Alessia David, MDa, Louise A. Metherell, PhDa, Adrian J.L. Clark, DSca, Cecilia Camacho-Hubner, MDb, Martin O. Savage, MDb,c,* 

aMolecular Endocrinology Centre, William Harvey Research Institute St. Bartholomew’s Hospital, London, UK;  bDivision of Paediatric Endocrinology, Queen Mary’s School of Medicine and Dentistry, Queen Mary’s University of London, London, UK; cDepartment of Paediatric Endocrinology, St. Bartholomew’s Hospital, London, UK

Endocrinol Metab Clin N Am 34 (2005) 581–595

生長激素不敏感性(Growth hormone insensitivity, GHI)描述了對GH生物學作用不敏感為特征的許多臨床疾病。本文將從三個方面報告臨床處理的進展。首先，討論目前對GHI所包括的遺傳疾病譜的了解；第二，報告GHI遺傳病因的分子學研究和診斷的進展；第三，返回到GHI的臨床處理，并綜述當前以重組人胰島素樣生長因子（rhIGF）-I或IGF-I/IGF結合蛋白（BP）-3聯(lián)合治療GHI兒童的經(jīng)驗。

生長激素不敏感性的臨床診斷

生長激素不敏感性的臨床特點

GHI是一種罕見疾病，其表型類似于GH缺乏，但依據(jù)高水平的循環(huán)GH可進行區(qū)分。嚴重GHI稱為GHI綜合癥（GHIS）或Laron綜合癥。在兒童期未治療病人出現(xiàn)嚴重的生長障礙，導致成年的矮身高。GHIS病人具有典型低水平的血清IGF-I、IGFBP-3、酸性不穩(wěn)定亞單位和GHBP。病人對外源性GH治療出現(xiàn)抵抗。

子宮內(nèi)的生長并未顯著受累，雖然出生體重和身長處于異常的邊緣。但是，都可見出生后的線性生長障礙，生長速度嚴重迅速下降。如果不治療，GHIS病人的成年身高將低于年齡性別中位數(shù)下4~10 SDS，骨骼和肌肉系統(tǒng)發(fā)育不良，以雙能X線吸收法測量，可發(fā)現(xiàn)骨量減少，但由病人身體大小計算的體積礦物質密度正常。在以色列研究組群，報告了上下體節(jié)比例的增加。

典型GHIS病人表現(xiàn)出因蝶骨和下頜骨發(fā)育不足所引起的面中部發(fā)育不全，小鼻子，鼻梁扁平，前額突出；毛發(fā)稀少，顳和額面凹。GHIS病人相對肥胖，瘦體重與脂肪量比例下降。一般情況下不出現(xiàn)青春期生長突增，青春期延遲，但男女病人均可達到完全的性發(fā)育，具有正常的性和生殖功能。GHIS也引起代謝異常，例如禁食低血糖。盡管如此，已經(jīng)證實了胰島素抵抗的狀態(tài)，某些病人在成年期出現(xiàn)糖尿病。成年人也存在高膽固醇血癥的血脂異常。

生長激素不敏感性譜：Laron綜合癥、非典型的生長激素不敏感性綜合癥和特發(fā)性矮身高

GHI分為兩類，原發(fā)或遺傳性GHI與繼發(fā)或獲得性GHI。Laron et al.報告了第一例原發(fā)性GHI，為GH受體（GHR）遺傳性缺失。繼發(fā)性GHI有不同的診斷類別，可能的病因有抗GH或其受體的抗體、營養(yǎng)不良、肝臟疾病或未控制的糖尿病等。大部分典型的GHI病人有高水平的循環(huán)GH和低水平的血清GHBP、IGF-I、IGFBP-3，但少數(shù)病人有正?；蛏踔粮咚降腉HBP。

某些原發(fā)性GHI病人不太嚴重，稱為非典型的GHI，有正常的面部表現(xiàn)和較小異常的生長與生化特征（圖1）。因為這些病人無Laron綜合癥表型，可能被分類為特發(fā)性矮身高（idiopathic short stature, ISS)。而且，某些特發(fā)性矮身高病人有低血清GHBP濃度。

自從1966年首例報告以來，在世界各地已經(jīng)鑒別出250名原發(fā)性GHI病人，在以色列和厄瓜多爾報告的病例最多。目前，對這種地理區(qū)域性仍然無清晰地解釋，但共同的祖先可能是一個因素。報告病例的家譜表明，同源性是GHI增加的主要貢獻因素。

圖1. 歐洲系列GH不敏感性病人譜中Laron綜合癥（▲）到特發(fā)性矮身高（○）的臨床表型.

