耳髁突綜合征基因遺傳學的研究現狀

楊亦楠， 唐曉軍

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綜 述

耳髁突綜合征基因遺傳學的研究現狀

楊亦楠， 唐曉軍

耳髁突綜合征是一種罕見的顱面畸形，具有表型的多樣性和不完全的外顯率，其典型的臨床表現三聯征為小頜畸形、下頜髁突發(fā)育不全及特殊的外耳畸形(問號耳畸形)。該病的基因遺傳學研究一直受到關注，現有的研究結果表明，耳髁突綜合征可能與EDN1-EDNRA信號通路相關基因的突變有關，目前已知的突變位點有：PLCB4、GNAI3、EDN1。現將對近年來ACS基因遺傳學研究成果進行回顧與總結。

耳髁突； 問號耳； 基因突變； EDN1信號通路

耳髁突綜合征(auriculo-condylar syndrome, ACS; OMIM 602483 and 614669),又被稱為“問號耳綜合征”或“下頜發(fā)育不良癥候群”，是一種較為罕見的先天性顱面畸形，其發(fā)生與第1、2咽弓的神經嵴細胞發(fā)育異常有關，暫無確切的發(fā)病率[1]。該病于1978年首次由V Uuspaa報道，1998年M Jampol首次系統(tǒng)描述該病特征并指出其是一個“新的綜合征”。隨后不斷有科學家陸續(xù)報道了相關病例[2-8]，現就其臨床特征總結如下。

耳髁突綜合征的三聯征包括：小頜畸形、下頜髁突發(fā)育不全及特殊的外耳畸形[9]。這種外耳畸形被稱為“問號耳”或Cosman耳，由B Cosman等(1970年)首次描述?；挝恢霉潭ㄓ诙喤c耳垂之間，輕者僅存在一條切跡，重者耳輪與耳垂間有一條完全的裂隙。其他特征包括：小口畸形、面頰膨出、腭板畸形、舌后墜、牙列擁擠、面部不對稱、耳后皮贅及聽力損傷[10]。據Gordon、Ozturk、Rieder等[11-13]報道，不同的家系之間及同一家系不同成員之間有高度的表型變異，甚至可出現不外顯。

單純問號耳畸形(isolated question mark ears, IQME; OMIM612798)與ACS的外耳畸形極為相似，但僅存在外耳畸形，不伴有下頜的發(fā)育畸形，被認為可能是一種輕度的ACS[14-17]。ACS與其他發(fā)源于第1、2咽弓的顱面綜合征有臨床表現的重疊，尤其是眼耳脊柱綜合征(OAVS, OMIM 164210) 、Treacher Collins綜合征 (TCS, OMIM 154500)，但從ACS特征性的問號耳形態(tài)可進行鑒別診斷[10]。 在某些ACS家系中，受累較輕者僅表現為單純的小頜畸形，提示某些異常表現為下頜發(fā)育不全的疾病，例如Pierre Robin序列征(PRS, OMIM 261800)的散發(fā)病例，實際可能與ACS的潛在基因學病因相似[9]。

ACS的致病基因一直受到顱頜面外科醫(yī)師及基因學家的關注。筆者現對近年來ACS基因遺傳學的研究成果進行回顧與總結。

1 基因位點突破與進展

2008年，C Masotti等報道了ACS的第1個基因座位點。由于ACS與第1、2鰓弓相關疾病有臨床特征的重疊，并且Treacher Collins綜合征、 眼耳脊柱綜合征和Townes-Brocks 綜合征 (OMIM 107480)是典型的有明確突變位點[TCS(TCOF1; 5q31-32)，OAVS(14q32),Townes-Brocks綜合征(SALL1, 16q12)]的第1、2鰓弓相關疾病。因此他們首先通過基因連鎖作圖及定位克隆排除了這3個基因。隨后他們對Guion Almeida (2002年)報道的1個ACS家族進行了全基因掃描，發(fā)現突變位于chromosome 1p21.1-q23.3。然而,在同時進行實驗的另一家族中卻并未發(fā)現與1號染色體有關的突變，據此，C Masotti 等首次提出了ACS的基因異質性，他們認為ACS至少存在另外一個突變位點。

