随着促生长激素释放激素-生长激素-胰岛素样生长因子(GHRH-GH-IGF-1)轴和基因学研究的深入，生长激素受体基因(GHR基因)的突变及其核苷酸多态性与特发性矮小(ISS)的关系逐渐明了。GHR基因异常多发生在生长激素受体(GHR)蛋白的胞外区，可引起细胞内信号转导障碍，导致GHR蛋白功能及表达部分缺失，生长激素不能完全发挥作用或部分不敏感，从而可能发生ISS；GHR基因单核苷酸多态性(SNP)，尤其是外显子Ex3多态性与ISS易感性有关。此外，GHR基因异常及SNP与ISS中IGF-1、生长激素结合蛋白血清水平及重组人生长激素治疗效果密切相关。深入研究ISS中GHR候选基因的筛查、蛋白功能表达及SNP分析，有利于提高ISS的遗传诊断水平，对明确ISS的病因及指导临床治疗具有重要意义。
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特发性矮小(idiopathic short stature，ISS)是儿童矮小症中最常见的类型，是一种病因不确定、非生长激素缺乏的复杂疾病。国外资料显示60%～80%的矮小患儿属于ISS。目前对ISS的定义包括以下几个方面：ISS是身高较正常同年龄、同性别、同种族的人群身高均值低于2个标准差或第3百分位数以下；生长速率升高或迟缓；出生身长、体质量正常；无已知可能造成身材矮小的内分泌或染色体的异常；无慢性疾病或骨骼发育的异常等[1,2]。体质性生长迟缓和家族性矮小的儿童也常归为此类。ISS治疗仍首选重组人生长激素(rhGH)，但疗效存在差异。随着促长激素释放激素-生长激素-胰岛素样生长因子(GHRH-GH-IGF-1)轴和基因学研究的深入，生长激素受体基因(growth hormone receptor gene，GHR基因)的突变及其核苷酸多态性(SNP)与ISS关系的研究越来越多，以下对此进行综述。
GHR基因位于5p13-12，由9个编码外显子(Ex)组成，全长约87 kb，cDNA共1 914 bp。GHR编码蛋白属细胞因子受体超家族成员，是由638个氨基酸残基组成的单链跨膜糖蛋白组成，包括胞外区、跨膜区、胞内区3个部分。N端是外显子2～7编码细胞外区域的246个氨基酸，其包含与GH结合的位点，同时也是GH结合蛋白的前体；外显子8编码跨膜区的24个强疏水性氨基酸；C端是外显子9～10编码细胞内域的350个氨基酸，是细胞信号转导的功能区[3]。GHR基因突变多发生在胞外区，其特定的位置上有7个半胱氨酸残基，其中有6个形成二硫键，起维持GHR胞外区段特定空间结构的作用。在胞外区近细胞膜的位置上有WSXWS样基序，即由Trp-Ser-Xxx-Trp-Ser等5个氨基酸残基组成的保守序列(其中Xxx代表任意氨基酸)，这一结构可能在GH与GHR结合过程中起关键作用[4]。GHR在肝脏、肾脏、性腺、肌肉、骨骼等多种组织中均有表达，其中肝脏是主要的表达器官。其发挥作用的机制是GH与靶细胞膜上的GHR结合，诱导GHR分子同源二聚化，然后激活酪氨酸激酶(janus kinase 2，JAK2)，激活的JAK2使自身及GHR磷酸化，并同磷酸化的受体一起将GH信号进一步向下游传递，启动IGF-1基因转录，IGF-1与IGF-1受体结合通过一系列信号传导，引起软骨细胞增殖，从而使骨出现纵向生长[5]。GHR基因突变可引起细胞内信号转导障碍，导致生长激素(GH)不能完全发挥作用，引起生长障碍[6]。
GHR基因是第一个证明与生长有关的基因，目前共发现30多种GHR基因突变，其突变类型包括无义突变、错义突变、框义突变、剪接突变和缺失等。GHR基因突变位点多见于外显子4～7、9、10，故多导致细胞外区域功能缺陷[7,8,9]。GHR基因突变引起部分GH不敏感是ISS的重要原因[10]。完全生长激素不敏感综合征主要为纯合型和复杂杂合型突变，患者表现为严重生长落后及其他临床特征，而在ISS人群中主要是非损伤、杂合型突变，突变主要涉及GHR基因编码胞外区域，即外显子4～7，因基因水平不完全改变，导致功能及表达部分缺失，故致使GH部分不敏感，临床无明显的特殊外观表现[11]。Bonioli等[12]的研究认为GHR基因杂合子突变导致部分GH不敏感可以解释部分ISS。这些研究均提示ISS患者存在部分GH不敏感。