　　　 身高SDS與IGFBP-3 SDS相關

生長激素不敏感性的分子學診斷

生長激素受體功能障礙

1984年，Laron及其同事最早報告了原發(fā)性GHI病人細胞對GH無反應的證據(jù)，他們的研究證明，碘125（125I）-GH與以色列病人肝膜制備的GHR無結合反應。當代分子生物學和克隆技術的出現(xiàn)，以及人GHR特征的描述已經(jīng)對GHI的病理生理學有所了解。事實上，在發(fā)現(xiàn)有分子學缺陷的GHI病人幾乎都存在GHR突變。

生長激素受體的性狀

調節(jié)GH的作用需要有GHR，GHR的表達普遍存在。GHR是細胞因子受體家族之一，這個家族包括有促乳素、紅細胞生成素、干擾素、白細胞介素以及許多刺激紅細胞生成因子的受體。成熟的GHR是一種620個氨基酸、單鏈、130-kDs的糖蛋白，由與GH結合和GHR二聚作用的細胞區(qū)域、使GHR停留在細胞表面的所必須的跨膜區(qū)域、以及GH信號轉導的細胞內(nèi)區(qū)域所組成。細胞外區(qū)域也以GHBP獨立存在，與GH有高度親和力的可溶性異構體。

GHR由位于染色體5短臂（5p13-p12）的單基因編碼。該基因跨度至少有87kb，分為10個外顯子和9個內(nèi)含子（圖2），外顯子2編碼信號肽，外顯子3~7編碼細胞外區(qū)域、外顯子8編碼跨膜區(qū)域、外顯子9~10編碼細胞內(nèi)區(qū)域和3’非編碼區(qū)。

　　　圖2. GHR結構和ISS病人的突變. 外顯子2-7編碼細胞外區(qū)域，外顯子8編碼跨膜區(qū)域（TM），外顯子9和10編碼細胞

生長激素受體二聚作用和細胞內(nèi)信號轉導

GH激素通過與GHR結合而啟動其作用。結合后與同一GH分子表面上其它的GHR再次結合，形成含有兩GHRs與一個GH分子相聯(lián)的復合物。GH引起的GHR的二聚作用似乎是GHR信號轉導和GH作用所必需，它促使酪氨酸激酶2（JAK2）與GHR位于細胞內(nèi)近端富含脯氨酸Box1區(qū)域結合。GHR-JAK2相互作用激活JAK2，調節(jié)酪氨酸磷酸化級聯(lián)，包括JAK2本身、GHR、信號轉導與轉錄活化因子（STAT）1，3，5、胰島素受體底物1和2、絲裂原活化蛋白激酶組分、蛋白激酶C、磷脂酰肌醇3-激酶通路、以及幾種其它細胞內(nèi)信號蛋白。通過這種信號轉導級聯(lián)，激活基因的轉錄。

典型生長激素不敏感性中的生長激素受體突變

1989年，Godowski et al首次報告了GHIS病人的突變，描述了編碼GH結合區(qū)域的純合子缺失。應用聚合酶聯(lián)反應，現(xiàn)在能夠擴增GHR的編碼外顯子，擴增產(chǎn)物的測序已經(jīng)發(fā)現(xiàn)GHI病人60種以上的GHR基因突變。這些基因幾乎都是以純合子或復合雜合子形式隱性遺傳，其范圍由外顯子缺失至各種點突變，包括錯義、無義、拼接和移碼突變。

幾乎所有報告的GHR分子學缺陷都發(fā)生在編碼受體細胞外區(qū)域的部位，這樣突變的病人缺乏或有極端低的GHBP水平，具有典型Laron綜合癥的面部特征。目前在這一區(qū)域已經(jīng)報告了50種以上的突變，包括有基因的大部缺失和導致移碼因此產(chǎn)生過早終止密碼子的小部分缺失。最普遍的是點突變，導致過早的終止密碼子（無義）或氨基酸的改變（錯義），以及引起隱蔽剪接位點的激活或產(chǎn)生新位點的核苷酸取代。許多分子學缺陷具有相同的致病機制，導致缺乏與GH結合功能的GHR蛋白，因此，循環(huán)GHBP水平低或缺乏。

生長激素結合蛋白突變-陽性生長激素不敏感綜合癥

Duquesnoy et al.報告了幾例D152H突變（在152位置上的天冬氨酸殘基被組氨酸取代）并有陽性GHBP水平的病人。Woods et al.也報告了在內(nèi)含子8剪接供體位點純合子點突變(IVS8ds-1 G→C),導致遺漏外顯子8的典型GHIS病人。這是細胞內(nèi)突變的首次報告，作者預測突變的GHR可能被細胞釋放下來，以GHBP被測量到，缺乏與細胞表面結合的能力。Silbergeld et al.所報告的突變有類似的表型，這種在內(nèi)含子7接受體拼接位點的點突變(IVS7as-1 G→T)導致遺漏外顯子8,引起有高水平GHBP的GHIS.

