先天性巨結(jié)腸相關(guān)致病基因的研究

先天性巨結(jié)腸（Hirschsprung disease，HSCR） 是一種先天性神經(jīng)嵴細(xì)胞源性疾病和多基因遺傳病，特征是下消化道缺少神經(jīng)節(jié)細(xì)胞發(fā)育。神經(jīng)節(jié)細(xì)胞缺乏癥歸因于腸神經(jīng)系統(tǒng)（enteric nervous system，ENS ）紊亂，因此在胚胎發(fā)育時(shí)下消化道無神經(jīng)節(jié)細(xì)胞分布。該病的發(fā)病率有顯著的種族差異，亞洲人最高。HSCR具有復(fù)雜的遺傳模式，表現(xiàn)為低的，性別依賴的外顯率和無神經(jīng)節(jié)細(xì)胞段長度的變異性。HSCR是多基因相互作用的結(jié)果?，F(xiàn)就目前國內(nèi)外對(duì)HSCR相關(guān)致病基因的研究作一綜述。

1 RET原癌基因

RET原癌基因由1個(gè)外顯子構(gòu)成，編碼RET受體酪氨酸激酶蛋白，是種負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)導(dǎo)信號(hào)的細(xì)胞表面分子。人類RET種系突變主要引發(fā)四種疾?。篐SCR，多內(nèi)分泌性腺瘤IIB型（multiple endocrine neoplasia； type IIB，MEN2B），多內(nèi)分泌性腺瘤IIA型（multiple endocrine neoplasia；type IIA，MEN2A）和甲狀腺髓樣癌（medullary thyroid carcinoma，MTC）。RET是種單通道膜蛋白，有兩個(gè)主要區(qū)域：細(xì)胞外（extracellular， EC）區(qū)域和細(xì)胞內(nèi)（intracellular，IC）區(qū)域。配體、感受器復(fù)合物與RET分子的EC域相互作用，誘導(dǎo)其與細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白相互作用。激活RET基因突變引發(fā)MTC，MEN2A和MEN2B，失活突變則導(dǎo)致HSCR。RET基因突變影響RET基因的EC域，改變蛋白質(zhì)的折疊；影響IC域，干擾其與細(xì)胞內(nèi)信號(hào)蛋白結(jié)合。任何在EC/IC區(qū)域內(nèi)的突變將影響共有序列的剪接作用從而改變mRNA加工。RET基因突變廣泛分布，影響RET蛋白的任何部分都將導(dǎo)致HSCR。除基因突變，RET基因?qū)е翲SCR已歸因于幾個(gè)單核苷酸的多態(tài)性（single nucleotide polymorphisms，SNPs）。RET-SNP位點(diǎn)可作為修飾基因調(diào)節(jié)HSCR其他基因突變的外顯率。中國人HSCR相關(guān)RET-SNP的總體頻率和單倍型顯著增高，或許能解釋亞洲HSCR發(fā)病率比白種人高。

2膠質(zhì)細(xì)胞源性神經(jīng)營養(yǎng)因子（glia cells derived nurotrophic factor，GDNF）

研究發(fā)現(xiàn)小鼠腸神經(jīng)系統(tǒng)（enteric nervous system，ENS）發(fā)育中RET信號(hào)通路和RET、GDNF和GFRA-1基因敲除的小鼠表型有較高的相似性[1]，從而發(fā)現(xiàn)GDNF家族--GDNF，neurturin（NTN），artemin（ARTN），persepin（PSPN），編碼共受體（GFR-A1-4）和適配器。這些基因突變一般伴隨RET基因突變出現(xiàn)。GDNF基因突變和表型無關(guān)。雖然GDNF基因可以通過干擾其他易感基因位點(diǎn)而引發(fā)疾病，但尚未確定GDNF基因突變\"本身\"可致HSCR，但RET基因卻是RET信號(hào)通路中HSCR突變的唯一靶點(diǎn)，可能GDNF家族純合子突變起了決定因素，GDNF也可能有非RET介導(dǎo)的其他功能。

