先天性外中耳畸形又稱小耳畸形,是耳鼻喉科常見的先天性疾患之一,表現為耳郭大小、形態、位置和結構的先天異常,多合併外耳道狹窄、閉鎖以及錘砧關節融合、鐙骨缺失、聽骨鏈固定、中耳腔發育不良等中耳畸形。其發病率為0.83/萬~17.4/萬不等,全球發病率約為 2.06/萬,其中我國的發病率為1.4/萬。先天性外中耳畸形患者可表現為單一的臨床症狀,也可以是綜合徵的耳部表現。
先天性外中耳畸形發病機制尚不完全明確,本課題組流行病學研究發現孕期流感樣綜合徵、自然流產史、陰道炎、宮頸炎等炎症感染和油漆、殺蟲劑等有毒化學物質暴露等是該病的危險因素, 而遺傳因素在該疾病的發生中也有重要作用。流行病學調查提示 4%~8%的先天性外中耳畸形患者有家族史;先天性外中耳畸形在同卵雙胞胎中 的 發 病 率 (3 8 .5 % )遠 大 於 異 卵 雙 胞 胎 (4 .5 % )。 由於外中耳胚胎來源於第一、二鰓弓的內、中、外胚層及神經嵴細胞,與鰓弓發育、神經嵴細胞分化發育及外中耳形態發生過程中相關的基因,如:同源盒基因家族成員(HOXA1、HOXA2 等)、SIX2、EYA、 TBX1、TCOF1 等基因的突變可導致不同的外中耳畸形綜合徵。本文將介紹先天性外中耳畸形致病基因的識別及功能研究現狀。
染色體片段的增加、缺失或易位可導致先天性外中耳畸形的發生,即便是既往認識的良性突變, 也可致病;Balikova 等報告了一個常染色顯性遺傳小耳畸形綜合徵家系,該家系患者還合併鼻淚管閉 鎖、虹膜缺損症狀,4p16上增加的5個串聯拷貝是致病遺傳變異,增加的串聯拷貝既往報道為人群良性拷貝數變異區。 染色體異常所致先天性外中耳畸形的機制目前尚不完全明確,Feenstra 等對 18 q 缺失綜合徵的 研究解釋了染色體缺失所致外中耳畸形的可能機制 之一。18 q 缺失綜合徵指的是由於 18 號染色體長 臂片段缺失所致的身材矮小、智力發育異常、肌張力 減退、聽力損失、足部畸形等先天異常症候群。 Feenstra 等注意到 18 q 缺失綜合徵患者中耳腔狹 窄發生率高,因而選取了 4 例合併雙側外耳道狹窄 的 18 q 缺失綜合徵患者進行 SNP-array 分析,發現患者染色體中有 459 kb 重疊缺失片段;該片段包含推測的 C180rf62 蛋白編碼信息和已知 TSHZ1 基 因,其中 TSHZ1 基因(teashirt zinc finger homeo Box 1)是 teashirt 鋅指蛋白家族成員,在小鼠胚胎中廣泛表達,TSHZ1 基因敲除小鼠模型中,該基因被證實與外中耳發育相關,小鼠 TSHZ1 基因功能 缺失時,可以導致中耳畸形;TSHZ1 基因完全失活小鼠可導致新生鼠死亡,多發發育障礙,包括嚴重的中耳畸形,與單純外耳道狹窄患者表型相似。進一步擴大驗證中,作者選擇 1 1 例雙側耳道狹窄且耳郭 正常患者進行 TSHZ1 基因雙向 Sanger 測序,發現 4 例患者及其中 1 例患者的無症狀家屬攜帶該基因 雜合突變;證實了 TSHZ1 是導致單純外耳道狹窄 的候選基因,且不完全外顯。對 TSHZ1 基因突 變所致外耳道狹窄的研究提示,染色體片段缺失所致外中耳發育所需基因的半定量不足是該疾病的發生機制之一,為將來新致病基因的識別、表型-基因 型研究提供了新思路。
經典遺傳學研究方法,如:家系連鎖分析、細胞基因學等方法發現了 Treacher Collins 綜合徵、 Townes-Brocks 綜合徵等耳畸形綜合徵的致病基 因;近年來由於全基因組測序、全外顯子測序等高通量測序和生物信息學分析的應用,先天性外中耳畸形綜合徵致病基因的識別進展諸多,目前已有超過十餘種耳畸形綜合徵,如:Nager 綜合徵、 LAMM 綜合徵等的致病基因被發現,Miller 綜合徵為顱面畸形合併軸後性肢體畸形的耳畸形綜合徵, 是首個利用全外顯子測序技術識別致病基因的孟德爾遺傳疾病。基因工程、基因編輯技術的發展使得疾病的動物模型更易獲得,在小鼠、斑馬魚、豬等轉基因或基因敲除動物中,可模擬出人類耳畸形疾病的表型,促進了對基因功能的認識,有助於對疾病 的發生機制的研究和疾病的預防。
