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2024年4月28日发(作者:column怎么用)
9O Journal of Audiology and Speech Pathology 2010.Vol 18.No.1
.-| 劳 ,
GJB2基因突变与NSHI患者临床表型的相关性研究进展
杨晓林 综述
【中图分类号】R764.43 1 【文献标识码】A
许政敏 审校
【文章编号1 1006—7299(2O10)01—0090—04
新生儿先天性听力损失是一种常见的出生缺陷。研究
表明,新生儿听力损失发生率为0.1 ~0.3%,重症监护病
隙连接蛋白功能及Hela细胞连接功能的减退,影响细胞间
的正常物质转运,从而阻碍了声信号向神经信号的转化。其
房的新生儿听力损失发生率可高达2 ~4 ]。据报
道l2],超过5O 的语前聋与遗传因素有关,在遗传性聋中,
约7O 为非综合征型聋(nonsyndromic hearing impairment,
NSHI),NSHI中属于常染色体隐性遗传的约占8O 左右,
常染色体显性遗传的约占15 ~20 左右,而x连锁遗传
以及线粒体遗传则各占l 左右。迄今为止,已有140多个
基因位点被认为与非综合征型聋有密切关系(http://
webh01.ua.ac.be/hhh/),其中GJB2基因是目前已知的最
主要的致聋基因,约占5O 以上 ]。
1 GJB2基因的结构和功能
编码缝隙连接蛋白26(connexin 26,CX26)的G-IB2基
因是1993年被克隆出来的,1997年首次被发现其与NSHI
有密切关系,定位于常染色体13ql1—12,DNA全长为4 804
bp,由两个外显子组成[即一个简短的非编码外显子(exon1)
和一个长的蛋白编码外显子(exon2),编码区主要存在于后
者],编码区为678 bp。其启动子区域由7个GC盒(即
GGGCGG或CCGCCC分别位于DNA序列的一1 229,一
746,~379,一313,一151,一93及一8l位点)、两个GT盒,
一
个TTAAAA盒(位于DNA序列的一24位点)、一个NF
—
B结合位点、一个金属反应元件、一个乳腺因子结合位点
及一个YY1样结合位点共同组成[6]。其编码的缝隙连接蛋
白26以六聚体的形式在细胞缝隙连接处形成穿膜通道,这
些通道是细胞问电解质、第二信使和代谢物质的重要通路,
在信息传递和物质交换中起重要作用 ]。在内耳,GJB2基
因主要表达在耳蜗的支持细胞、血管纹、基底细胞、螺旋隆
凸、神经感觉上皮和耳蜗传导纤维[ 。目前认为CX26在
钾离子从毛细胞到耳蜗内淋巴的再循环中起重要的作用。
当毛细胞受到外界刺激后,钾离子经内耳毛细胞循环回流进
入耳蜗内淋巴液,缝隙连接蛋白通道在此过程中具有调控作
用。GJB2基因突变包括移码突变、缺失、插入等,可产生有
功能缺陷或无功能的Connexin26蛋白,在其蛋白翻译及通
道蛋白聚集水平产生影响。Paola等 应用免疫荧光的方
法(利用luciferyellow)研究Connexin26基因突变所产生的
Connexin蛋白功能影响的过程中,发现部分突变可导致缝
* 上海市科委基金(05411 9508)、“十一五”支撑课题
(2007BAIl8B12)、上海市重大基础研究项目(09DJ1400603)资助。
1 复旦大学附属儿科医院眼耳鼻咽喉科 上海市儿童听力障碍诊
治中心(上海2O1102)
通讯作者:许政敏(Email:xuzhengmin@shl63.net)
影响至少存在于三个方面:①影响缝隙连接蛋白的聚集;②
引起蛋白交通或标靶的缺陷;③产生结构完整但功能缺失的
连接蛋白。因此,GJB2基因突变可以引起Connexin26蛋白
正常结构的破坏,使上皮细胞间连接通道的完整性破坏以及
通道开关的异常…,使其传递信息的功能受阻或紊乱。而
细胞外的离子浓度是毛细胞能量转换的基础,由于连接通道
的异常,使钾离子回流进入内淋巴液的循环受到影响,浓度
发生改变,导致Corti器钾中毒,从而引起感音神经性聋l 】。
2 GJB2基因突变的分子流行病学
近年来世界各国均对本国耳聋患者的GJB2基因进行
了大规模调查研究。匈牙利耳聋患者中GJB2基因突变占
遗传性隐性非综合征型聋的46 【l引,德国患者中占
l7 “],美国患者中占24.3 E1 5],黎巴嫩患者中占
33 [1 6I,奥地利患者中占45.8 ~71.4 [17,18],中国患者
中占21 l 】,巴西患者中占l1.5 ~22 21],伊朗患者
中占l6.7 ],巴勒斯坦患者中占ll ,希腊患者中占
42.2 Voo L ],印度患者中占17.7 [ ,以色列患者中占39
