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成骨不全症的遗传基础与临床表现全解析 [复制链接]

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成骨不全症,也被称为脆骨病,是一种由I型胶原合成或加工异常引起的结缔组织遗传性疾病。其特征在于对骨折的高度敏感性,伴随着骨密度的显著降低。此外,患者还可能出现蓝色巩膜、牙本质发育不全、身材矮小,以及成年后的耳聋等症状。更严重的情况下,还报告了瓣膜不足和主动脉根部扩张的问题。临床表现的严重程度差异极大,从轻度无症状到最严重的病例(包括婴儿期的肋骨皱折、颅骨脆弱和与生命不相容的长骨骨折),这无疑增加了围产期的死亡率。

在大多数情况下,成骨不全症继发于COLA和COLA2基因的突变。近年来,已经发现了与该病相关的多种突变类型。这种罕见的遗传病每至名新生儿中就会出现一例。据报道,全球范围内,I型成骨不全症的发病率在每0万人中有2.35至4.7人。相比之下,II型成骨不全症的发病率要低得多,为每至活产中的.4人。尽管III型和IV型成骨不全症的确切发病率尚不明确,但它们的发病率明显低于I型。

在病理生理学层面,I型胶原是由两条原α-链和一条原α-2链组成的关键蛋白,它构成了皮肤、骨骼、肌腱等细胞外膜的主要成分,并形成了刚性的三螺旋结构。这种结构的特点是每三个氨基酸残基中就有一个甘氨酸,这是能够占据三螺旋轴向位置的最小残基。然而,在成骨不全症患者中,至少90%的患者存在遗传缺陷,导致I型胶原分子的数量或质量(或两者)出现异常。这种疾病可以通过常染色体显性、常染色体隐性或自发突变的方式遗传。其中,常染色体显性形式通常是由型胶原的直接缺陷引起,而常染色体隐性形式则与非胶原蛋白的参与有关,这些非胶原蛋白参与翻译后修饰或三螺旋的形成过程。通常,I型胶原的分泌减少或异常胶原分泌会导致类骨生成不足。这进一步影响了软骨内和膜内骨化的过程。患者的骨小梁薄且组织不良,同时伴有胶原基质的海绵状组织。成骨细胞和破骨细胞的相对丰富,导致骨周转增加。典型的历史学特征包括广泛的、不规则的、无组织的增生区和稀疏的钙化区。此外,最近的研究还提出了特定生长因子,特别是转化生长因子β的问题。

在临床实践中,成骨不全症的分类对于理解和治疗该疾病至关重要。Sillence等人和Shapiro等人分别描述了两种临床上有用的分类系统。根据他们的研究,成骨不全症可以分为多种类型,其中I型和IV型常染色体显性遗传,II型和III型常基因隐性遗传。然而,值得注意的是,真正的常染色体隐性遗传在临床上较为罕见。

基于Sillence等人修改的表型特征和遗传模式的成骨不全分类,我们可以更详细地了解每种类型的特征。例如,I型成骨不全症常表现为全身性骨质疏松、异常骨脆性、蓝色巩膜、传导性耳聋和轻度发育迟缓等症状。而II型成骨不全症,虽然最初被分类为常染色体隐性遗传,但最近的研究表明,它可能遵循显性负遗传模式,且具有致命的围产期风险。这种类型的疾病通常表现为极度骨骼脆弱、颅骨骨化延迟、蓝色巩膜和围产期死亡等症状。

III型成骨不全症

这种类型常表现为常染色体隐性或显性负遗传,同时伴随着I型胶原的定性和定量改变。多数症状严重的儿童都归入此类。在婴儿期,患者通常会出现蓝色巩膜,但在青春期时,这种色调会恢复正常。这些患者呈现出中度至重度的骨脆性,以及髋内翻、多发性骨折和明显的长骨畸形,有时甚至导致行走困难。因此,需要预防性地使用髓内钉来应对这些风险。此外,他们还可能表现出脊柱侧弯、三角相、额凸、基底内陷和身材矮小等特征。

IV型成骨不全症

这一类型属于异质群,常染色体显性遗传。与I型成骨不全症相比,其I型胶原的定性和定量变化更为严重,导致临床表现也更为严峻。患者一般表现出巩膜正常,但骨骼脆弱,长骨和脊柱畸形,以及中至重度的生长发育迟缓。值得注意的是,IV型A和IV型B在临床表现上有所不同,前者牙齿正常,而后者则表现为牙本质发育不全。

V型成骨不全症

这种类型常染色体显性遗传,与编码干扰素诱导的跨膜蛋白-5(IFITM5)的基因突变有关。组织学上,它显示出层状骨的网状外观。其严重程度为轻度至中度,特征包括正常的巩膜、无牙齿受累、骨间膜钙化等。特别地,前臂的骨间膜钙化可能导致桡骨二次脱位、肥厚性骨痂以及长骨骺附近的放射密集带。