GHR杂合突变在ISS中报道较多，Savage等[13]在筛选的5%ISS患者中发现杂合型GHR突变。El Kholy等[14]在48例ISS中发现杂合突变检测率为15.5%，但这些杂合突变对ISS的致病机制尚有待进一步研究。Sanchez等[15]在17例ISS中发现1例患儿携带一种新发杂合型GHR基因突变，可造成Ex6细胞外结构域V144I的氨基酸改变。患儿的母亲和其兄弟也显著矮小并携带同种突变。此外在E6上同时存在一种多态性(G168G)。Ayling等[16]在一位母亲及女儿的ISS中，发现GHR基因E9上的3-末端G-C剪切突变。这种突变具有显性负效应(即1个异常GHR分子和1个正常GHR分子结合成杂化二聚体，妨碍了正常等位基因的表达)，致GHR分子过多聚集于细胞表面，并与生长激素结合蛋白(GHBP)血清水平有关。由此可见GHR基因突变可造成家族性矮小，也是ISS的致病病因之一。
Rosenfeld[17]发现部分ISS患者中存在GHR基因E180杂合子突变，这些患者均伴有IGF-1，胰岛素生长因子结合蛋白3(IGF-BP3)水平下降。Savage等[13]的研究表明，在ISS患者中的GHR基因杂合子突变具有显性负效应，能够引起IGF-1水平下降，从而导致身材矮小。国内有学者研究得出，ISS患儿中26.67%出现IGF-1水平低下[18]，支持此类患儿存在GH-IGF轴的异常。因此ISS中GHR基因突变与IGF-1和IGF-BP3血清学指标水平变化密切相关。IGF-1相对分子质量为76 000，是肝脏对GH反应时的一种多肽，由70个氨基酸组成，基因定位于第12号染色体长臂，含有6个外显子。血中90%的IGF-1由肝脏合成，其余由成纤维细胞、胶原细胞等合成。IGF-1作为一个重要的有丝分裂原，在机体中的生理作用主要为刺激软骨细胞增殖、分化和胶原的合成。肝脏合成的IGF-1在血中与胰岛素生长因子结合蛋白(IGFBPs)结合，输送到外周组织中发挥作用。IGF-1依赖于GH，在GH的刺激下启动合成。GHR基因变异使GHR在不同个体的表达水平或功能上的差异，影响了GH生物学作用的发挥，进而影响GHRH-GH-IGF-1内分泌轴的功能，导致血清IGF-1水平的改变[19]。
GHBP是由GHR发生蛋白水解，GHR胞外部分脱落形成，GHBP配体结合免疫功能检测水平可以了解GHR细胞外区域是否存在。GHBP与GHR密切相关，其生理意义在于：(1)减弱垂体GH脉冲式分泌引起的GH水平波动和延长GH半衰期；(2)与GHR竞争结合GH，发挥调节GH作用的功效；(3)可能对GH信息的跨膜传递中起作用。GHR基因上编码胞外区域发生突变可导致GHR胞外丢失，引起GHBP水平低下[20]，而GHR基因编码跨膜或胞内部分突变，GHBP正常或升高。虽然GHBP是一个有用的筛查方式，Carlsson等[21]曾报道90%的ISS患儿GHBP水平低于正常值，但对于GHBP正常者仍不能排除生长激素不敏感综合征。Goddard等[22]最先在ISS中开展GHR基因研究，共选出14例ISS患儿进行GHR基因研究。结果发现4例患者存在杂合型GHR突变，发生率高达28.6%，突变位点也各不相同。之后研究扩大研究对象，增加76例GHBP正常的ISS患儿及10例未测GHBP和IGF-1的ISS患儿，结果又发现4个杂合型细胞外区域突变，突变频率为4.7%，更准确地反映GHR基因突变在ISS人群中的概率。Sanchez等[15]报道GHR在ISS中突变频率为5.9%(1/17例)，国内尚未报道。这些含GHR突变的患者GHBP水平有很大波动。Attie[2]收集511例青春期前正在接受rhGH治疗的ISS患儿，发现GHBP平均水平明显低于正常身高及生长激素缺乏性矮小症(GHD)和Turner综合征患儿。综合以上研究进展，提出如何增加ISS中GHR基因突变筛查的阳性率，目前需考虑以下方面：存在明显矮小(身高SDS<－2.5)；IGF-1正常或低下；GHBP常低下，也有正常或升高；GH刺激试验时最大血清质量浓度>10 μg/L；骨龄落后。这样才能有利于明确ISS患者病因，并给予及时治疗。