l2
。
各国的研究情况进一步说明,GJB2基因突变在导致
遗传性非综合征型语前聋方面有着非常重要的意义,亟待开
展对该基因的临床检测工作。
GJB2基因突变分为致病突变和多态性改变,致病突变
是指人群中个体的DNA分子结构发生改变,使基因的表达
性状和功能发生改变,在单基因遗传病家系后代中,与遗传
性状共同出现。多态性改变是指人群中个体的DNA分子
结构发生改变,但基因的表达性状及功能不改变,不与遗传
性状共伴随。截止2008年1O月9 Et已有219种以上的突
变方式报道(http://www.hgmd.cf.ac.uk/ac/index.php),
其中至少有111种突变明确可以引起NSHL(http://davin-
ci.crg.es/deafness),这给(;JB2基因的分子诊断造成很大的
困难,也是其临床表现差异很大的一个重要原因。另外尚有
一
部分突变形式如lO9G A等是否引起耳聋还存在争议,
需要进一步的大样本研究来证实。
GJB2基因的致病突变是遗传性非综合征型聋的主要致
病原因,常见的突变热点有35delG、235delC、33—35insG、
l67delT等。近年的研究发现,这些突变热点存在明显的种
族差异,比如:在地中海国家和美国遗传性非综合征型聋患
者中35delG突变位点占总突变的6O ~85 口 ;犹太人中
最常见的突变热点为1 67delT,约占53 ,而35delG突变只
占l8 ;中国和日本中最常见的的突变热点为235de1C,分
别占93 、73 [zs,zs q,而35delG的发生频率却很低 。
听力学及言语疾病杂志2010年第18卷第l期
GJB2常见的致病突变的分子学表现为:①35delG突变
是其序列的第3O~35位的6个G残基中缺失一个G残基,
导致密码子序列移位产生终止密码子,使其翻译过程提前中
止于13号密码子,形成含有12个氨基酸的小多肽而导致缝
隙连接蛋白功能的异常 ];②167delT是指编码区167处的
T缺失造成移码突变,使终止密码提前到82位,最终形成含
有81个氨基酸的多肽 ;③235delC是指在编码区235处C
缺失造成移码突变,使终止密码提前82位,最终形成含有
81个氨基酸的多肽,比野生型蛋白的226个氨基酸截短了
145个,且只有前79个氨基酸与野生型相同 。Connexin
26蛋白分为5个区,即NT区、跨膜区(M1、M2、M3、M4)、
细胞外区(E1、E2)、胞浆内连接区(CI )和CT区。235de1C
突变型Cx一26多肽的M2区部分缺失,CI M3、E2和M4
区完全缺失,产生无功能的缝隙连接蛋白。此突变型蛋白可
能丧失对缝隙连接通道pH值的调控,降低缝隙连接的通透
性,导致听力下降。以上这几种常见的突变形式均可以称为
截断突变,此类基因所合成的Connexin26几乎没有功能,可
以引起相对来说更严重的临床表现。另外还发现有许多突
变位点只是其中某个核苷酸的置换,结果影响了其中一氨基
酸的性质,并未使合成的肽链的长度改变,使其所合成的
Connexin26功能相对低下,此种形式可以称之为非截断突
变。
多态性改变属于正常现象,绝大部分基因的多态性改变
在1 左右。GJB2基因的多态性改变明显增高,目前已报
道的约有42种(http://davinci.erg.es/deafness),如
G79A、T101C、C384T等,多态性改变单独出现均不引起疾
病,但如此多无义突变的出现给GJB2基因的分子诊断带来
了很大的麻烦。
3 GJB2基因诊断方法的研究进展
GJB2基因的编码区只有679 bp,且集中在一个外显子
上,这使得对它的检测相对方便,然而由于其突变的多样性,
突变位点的不确定性以及其在普通人群中比较低的发生率,
目前尚难以形成一种经济、快速的方法进行大范围的筛查。
传统的方法主要包括限制性片段长度多态性分析(restrie—
tion fragment length polymorphism,RFI P)、限制酶切指
纹一单链构象多态性分析(restriction endonucleases finger—
printing--single strand conformation polymorphism REF~
SS CP)、聚合酶链反应一单链构象多态性分析(poly~
merase chain reaction--single strand conformation poly~
morphism PCR--SSCP)、变性梯度凝胶电泳法(denaturing
gradient gel electr。phoresis,DGGE)、变性高效液相色谱分
析(denaturing high performance liquid chromatography,dH—