3 SOX10基因（sex determing region Y-box 10）

SOX10基因是神經(jīng)嵴細(xì)胞（neural crest cells，NCC）生長必不可少的編碼轉(zhuǎn)錄因子。在ENS發(fā)育中，SOX10蛋白與另一轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子（PAX3）相互協(xié)作激活RET轉(zhuǎn)錄。杰克遜實(shí)驗(yàn)室HSCR小鼠模型（DOM）研究偶然發(fā)現(xiàn)DOM小鼠分子缺陷是SOX10基因突變所致。雜合子DOM小鼠為遠(yuǎn)端結(jié)腸神經(jīng)節(jié)細(xì)胞缺乏癥和黑色素減少癥（特征類似于Waardenburg's綜合征），表明神經(jīng)嵴源性黑色素細(xì)胞和ENS受SOX10突變影響；DOM純合子小鼠為胚胎致死型。人類雜合子SOX10基因突變已確定導(dǎo)致Waardenburg's 綜合征（WS4；HSCR類型2）。WS4患者表現(xiàn)為Waardenburg's綜合征（寬鼻梁，色素異常，耳蝸性聾）和HSCR。至今還沒在神經(jīng)節(jié)細(xì)胞缺乏癥患者中發(fā)現(xiàn)SOX10基因突變，因此，SOX10基因不是HSCR主要致病基因。盡管不存在基因突變，仍可在HSCR無神經(jīng)節(jié)細(xì)胞腸段發(fā)現(xiàn)SOX10基因的異常表達(dá)。

4成對(duì)樣同源框2B基因（paired-like homeobox 2B，PHOX2B）

PHOX2B基因編碼轉(zhuǎn)錄因子參與某些去甲腎上腺素能神經(jīng)元的發(fā)展。純合子小鼠PHOX2B基因斷裂致腸神經(jīng)節(jié)缺失，這是HSCR的特征。PHOX2B對(duì)RET基因表達(dá)調(diào)控能解釋ENS發(fā)育缺陷[2]。研究結(jié)果表明單一PHOX2B基因改變可能不足以誘發(fā)HSCR，PHOX2B為HSCR的候選致病基因。已知PHOX2B基因的SNP與HSCR相關(guān)，PHOX2B和RET HSCR相關(guān)SNP相互作用增加HSCR易感性。PHOX2B一旦突變易誘發(fā)神經(jīng)母細(xì)胞瘤（neuroblastoma， NB），且是先天性中樞性換氣不足綜合征（congenital central hypoventilation syndrome，CCHS）的主要基因突變位點(diǎn)。而25%～30%CCHS患者合并神經(jīng)節(jié)細(xì)胞缺乏癥（Haddad綜合征）。神經(jīng)母細(xì)胞瘤常與HSCR相關(guān)。研究表明PHOX2B基因?qū)SCR的重要性。

5同源框B5基因（homeobox B5，HOXB5）

最近研究利用轉(zhuǎn)基因小鼠技術(shù)，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)錄因子HOXB5通過干擾RET基因調(diào)控可能誘發(fā)HSCR，小部分HOXB5突變致小鼠腸神經(jīng)節(jié)減少（腸肌叢神經(jīng)節(jié)細(xì)胞缺乏癥）和慢蠕動(dòng)以及RET基因表達(dá)顯著減少或缺如。另外發(fā)現(xiàn)中國人的HOXB5 SNPs和HSCR相關(guān)。HOXB5中DNA改變導(dǎo)致HSCR[3]。由于所有HOX基因在腸道發(fā)育中有重大作用（腸的Hox基因代碼），研究發(fā)現(xiàn)，兩個(gè)HOX基因位點(diǎn)（50-HOXA13和30UTR HOXB7）的SNPs和HSCR最相關(guān)的RET-SNP相互作用，這表明HOX基因位點(diǎn)可能影響RET基因位點(diǎn)的外顯率[4]。

6 NKX2.1基因

研究表明，RET基因轉(zhuǎn)錄減少是由于HSCR相關(guān)的RET啟動(dòng)子SNPs與NKX2-1轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn)的改變引起，在188位中國HSCR患者和70位白人HSCR患者中，采用直接測(cè)序法發(fā)現(xiàn)兩位白人患者存在Met3Leu突變。這種突變降低了RET啟動(dòng)子活性，認(rèn)為是通過與其他轉(zhuǎn)錄因子相互作用引起RET基因表達(dá)缺陷從而導(dǎo)致HSCR[5]。

