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王中王开奖记录小耳畸形遗传学现状及进展

更新时间:2019-10-31

  小耳畸形是一种常见的先天性畸形缺陷,主要表现为外 耳郭结构及形状异常,少数患者会累及中耳,内耳一般不受 影响;就其严重程度而言,轻者可仅表现为轻微的结构畸形, 重者可表现为完全性耳郭缺失,即无耳畸形;超过 90%的小 耳畸形患者伴有传导性听力缺失[1],给患者生活造成不便的 同时也带来心理负担[2]。小耳畸形既可单独发生,也可作为综 合征中一系列症状表现之一。目前有大量研究探索小耳畸形 的致病病因,已发现小耳畸形相关基因百余种。现主要针对 非综合征性小耳畸形基因研究的相关进展作一综述。

  耳郭由胚胎时期第一鳃弓(下颌弓)、第二鳃弓(舌弓)和 第一鳃裂组织发育而来;鳃弓是由颅神经嵴细胞(cranial neuralcrestcell,CNCC)迁徙发育而来,到胚胎发育 8~9 周时 外耳轮廓基本形成[3]。第一鳃弓的发育主要形成外耳的耳轮 脚、耳屏、耳轮根部以及中耳的锤骨和砧骨,外耳的大部分结 构包括耳垂、对耳轮、对耳屏、耳轮下部以及中耳的镫骨由第 二鳃弓发育而来[4]。此外,第一、二鳃弓除了发育形成耳部,还 参与上颌骨、下颌骨、神经、肌肉及心脏的脉管系统等发育过 程。因此,小耳畸形常伴有其他部位组织、器官的畸形。凡是 能够影响第一、二鳃弓发育及颅神经嵴细胞迁移分化的因素 都有可能造成外耳及中耳畸形的发生。

  关于先天性小耳畸形的病因还没有明确的结论,目前 认为先天性小耳畸形的发生是环境因素与遗传因素共同 作用的结果。家系研究是对小耳畸形遗传特性探索的重 要资源,此外,随着生物技术的不断发展,全基因组关联分 析(genome-wide association study, GWAS)、外显子组测序等 方法已经运用于遗传学研究中,通过比较小耳畸形患者与正 常人之间的遗传差异来研究基因与小耳畸形发生的相关性。

