儿童生长发育迟缓及基因检测的研究进展

黄思妺，杨家树，吴 方，张敏杰，任昊远 综述,刘 杰,△ 审校

1.中国人民解放军总医院第七医学中心检验科，北京 100010；2.南方医科大学第二临床医学院，广东广州 510280

生长发育迟缓是儿童常见的疾病，患儿常常表现为身材矮小，特殊面容且伴有精神、心理等方面的障碍。近年来新生儿的救治水平不断提升，但生长发育迟缓的发生率反而不断升高。该病的发病原因比较复杂，基因检测技术可以检出部分因基因缺陷而引起的先天性疾病，本文简述了部分检测技术的优劣，为临床检测工作提供更多选择。儿童生长发育迟缓和精神、心理疾病的产生有着密切的关系，特殊护理和教育可以有效缓解患儿的精神症状。本文综述了现有的部分研究成果，希望基于二代测序和基因检测技术，结合心理治疗的手段，可以有效治疗儿童生长发育迟缓，为儿童健康成长创造良好环境。

1 对于生长发育迟缓的认识

1.1定义和分类 生长发育迟缓是指儿童发育过程中出现的一系列表现，它包括心理、身体等方面的生长速度缓慢或发育顺序异常等，常见症状为体格、运动、智力、语言等发育较同龄儿童落后。生长发育迟缓主要分为两大类，第一类是宫内生长发育迟缓(IUGR)，指新生儿出生体质量在同龄儿平均体质量的第十个百分位以下，或低于平均体质量2个标准差；另一类是宫外生长发育迟缓(EUGR)，是指新生儿出院及在随后一段时间的生长发育过程中，各个阶段的生长指标在期望值的第十个百分位水平以下[1]。

1.2影响因素 一切不利于正常发育的因素均可以导致儿童生长发育迟缓，例如遗传因素造成的胎儿基因型和染色体结构的改变；饮食结构不合理造成的钙、铁、锌、硒等营养元素的缺乏；孕期母亲的健康状态、营养状况；胎盘因素和药物因素对胎儿的影响。对于早产儿，出生时的胎龄、体质量、头围，体质量下降时间、比例，静脉用氨基酸情况，胃管喂养情况，肠道达到标准热卡时间等指标也可促进其EUGR的发生[2-3]。有研究显示，脑瘫患儿生长发育落后与生长激素-胰岛素样生长因子轴功能紊乱相关[4]。生长激素是促进生长的激素，这种促进作用主要发生在机体出生后，而胰岛素样生长因子可以介导生长激素对机体的这种作用，除此之外胰岛素样生长因子还可以参与神经再生，骨的生长。这些激素和生长因子如果发生功能紊乱就必然会引起儿童的生长发育迟缓。

1.3生长发育迟缓的后果 IUGR和EUGR早产儿并发症发生率高于普通早产儿，EUGR组的肺炎、全身感染、腹泻、贫血、电解质紊乱及经磁共振成像显示颅内病变的发生率高于非EUGR组[5]。生长发育迟缓除了会产生常见的临床器质性疾病外，也会在不同程度上对患儿的心理产生影响。生长发育迟缓患儿由于其身材较同龄儿童矮小，并伴有一定程度上的身体疾病，患儿往往会产生各种不良心理症状，负面情绪较多，出现抑郁、焦虑、悲观、敏感、多疑等症状[6]。

因此，开展早期的诊断及预防策略，对该病的诊治具有重要意义。生长发育迟缓是一组表现形式多样的疾病，大量病例难以通过简单的表型进行明确诊断。除了对身长、体质量、微量元素、血生化等指标进行常规监测外，开展早期的基因筛查，对重点人群进行基因检测是早期诊断儿童心理、生理生长发育迟缓的重要手段和可靠方法。已有专家建议，将基因检测作为一线方法用于智力和身体生长发育迟缓的患儿的检测[7]。

2 基因对生长发育迟缓的作用

2.1基因对大脑的控制 基因异常会导致其编码的蛋白质的结构和功能异常，这不仅可以直接影响机体的生长发育，也可以通过改变脑的特定功能，从而引起儿童孤独症[8]。与肥胖、糖尿病等常见的代谢性疾病一样，认知和情绪行为作为一种脑生理活动，必然受机体本身的基因调节。有研究找到了将近500个与肥胖和代谢综合征相关的基因，其中90%的基因表达在神经系统，只有10%的基因表达散布在周边组织，包括脂肪、肌肉、消化道、肝脏等[9]。这项研究提示，一些疾病的发生很有可能始于大脑。瘦素作为一种重要的激素，极大地推动了人们对于代谢疾病和脑神经元关系的认识，研究者在大鼠的丘脑中找到了瘦素具体的神经靶点AgRP[10]，并且通过分子生物学机制的阐述证实某些疾病的发生与大脑有关。另外关于瘦素的其他研究还提示肠道菌群在代谢性疾病和神经系统疾病中扮演着重要的作用[11]。

