先天性巨結(jié)腸遺傳分子學研究新進展*

張　敏,吳　江

(廣東醫(yī)學院附屬醫(yī)院,廣東　湛江　524000)

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先天性巨結(jié)腸遺傳分子學研究新進展*

張敏,吳江

(廣東醫(yī)學院附屬醫(yī)院,廣東湛江524000)

關鍵詞：先天性巨結(jié)腸;遺傳;分子學

先天性巨結(jié)腸又稱無神經(jīng)節(jié)細胞癥，是小兒消化道發(fā)育常見的畸形，主要病理學改變是狹窄段的腸管黏膜下及肌層神經(jīng)叢的神經(jīng)細胞完全缺乏。其發(fā)病機制為胚胎發(fā)育時期，受遺傳因素及環(huán)境因素的共同作用導致的神經(jīng)嵴向腸管的定向遷移障礙[1]，而遺傳因素最為重要。近年來，發(fā)現(xiàn)了數(shù)種基因與先天性巨結(jié)腸的發(fā)病關系密切，現(xiàn)綜述如下。

1RET原癌基因

RET原癌基因首次發(fā)現(xiàn)于上世紀80年代在重組DNA的實驗中，1994年以后國外開始認識到RER基因與先天性巨結(jié)腸的發(fā)病有關,并進行了相關研究。RET基因定位于染色體10q 11.2, 包含21個外顯子，編碼酪氨酸激酶受體, 傳遞與細胞生長分化增殖和凋亡有關的信號， 目前認為是主要的 HD致病基因,且也是研究HD最多及較充分的基因之一。通常需要通過2 種配體共同協(xié)同作用(GDNF-GFR oL-1-RET )，在腸神經(jīng)系統(tǒng)和腎臟的發(fā)育分化中起主導作用。Schuhard等利用基因敲除技術證實RET基因與先天性巨結(jié)腸發(fā)生有關[2]。RET基因突變常見于家族性及長段型先天性巨結(jié)腸，其突變后會引起信息導通路的障礙，導致胎兒胚胎期神經(jīng)嵴細胞移行、分化異常而致病[3]。而先天性巨結(jié)腸的發(fā)生正是神經(jīng)節(jié)細胞在胚胎期移行受阻引起的[3]。而RER基因突變在家族性HD中占50%，在散發(fā)病例中占20%左右。有研究顯示：RET基因在HD中的表達從擴張段至狹窄段逐漸減少，當表達量減少一半時，神經(jīng)嵴細胞就不能移行到腸壁內(nèi)，也可說明先天性巨結(jié)腸的發(fā)生與RET基因有關[4]。

2SOX10基因

SOX10位于人類染色體22q13，主要特征是含有一個保守的HMG box DNA結(jié)合域。其編碼的轉(zhuǎn)錄因子在胚胎期的神經(jīng)嵴細胞內(nèi)有表達。這種現(xiàn)象發(fā)生在神經(jīng)嵴細胞從外胚層分離之前。此后，SOX10在神經(jīng)嵴細胞遷移過程中被轉(zhuǎn)錄。SOX10基因突變可能會引起編碼蛋白質(zhì)DNA結(jié)合區(qū)域發(fā)生改變，以致不能與相應的DNA結(jié)合而引起其調(diào)控的下游基因不能正常轉(zhuǎn)錄，從而導致表達的缺失。SOX10在神經(jīng)嵴細胞早期發(fā)育過程中及胚胎期和成人期的外周和中樞神經(jīng)系統(tǒng)的神經(jīng)膠質(zhì)細胞中的表達呈現(xiàn)選擇性[5]，這說明SOX10對非常早期的多能神經(jīng)嵴源性祖細胞的存活和發(fā)育是所必需的。有研究證實，Waardenbur(wS4)患者中存在 SOX10 基因突變，提示該基因?qū)τ谠缙谏窠?jīng)嵴細胞系向腸神經(jīng)節(jié)的分化起調(diào)控和信號轉(zhuǎn)導作用[6]。李新寧等[7]研究證實SOX10 mRNA在先天性巨結(jié)腸患兒的腸痙攣段表達最少，在移行段、擴張段遞增，且擴張段和正常(非HD患兒)結(jié)腸平滑肌組織中的表達無顯著性差異。然而，SOX10 mRNA在末端腸管均有表達，可能存在能被SOX10處理的神經(jīng)營養(yǎng)因子或乙酰膽堿脂酶受體相互作用，刺激無神經(jīng)節(jié)腸管中類膽堿能和其他興奮性神經(jīng)纖維生長。