随着医学的发展，人们越来越关注ISS中GHR基因SNP对生长轴的影响。不同SNP位点对GHR功能影响不同，且在普通人群和ISS人群之间分别有明显差异。GHR基因SNP可能是影响IGF-1水平及部分ISS的重要因素。Goddard等[22]通过对100例ISS患者GHR基因的研究表明，部分生长激素不敏感综合征患儿的身高会受SNP的影响。GHR基因的SNP不仅与ISS的易感性相关，而且与GH治疗的疗效密切相关。其疗效除与治疗年龄、骨龄、药物剂量及疗程等因素有关外，还与个体对rhGH敏感性相关。而敏感性涉及GH-IGF-1内分泌轴及骨骺生长板等信号级联通路上的多个基因，这些基因的相关位点多态性与个体生长反应之间可能存在一定的联系。GHR基因存在几个5'端不翻译区(5'untranslated regions，5'UTRs)，其选择性地参与转录，是导致GHR分子多态性的重要原因之一。目前于意等[23]为探讨GHR基因SNP与中国汉族人ISS遗传易感性的关系，对199例ISS患儿和469名身高正常成人的GHR基因16个SNP位点进行分型和比较，发现了3个可能与ISS的遗传易感性有关的阳性位点。国内外报道GHR基因的多态性常发生在外显子3、6和10上。GHR基因SNP的改变可能影响信号的转导，引起内分泌轴的功能紊乱，一些等位基因频率的升高或降低均能影响血清IGF-1及GHBP水平，从而造成软骨生长的差别。
目前报道最多的是GHR-Ex3多态性与ISS的关系。GHR基因是影响rhGH治疗反应性的重要候选基因，其外显子3缺失多态性与rhGH治疗矮小症疗效相关性的研究越来越多[24]。GHR基因的外显子Ex3编码细胞外结构域22个氨基酸序列，根据基因转录时的剔除或保留，分为缺失d3-GHR和保留fl-GHR 2种单倍型，并可呈现3种基因型(fl/fl、fl/d3及d3/d3)。已有研究报道fl-GHR基因频率为68%～75%，d3-GHR频率为25%～32%[25]。虽然Carrascosa等[26]研究显示GHR外显子3多态性与rhGH治疗效果无相关性，但多数研究如Dos Santos等[27]发现在采用rhGH治疗的小于胎龄儿(SGA)、ISS、Turner综合征等非GHD及GHD患儿的研究中，d3-GHR与fl-GHR之间显示不同的助长疗效差异。Toyoshima等[25]提出携带d3-GHR基因型ISS患儿较纯合型fl-GHR基因型患儿GH敏感性更高。陆文丽等[28]研究30例青春期前ISS患儿，采用rhGH治疗6个月后，纯合型d3-GHR(d3 /d3)组患儿的生长速度较纯合型fl-GHR(fl/fl)组明显增加(P＝0.035)，提示ISS患儿GHR-Ex3基因型与rhGH促生长疗效存在一定关联，d3/d3等位基因型患儿用rhGH治疗后生长速率明显优于fl/fl等位基因型。因此，GHR外显子3缺失的患者可能对外源性GH治疗可能更为敏感。Ex3多态性不仅可以调节个体对GH治疗的反应性，并且会影响IGF-1水平及GHBP水平。Ballerini等[29]报道对192例正常及81例ISS患儿(5～17岁)进行GHR-Ex3多态性分析，发现GHBP血清水平与GHR-Ex3基因多态性显著相关，携带fl-GHR纯合型的患儿GHBP血清水平较d3-GHR杂合或纯合型患儿更高。
然而也有研究报道部分GHR基因SNP并不是影响矮小的因素。尽管存在GHR基因SNP改变，其GHR基因功能仍是正常的，并不影响GH的促生长作用，如Bonioli等[12]通过对37例ISS患者及同一地区50例正常身高患者的研究认为，G168G的SNP的改变并不引起矮小。Hujeirat等[30]研究表明GHR基因改变并不能对ISS的身高起作用。因此进一步研究ISS人群中GHR基因SNP的分布及意义，对阐明GHR基因SNP对人体生长的影响具有重要意义。
ISS作为最常见的矮小类型，其病因至今仍未完全明确，GHR作为ISS的重要候选基因之一，其基因突变筛查工作尤为重要，选择合适的筛查条件，结合IGF-1、IGF-BP3、GHBP等血清学检查，可以提高ISS的遗传学诊断水平，能够为ISS患儿寻找出潜在的原因，而基因突变的蛋白功能表达研究则有利于明确ISS的致病机制，从而为临床治疗提供很好的理论依据。GHR基因SNP研究也将为ISS发现更多易感基因，帮助了解患儿的临床治疗反应性。希望将来越来越多的被标识为ISS的患儿通过基因分子学检测等能够明确病因，从而得到正确有效的治疗。