2.2基因异常引起的生长发育迟缓 生长发育迟缓的病因较为复杂，主要包括遗传因素和非遗传因素。其中遗传因素大约占40%，包括基因组拷贝数变异(10%)及染色体异常(30%)，它们是导致儿童运动障碍、智力低下、语言发育障碍及其他遗传性综合征等生长发育迟缓表象的重要原因[12]。例如常见的3号环状染色体综合征，它的临床表现主要有生长发育迟缓、特殊面容、小下颌、小头畸形、智力低下、泌尿系统功能异常及手指或脚趾的形态异常[13]。另外较常见的染色体数目异常有21-三体、18-三体及13-三体。微缺失和微重复综合征也与生长发育迟缓、先天性多发畸形及自闭症等疾病的发生密切相关[14]。除了遗传因素，由个体基因产生突变而造成的生长发育迟缓也有报道。孔锐等[15]在一篇病例报道中提到，经全基因组外显子测序发现，患儿KAT6A基因C3868位新发单碱基突变，由C突变为T，从而导致儿童生长发育迟缓。

2.3基因检测技术在诊断生长发育迟缓中的运用 对于染色体数目及结构异常可以通过传统的染色体核型分析，该方法是最早用于研究儿童精神生长发育迟缓病因的方法。但是染色体核型分析技术只能检测染色体数目变化或者>5 Mb片段拷贝数的变异，仅适用于对未确定的遗传病做初步的筛查。

荧光原位杂交技术可以弥补传统染色体核型分析技术的不足，检测到亚显微染色体异常改变，灵敏度及特异度高，但由于杂交位点的限制，一次只能检测有限的几个已知位点，不适合用于临床上对该疾病的诊断。

单核苷酸多态性微阵列芯片(SNP-array)和染色体微阵列分析(CMA)技术能够在全基因组水平上进行精确扫描，可以检测染色体几十个拷贝数的变异，对于检测染色体平衡易位，微缺失微重复等不平衡性重排，可以发挥各自不同的优势。有研究结果表明，10%以上的生长发育迟缓患儿，可以用SNP-array技术检测，并观察到其染色体不平衡性重排的情况，从而推测其可能的遗传学病因，建立染色体结构异常与临床症状之间的联系，为后续诊断和治疗方案的制订提供依据[16]。另外，由于CMA技术对于染色体微小缺失的变异有极强的敏感性，这项技术的成功应用，使人们发现了一系列与生长发育迟缓综合征相关的基因改变(如17q21.31微缺失综合征)[17]，为临床的准确诊断提供可靠保证。

多重连接探针扩增(MLPA)技术，其原理是通过基因探针与标本杂交，并且进行核酸扩增，检测出探针所锚定的靶序列是否存在异常，从而发现染色体的微缺失和微重复。另外，MLPA技术可以实现在一个反应管内同时进行数十种不同核苷酸序列的检测，操作方便、快捷，准确度和灵敏度高，重复性好，可以实现高通量测序。因此，MLPA技术已在基因诊断的多个研究领域得到广泛使用，成为常规的分子遗传检测技术。例如通过这项技术可以检出5%～10%不明原因智力障碍、生长发育迟缓患儿的亚端粒区域存在的基因拷贝数变异，帮助研究人员和临床医生识别相关疾病的特征，从分子水平上极大提高了疾病的检出率，从而为优生优育的咨询和指导及出生后需进行的干预措施提供依据[18]。但是由于该项技术的探针是根据已知位点人为合成的，所以该方法并不适用于检测未知的点突变及染色体易位等结构变异。

一代测序技术通过对基因组进行扫描，被认为是检测某一特定基因的“金标准”，但是其费用较高且检测速度慢，难以满足临床需求。随着基因检测技术的发展，二代高通量测序技术在提高了检测速度的同时也降低了检测成本，它通过基因芯片技术对疾病的目标基因进行捕获，再对捕获的基因进行测序，可同时对多个标本中多个基因进行高通量测序，实现快速、精准的检测，该技术已在临床上常规运用[19]。