2012年，Rieder等研究提出，由于PLCB4及GNAI3(位于前文所述的1號染色體區(qū)間內)所存在的雜合錯義突變，導致了ACS的發(fā)生。PLCB4及GNAI3是EDN1-DLX5/DLX6 (endothelin-1-distal-less homeobox 5 and 6)信號通路的重要傳導分子，而這一信號通路對于下頜骨的發(fā)育極為重要。他們通過試驗組與對照組的成骨細胞培養(yǎng)，發(fā)現ACS患者下游的DLX5與DLX6表達有顯著的下降。Rieder等通過建立斑馬魚與大鼠動物模型，提出以下假說：可能由PLCB4與GNAI3突變所引發(fā)的“下頜骨的上頜骨化”同源性改變,導致ACS的發(fā)生[13]。

2013年,Gordon等在11例 ACS及IQME病例中進行了PLCB4與GNAI3 的定位檢測，其中6例出現了PLCB4的雜合錯義突變，1例出現了GNAI3的雜合錯義突變；同時，他們還檢測到在另外1例病例中，出現了PLCB4內的純合基因缺失。因此，他們否定了ACS為常染色體顯性遺傳的說法，首次提出了ACS也有常染色隱性遺傳的可能[10]。

隨后，Gordon等通過對3個家庭1個散發(fā)病例測序，發(fā)現了第3個新位點：END1位點的純合替代。他們對2個IQMES家系進行外顯子測序，其中1個家系發(fā)現了EDN1的終止突變；另1家系發(fā)現了EDN1的錯義突變。對1個ACS家庭進行靶向測序，結果發(fā)現了1個位于內皮素轉化酶裂解位置附近的純合突變。通過分析家系譜，他們認為END1突變可導致隱性的ACS，顯性的IQME。不同的遺傳模式證明，殘余EDN1的活性程度與突變不同有關。這進一步支持了這一理論，即ACS與IQMES分別是由EDN1-EDNRA信號通路上不同的變異導致[18]。

2014年，CT Vuillot和A Gordon等通過桑格測序及微衛(wèi)星多態(tài)分析，補充發(fā)現了除去之前所報道的GNAI3的2種變異之外，在ACS患者中存在另外3種GNAI3新變異，并總結所有5種GNAI3變異產物均聚集于GDP/GTP結合區(qū)，可直接或間接地擾亂GDP/GTP結合成鍵過程，并產生顯性負效應。他們的分析，預示著GDP/GTP可能是對ACS致病因素研究新的重點[19]。

2 EDN1-EDNRA信號通路與位點分析

Gordon等認為PLCB錯義突變集中于蛋白催化區(qū)，其錯義突變的殘余物影響三磷酸肌醇或鈣在活化區(qū)的成鍵，也可能影響其他參與催化的氨基酸，結構蛋白建模表明該突變基因呈現的是顯性負效應[9，13，16]。他們發(fā)現了1例擁有純合缺失突變的患者，推論該突變可能會導致PLCB4功能蛋白的完全缺失。其血緣父母各擁有1個基因缺失的雜合狀態(tài)，但表型均無異常。此外，據記載其他PLCB4的不同程度基因缺失突變，可呈現出不同的表型，但均無ACS表現。由此可證明ACS并不是由PLCB4突變的單倍劑量不足引起。更確切合理的解釋，應該是ACS的PLCB4突變可對蛋白質合成產生顯性負效應，擾亂蛋白質的功能，即突變后不僅自身無功能，還能抑制或阻斷同一細胞內的野生型信號轉導蛋白的作用。2007年，Walker等[20]發(fā)現，作為PLCB4的同源物，斑馬魚的plcb3基因催化區(qū)可發(fā)生schmerle (she)錯義突變。通過反義嗎啉代來阻斷斑馬魚胚胎中的plcb3功能，可出現相比突變者低外顯率的輕度表型。這強力支持了其他plcb家族的基因(人類、斑馬魚、大鼠各有4種PLCB基因)發(fā)生錯義突變，也可能有顯性負效應。