2.1 TCOF1 基因突變陰性的 Treacher Collins 綜 合征(Treacher Collins syndrome,TCS)
Treacher Collin 綜合徵患者中,約 63%~93%攜帶 TCOF1基因突變,仍有部分患者不能明確致病基因,提示了該疾病的遺傳異質性。Dauwerse 等通過全基因組拷貝數分析發現一例 TCOF1 基因突變陰性的 Treacher Collin 綜合徵患兒攜帶染色體 13q12.2區間的缺失,該缺失片段包含了 POLR1D 基因全部序列和 LNX2 基因的第一外顯子,在 810 例TCOF1 基因突變陰性的 TCS 患者中行 POLR1D和 LNX2 測序,發現一例男性患兒攜帶 POLR1D 基因的雜合無義突變;擴大樣本驗證對 242 例無TCOF1 基因突變的 TCS 患者進行 POLR1D 測序,
發現 20 例患者攜帶該基因的 10 種雜合無義突變和7 種錯義突變,確定了 POLR1D 是 TCS 的致病基因;由於 POLR1C 與 POLR1D 基因功能相互聯繫,進一步對 252 例 TCS 患者的 POLR1C 基因進行篩查,發現 3 例家系患者攜帶該基因致病性突變,確定了POLR1D\POLR1C 為 TCS 的 致 病 基 因。POLR1D 突變可引起常染色體顯性或隱性遺傳的表型,而 POLR1C 突變則導致常染色體隱性遺傳的表型。動物模型研究中發現 POLR1D、POLR1C在斑馬魚胚胎髮育期的顱面部組織高表達,polr1c-/- 或 polr1d-/- 的斑馬魚突變體中核糖體生化生成減少,導致神經上皮死亡及神經嵴細胞缺陷,引起顱面軟骨發育異常,第一、第二腮弓體積的減少,最終導致斑馬魚突變體顱面發育異常,該異常與TCS 患者面容相吻合。該異常的細胞死亡是 tp53途徑依賴的,通過抑制 tp53 功能可減少突變斑馬魚的畸形程度,為 TCS 的預防和治療提供了新的思路。
2.2 Meier-Gorlin 綜 合 征 (Meier-Gorlin syndrome ,M G S )
即 耳 - 髕 骨 - 矮 小 綜 合 征 ,是 一 種 先 天性小耳畸形合併髕骨缺失或發育不良、發育遲緩的 罕見綜合徵。約 94%的 MGS 患者可有不同程度的 小耳畸形,是該綜合徵最常見的表型。MGS 目前已知有 8 個致病基因,分別為 ORC1、ORC4、ORC6、CDT1,CDC6、CDC45L、MCM5 和 GMNN 基 因,除 GMNN 引起常染色體顯性遺傳表型外,其餘基因均 導致常染色體隱性遺傳疾病。ORC1、ORC4、 ORC6 均為起始識別復合物(origin recognition com- plex,ORC)1~6 亞基的編碼基因,在真核細胞 G1 相 期間,首先形成起始識別復合物並召集 CDC6、CDT1 等蛋白,形成複製前復合體(pre-replication complex, preRC),從而加載微小染色體維持解旋酶蛋白 2~7 (minichromosome maintenance helicase,MCM hel-i case)至複製起始位點,進而允許 DNA 的複製; CDC45 在 DNA 複製過程,與 MCM 解旋酶轉化為激 活態,參與DNA解旋。GMNN編碼的Geminin蛋 白則是通過調控 CDT1 發揮抑制 DNA 複製的作用。ORC6 基因點突變的果蠅在第三齡幼蟲階段死 於 DNA 複製缺陷和異常染色體的生成,即便通過在 突變體中過表達 ORC6 蛋白,存活的果蠅仍較正常體 有缺陷。而 CDC6 突變的斑馬魚則會出現生長發育 遲 滯 ,生 育 能 力 減 低 ,與 M G S 患 者 表 型 一 致 。
