【佳學(xué)基因檢測】并指癥基因檢測：從發(fā)病原因到致病基因的明確

摘要

手指的正常發(fā)育是一個精密調(diào)控的過程。當(dāng)胚胎肢體發(fā)育中的遺傳通路出現(xiàn)紊亂時，可能導(dǎo)致并指畸形——這種常見的先天性畸形表現(xiàn)為相鄰手指間形成異常蹼狀連接。目前對其確切的發(fā)育機制仍知之甚少。研究顯示，WNT-BMP-FGF8信號通路的異常調(diào)控在指間細(xì)胞凋亡（ICD）過程中起關(guān)鍵作用，而這一過程在人類并指畸形中往往受到抑制。動物實驗還揭示了Notch信號、金屬蛋白酶及WNT平面細(xì)胞極性（PCP）等通路也可能導(dǎo)致ICD功能障礙。臨床上，并指畸形主要通過體檢診斷，必要時輔以影像學(xué)檢查，建議在患兒6月齡時進(jìn)行手術(shù)分離。本文系統(tǒng)闡述了導(dǎo)致ICD抑制的分子機制，重點分析了WNT-BMP-FGF經(jīng)典通路在非綜合征型和特定綜合征型并指畸形中的作用，同時探討了當(dāng)前分類體系的爭議點及非編碼元件的影響，為深入理解并指畸形的發(fā)病機制提供了新視角。

關(guān)鍵詞：并指畸形、肢體發(fā)育、WNT-BMP-FGF信號、骨性融合、畸形分類、基因檢測

背景

并指畸形（Syndactyly）源自希臘語"syn"（共同）和"dactylos"（手指），指胚胎期手指未能正常分離而形成的先天性畸形。作為最常見的遺傳性肢體異常之一，其發(fā)病率約為1/2000活產(chǎn)兒，男性患者是女性的兩倍。約50%病例為雙側(cè)發(fā)病，57%累及第三指蹼間隙。雖然遺傳因素是主要病因，但母親吸煙、營養(yǎng)不良等環(huán)境因素也可能參與發(fā)病。

臨床表現(xiàn)可分為：完全性（融合至指尖）與不完全性；單純性（僅軟組織融合）與復(fù)雜性（伴骨性連接）。既可作為獨立病癥，也可作為300多種綜合征的表現(xiàn)之一。非綜合征型目前分為9種主要亞型，部分亞型的基因定位尚待明確。診斷主要依靠臨床檢查，必要時結(jié)合影像學(xué)評估。手術(shù)治療通常在嬰兒6月齡時進(jìn)行，以防止繼發(fā)畸形。產(chǎn)前診斷較為困難，易與胎兒握拳狀態(tài)混淆。

發(fā)病機制

肢體發(fā)育受兩個關(guān)鍵信號中心調(diào)控：控制前后軸模式的極化活性區(qū)（ZPA）和調(diào)控肢體生長的頂端外胚層嵴（AER）。研究表明，WNT、BMP、FGF和視黃酸等信號分子在指間分離過程中發(fā)揮重要作用：

1. 經(jīng)典WNT-BMP-FGF通路

   BMP2/4/7在指間區(qū)表達(dá)，通過產(chǎn)生視黃酸代謝物下調(diào)FGF信號。而FGF8作為重要的生存信號，其過度表達(dá)會抑制細(xì)胞凋亡。在妊娠7-8周，該通路的紊亂可能導(dǎo)致指間細(xì)胞凋亡受阻，形成軟組織并指。

2. 非經(jīng)典WNT-PCP通路

   WNT5a通過調(diào)控細(xì)胞極性影響指間分離。動物實驗顯示，該通路缺陷可能導(dǎo)致更復(fù)雜的骨性并指，如Malik-Percin型。

3. 其他調(diào)控機制

   Notch信號通過調(diào)節(jié)FGF8表達(dá)影響指間分離；ADAMTS金屬蛋白酶家族則通過降解細(xì)胞外基質(zhì)參與該過程。這些通路可能為經(jīng)典通路提供補充，但其在人類并指畸形中的確切作用仍需驗證。
    