非典型生長激素不敏感性綜合癥中的突變

在1997年，Ayling et al.報告了第一例顯性負效應雜合子突變，對GHI分子學缺陷提供了新的看法。作者報告了內(nèi)含子8剪接受體位點的突變(IVS8as-1 G→C)，導致遺漏外顯子9和被刪節(jié)的GHR產(chǎn)物。突變的GHR形成野生型GHR和對正常蛋白有顯性負效應的異源二聚體。Iida et al.報告了導致相同后果的第二種突變(IVS9ds+1 G→A)。這兩種病人都有陽性GHBP和正常的面部。Metherell et al.在4名兄弟姐妹報告了突變引起外顯子6和7之間插入假外顯子的類似表型，這種108-bp插入引起密碼子206和207結構之間額外的36個氨基酸，作者預言這將影響受體的二聚作用，但這種突變GHR的晶體結構模型表明二聚作用區(qū)域未改變，而且細胞研究提示，實際導致了信息傳輸?shù)娜毕荨?/p>

細胞內(nèi)突變

除上述提到的4種突變(IVS7as-1 G→T, IVS8ds+1 G→C, IVS9ds+1 G→A, and IVS8as-1 G→C)之外，也報告了幾種跨膜和細胞內(nèi)區(qū)域的突變。在一名ISS病例和3個缺失突變中報告了這種導致一種氨基酸改變（A478T）的單核苷酸變化的突變。其中兩種缺失有類似的影響，在mRNA的981位置上單核苷酸缺失和外顯子9中13bp的缺失。二者突變導致無信號的GHR刪節(jié)，也無顯性負效應的作用。最近，Milward et al.在有低但可檢測GHBP水平的兩名同胞，證實了信號轉導缺陷，兩名病人為外顯子10中純合子22-bp缺失，導致無STAT5結合位點和無STAT5活性的GHR突變。

特發(fā)性矮身高的生長激素受體突變

雖然已經(jīng)報告了60多種GHR分子學缺陷，但仍然存在有正常GH分泌的矮身高，其生長障礙的病因還不能得到完全的解釋。在1995年，Goddard et al.研究了一組提示有部分GHI的低血清GHBP濃度的14名ISS兒童，4名病人為GHR雜合突變（圖2）。一種復合雜合子，兩種有害的突變(E44K 和 R161C)可能解釋了一名病人的矮身高，因為其余3名病人的跨膜和細胞內(nèi)區(qū)域未測序，所以細胞內(nèi)區(qū)域可能存在第二種未鑒別出的突變，致使這些兒童矮身高。而且，作者將研究擴展到GHI譜范圍內(nèi)的100名病人，發(fā)現(xiàn)了3名攜帶更多細胞外區(qū)域雜合突變的病人和1名外顯子10的雜合突變(A478T)病人(圖2)。同樣，在一項17名ISS受試者的研究中，雖然僅使用單鏈構型多態(tài)性分析外顯子序列，但發(fā)現(xiàn)1名病人外顯子6的新雜合突變(V144I)，另一等位基因無突變。

單核苷酸多態(tài)性與生長激素不敏感性

其它研究證明了與ISS有關的GHR突變。報告了兩種突變(C422F and P561T)與ISS相關,但是尚無這些突變是病人病因的真實證據(jù)。有研究證明，野生型和C422F突變的GHR之間信號轉導無差異。在15%的正常人群發(fā)現(xiàn)P561T的變化，并證明與身高無關。新的外顯子4中T51I雜合突變與矮身高或GHI無關。

細胞內(nèi)信號轉導缺陷

兩項以前的研究證明，ISS病人缺乏GH引起的STAT蛋白的酪氨酸磷酸化，以及無GHR基因的突變，但是作者未能在這些病人中鑒別出任何突變。只在最近，才出現(xiàn)了一名ISS病人GH信號轉導級聯(lián)分子學缺陷的首例報告。Kofoed et al.報告了STAT5b基因外顯子15的雜合突變，并證明突變的蛋白不能被GH所激活，因此不能激活基因的轉錄。這名兒童具有所有典型GHI的癥狀，也存在與無功能的STAT5b相一致的免疫缺陷。