2.3 HOXA2 基因所致耳畸形
HOXA2 突變可引起常染色體隱性遺傳的耳畸形綜合徵,患者症狀除外耳畸形、耳道狹窄及不同程度中耳畸形外,尚可合併齶裂;也有報道指出 HOXA2 無義突變可導 致常染色體顯性遺傳的非綜合徵型外中耳畸形。 目前 HOXA2 在人群中的致病突變報道較少,而動 物模型則很好的揭示了HOXA2 在外中耳發育中 的關鍵作用及突變後致畸的機制。HOXA2 基因功能與外耳的形態發生密切相關,如:在小鼠胚胎 E 11.5前失活,可導致無耳畸形,而在 E 12.5~13.5 日失活,則導致小耳畸形;Minoux 等利用譜系追 蹤揭示了小鼠的耳郭來源與 HOXA2 表達陽性的神經嵴細胞(neuralcrestcell),提示耳郭來源於第二 腮弓,而異位表達於第一腮弓的 HOXA2 基因可誘 導形成鏡像的耳郭和外耳道。其機制是 HOXA2 基因可通過與 Bmp4、Bmp5 的非編碼區結合,調控 BMP 通路,作為轉錄調節對耳郭的形態發生起關鍵作用。
2.4 下頜面骨發育不全 Guion-Almeida 型(Mandibulofacial dysostosis, Guion - Almeida type; MFDGA)
Guion-Almeida 等曾報道了顱面發育 不全合併小頭畸形、生長發育和言語發育遲滯的 4 例患兒,並提出該表型是全新的顱面發育不全綜合徵的亞型。2012年Lines等利用全外顯子測序發現 1 2 例顱面畸形(其中 1 1 例有小耳畸形)合 並小頭畸形患者的致病基因 EFTUD2,該患者隊列中包含 Guion-Almeida 報道的 2 例患者。更多的突變報道和表型關聯分析則指出 EFTUD2 基因導致的下頜面骨發育不全的最易外顯的表型(>80%) 為發育遲緩、小頭畸形、顴弓發育不良、小耳畸形及 聽力損失,食道狹窄發生機率雖僅為 27%,但是該 綜合徵與其他顱面畸形的特徵表型有區別。Eftud2fn10a 斑馬魚中 EFTUD2 的無義突變導致中樞神 經及脊柱神經元祖細胞的大量凋亡,其機制是無義突變的 EFTUD2 基因引起轉錄水平上 RNA 剪接 異常,出現大量內含子保留(intron retaining)和外顯子跳讀(exonskipping)的轉錄本,進而導致錯誤的 RNA 降解,激發 p53 通路導致斑馬魚表型的 異常,解釋了 EFTUD2 基因突變導致的 MFDGA 患者中出現神經系統發育遲滯的原因。
2.5 眼耳綜合徵(oculo-auricular syndrome, OAS)
為 HMX1 基因(H6 family homeobox 1 gene)缺陷引起的先天性眼部、耳部發育異常。患者可有先天性白內障、眼球震顫、虹膜後黏連、小眼、 脈絡膜視網膜缺損;耳部表型可有耳郭位置低垂、外耳道狹窄、耳垂裂、耳郭形態異常等。HMX1 基因錯義、插入突變可導致鼠、牛的耳郭形態、位置異常。HMX1 缺失突變小鼠在體實驗發現 Hox-Pbx-Meis 復合體通過 HMX1 基因的保守進化區(evolutionarilyconservedregion,ECR)作用,調節 HMX1 基因在頭面外側部的表達。
先天性外中耳畸形患者中,僅有少部分患者有家族遺傳史,更多為散發患者;而 69.5%患者為單純外中耳畸形;目前明確已知致病基因的多為綜合徵型的單基因遺傳疾病。在大宗患者人群中的致病基因篩查,可以為散髮型患者提供更多的致病基因篩查信息。