  2.1 基因变异 HOX基因在胚胎发育过程中是编码一类高 度保守的转录子,其对多种组织细胞的位置和形态调控起重要作用。HOX基因在颅神经嵴细胞的迁移、分化中的多个步 骤中起调节作用,同时还参与许多其他基因的级联反应[5]。 Alasti 和 van Camp[6]通过动物实验发现,HOXA2 基因被敲除 的小鼠表现出小耳畸形,并且在其模型中发现,由第一鳃弓 颅神经嵴细胞发育形成的砧骨、锤骨和鼓膜发生了异位及形 态改变,由第二鳃弓发育的部分耳软骨囊也出现不同程度的 异常,HOXA2 还通过影响鼓膜环的调节作用造成发育畸形, 长期以来 HOXA2 一直被认为是小耳畸形致病的候选基因。 郝少娟等[7]对 3 例先天性小耳畸形患者的基因组进行了 SNP 芯片分析,经筛选后发现,HOXA2 基因为先天性小耳畸形候 选的致病基因之一。Xin 等[8]对与小耳畸形及相关综合征相关 的 10 348 个基因通过软件进行筛选,得到 78 个候选基因, HOXA2 基因列于其排行首位。王中王开奖记录现认为 HOXA2 的单倍剂量不 足是导致小耳畸形与听力缺失的原因[9]。同为 HOX家族的 HOXA1 基因在胚胎早期发育中也起到重要的调控作用,多 年来被认为是小耳畸形的一个重要的候选基因[10]。但非综合 征性小耳畸形的遗传学研究对 HOXA1 基因的报道较少。吴 施楠等[11]对 1 152 例非综合征性小耳畸形患者的 HOXA1 基 因标签 SNP位点与对照组进行了比较分析,申论、行测为什么你考不了80分?。发现 HOXA1 基 因与非综合征性小耳畸形之间不存在关联,因此,HOXA1 基 因与非综合征性小耳畸形的关联性仍需更多的相关研究进 一步探讨。 MEOX2 基因也属于 HOX家族,又称 GAX基因,主要在 血管平滑肌细胞、血管外膜成纤维细胞和血管内皮细胞中表 达,起负性调控作用。冯涛等[12]对 328 例小耳畸形患者 MEOX2 基因的 SNP 位点进行对照研究,发现 2 个 SNP 位点 与小耳畸形发病显著相关,并认为 MEOX2 可能通过影响血 管发育导致局部缺血而造成小耳畸形的发生,但是目前对 MEOX2 基因与小耳畸形关系的报道较少,期待更多的相关 研究验证其与小耳畸形的致病关系。 PRKRA基因编码的 PACT蛋白参与细胞信号转导、增 殖、分化、凋亡等多个步骤。其可以激活蛋白激酶 PKR,PKR 的过度表达会抑制细胞增殖,诱导细胞分化及凋亡, PACT-PKR 途径可受 p53、eIF2α 以及其他双链 RNA结合蛋 白调节;此外,PRKRA基因可以通过调控 siRNA和 miRNA 的生成而调节基因的表达[13]。在动物实验中发现,被敲除 PACT基因的小鼠表现出较小体形以及严重的中耳及外耳畸形伴听力损害[14]。 人类 Goosecoid(GSC)基因位于 14q.32 区域,是同源域转 录因子,参与早期胚胎发育过程。GSC的表达具有时相性,在 颅神经嵴细胞的迁移过程中起重要作用。此外,GSC还参与 调控 TGF-β 信号通路,其变异可造成鳃弓的发育不全,表 现为多种颅面部及其他部位的发育畸形[15]。动物实验研究发 现,被破坏了 GSC基因的小鼠表现为下颌、内耳及外耳的畸 形;对综合征性和非综合征性小耳畸形患者基因分析的实验 也均发现有 GSC的变异[16-17]。Hao等[18]对 106 例中国小耳畸 形患者进行基因测序研究,在 GSC、HOXA2、PRKRA基因中 发现了 5 处新的变异。郝少娟等[7]对小耳畸形 SNP芯片的研 究结果也将 GSC基因和 PRKRA基因作为小耳畸形致病的 候选基因。 FOXI 基因参与早期颅面发育,在小鼠、鸡、斑马鱼等动 物模型实验中发现,FOXI3 在外胚层及内胚层均有表达,参 与下颌、外耳、中耳及内耳的发育[19]。敲除了 FOXI 基因的小 鼠表现为外耳、中耳及内耳的完全缺失,FOXI3 杂合变异的 秘鲁无毛犬表现出外耳畸形[20]。Tassano等[19]首次发现并报道 了 1 例 FOXI3 基因缺失的小耳畸形女婴,认为 FOXI3 的缺 失与其表现相关,FOXI3 可能为小耳畸形的候选基因,但是 目前有关 FOXI3 与小耳畸形相关的研究较少,需要更多的研 究证实。 TBX基因为转录因子 T-box基因,Arnold 等[21]在小鼠实 验中发现,TBX1 变异可导致外耳及中耳的发育不全,在鳃弓 内胚层使 TBX1 失活造成了外耳的畸形发育,意味着 TBX1 在鳃弓发育过程中起重要作用。Adhikari 等[22]进行了 GWAS 研究发现,TBX15 与外耳畸形表现有高度相关性。XIN等[8]也 将 TBX15 基因列入与小耳畸形及相关综合征相关的候选基 因中。 Adhikari等[22]对5000例拉丁美洲耳畸形患者进行GWAS 研究发现,EDAR 基因的表达与耳垂粘连、耳轮卷曲及对耳 轮折叠相关,并且发现 EDAR 基因缺陷的小鼠表现为外耳畸 形。Wang等[23]对 40 例小耳畸形患者进行基因测序,发现了 一些未曾报道或较少报道的突变基因,其中 FAT4、FKTN、 FRAS1、GLI3、KMT2D、LMBRD1、PLEC、POMT1、POMT2、TP63 和 USH2A基因发生突变相对较频繁;并且发现 DCHS1 基因 突变与严重的小耳畸形及耳道闭锁高度相关;此外,还发现 TBX1 与 TWIST1 基因的突变也可能与严重的小耳畸形与耳 道闭锁有关。LEE 等[24]发现,GDF11 基因单侧敲除的小鼠在 缺乏 GDF-11 抑制物 GDF- 相关血清蛋白 1(GASP-1)的情 况下表现出小耳畸形。Zhang等[25]对 1382 例半侧颜面短小畸 形患者与3000余例健康样本进行全基因组检测和筛查,发现 并定位了ROBO1、GATA3、EPAS1、PARD3B、GBX2、SHROOM3、 FRMD4A、FGF3、KLF12、EDNRB、NID2、SEMA7A 和 PLCD3 这 13 个风险基因,其中 ROBO1、GBX2、NRP2、EDNRB 和 FGF19 基因与颅神经嵴细胞迁移发育相关,ROBO1、FGF3、 EPAS1、KLF12、ARID3B和 GBX2 基因与鳃弓发育密切相关, 可能涉及耳的畸形发育,这些基因有待于进一步深入研究以 探讨其与小耳畸形的关系。