VI型成骨不全症

涉及SERPINF基因的突变,其典型的组织学表现是在偏振光显微镜下可见的鱼鳞状板层骨和严重的矿化缺陷。这种类型的临床表现中度至重度,巩膜正常且无牙齿受累。

VII、VIII和IX型成骨不全症

这些类型常与内质网(ER)中脯氨酰3-羟基化复合物的缺陷相关,该复合物在三螺旋组装中发挥重要作用。它们都属于常染色体隐性遗传,并伴有特定的缺陷,如VII型的软骨相关蛋白缺陷、VIII型的脯氨酰3-羟化酶缺陷以及IX型的肽酰脯氨酰顺反异构酶B缺陷。这些类型的临床表现各异,但都可能涉及到骨骼畸形和生长障碍。

类型X和XI成骨不全症

这些类型常伴随着前胶原分子从内质网到高尔基体的胶原伴侣的缺陷。这些缺陷可能导致骨骼发育异常和矿化障碍等临床表现。尽管这些类型的成骨不全症较为罕见,但了解其特征对于诊断和治疗同样具有重要意义。具体缺陷类型包括SERPINH-X型和FKBP0-XI型。

X型成骨不全症的一般表现为严重骨发育不良、牙本质发育不全、短暂性皮肤大疱、蓝色巩膜、幽门狭窄和肾结石等症状。

XI型成骨不全症则以骨发育不良、韧带松弛、脊柱侧弯和强直性脊柱炎为主要特征,巩膜正常且无牙齿受累。

此外,不同分类类别中的畸形和骨折严重程度存在显著差异,这对预后评估和治疗方案的选择具有重要影响。

在治疗和管理方面,会根据患者的年龄、严重程度和功能状态制定相应的策略。轻度疾病患者可能只需轻微限制活动和避免接触运动,同时治疗任何骨折;而中重度疾病患者则需要康复和矫形干预,以及急性骨折和脊柱侧弯的专门治疗。对于严重疾病患者,如截骨术中的髓内钉可用于矫正严重的长骨弯曲畸形。

在医疗管理方面,曾尝试使用性激素、氟化钠、钙、降钙素、氧化镁和维生素C和D等药物,但效果不一。目前,双磷酸盐(如静脉注射帕米膦酸盐、口服阿仑膦酸盐)已被证明对降低骨折风险、改善骨密度和动态状态有效,因为它们能够减少OI患儿的破骨细胞骨吸收。

此外,基因治疗和细胞移植技术(旨在纠正有缺陷的COLA和COLA2基因)虽然仍不广泛,但动物实验研究显示有希望的结果。硬化素抗体药物(如罗索单抗)已在动物模型中显示出对骨骼的有益影响,但尚未有人类研究报告。小规模研究还探索了Denosumab等药物治疗在提高骨质量方面的潜力,但目前尚未批准在OI患者中广泛使用。

骨科管理的目标是改善患者功能状态、预防畸形和残疾、纠正畸形以及监测并发症。这涉及一系列方法,如手术矫正畸形、物理疗法以及药物治疗等。

矫形器治疗:为患者提供矫形器、助行器或轮椅等辅助设备,以改善其行走和生活质量。长骨骨折的处理:针对长骨骨折,需采取适当的治疗措施,包括固定、复位和康复训练等,以确保骨折部位能够顺利愈合。长骨畸形的治疗:针对长骨畸形,根据患者的年龄和畸形程度,可采取不同的治疗方法。对于婴儿和儿童,常用的治疗方法包括无髓内固定的闭合性骨髓炎、经皮髓内固定的闭合性骨髓炎以及带内固定的开放式截骨术等。对于年轻成年患者,则可采用圆形或单平面结构并截骨术进行外固定治疗。预防性髓内棒应用于反复骨折的儿童:根据骨骼尺寸和成熟度,选用适宜的杆型进行治疗。这包括使用截骨术和伸缩杆固定,如BaileyDubow杆、Sheffield杆以及FassierDuval杆,同时也可采用非伸缩杆,如克氏针、斯坦曼针、威廉姆斯杆、推杆以及其他固定长度杆,进行截骨和固定治疗。脊柱畸形的处理:针对基底内陷、脊柱后凸畸形以及脊柱骨折,我们可以采取一系列措施来应对。然而,这些情况有时可能伴随成骨不全,从而引发一系列并发症。例如,增生性骨痂的形成虽然罕见,但一旦出现,通常需要采用保守的姑息性放疗(但需注意继发性恶性肿瘤的风险)和双膦酸盐治疗进行干预。此外,肿瘤,特别是成骨肉瘤,也是可能出现的并发症之一。同时,基底内陷可能导致颅神经受累、脑干直接压迫以及脑脊液(CSF)动力学改变,这些都需要密切
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