在先天性外中耳畸形人群中利用直接測序對已知基因進行突變檢測的結果欠佳,致病突變檢出率 低,且同一突變在人群中重複性低。Monks 等對散發的單純小耳畸形患者進行 HOXA2 和 SIX2 基因的突變檢測,並未發現致病突變。Hao 等對106 例先天性耳畸形患者進行 GSC、HOXA2 和 PRKRA 基因的直接測序發現 5 個新發突變,其中 包括 GSC 基因 g.994C>T 同義突變,該突變在 10 例正常對照者中被檢測到,考慮為核苷酸多態性,而 首次報道的 HOXA2 基因 5』UTR 區 g.90G>A 和 g.114A>C 生物學功能尚不明確;Lin 等對 181 例先天性外中耳畸形患者進行 PACT 基因的測序,並未發現散發或家系患者攜帶該基因的致病突變。這些研究結果提示先天性外中耳畸形的發病機制中遺傳學病因僅能解釋部分患者的發病,且致病基因具有異質性。 利用高通量測序篩查耳畸形人群遺傳信息的工作中,Zhang 等利用全基因組關聯分析對 939 例半面短小患者和2012例健康人群進行 90 萬個 SNP 位點檢測,篩選出顯著相關的位點 8 個,可能相關位 點 5 個,該 13 個位點所在基因分別是 ROBO1、GA- TA3、GBX2、FGF3、NRP2、EDNRB、SHROOM3、 SEMA7A、PLCD3、KLF12 和 EPAS1,與神經嵴細胞的發育和血管生成密切相關,為先天性外中耳畸 形致病基因提供了豐富的遺傳學資料。
先天性外中耳畸形的遺傳學致病機制研究對該疾病的預防、治療有重要作用,可能也會使對外中耳發育、中耳疾病的發生髮展得到更深入認識。但是, 目前仍面臨諸多問題:1.外中耳畸形的發生具有不同外顯率,受累程度差異大,合併畸形種類多,表型複雜;2.外中耳發育的相關研究仍不夠充分,對突變檢測中所識別突變的功能難以解釋;3.耳畸形的致病基因具有異質性,其發病可能是單基因或多基因引起;在未來的工作中,利用連鎖分析和各類測序手段進行耳畸形患者的遺傳學信息檢測過程中,仍需要對耳畸形臨床表型進行細化;同時,對外中耳發 育、相關基因調控、各類信號通路的研究,也將對先天性外中耳畸形致病機制的研究有重大意義。
先天性外中耳畸形發病機制尚不完全明確,本課題組流行病學研究發現孕期流感樣綜合徵、自然流產史、陰道炎、宮頸炎等炎症感染和油漆、殺蟲劑等有毒化學物質暴露等是該病的危險因素, 而遺傳因素在該疾病的發生中也有重要作用。流行病學調查提示 4%~8%的先天性外中耳畸形患者有家族史;先天性外中耳畸形在同卵雙胞胎中 的 發 病 率 (3 8 .5 % )遠 大 於 異 卵 雙 胞 胎 (4 .5 % )。 由於外中耳胚胎來源於第一、二鰓弓的內、中、外胚層及神經嵴細胞,與鰓弓發育、神經嵴細胞分化發育及外中耳形態發生過程中相關的基因,如:同源盒基因家族成員(HOXA1、HOXA2 等)、SIX2、EYA、 TBX1、TCOF1 等基因的突變可導致不同的外中耳畸形綜合徵。本文將介紹先天性外中耳畸形致病基因的識別及功能研究現狀。
1、染色體異常所致先天性外中耳畸形
染色體片段的增加、缺失或易位可導致先天性外中耳畸形的發生,即便是既往認識的良性突變, 也可致病;Balikova 等報告了一個常染色顯性遺傳小耳畸形綜合徵家系,該家系患者還合併鼻淚管閉 鎖、虹膜缺損症狀,4p16上增加的5個串聯拷貝是致病遺傳變異,增加的串聯拷貝既往報道為人群良性拷貝數變異區。 染色體異常所致先天性外中耳畸形的機制目前尚不完全明確,Feenstra 等對 18 q 缺失綜合徵的 研究解釋了染色體缺失所致外中耳畸形的可能機制 之一。18 q 缺失綜合徵指的是由於 18 號染色體長 臂片段缺失所致的身材矮小、智力發育異常、肌張力 減退、聽力損失、足部畸形等先天異常症候群。 