7內(nèi)皮素受體B基因（endothelin receptor type B，EDNRB）

多個(gè)近親繁殖群體中 HSCR和WS4的發(fā)生導(dǎo)致另一個(gè)HSCR主要易感基因EDNRB的發(fā)現(xiàn)，該基因突變導(dǎo)致W276C氨基酸改變。相較于在嚙齒動(dòng)物模型中的完全隱性遺傳，在人類EDNRB突變既不占據(jù)主導(dǎo)地位，也不完全隱性遺傳。W276C突變的純合子比雜合子更易遺傳，且外顯率和性別相關(guān)；純合子有WS4特征，雜合子則患有HSCR。EDNRB突變占HSCR表型的5%。EDNRB錯(cuò)義突變功能分析顯示突變細(xì)胞內(nèi)信號(hào)肽損害，EDNRB基因突變和短段型巨結(jié)腸相關(guān)，經(jīng)由同一個(gè)體中RET的HSCR相關(guān)SNPs增加外顯率。

8 EDN3和ECE-1基因

目前正在HSCR患者篩查EDN3基因突變，因?yàn)橥ㄟ^破壞小鼠EDN3基因發(fā)現(xiàn)類似HSCR表型。但EDN3突變極少在HSCR患者中表現(xiàn)出相應(yīng)特征；一般EDN3突變雜合子與HSCR相關(guān)，突變純合子與WS4相關(guān)。另一基因敲除小鼠模型發(fā)現(xiàn)EDNRB通路的另一成員ECE-1與HSCR相關(guān)。該基因編碼內(nèi)皮縮血管肽轉(zhuǎn)化酶（ECE-1），把大的無活性的內(nèi)皮縮血管肽切割成21種氨基酸活性的內(nèi)皮縮血管肽。ECE-1無效突變（沒有蛋白質(zhì)合成）小鼠可出現(xiàn)顱面部和心臟畸形，黑色素細(xì)胞缺失，遠(yuǎn)端腸道神經(jīng)元缺乏。這種表型與EDNRB通路的其他成員（EDN3和EDNRB）基因突變小鼠表型類似。

9 鋅指同源框1B基因（zinc finger homeobox 1B，ZFHX1B）

通過對(duì)HSCR患者（小頭畸形，智力低下，癲癇和特有的面部特征）ZFHX1B基因位點(diǎn)（2q22）的易位觀察，得到ZFHX1B參與這種HSCR綜合癥狀形成的第一手資料。ZFHX1B編碼一種轉(zhuǎn)錄阻遏蛋白（SIP1，Smad interacting protein 1），與Smad蛋白家族成員相互作用。某些Smad蛋白作為傳感器在胚胎發(fā)育信號(hào)級(jí)聯(lián)放大中起關(guān)鍵作用。推測(cè)SIP1和ENS發(fā)育信號(hào)通路之間可能存在一個(gè)功能鍵，但ZFHX1B突變?cè)鯓訉?dǎo)致ENS的缺陷還不甚清楚。

10 KIAA1279基因

通過純合子映射，在近親繁殖家族中找到Goldberg-Shprintzen綜合征（GOSHS）新的基因位點(diǎn)10q21.3-q22.1。這個(gè)近親繁殖家族GOSHS的表型特征包括小頭畸形，多小腦回，智力低下以及HSCR。純合子錯(cuò)義突變位于KIAA1279基因10q22.1位點(diǎn)，這一發(fā)現(xiàn)確立了KIAA1279在腸道和中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育中的重要性，然而在單純HSCR患者中還未發(fā)現(xiàn)這種基因突變，KIAA1279的作用目前尚不清楚。

11展望

雖然目前對(duì)HSCR的治療已取得了較大進(jìn)展， 但對(duì)本病致病基因的進(jìn)一步認(rèn)識(shí)將有助于提高疾病的診斷、治療和預(yù)防。近年來，HSCR發(fā)病機(jī)制研究的重大突破莫過于已經(jīng)論證的RET和EDNRB信號(hào)通路之間遺傳、功能的相互作用，以及確立它們?cè)贓NS的發(fā)育中起關(guān)鍵作用。這些重要發(fā)現(xiàn)將促成對(duì)參與ENS起源的完整基因庫的研究。

參考文獻(xiàn)：

[1]Benailly HK， Lapierre JM， Laudier B，et al.PMX2B， a new candidate gene for Hirschsprung's disease[J]. Clin Genet，2003，64：204-209.

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[3]Garcia-Barcelo MM， Miao X， Lui VC，et al.Correlation between genetic variations in Hox clusters and Hirschsprung's disease[J]. Ann Hum Genet，2007，71：526-536.

[4]Garcia-Barcelo M， Ganster RW， Lui VC，et al.TTF-1 and RET promoter SNPs： regulation of RET transcription in Hirschsprung's disease[J]. Hum Mol Genet，2005，14：191-204.

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編輯/申磊