   正常與并指畸形表型中的指間分離調(diào)控機制

   核心信號中心的調(diào)控作用

   人類手指發(fā)育受兩個關(guān)鍵信號中心精密調(diào)控：

   1. 極性活性區(qū)（ZPA）：通過Sonic hedgehog（Shh）調(diào)控肢體前后軸模式形成

   2. 頂端外胚層嵴（AER）：主要介導(dǎo)肢體縱向生長

   經(jīng)典信號通路的協(xié)同作用

   在指間分離過程中，多組信號分子形成精密調(diào)控網(wǎng)絡(luò)：

   • WNT信號：特別是經(jīng)典WNT通路，與ZPA區(qū)域的Shh形成動態(tài)平衡

   • BMP家族：BMP2/4/7在指間區(qū)特異性表達(dá)，通過誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡促進(jìn)指間組織退化

   • FGF信號：AER分泌的FGF4/8具有抗凋亡作用，促進(jìn)間充質(zhì)細(xì)胞增殖

   • 視黃酸（RA）：受BMP-FGF軸間接調(diào)控，形成近遠(yuǎn)軸梯度分布

   并指畸形的發(fā)病機制

   在妊娠7-8周的關(guān)鍵窗口期，WNT-BMP-FGF-RA信號軸的紊亂可能導(dǎo)致：

   1. 經(jīng)典通路異常：

      • WNT信號過表達(dá)

      • BMP水平下降
        → 解除對FGF8的抑制→增強抗凋亡信號→抑制ECM重塑→形成軟組織并指

   2. 非經(jīng)典通路作用：

      • WNT5a通過PCP通路調(diào)控細(xì)胞極性

      • 與FGF協(xié)同調(diào)控間充質(zhì)細(xì)胞定向遷移
        → 影響軟骨形成→導(dǎo)致復(fù)雜性骨性并指（如Malik-Percin型）

   其他調(diào)控途徑

   1. Notch信號：

      • 通過調(diào)節(jié)AER中FGF8表達(dá)水平影響指間分離

      • 動物模型顯示Notch配體缺陷會導(dǎo)致FGF8表達(dá)域擴(kuò)展和BMP減少

   2. ADAMTS金屬蛋白酶：

      • ADAMTS5/9/20通過降解Versican等ECM成分

      • 獨立于BMP/FGF軸發(fā)揮作用
        → 共同確保指間組織正常退化

   研究挑戰(zhàn)與展望

   現(xiàn)有研究存在以下關(guān)鍵問題：

   • 經(jīng)典通路難以完全解釋骨性并指的發(fā)生

   • Notch1基因缺失在肢芽期前即致死，限制其功能研究

   • 多數(shù)機制證據(jù)來自小鼠模型，需人類研究驗證

   最新發(fā)現(xiàn)提示：

   • WNT-PCP通路異?？赡苁菑?fù)雜性并指的重要機制

   • HOXD13突變可下調(diào)WNT5a信號，影響軟骨細(xì)胞極性

遺傳學(xué)進(jìn)展

目前發(fā)現(xiàn)多個基因與并指畸形相關(guān)：

• HOXD13突變可下調(diào)WNT5a信號

• FGF受體基因異常與某些綜合征型相關(guān)

• GJA1基因缺陷導(dǎo)致罕見型并指

診斷與分類挑戰(zhàn)

現(xiàn)有分類系統(tǒng)主要基于臨床表現(xiàn)，但隨著分子遺傳學(xué)發(fā)展，基因型-表型關(guān)聯(lián)的重要性日益凸顯。非編碼區(qū)變異對疾病的影響也值得關(guān)注。這些發(fā)現(xiàn)不僅深化了對發(fā)病機制的理解，也為精準(zhǔn)診斷和遺傳咨詢提供了新依據(jù)。

展望

未來研究需要整合多組學(xué)數(shù)據(jù)，闡明各通路的交互作用。開發(fā)更靈敏的產(chǎn)前診斷方法，以及針對特定基因型的個性化治療策略，將是該領(lǐng)域的重要方向。對信號通路機制的深入理解，可能為預(yù)防和干預(yù)提供新的靶點。