Feenstra 等注意到 18 q 缺失綜合徵患者中耳腔狹 窄發生率高,因而選取了 4 例合併雙側外耳道狹窄 的 18 q 缺失綜合徵患者進行 SNP-array 分析,發現患者染色體中有 459 kb 重疊缺失片段;該片段包含推測的 C180rf62 蛋白編碼信息和已知 TSHZ1 基 因,其中 TSHZ1 基因(teashirt zinc finger homeo Box 1)是 teashirt 鋅指蛋白家族成員,在小鼠胚胎中廣泛表達,TSHZ1 基因敲除小鼠模型中,該基因被證實與外中耳發育相關,小鼠 TSHZ1 基因功能 缺失時,可以導致中耳畸形;TSHZ1 基因完全失活小鼠可導致新生鼠死亡,多發發育障礙,包括嚴重的中耳畸形,與單純外耳道狹窄患者表型相似。進一步擴大驗證中,作者選擇 1 1 例雙側耳道狹窄且耳郭 正常患者進行 TSHZ1 基因雙向 Sanger 測序,發現 4 例患者及其中 1 例患者的無症狀家屬攜帶該基因 雜合突變;證實了 TSHZ1 是導致單純外耳道狹窄 的候選基因,且不完全外顯。對 TSHZ1 基因突 變所致外耳道狹窄的研究提示,染色體片段缺失所致外中耳發育所需基因的半定量不足是該疾病的發生機制之一,為將來新致病基因的識別、表型-基因 型研究提供了新思路。
2、單基因所致外中耳畸形
經典遺傳學研究方法,如:家系連鎖分析、細胞基因學等方法發現了 Treacher Collins 綜合徵、 Townes-Brocks 綜合徵等耳畸形綜合徵的致病基 因;近年來由於全基因組測序、全外顯子測序等高通量測序和生物信息學分析的應用,先天性外中耳畸形綜合徵致病基因的識別進展諸多,目前已有超過十餘種耳畸形綜合徵,如:Nager 綜合徵、 LAMM 綜合徵等的致病基因被發現,Miller 綜合徵為顱面畸形合併軸後性肢體畸形的耳畸形綜合徵, 是首個利用全外顯子測序技術識別致病基因的孟德爾遺傳疾病。基因工程、基因編輯技術的發展使得疾病的動物模型更易獲得,在小鼠、斑馬魚、豬等轉基因或基因敲除動物中,可模擬出人類耳畸形疾病的表型,促進了對基因功能的認識,有助於對疾病 的發生機制的研究和疾病的預防。
2.1 TCOF1 基因突變陰性的 Treacher Collins 綜 合征(Treacher Collins syndrome,TCS)
Treacher Collin 綜合徵患者中,約 63%~93%攜帶 TCOF1基因突變,仍有部分患者不能明確致病基因,提示了該疾病的遺傳異質性。Dauwerse 等通過全基因組拷貝數分析發現一例 TCOF1 基因突變陰性的 Treacher Collin 綜合徵患兒攜帶染色體 13q12.2區間的缺失,該缺失片段包含了 POLR1D 基因全部序列和 LNX2 基因的第一外顯子,在 810 例TCOF1 基因突變陰性的 TCS 患者中行 POLR1D和 LNX2 測序,發現一例男性患兒攜帶 POLR1D 基因的雜合無義突變;擴大樣本驗證對 242 例無TCOF1 基因突變的 TCS 患者進行 POLR1D 測序,
發現 20 例患者攜帶該基因的 10 種雜合無義突變和7 種錯義突變,確定了 POLR1D 是 TCS 的致病基因;由於 POLR1C 與 POLR1D 基因功能相互聯繫,進一步對 252 例 TCS 患者的 POLR1C 基因進行篩查,發現 3 例家系患者攜帶該基因致病性突變,確定了POLR1D\POLR1C 為 TCS 的 致 病 基 因。POLR1D 突變可引起常染色體顯性或隱性遺傳的表型,而 POLR1C 突變則導致常染色體隱性遺傳的表型。動物模型研究中發現 POLR1D、POLR1C在斑馬魚胚胎髮育期的顱面部組織高表達,polr1c-/- 或 polr1d-/- 的斑馬魚突變體中核糖體生化生成減少,導致神經上皮死亡及神經嵴細胞缺陷,引起顱面軟骨發育異常,第一、第二腮弓體積的減少,最終導致斑馬魚突變體顱面發育異常,該異常與TCS 患者面容相吻合。該異常的細胞死亡是 tp53途徑依賴的,通過抑制 tp53 功能可減少突變斑馬魚的畸形程度,為 TCS 的預防和治療提供了新的思路。