上述基因检测方法的检测重点不一致，对于种类繁多的基因遗传病各有优势，为临床医务工作者提供了多种检测手段。虽然上述检测方法不能检测所有的基因疾病，但是对于本文所讨论的有关生长发育迟缓的一部分病例，可以实现早发现、早诊断、早治疗，从而达到二级预防的目的。

3 儿童常见的心理疾病

3.1心理疾病形成的原因 心理疾病的产生从来不是由于单一原因造成的，临床上常见的以其他症状为主要表现的遗传病，比如Rett综合征、脆性X综合征、苯丙酮尿症、快乐木偶综合征、结节性硬化病的部分患者，也会同时出现身体和心理生长发育迟缓的症状。不过，并没有明确的证据表明这些患者的生长发育迟缓现象是因为遗传因素本身导致的。孕产期及围生期的生物学因素、感染与免疫因素、脑神经生化因素等都会影响儿童心理和生理的正常发育。对于早产儿，由于其在出生前神经发育不完善，加之身体方面的疾病会促使其心理产生应激反应，使患儿形成自卑、抑郁等心理问题[20]。近年来基于二代和宏基因组测序技术，有关肠道菌群与人体健康关系的研究显示，正常情况下肠道菌群维护着宿主的身心健康,菌群结构失调可能引起肠-脑疾病(肝性脑病、肠易激综合征等)和中枢神经系统疾病(多发性硬化症、自闭症等)[21]；MA等[22]收集了国内45例自闭症患儿的粪便，发现他们肠道微生物的多样性明显低于健康人群，同时也进一步揭示了国内自闭症患儿肠道菌群的特征。同时也有研究指出，自闭症患儿肠道菌群紊乱，乳酸菌科、双歧杆菌科和韦荣球菌科相对丰度较健康人群明显升高，而普雷沃氏菌科的相对丰度明显降低[23]。上述研究结果表明，通过二代和宏基因组测序等技术，可以发现精神、心理方面的疾病与人体的肠道菌群关系密切，菌群结构的组成改变可能是精神、心理疾病发生的一项重要原因。

关于心理疾病的具体产生原因仍有许多的不确定性，研究者仍在对其发病机制进行多学科的探索，除了已知的遗传、心理和社会环境因素外，会有更多的影响因素进入人们的研究范围，受到人们的重视。

3.2心理疾病的干预措施和效果 常规的心理疾病治疗方式包括心理卫生辅导和临床治疗，对于由生长发育迟缓而引发的儿童心理问题，还应追本溯源，从根本上解决。朱海燕等[24]的一项研究报告显示，将生长发育迟缓的儿童分为试验组和对照组，并通过贝利婴幼儿发展量表收集婴幼儿在智力发展、运动发展的指标和身长、体质量的数值。试验组的患儿给予特殊护理，在对照组患儿给予的日常照料、疾病护理的基础上，还给予充足时长的身体互动及情感陪伴。经过3个月的实验干预后，试验组婴幼儿群体最高智力发展水平与发展指数均高于对照组；依恋干预对患儿的体质量变化及运动发展水平表现出促进作用。另外，对语言发育迟缓儿童进行语言理解、表达及基础性语言训练，采用汉语儿童语言发育量表评估训练效果。经过自身前后比较，患儿的评分提高，差异均有统计学意义(P<0.01)。另有研究表明采用系统化心理干预后，观察组患儿症状自评量表、抑郁自评量表、焦虑自评量表的各项评分均明显优于对照组，说明此干预措施能够缓解生长发育迟缓患儿的负面情绪，改善其心理障碍[6]。

4 总 结

儿童生长发育迟缓与心理疾病的产生有着密切的关系，虽然身体生长发育迟缓易于测量和观察，但精神生长发育迟缓及心理疾病往往被忽视。全球儿童孤独症患病率为3～4，且发病率逐年增加[24]。

随着基因检测技术和微生物高通量测序技术的不断发展，有希望通过制订基因检测标准，结合微生物宏基因组的结果，开展对生长发育迟缓和心理疾病的病因诊断及预防策略，尽早地发现患儿，及时对其进行营养补充及心理干预，预防儿童身心疾病的形成，提高患儿生命质量，减少家庭和社会负担。另外，开展特殊护理和教育也是提高智力发育迟缓儿童智力水平和社会适应能力的有效方法，相关部门应该安排专业护理人员、教师进生活园区送教，与患儿进行沟通陪伴，采用集体干预、小组教学和个别化训练的形式，将多种治疗手段有效融合于日常生活中，提高治疗有效性，培养患儿主观能动性和解决实际问题的能力，使患儿乐意并有更多的精力投入现实的、探索性的学习活动中，为适应集体生活，融入社会打下基础。