3GDNF

GDNF基因位于5號染色體上，是神經(jīng)元和腸道神經(jīng)節(jié)細胞的營養(yǎng)和生長因子。其表達于神經(jīng)膠質(zhì)細胞中,是轉(zhuǎn)化生長因子13超家族成員中的一員，是RET的配體。GDNF是一種膜外蛋白，無法單獨完成信號傳導。當GDNF與受體結(jié)合后，與RET共同作用，能參與細胞內(nèi)外間的信號傳導。由于GDNF不僅對中樞神經(jīng)系統(tǒng)的神經(jīng)元具有營養(yǎng)和保護作用，而且對胃腸道神經(jīng)元、周圍自主神經(jīng)及感覺神經(jīng)元等多種神經(jīng)元都有營養(yǎng)及保護作用[8]，因此對神經(jīng)的發(fā)育至關重要。候豫等[9]從轉(zhuǎn)錄水平證實GDNF mRNA在先天性巨結(jié)腸的狹窄段及移行段表達異常，證實了GDNF的減少與腸神經(jīng)細胞的缺失有關。若GDNF表達缺失或者減少，則會中斷信號的傳導，導致神經(jīng)嵴細胞在之后的分化、遷移過程中發(fā)生障礙，形成HD。然而GDNF表達量的改變與先天性巨結(jié)腸的因果關系還有待進一步研究。

4EDNRB與EDN3

EDNRB基因位于13q 22,約24 kd,含7個外顯子和6個內(nèi)含子，編碼含442個氨基酸的功能蛋白質(zhì)，該蛋白對腸神經(jīng)的移行、發(fā)育非常重要。EDNRB與EDN結(jié)合,促進Ca2+內(nèi)流，參與細胞內(nèi)信號傳導，對腸神經(jīng)節(jié)細胞的正常分化發(fā)育形成有重要作用。黃建飛等[10]通過免疫組化技術，發(fā)現(xiàn)EDNRB在先天性巨結(jié)腸腸肌間神經(jīng)叢、黏膜下層及黏膜下的血管組織內(nèi)上，尤其是血管內(nèi)皮上有表達，且EDNRB 在常見型先天性巨結(jié)腸中的表達高于長段、短段型 HD。且還發(fā)現(xiàn)長段、短段型HD會出現(xiàn)EDNRB缺失，證實EDNRB與部分HD 的形成有關，且提示了EDNRF的表達程度與先天性巨結(jié)腸的類型有關。EDNRB基因突變常見于短段型先天性巨結(jié)腸，且發(fā)生突變后常伴有其他神經(jīng)嵴病。

EDN3位于人染色體20q 13.2～13.3，編碼238個氨基酸的前體物質(zhì)，EDN3存在于腸神經(jīng)細胞和消化道間充質(zhì)細胞中,能調(diào)節(jié)神經(jīng)細胞和消化道間充質(zhì)細胞間的作用,是正常神經(jīng)節(jié)細胞發(fā)育所需的。EDN3在HD的類型中短段型表達較常見型HD腸段表達少。盡管國內(nèi)外對EDN3基因的突變研究較多,但對其HD患者結(jié)腸中表達情況研究較少。馬能強[11]通過收集散在HD標本，檢測到EDN3在先天性巨結(jié)腸的擴張段及痙攣段相對于對照組表達均減少，且在痙攣段表達最少。Sandgren 等[12]應用EDN3基因缺失的HD小鼠模型，移植平滑肌細胞和腸肌層神經(jīng)節(jié)細胞到病變的腸管，取得了良好的治療效果。

EDN3突變率與EDNRB基因相近，均表達于血管內(nèi)皮上。EDNRB、EDN3 在不同類型HD中表達程度不同，兩者可作為臨床病理免疫組化診斷HD的重要指標。

5SIP1

SIP1由位于2q 22區(qū)的ZFHXlB基因編碼，長約70 kb，含10個外顯子和9個內(nèi)含子，由1 214個氨基酸組成。伍美等[13]應用qRT-PCR、免疫組化和Westen Blot方法，觀察到先天性巨結(jié)腸狹窄段SIP1蛋白表達顯著高于正常段腸管的表達水平。推測SIP1基因與小兒消化道發(fā)育有關，且為診斷和了解HD的病理生理改變提供了幫助。高紅等[14]發(fā)現(xiàn)SIP1基因突變參與先天性巨結(jié)腸的發(fā)生、發(fā)展過程中。近年來，國內(nèi)關于SIP1在HD中的表達情況及SIP1基因突變情況研究甚少。以致對SIP1基因HD發(fā)生中的作用還不明確，還需要進一步研究SIP1與先天性巨結(jié)腸的作用機制，為尋找新的治療靶點提供理論基礎和實驗支持。

6P2Y1受體基因和Wnt基因

P2Y1是能引起腸功能紊亂的一個重要因子,主要傳導抑制性神經(jīng)和引起腸道血管擴張。陳琦等[15]通過反轉(zhuǎn)錄(RT)-PCR檢測 P2Y1 受體基因在先天性巨結(jié)腸標本中的表達發(fā)現(xiàn)該受體基因在先天性巨結(jié)腸狹窄段表達減少。當結(jié)腸組織中P2Y1受體表達減少時， 其傳達的抑制性神經(jīng)遞質(zhì)會相應減少,這會引起腸道抑制性神經(jīng)的作用減弱,則興奮性神經(jīng)相對增強，致使腸痙攣出現(xiàn)腸狹窄。P2Y1受體還是人類血管內(nèi)皮的一個主要亞型，能舒張血管。當結(jié)腸中表達量減少時，還能影響結(jié)腸的血液供應。Wnt基因?qū)儆谝环N類癌基因，其突變會導致發(fā)育畸形。目前已發(fā)現(xiàn)Wnt基因家族中Wnt1、Wnt2、Wnt5b、Wnt8a、Wnt8b、Wnt9a及Wnt10b與先天性巨結(jié)腸的發(fā)生均有關系。

