郭曉宇 王波 賀娟 任志宏 肖偉利 李雪芹 丁海濤★
耳聾指聽覺傳導通路出現(xiàn)器質(zhì)性或功能性改變,是從幼兒到老年所有年齡組中最常見的感覺缺陷,嚴重影響患者生活質(zhì)量[1]。根據(jù)世界衛(wèi)生組織最新統(tǒng)計,在所有致殘原因中,聽力損失是致殘的第四大主要因素,占所有致殘原因的5.8%[2]。在引起耳聾的所有因素中,至少有50%的先天性或早發(fā)性聽力損失具有遺傳來源,其中以耳聾為唯一癥狀的非綜合征性耳聾(Non Syndromic Hearing Loss,NSHL)約占遺傳性耳聾的70%[3-4]。隨著第一個NSHL 相關(guān)基因POU3F4的成功克?。?],大量研究者開始關(guān)注NSHL 相關(guān)基因的探索和研究。迄今為止,已超過140 種NSHL 相關(guān)基因被成功克隆,然而更多的遺傳因素仍然是未知的,而且部分耳聾基因的突變極為罕見,只在單個或少數(shù)的家族中被報道。
據(jù)中國突發(fā)性耳聾多中心臨床調(diào)研統(tǒng)計:對于沒有任何相關(guān)醫(yī)學方法處理的耳聾患者,根據(jù)聽力損失累及的頻率和程度可分為高頻下降型、低頻下降型、平坦降低型和全聾型[6]。有研究證明,不同的耳聾基因突變會對應(yīng)不同的聽力學表型[3]。本文就NSHL 基因型和其臨床常見聽力學表型的關(guān)系作一綜述,對NSHL 的治療和預(yù)后具有一定的指導意義。
GJB2基因定位于13q12 號染色體,參與縫隙連接蛋白26(Connexin26,Cx26)的編碼[7]。Cx26蛋白是鉀離子去極化進入細胞內(nèi)的重要通道,在耳蝸細胞間的信息傳遞和鉀離子循環(huán)中發(fā)揮重要作用,如果該蛋白缺乏會引起耳蝸發(fā)育障礙和毛細胞變性,從而引起先天性感音神經(jīng)性耳聾,而耳聾的嚴重程度取決于基因突變的具體類型[8]。GJB2基因是導致NSHL 最常見的突變基因,該基因引起的遺傳性耳聾以常染色體隱性遺傳較為多見,目前已發(fā)現(xiàn)的眾多可導致耳聾的GJB2突變類型中,以4 種突變形式最為常見(c.235delC、c.299-300delAT、c.35delG 和c.176-199delGCTGCAAGAACGTGTG)。在中國NSHL患者中,GJB2基因的總突變頻率大于25%,其最常見的突變類型是c.235delC,占突變基因的65.16%[9]。
SLC26A4基因最早連鎖于Pendred 綜合征,并定位于7q31.4 號染色體,該基因編碼具有11 個高度疏水性跨膜結(jié)構(gòu)域的pendrin 蛋白,其編碼區(qū)和剪接位點的突變會導致伴前庭導水管擴張的非綜合征型耳聾[10]。SLC26A4突變是導致我國NSHL的第二大主要原因,其突變譜在不同種族和地域存在明顯差異。在中國,SLC26A4基因變異占耳聾基因檢測陽性檢出率的14.54%,其中ivs7-2A>G 突變最常見[11]。
線粒體DNA12SrRNA 基因突變的患者對氨基糖苷類藥物敏感,因此建議在使用氨基糖苷類藥物前進行12SrRNA 突變篩查。該基因突變在國內(nèi)新生兒篩查中的檢出率約為0.25%[12]。有研究證明,某些線粒體tRNA 突變可能與線粒體DNA突變有協(xié)同作用,調(diào)節(jié)線粒體DNA 的突變表型。而這些tRNA 突變會導致結(jié)構(gòu)和功能改變,并引起tRNA 代謝失敗,損害線粒體的翻譯和呼吸功能,致使耳蝸和前庭細胞中的ATP 生成減少,導致耳蝸和前庭細胞的功能障礙或死亡,從而導致耳聾[13]。
GJB3基因是我國本土克隆和鑒定的第一個耳聾致病基因,主要引起進行性語后聾,編碼縫隙連接蛋白31,表達于耳蝸毛細胞[3]。在中國,GJB3基因變異的攜帶率約為0.37%[12]。此外,GJB3基因突變也與變異性紅斑角化癥(Variant Erythema Keratosis,EKV)以及神經(jīng)病變有關(guān)[14]。