2.2 Meier-Gorlin 綜 合 征 (Meier-Gorlin syndrome ,M G S )
即 耳 - 髕 骨 - 矮 小 綜 合 征 ,是 一 種 先 天性小耳畸形合併髕骨缺失或發育不良、發育遲緩的 罕見綜合徵。約 94%的 MGS 患者可有不同程度的 小耳畸形,是該綜合徵最常見的表型。MGS 目前已知有 8 個致病基因,分別為 ORC1、ORC4、ORC6、CDT1,CDC6、CDC45L、MCM5 和 GMNN 基 因,除 GMNN 引起常染色體顯性遺傳表型外,其餘基因均 導致常染色體隱性遺傳疾病。ORC1、ORC4、 ORC6 均為起始識別復合物(origin recognition com- plex,ORC)1~6 亞基的編碼基因,在真核細胞 G1 相 期間,首先形成起始識別復合物並召集 CDC6、CDT1 等蛋白,形成複製前復合體(pre-replication complex, preRC),從而加載微小染色體維持解旋酶蛋白 2~7 (minichromosome maintenance helicase,MCM hel-i case)至複製起始位點,進而允許 DNA 的複製; CDC45 在 DNA 複製過程,與 MCM 解旋酶轉化為激 活態,參與DNA解旋。GMNN編碼的Geminin蛋 白則是通過調控 CDT1 發揮抑制 DNA 複製的作用。ORC6 基因點突變的果蠅在第三齡幼蟲階段死 於 DNA 複製缺陷和異常染色體的生成,即便通過在 突變體中過表達 ORC6 蛋白,存活的果蠅仍較正常體 有缺陷。而 CDC6 突變的斑馬魚則會出現生長發育 遲 滯 ,生 育 能 力 減 低 ,與 M G S 患 者 表 型 一 致 。
2.3 HOXA2 基因所致耳畸形
HOXA2 突變可引起常染色體隱性遺傳的耳畸形綜合徵,患者症狀除外耳畸形、耳道狹窄及不同程度中耳畸形外,尚可合併齶裂;也有報道指出 HOXA2 無義突變可導 致常染色體顯性遺傳的非綜合徵型外中耳畸形。 目前 HOXA2 在人群中的致病突變報道較少,而動 物模型則很好的揭示了HOXA2 在外中耳發育中 的關鍵作用及突變後致畸的機制。HOXA2 基因功能與外耳的形態發生密切相關,如:在小鼠胚胎 E 11.5前失活,可導致無耳畸形,而在 E 12.5~13.5 日失活,則導致小耳畸形;Minoux 等利用譜系追 蹤揭示了小鼠的耳郭來源與 HOXA2 表達陽性的神經嵴細胞(neuralcrestcell),提示耳郭來源於第二 腮弓,而異位表達於第一腮弓的 HOXA2 基因可誘 導形成鏡像的耳郭和外耳道。其機制是 HOXA2 基因可通過與 Bmp4、Bmp5 的非編碼區結合,調控 BMP 通路,作為轉錄調節對耳郭的形態發生起關鍵作用。
2.4 下頜面骨發育不全 Guion-Almeida 型(Mandibulofacial dysostosis, Guion - Almeida type; MFDGA)
Guion-Almeida 等曾報道了顱面發育 不全合併小頭畸形、生長發育和言語發育遲滯的 4 例患兒,並提出該表型是全新的顱面發育不全綜合徵的亞型。2012年Lines等利用全外顯子測序發現 1 2 例顱面畸形(其中 1 1 例有小耳畸形)合 並小頭畸形患者的致病基因 EFTUD2,該患者隊列中包含 Guion-Almeida 報道的 2 例患者。更多的突變報道和表型關聯分析則指出 EFTUD2 基因導致的下頜面骨發育不全的最易外顯的表型(>80%) 為發育遲緩、小頭畸形、顴弓發育不良、小耳畸形及 聽力損失,食道狹窄發生機率雖僅為 27%,但是該 綜合徵與其他顱面畸形的特徵表型有區別。Eftud2fn10a 斑馬魚中 EFTUD2 的無義突變導致中樞神 經及脊柱神經元祖細胞的大量凋亡,其機制是無義突變的 EFTUD2 基因引起轉錄水平上 RNA 剪接 異常,出現大量內含子保留(intron retaining)和外顯子跳讀(exonskipping)的轉錄本,進而導致錯誤的 RNA 降解,激發 p53 通路導致斑馬魚表型的 異常,解釋了 EFTUD2 基因突變導致的 MFDGA 患者中出現神經系統發育遲滯的原因。
