攜帶者比其他基因型（CC+CT）而言發生DDH的風險較高。由此可見，GDF5基因位點的多態性能夠引起骨-關節發育不全，從而引起韌帶與關節囊的發育缺陷，并對髖臼的形態帶來不良影響，引起DDH的發生與發展[18]。

結合本研究結果顯示，兩組的基因型頻率TT、TC及CC之間存在明顯差異，觀察組不同分類下患兒的基因型頻率TT、TC及CC之間存在明顯差異，完全性髖關節脫位組的T等位基因型頻率是對照組的1.42倍，先天性髖關節半脫位組T等位基因型的頻率是對照組的1.36倍，完全性髖關節脫位組的T等位基因型頻率是先天性髖關節半脫位組1.65倍（P < 0.05）。可見隨著DDH疾病嚴重程度的增加，T等位基因型的頻率呈現出了顯著增長的趨勢（P < 0.05）。在國外的某項研究中可見，TT基因型的攜帶者相比于其他基因型攜帶者而言，DDH的發生風險要高出1.52倍以上。由此可見，GDF-5基因位點的多態性能夠對骨-關節發育不全帶來影響，容易引起韌帶與關節囊發育缺陷的出現，引起DDH的發生與發展[19]。因此，早期進行有效的基因診斷即可判斷小兒DDH的發生風險，從而確保對高風險患兒進行早期有效的干預手段，以此減少DDH患兒成年后的不良預后結局發生風險[20-22]。

綜上所述，GDF5在DDH疾病發生發展中具有重要的作用，存在明顯的相關性，能夠為DDH的早期診斷提供有效的幫助并提供治療的潛在靶點。另外，推測GDF5可能與其他骨相關疾病均具有一定的相關性，能夠為醫學科研人員帶來更多的新思路，不過其具體的生物學作用機制仍然較為復雜且尚未明確，在今后的研究中可進一步擴大樣本量深入研究以獲得更加精確的結論。

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（收稿日期：2020-02-27? 本文編輯：封? ?華）