生長激素不敏感性的治療

生長激素不敏感性的rhIGF-I治療

在rhIGF-I出現(xiàn)之前，GHIS是一種不可治療的疾病。因此熱切希望能夠以IGF-I治療，來改善兒童期和成年期的身高。在急性研究中，rhIGF-I發(fā)揮了合成作用；一項對GHIS和正常受試者皮下注射（SC）40和80mg/kg的rhIGF-I藥物動力學研究證實，GHIS受試者的清除率和半衰期分別為0.60mL/分/kg和6小時，正常受試者分別為0.20mL/分/kg和20小時。在GHIS病人，rhIGF-I迅速的清除率與IGFBP-3和ALS生成下降和生物學效應減小有關，這一結果得到了對兩名兒童GH脈動性研究的支持，在每天接受兩次120mg/kg的rhIGF-I后4和7小時重復出現(xiàn)GH脈沖。

在GHIS的rhIGF-I實驗開始于1980s后期，大部分研究每天兩次皮下IGF-I注射，每次劑量范圍在40~120mg/kg，Laron et al.使用每天一次150mg/kg的劑量。所有發(fā)表的報告證實治療期間生長速度增加，治療第一年的平均生長速度增加7.2~9.3cm/年。在一項治療期7年以上的長期研究中，報告了持續(xù)的趕上生長。在一項17名歐洲病人的研究中，每天兩次80~120mg/kg劑量的治療，身高SDS由-6.5增加到-4.2，生長速度保持在6.3cm/年。Backeljauw 和 Underwood的研究使用每天兩次80~120mg/kg的rhIGF-I劑量，也報告了身高持續(xù)獲益，由-5.2 SDS增加到-4.2 SDS，第一年治療的身高速度為9.3cm/年，在治療的6年中為4.8cm/年。

這些研究證明，與安慰劑相比明顯受益于rhIGF-I治療，提示了每天兩次80mg/kg劑量對生長速度的劑量依賴性穩(wěn)定效果。也有研究報告，GHIS對IGF-I的反應低于嚴重GH缺乏病人對GH治療的反應。在以每天兩次80mg/kg的rhIGF-I治療的歐洲病人亞組，證明了身高SDS與IGFBP-3 SDS之間負相關，二者都反映了疾病的嚴重性和對rhIGF-I治療的反應，生物學缺陷越嚴重，對rhIGF-I治療的反應越大。這可能與GHIS較輕病人的治療有關。

rhIGF-I治療的不利作用

以rhIGF-I治療GHIS引起一定范圍的不利作用。最普遍的不利作用是注射部位的疼痛和頭痛。在歐洲的研究中，大部分癥狀在治療的第一個月出現(xiàn)，然后好轉，以后的問題很小。其它的影響是注射部位脂肪增生，以及很少見的與良性顱內(nèi)高血壓有關的視神經(jīng)乳頭水腫，以及面神經(jīng)麻痹。在這些情況下，中止治療后癥狀得以改善，當以較低劑量再開始治療時不會再發(fā)生。

GHIS病人易感低血糖提出了以rhIGF-I治療的問題。低血糖只在少數(shù)病人出現(xiàn)，偶爾伴隨以抽搐，通常為食欲下降引起的并發(fā)疾病，當在飯后注射rhIGF-I時，這種問題通常消失，不會成為長期治療中的重大不利事件。在歐洲研究中以及Backeljauw 和 Underwood追蹤的病人中，也觀察到了脂肪量和體重指數(shù)的顯著增長。

在許多接受rhIGF-I治療的病人，淋巴組織出現(xiàn)了顯著的增長，嚴重病例引起氣道阻塞，需要扁桃腺切除術。在治療的前2年中脾臟大小也迅速增加，但此后的增長正常。在治療6~7年后，雖然腎臟功能正常，但其大小也增長到年齡的95th百分位數(shù)以上。面部的外觀發(fā)生變化，其特征變得粗略，毛發(fā)生長增多，這些變化在青春期最為明顯。

rhIGF-I治療的潛在新靶

特發(fā)性矮身高 在歐洲GHIS人群，典型GHIS至ISS之間的原發(fā)性GHI連續(xù)譜的范圍是明顯的，由寬大范圍的臨床和內(nèi)分泌缺陷病人所組成。根據(jù)寬大范圍的ISS病人組難以得出病理結論。但是，許多研究報告了ISS病人異常的IGF-I水平。在這一方面，全國協(xié)作生長研究（NCGS）提出有趣的數(shù)據(jù)，在511名ISS (身高 ≤－2.0) 病人中，20%病人的GHBP水平低于-2 SDS。這些病人的IGF-I水平為-3.3±1.1 SDS，相比之下，80%的有正常GHBP的病人IGF-I水平為-2.5±1.4 SDS。在另一項研究中，6447名矮身高兒童中，4664名身高低于-2 SDS，其中43%的兒童IGF-I低于-2 SDS，60%的兒童（n=1227）無生長激素缺乏證據(jù)。在NCGS最近的報告中，280名ISS兒童IGF-I水平為125±82 mg/L，128名GH缺乏病人為120±86 mg/L。在280名ISS兒童中，60名身高低于-3.83 SDS的兒童組IGF-I水平低于輕微ISS組（P<0.001）。