2.5 眼耳綜合徵(oculo-auricular syndrome, OAS)
為 HMX1 基因(H6 family homeobox 1 gene)缺陷引起的先天性眼部、耳部發育異常。患者可有先天性白內障、眼球震顫、虹膜後黏連、小眼、 脈絡膜視網膜缺損;耳部表型可有耳郭位置低垂、外耳道狹窄、耳垂裂、耳郭形態異常等。HMX1 基因錯義、插入突變可導致鼠、牛的耳郭形態、位置異常。HMX1 缺失突變小鼠在體實驗發現 Hox-Pbx-Meis 復合體通過 HMX1 基因的保守進化區(evolutionarilyconservedregion,ECR)作用,調節 HMX1 基因在頭面外側部的表達。
3、患者人群中的致病基因篩查研究
先天性外中耳畸形患者中,僅有少部分患者有家族遺傳史,更多為散發患者;而 69.5%患者為單純外中耳畸形;目前明確已知致病基因的多為綜合徵型的單基因遺傳疾病。在大宗患者人群中的致病基因篩查,可以為散髮型患者提供更多的致病基因篩查信息。
在先天性外中耳畸形人群中利用直接測序對已知基因進行突變檢測的結果欠佳,致病突變檢出率 低,且同一突變在人群中重複性低。Monks 等對散發的單純小耳畸形患者進行 HOXA2 和 SIX2 基因的突變檢測,並未發現致病突變。Hao 等對106 例先天性耳畸形患者進行 GSC、HOXA2 和 PRKRA 基因的直接測序發現 5 個新發突變,其中 包括 GSC 基因 g.994C>T 同義突變,該突變在 10 例正常對照者中被檢測到,考慮為核苷酸多態性,而 首次報道的 HOXA2 基因 5』UTR 區 g.90G>A 和 g.114A>C 生物學功能尚不明確;Lin 等對 181 例先天性外中耳畸形患者進行 PACT 基因的測序,並未發現散發或家系患者攜帶該基因的致病突變。這些研究結果提示先天性外中耳畸形的發病機制中遺傳學病因僅能解釋部分患者的發病,且致病基因具有異質性。 利用高通量測序篩查耳畸形人群遺傳信息的工作中,Zhang 等利用全基因組關聯分析對 939 例半面短小患者和2012例健康人群進行 90 萬個 SNP 位點檢測,篩選出顯著相關的位點 8 個,可能相關位 點 5 個,該 13 個位點所在基因分別是 ROBO1、GA- TA3、GBX2、FGF3、NRP2、EDNRB、SHROOM3、 SEMA7A、PLCD3、KLF12 和 EPAS1,與神經嵴細胞的發育和血管生成密切相關,為先天性外中耳畸 形致病基因提供了豐富的遺傳學資料。
4、未來研究展望
先天性外中耳畸形的遺傳學致病機制研究對該疾病的預防、治療有重要作用,可能也會使對外中耳發育、中耳疾病的發生髮展得到更深入認識。但是, 目前仍面臨諸多問題:1.外中耳畸形的發生具有不同外顯率,受累程度差異大,合併畸形種類多,表型複雜;2.外中耳發育的相關研究仍不夠充分,對突變檢測中所識別突變的功能難以解釋;3.耳畸形的致病基因具有異質性,其發病可能是單基因或多基因引起;在未來的工作中,利用連鎖分析和各類測序手段進行耳畸形患者的遺傳學信息檢測過程中,仍需要對耳畸形臨床表型進行細化;同時,對外中耳發 育、相關基因調控、各類信號通路的研究,也將對先天性外中耳畸形致病機制的研究有重大意義。
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