PI C)及直接测序(di reetsequencing,DS)等 35¨。其中比
较适合于大样本筛查的方法之一是变性高效液相色谱分析
(dHPI c),该方法主要原理是基于不同片段的Tm值的差
异对PCR扩增产物进行筛查,依据其峰形的不同进行初步
筛查,对于有异常峰形的通过DNA测序进行确定。对于
GJB2这种突变形式多样且片段短小集中的基因来说,此方
法有很大的优势,是目前比较快速的基因筛查方式之
_3“
~
。
另外,基因芯片技术是近几年出现且不断完善的
基因检测方法之一,针对GJB2在中国常见的几种突变形
91
式,王国建等L3 利用基因芯片技术进行了检测,证实了其
具有快速、高通量、高准确性等特点,显示出广阔的临床应
用前景,然其费用高是其目前难以用于临床的主要原因之
,
积极开发和完善新的基因检测芯片,使GJB2基因检测
进入临床,是广大科研工作者面临的一个重要任务。
4 GJB2突变患者基因型与临床表型相关-陛研究现状
大量的临床研究显示[” 】,由GJB2基因突变导致的
遗传性非综合征型聋在两侧对称性、始发年龄、听力损失程
度、稳定性方面都具有多样性。GJB2相关性耳聋一般为双
耳同时受累,耳聋程度呈对称性,少数表现为不对称性,也有
单耳受损报道;多数表现为出生即有的先天性聋,部分表现
为婴幼儿期或青少年始发的后天性聋,但多为语前聋;其听
:J丁损失程度变异比较大,可由轻度到极重度,但多数为重度
或极重度聋;听力图曲线主要为残余型、斜坡型和平坦型,极
少为u型,但没有以低频下降为主的上升型曲线。通过耳
声发射、听性脑干反应等电生理的研究提示,GJB2基因突变
对耳蜗的损伤主要是在外毛细胞,与动物实验结果一致[4。】。
2006年Norris等n 报道了1994~2002年出生于亚利桑那
州、爱达荷州、伊利诺州等州的9名有GJB2基因突变的患
儿出生后均通过了新生儿听力筛查,然而在出生后12~6O
个月时被确诊为耳聋。2006年Waheedal4 也报道了2例
GJB2突变患者出现迟发性听力损失[4 。这些研究表明,并
非所有的GJB2基因突变患者在出生时即已发生听力损失,
在连接蛋白功能缺陷最终形成并对机体造成损害前,可能存
:臣一个早期的窗口期,这对早期诊断带来了困难,也给治疗
带来了新的希望 。另外Tomohiro等 删在大规模的研
究中发现,患者的听力学表现与发生在GJB2基因上的突变
位点有很大的关系,截短突变(如235delC、35delG)比非截短
突变(M34T、V37I、L90P)引起的临床症状重,纯合的截短
突变与一种截短突变合并一种非截短突变的复合杂合突变
形式导致的临床症状更为严重。随着听力学检测技术和基
因诊断技术的不断发展,对于GJB2基因突变和临床表现之
间的关系的研究会不断深化。
5结论和展望
近年来对GJB2基因及其与NSHI患者临床表型相关
性的研究已经越来越深入,对GJB2基因的结构、Gonnex—
in26的结构和功能以及GJB2相关性耳聋患者临床表现分
型的研究都有了很大的进展,确定的致病突变位点数在不断
上升,发现了越来越多的分型和新的特点,这些研究成果为
进一步诊断和干预先天性耳聋提供了新的机遇和挑战。目
前,对于GJB2基因型和表现型的研究还主要是在横断面水
平进行研究,对于早期的听力学状况以及动态的纵向研究
少,一方面是由于病例分散,难以进行长期跟踪分析;另一方
面在新生儿听力筛查和基因诊断没有广泛开展之前,难以对
此类患者做出早期诊断,以致不能对GJB2基因突变患者听
损伤的自然发病过程特别是早期的听力学情况有更深入的
认识。随着GJB2基因诊断技术的不断提高、全国新生儿听
力筛查工作的广泛开展及对这一疾病的发生发展的进一步
认识,有可能在更早的时间对此类疾病进行诊断和干预,为
最终预防和治疗打好基础。如果在进行新生儿听力筛查的
同时对GJB2基因进行筛查并对携带有此基因突变的人群
92 Journal of Audiology and Speech Pathology 2010.Vol 18.No.1
进行前瞻性研究,以总结分析此类人群的听力学特点,进而
有可能依据表型推出基因型,制定出更适合此类人群的诊断
标准,以便能在疾病早期给于确诊和干预,最大限度的预防
患者的听力下降。王秋菊等[473 已经在国内开展了GJB2基
因检测在新生儿听力筛查中小样本的研究,但更大范围和更
大规模的研究还有待于进一步的进行。
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(2009—06—11收稿)
(本文编辑李翠娥)
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