與IGF-I缺乏和生長激素不敏感性有關的慢性疾病 慢性疾病可能干擾IGF-I缺乏，損害正常的兒童期生長。已知營養(yǎng)不良和饑餓與IGF-I缺乏有關。這種狀況可能貢獻于矮身高，類似于IGF-I和IGFBP-3水平與體重指數(shù)正相關的囊性纖維化病。rhIGF-I治療有益于這些病人的生長。在炎性腸疾病，營養(yǎng)不良和慢性炎癥共同發(fā)生作用，特別是克羅恩疾病，IGF-I水平下降。在14名7-17歲克羅恩疾病患者，血清IGF-I為72ng/ml。在17名兒科病人的進一步研究中，IGF-I水平為148.2±29.8 ng/mL，而正常對照組為506±36.4 ng/mL(P<0.05)。這樣的病人處于經(jīng)常的分解狀態(tài)，GH治療不可能有效。因此，除了基礎疾病的適當治療外，rhIGF-I治療可能是有益的。

慢性炎癥，如青少年慢性關節(jié)炎，與局部和全身性細胞因子生成過多有關。在慢性炎癥鼠模型，過多表達的細胞因子白細胞介素（IL）-6抑制IGF-I生成。在14名慢性風濕性關節(jié)炎病兒科病人，血清IGF-I水平為3.5±29.7ng/mL，而健康對照組為120.8±51.5ng/mL (P<0.0001)。曾有報告， GH治療對慢性關節(jié)炎有一定的益處，但rhIGF-I治療可能提供更生理性的治療方法。

rhIGF-I/IGFBP-3復合物的經(jīng)驗

自然循環(huán)的大部分IGF-I以克分子IGF-I、IGFBP-3和ALS形成的三元絡合物形式存在。IGFBP-3結合IGF-I和ALS，調節(jié)IGF-I的生物可利用性和生物學分布。攜帶IGF-I的三元絡合物的半衰期在12小時以上。受到增強IGF-I效果以及消除與rhIGF-I治療有關的急性胰島素樣副作用可能性的驅動，出現(xiàn)了IGF-I/IGFBP-3復合物的治療藥物。這種復合物的治療效果已在改善嚴重發(fā)燒兒童分解代謝和髖部骨折兒童肌肉骨骼合成代謝方面得到了證明。在1型和2型糖尿病的成年人，胰島素的需要量減少。最近來自英國劍橋的劑量范圍研究發(fā)現(xiàn)，對1型糖尿病青少年以rhIGF-I/IGFBP-3復合物處理，導致劑量依賴性的循環(huán)IGF-I和IGFBP-3水平正常化，抑制GH分泌，改善胰島素敏感性。

在GHIS，rhIGF-I/IGFBP-3復合物的在理論上優(yōu)于rhIGF-I。首先，大部分GHIS病人嚴重缺乏三元絡合物的3種肽，因此，rhIGF-I半衰期顯著下降到6小時，而正常成年人在20小時以上，以致必須每天兩次注射IGF-I。rhIGF-I/IGFBP-3復合物的較長半衰期可能減少注射次數(shù)。第二，與rhIGF-I治療有關的不利影響可能與皮下注射后產(chǎn)生高濃度的自由IGF-I有關，使用rhIGF-I/igfbp-3復合物可減少小這種風險。為了回答這些問題，Camacho-Hunbner et al.在4名GHIS兒童進行了一項rhIGF-I/IGFBP-3復合物與自由IGF-I的比較研究。復合物使IGF-I濃度在正常范圍內(nèi)增加，與rhIGF-I(8小時)相比，半衰期也增加了（15-18小時）。目前，全球都在進行以rhIGF-I/IGFBP-3復合物治療自然GHIS病人的實驗。

結論

rhGH成功治療GH缺乏是生長疾病臨床和研究活動的主要趨勢。在過去的15年中，GH-IGF-I軸分子學研究進展以及rhIGF-I的應用重新引起了對GH不敏感性疾病領域的興趣。對于這種人類正常生長關鍵軸的生理學以及應用rhIGF-I治療潛力的了解已經(jīng)有了重大進步。本文強調了這類人類疾病診斷與治療的主要進展。