SYNE4基因編碼nesprin-4 蛋白,一種在內(nèi)耳毛細胞中表達的核膜蛋白。由于該基因突變,使編碼的nesprin-4 蛋白不能準確定位在核膜上,造成毛細胞核的錯誤定位以及毛細胞變性。最新研究表明,一種合成腺相關(guān)病毒AAV9-PHP.B 將SYNE4基因的編碼序列轉(zhuǎn)染到該基因突變的小鼠中,可以導致毛細胞形態(tài)還原和聽覺功能幾乎完全恢復,且沒有觀察到不良影響[15]。
OTOGL基因的結(jié)構(gòu)與上皮細胞分泌的粘蛋白家族相似,編碼otogelin 蛋白,該蛋白正常翻譯為一種蓋膜成分。眾所周知,外毛細胞的靜纖毛錨定于蓋膜中,共同組成機械傳感細胞器,可將聲音引起的振動轉(zhuǎn)換為電信號。OTOGL基因突變則會擾亂這個進程,并導致進行性語前聾[3,16]。在我國,已報道了4 個隱性等位基因(c.2773C>T、c.2826C>G、c.4455G>A、c.875C>G)可引起NSHL[17]。
高頻下降型耳聾是指2 000 Hz(含)以上頻率聽力下降,至少4 000 Hz 與8 000 Hz 處聽力損失不低于20 dB。其特征是聲音可以正常傳入,但患者對于聲音的分辨能力降低。其治療難度較大,預(yù)后效果差。因此,對不同人群進行基因篩查在一定程度上可以早期預(yù)防并獲得良好的預(yù)后。
DIAPH1基因突變可導致常染色體顯性遺傳的非綜合征感音神經(jīng)性耳聾,其特征是從兒童期開始出現(xiàn)進行性語后聾,從低頻區(qū)開始,在整個頻率范圍內(nèi)逐漸加重[3]。DIAPH1基因定位于5q31.3 號染色體,編碼diaphanous 相關(guān)蛋白家族成員diaphanous homolog 1 蛋白(DIAPH1),該蛋白在肌動蛋白微絲和微管細胞骨架組裝過程中起到重要的調(diào)節(jié)作用,其基因突變可能會導致立體纖毛的異常排列和功能障礙[18-19]。
WFS1基因定位于4q16 號染色體,跨度為33.4 kb,編碼一種由890 個氨基酸組成的跨膜蛋白,在維持內(nèi)質(zhì)網(wǎng)穩(wěn)態(tài)方面發(fā)揮著重要作用[20]。該基因突變致使內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激并造成早期細胞功能障礙和死亡,誘發(fā)NSHL 和Wolfram 綜合征[3,20]。在低頻感音神經(jīng)性耳聾家庭中,WFS1突變可占30%~80%[21]。
CCDC50基因編碼Ymer 蛋白,這是一種表皮生長因子介導的細胞信號傳導效應(yīng)器,在成人內(nèi)耳中,Ymer 蛋白的定位僅限于耳蝸的柱狀細胞、血管紋和前庭感覺上皮細胞,并與微管的細胞骨架有空間重疊。CCDC50基因的突變可能會導致成人聽覺系統(tǒng)柱狀細胞和血管紋中基于微管的細胞骨架解聚,造成柱狀細胞和血管紋萎縮[22-23]。
TNC基因定位于染色體9q31.3-q34.3 上跨越28.54 Mb 的區(qū)域,編碼一種多功能六聚糖蛋白Tenascin-C,是細胞外基質(zhì)(Extracellular Matrix,ECM)糖蛋白的一員,存在于基底膜和耳蝸骨螺旋層中,是哺乳動物基底膜的主要成分之一[24]。由于內(nèi)耳的基底膜調(diào)節(jié)著內(nèi)淋巴和外淋巴之間的液體和離子運輸,該基因突變可能會導致離子的穩(wěn)態(tài)紊亂[24-25]。
低頻下降型耳聾指1 000 Hz(含)以下頻率聽力下降,至少250 與500 Hz 處聽力損失≥20 dB。其治療預(yù)后效果較好。因此,在耳聾未進行性發(fā)展到重度聽力損失之前進行有效的早期診斷對于該類型患者顯得尤為重要。
MYH14基因是一個噪聲性耳聾易感基因的候選基因,廣泛表達于內(nèi)耳細胞,編碼肌球蛋白家族中的非肌肉肌球蛋白Ⅱ重鏈C(Nonmuscle Myosin Heavy ChainⅡ-C,NMHCⅡC),該蛋白參與許多細胞運動過程,如離子門控通道、細胞器易位以及細胞骨架重排[26]。