  2.2 基因甲基化 DNA的甲基化过程介于 DNA的复制与 转录过程之间,其基本过程是在 DNA甲基转移酶的作用下, 以 S- 腺苷甲硫氨酸为甲基供体,将甲基基团转移到胞嘧啶 和鸟嘌呤二核苷酸(CpG)的胞嘧啶上。DNA的甲基化过程参 与调节基因表达、细胞的增殖和分化等过程,基因的转录水 平与其甲基化水平呈负相关。通过对小耳畸形患者残耳软骨 组织的研究,已初步建立了先天性小耳畸形的甲基化谱,发 现 36 个甲基化水平差异的 CpG 岛,并认为 COL18A1、 MYH14、RBMY1A1、ZIC3 这 4 个基因的甲基化水平差异可能 与小耳畸形的发病相关[26]。对 MYH14 基因的进一步研究发 现,MYH14 基因在小耳畸形患者残耳软骨组织中表达水平 显著增高,并发现 MYH14 在正常耳软骨中甲基化水平较高, 从而推测 MYH14 的表达调控与 DNA甲基化水平密切相关, 且证实先天性小耳畸形患者中 MYH14 的表达存在异常[27]。

  2.3 信号通路 在颅神经嵴细胞迁移以及颅面组织发育分 化过程中存在多种信号通路的调控,与外耳发育相关的信号 通路有纤维母细胞生长因子通路、骨形态发生蛋白通路、维 甲酸信号通路及WNTs通路。这些通路的调节异常可导致耳 的畸形发育。 FGFR1-3 在外耳发育过程中表现出重要作用,有研究发 现,FGFR1、FGFR2、FGF3、FGF8 和 FGF10 变异的小鼠表现 出小耳畸形[28-29]。BMP基因与耳的发育相关,其中 BMP5 长期 以来被看作为小耳畸形的候选基因,研究发现,相比于外耳 早期的分化与形成,BMP5 在促进外耳生长的作用更加明显, BMP5 变异的小鼠通常由于软骨构架不足而表现出小耳畸 形。通过辐射及化学诱导将 BMP5 基因位点的 20 余种同位 基因分离后发现,不同的变异体可对外耳尺寸产生明显的阶 梯效应,完全缺失 BMP5 基因的小鼠外耳最短小[1]。MSX1 和 MSX2 是 BMP 信号通路的直接下游靶点,MSX1 和 MSX2 表 达异常导致小鼠第一鳃弓区域畸形[30],郝少娟等[7]对 3 例先天 性小耳畸形患者基因组进行 SNP 芯片分析认为,MSX1 和 MSX2 基因与先天性小耳畸形致病相关。WNT基因参与颅神 经嵴细胞的形成与发育,Gendron 等[16]曾报道 WNT5a 在外耳 的间充质中表达,被敲除Wnt5a的小鼠表现出小耳畸形。RA 信号通路失调所致的胚胎疾病可造成颅神经嵴细胞在迁移 至鳃弓前或迁移后不久发生细胞凋亡。Wang等[31]通过对 307 个致聋基因的测序以及对信号通路的研究发现, 5 种信号通 路与单侧小耳畸形显著相关:蛋白质消化吸收途径、黏着斑 途径、细胞外基质(extracellularmatrix,ECM) - 受体相互作用 途径、阿米巴虫途径和磷酸肌醇 3- 激酶(PI3K)/ Akt 信号 通路。其中黏着斑途径、ECM- 受体相互作用途径与软骨的 破环相关,且这两个途径位于Wnt信号通路的下游,因此被认 为可能与小耳畸形的发病相关,该研究发现与这些通路有关 的COL4A4与COL11A1基因可能与小耳畸形的发病相关。