關于GNAI3[9-10，13]，突變的氨基酸處于G1 box的首位與末位。G1 box是參與GDP/GTP成鍵過程的RAS超家族及G-α蛋白的5個高度保守序列之一。與PLCB4相似，GNAI3的突變位置均位于結構域，可能參與GDP/GTP成鍵過程[21]。 而單倍劑量不足的突變，比如移碼突變是隨機分布的，這提示這種突變也不是單純的單倍劑量不足，而應該是通過某種方式改變蛋白活性來致病。Gordon等[11]對GNAI3突變位點氨基酸進行蛋白質建模后，提出了顯性負效應機制。若想探究明確這些突變是如何導致的ACS仍需進行深入的功能分析。

內皮素A受體(EDNRA)是一種G蛋白偶聯受體，在第1、2咽弓的發(fā)育成形過程中扮演重要角色[22]。EDN1信號系統(tǒng)通過EDNRA調節(jié)Distalless homeobox (DLX)轉錄因子在第1、2咽弓的表達，進而在脊椎動物下頜骨的分化發(fā)育過程中起到重要作用[23-26]。磷脂酶C(PLC)可在不同的細胞環(huán)境下調節(jié)EDN1信號系統(tǒng)[27]，并根據斑馬魚模型中plcb3的缺失，擾亂了第1、2咽弓的發(fā)育，推論ACS患者的PLCB4活動被擾亂，對于人類發(fā)育過程中EDN1-EDNRA信號系統(tǒng)有著相似的負性作用。由于GNAI3也位于EDNRA G蛋白偶聯受體下游，同理提出有可能 GNAI3也抑制了EDNRA的信號傳導這一假設。

2012年，Riede等[13]發(fā)現PLCB4、GNAI3突變的ACS患者，其DLX5/DLX6表達的下頜骨成骨細胞均有顯著下降。對于大鼠的咽弓來說，基本是單純依賴于EDNRA傳導來誘導DLX5 and DLX6的表達[28]。Riede等認為，這表明ACS患者可能是EDNRA介導的信號系統(tǒng)出了問題。明確PLCB4、GNAI3及EDN1在EDN1-EDNRA -DLX信號通路中的作用，仍需進一步建立動物模型或對ACS患者進行多能干細胞誘導功能試驗。

3 表型與基因型尚無關聯

Clouthier等[9]在總結目前所報道的PLCB4/GNAI3錯義突變病例中，尚未發(fā)現基因型與表型之間關聯，家族內的表型變化與家族間的表型變化都很多。由于許多其他綜合征也可表現為髁突的發(fā)育不全，故不能把髁突病變當做可用以鑒別的特征性臨床表現。而問號耳則為診斷該病的最具特征性的表現，可用于鑒別診斷。另外一個值得關注的特征性改變，是位置基本固定的耳后皮贅，位于耳輪耳垂連接處上方。除此之外，小口畸形與面頰膨出也是較為重要的特征性表現。

綜上所述，現有的研究結果表明，耳髁突綜合征的發(fā)生可能與EDN1-EDNRA信號通路相關基因的突變有關，變異產物或可擾亂GDP/GTP結合成鍵過程。目前已知的突變位點有：PLCB4、GNAI3、EDN1。ACS及IQME基因學致病機制尚不明晰，對于EDN1-EDNRA信號系統(tǒng)在時間及空間調節(jié)作用的進一步研究，可幫助我們深入了解這一信號系統(tǒng)在導致人類顱面發(fā)育畸形中的作用。

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北京市科學技術委員會(Z141107002514049) 作者單位：100144 北京，中國醫(yī)學科學院北京協和醫(yī)學院整形外科醫(yī)院 頜面整形外科中心 第一作者：楊亦楠(1990-)，女，河北邯鄲人，博生研究生. 通信作者：唐曉軍,100144，中國醫(yī)學科學院北京協和醫(yī)學院整形外科醫(yī)院 頜面整形外科中心,電子信箱：frog30@126.com

10.3969/j.issn.1673-7040.2016.12.019

2016-06-28)