GRHL2基因編碼一種在人類上皮組織中表達的轉(zhuǎn)錄因子,調(diào)節(jié)上皮組織的形態(tài),并在緊密連接的相關(guān)成分中發(fā)揮重要作用[27]。2002年,在一個患有輕度至中度進行性雙側(cè)感音神經(jīng)性耳聾的北美家庭中,該基因首次與常染色體顯性遺傳性耳聾相關(guān)聯(lián)[28]。同時有研究證明,GRHL2基因突變與年齡相關(guān)性聽力障礙(也稱老年性聾)密切相關(guān)[29]。
TMC1基因位于9q21.13 號染色體,與常染色體隱性和顯性非綜合征性耳聾均相關(guān),主要表達于耳蝸毛細胞,并編碼毛細胞機械電轉(zhuǎn)導通道的跨膜通道蛋白,該蛋白質(zhì)含有760 個氨基酸,且有六個跨膜區(qū)[30-31]。
P2RX2基因由10 個外顯子組成,編碼嘌呤受體P2X 配體門控性離子通道2(Purinergic Receptor P2X Ligand-gated Ion Channel 2,P2X2),該受體以相同亞單位的三聚體形式聚集[32]。P2RX2基因在內(nèi)耳毛細胞的立體纖毛、支持細胞以及耳蝸的螺旋神經(jīng)節(jié)神經(jīng)元中表達,調(diào)節(jié)聲音的傳導,同時也對耳蝸毛細胞起到保護作用[33]。
DMXL2基因位于15q21.2 號染色體,編碼rabconnectin-3a 蛋白,該蛋白是一種由3036 個氨基酸組成的囊泡蛋白,主要定位于基底膜毛細胞的鈣離子通道中,并凝聚在突觸小泡上,參與神經(jīng)遞質(zhì)分泌[34]。綜上所述,大多數(shù)NSHL 患者都是從高頻聽力開始下降,進行性加重進而受累多個頻率直至全聾,只有少數(shù)遺傳性耳聾患者表現(xiàn)為低頻或平坦型感音性神經(jīng)性耳聾。由此可見,聽力學表型并非一成不變的。據(jù)臨床研究證明,低頻下降型耳聾患者的預(yù)后相比于平坦降低型耳聾患者效果更好,而高頻下降型和全聾型耳聾患者的預(yù)后很差。因此,確定聽力學表型并聯(lián)合耳聾突變基因型可以為個體化的早期診斷和治療提供了更多的臨床數(shù)據(jù)。
目前已知的耳聾基因并不能為所有患者提供診斷,因此對耳聾突變基因的持續(xù)探索是必要的。2021年,Bharadwaj 等[35]通過全外顯子測序和Sanger 測序從耳聾患者DNA 中發(fā)現(xiàn)了四個NSHL相關(guān)的候選基因(ADAMTS1、MPDZ、MVD和SEZ6),測序數(shù)據(jù)揭示了這些基因在小鼠內(nèi)耳感覺上皮細胞中有表達,小鼠耳蝸組織的免疫組化也證實ADAMTS1、SEZ6和MPDZ基因表達于毛細胞中,MVD基因則在螺旋神經(jīng)節(jié)細胞中表達更明顯。同年,Chen 等[36]在OTOGL基因中發(fā)現(xiàn)了兩個新的雜合突變,豐富了OTOGL基因突變譜。2022年,Ghasemnejad 等[37]在ESRRB基因的5 號外顯子中發(fā)現(xiàn)了一個新的純合錯義突變,并通過計算機分析和ACMG/AMP 指南得到了驗證。耳聾相關(guān)基因譜不斷完善,將有助于不同類型的耳聾疾病篩查,為基因功能研究和遺傳咨詢提供更多的依據(jù)。
在既往的臨床耳聾檢測診斷中,主要是采取耳聲發(fā)射聯(lián)合聽性腦干反應(yīng)的時差方式,然而隨著篩查人群的逐漸普及和新技術(shù)的應(yīng)用,常規(guī)的聽力篩查手段逐漸顯現(xiàn)出一些缺陷,常引起誤診或漏診,并容易忽略一些綜合征的疾病,對患者的生活可能會起到翻天覆地的影響?;驒z測的優(yōu)勢是可盡早檢出耳聾突變基因和突變位點,協(xié)助臨床判斷患者有無聽力損害情況。因此,對不同人群(包括新生兒,孕婦以及聽力正常受檢者)進行有差異性的遺傳咨詢和基因篩查是有必要的。
深入了解耳聾的具體發(fā)病機制對耳聾的靶向治療具有重要的指導意義。若能早期篩查耳聾突變基因,并結(jié)合其聽力學表型,勢必對遺傳性耳聾患者的個體化治療和有效的臨床護理提供一個更好的需求。本文的不足是只綜述了常見的耳聾突變基因,對基因檢測方法和具體治療方案未展開綜述。耳聾的突變基因數(shù)據(jù)庫在不斷更新,治療方案的個體化也還需要更多的研究和臨床數(shù)據(jù)支撐。因此,對耳聾突變基因的探索和鑒定仍然是一個巨大的挑戰(zhàn)。