  2.4 小耳畸形非编码 RNA研究 Zhang等[32]研究了 lncRNA 和 mRNA在小耳畸形患者的畸形耳软骨及正常耳软骨中的 表达情况,发现了 180 个表达不同的 lncRNA以及 515 种表 达不同的 mRNA, 这对于 lncRNA及 mRNA与小耳畸形相关 性的研究有极大的指导意义。Wei[33]通过对 9 例先天性小耳畸形患者及 3 例正常对照者的 miRNA表达情况进行分析, 建立了以 miRNA为中心的调控网络,并发现与对照组相比, 小耳畸形患者中has-miR-203、has-miR-200c和has-miR-451 的调控情况存在明显差异,并认为 SOCS3 基因、转录因子 STAT1、STAT2、lncRNA和 MALAT1 在外耳发育中起重要作 用,这为以后的研究提供了思路。Aslan等[34]首次报道miR-126, miR-146a,miR-222,miR-21 等调控细胞凋亡 miRNA的表达 不足与小耳畸形的发生显著相关。miR21 调控 Fas与 FasL的 结合过程,后者启动细胞外凋亡过程,同时 miR21 还参与调 控 SMAD蛋白的翻译过程,后者参与 TGF-β 引导的细胞凋 亡信号通路,因此 miR21 的表达不足会过度激活细胞凋亡。 MiR146a 通过调控 Fas 的表达从而调节细胞外凋亡途径,律师诉讼收费收取的是占诉讼的百分比还是后判, mir-222 与细胞内在凋亡途径相关。miRNA通过改变细胞凋 亡的时间和程度从而可能导致小耳畸形的发生。

  2.5 染色体变异 Li 等[35]对一个非综合征性双侧小耳畸形 的家系进行了研究,发现一段位于 4p15.32-4p16.2 的 10 Mb 片段与小耳畸形发病高度相关。进一步对该家系的 5 例患者 的 EVC、NKX3-2、HMX1 3 个基因进行测序分析,在发现的 38 处变异中未发现与疾病表型分离相关的变异,在此 10Mb 片段上还有其他与发育相关的基因,如 EVC2、SLC2A9 等有 待进一步考究。Kim等[36]报道了 1 例染色体 11q13 缺失的患 者,表现为小耳畸形伴严重听力下降,推测可能与位于该区 域内的 FGF3 基因表达不足相关。

  综上所述,对小耳畸形遗传学的研究一直以来都是热 点,小耳畸形以非综合征性发病居多,目前的研究发现了不 少小耳畸形致病候选基因,如 HOXA2、GSC、PRKRA、 MEOX2、TBX15、MSX和 BMP 等。基因的甲基化过程也参与 小耳畸形的发病,如 COL18A1、MYH14、RBMY1A1、ZIC3 的 甲基化水平差异与小耳畸形存在相关性。对信号通路的研究 仍是小耳畸形遗传学病因探索的方式,而在此过程中,非编 码 RNA对基因表达的调控与小耳畸形的发生也密切相关, 如 miR-126、miR-146a、miR-222、miR-21 等 miRNA 的表达 不足与小耳畸形的发生显著相关。对染色体的研究是细胞生 物学的关注重点,以往有不少研究报道了与小耳畸形有关的 染色体变异,近年来对染色体的研究热度仍然很高。小耳畸 形的发生是一个复杂的过程,今后仍需要进行深入地遗传学 研究,发现更多新的相关基因,筛选重要相关候选基因,并对 基因甲基化及非编码 RNA进行更多的探索,为小耳畸形致 病机制提供科学的理论依据。

  来源:宋震,杨庆华. 小耳畸形遗传学现状及进展[J]. 中国美容整形外科杂志, 2019,30(9):562-565.


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