7PHOX2B和 NRG1

PHOX2B基因定位與4p12，其編碼的同源域蛋白與多種非腎上腺能神經(jīng)元的發(fā)育有關，在腸神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育過程中起重要作用[16]。有研究表明[17]PHOX2B基因突變與先天性巨結(jié)腸的發(fā)生,NRG1基因也與腸神經(jīng)的發(fā)育有關。研究證實[18]NRG1基因在先天性巨結(jié)腸狹窄段與擴張段表達高于正常組織。NRG1含有21個外顯子，其中外顯子1區(qū)對基因功能產(chǎn)生巨大作用。該基因的表達通過miRNAs來調(diào)節(jié)。而miRNAs通過轉(zhuǎn)錄抑制mRNA來調(diào)節(jié)基因的表達。因而進一步研究與RNG1相關的miRNAs是有必要的。

雖然先天性巨結(jié)腸的病因已研究近百年，但是其發(fā)病機制仍不明確。近幾年還發(fā)現(xiàn)了GSTP1、LRP5%2F6、SFRP1及APC等基因先天性巨結(jié)腸的發(fā)生有關。目前認為是多基因、多因素引起的。且單一基因不能完全解釋其發(fā)病機理，其中一些基因的缺失或突變可導致微環(huán)境改變，從而引起神經(jīng)母細胞遷移停頓，形成先天性巨結(jié)腸。目前研究已經(jīng)證實基因突變是先天性巨結(jié)腸發(fā)病的主要原因。上述的基因也只能解釋部分先天性巨結(jié)腸的發(fā)病機制，還存在其他未知基因，影響腸神經(jīng)節(jié)細胞的發(fā)生。然而近年來國內(nèi)外對HD基因研究仍然不多，因此對基因之間的相互作用還有待于進一步研究。隨著基因研究的發(fā)展，基因治療先天性巨結(jié)腸將成為最有效且最準確的治療方案。

參考文獻：

[1]王志勇,王國斌,王繼亮,等.EDNRB基因CpG島甲基化在先天性巨結(jié)腸發(fā)病機制中作用的初步探討[J].中華小兒外科雜志,2009,30(12):849-851.

[2]SehuehardtA,D Agati V,Larsson-Blomberg L,et al.Defects in the kidney and Enteric nervous system of mice lacking the tyrosine kinase receptor Ret[J].Nature,1994,27(367):380-383.

[3]許娟,魏明發(fā),史慧芬,等.先天性巨結(jié)腸RET基因突變的研究[J].中華小兒外科雜志,1999,20(1):7-8.

[4]管濤,李繼承,李民駒,等.中國人先天性巨結(jié)腸Ret基因突變家系研究[J].中華小兒外科雜志,2003,24(6):516-517.

[5]Stolt CC,Wegner M.SoxE function in vertebrate nervous system development[J].Int J Biochem Cell Biol,2010,42(3):437-440.

[6]陳艷,馮永,楊柏球.SOX10基因新突變導致-Waardenburg綜合征2型家系的分析[J].中華耳科雜志,2010,8(4):387-391.

[7]李新寧,曾甜,莫丹,等.SOX10基因在先天性巨結(jié)腸患兒腸壁中的表達[J].實用兒科臨床雜志,2012,27(23):1810-1812.

[8]Nagy N,Goldstein AM.Intestinal coelomic transplants：a novel method for studying enteric nervous system development[J].Cell Tissue Res,2006,326(1):43-55 .

[9]侯豫,楊燁,趙新,等.膠質(zhì)細胞源性神經(jīng)營養(yǎng)因子在先天性巨結(jié)腸中的表達[J].實用兒科臨床雜志,2008,23(7):507-509．

[10]黃建飛,咸華,魯菊英,等.先天性巨結(jié)腸患者RET和血管內(nèi)皮素-β的表達及其臨床意義[J].蘇州大學學報,2006,26(5):796-797.

[11]馬能強,陳琦,李勇.內(nèi)皮素3基因在先天性巨結(jié)腸中的表達情況[J].現(xiàn)代實用醫(yī)學,2009,21(4):373-374.

[12]Sandgren K,Ekblad E,Larssn LT.Survival of neurons and interstitial cells of Cajal after autotransplantation of m yenteric ganglia from small intestine in the lethal spotted muse[J].Padiatr Surg Int,2000,16:272-276．

[13]伍美,弭杰,高紅.SIP1基因在先天性巨結(jié)腸癥中的表達研究[J].中華小兒外科雜志,2012,33(2):92-96.

[14]高紅,伍美,張娟,等.先天性巨結(jié)腸癥SIP1基因外顯子3和外顯子4的突變分析[J].中華小兒外科雜志,2010,31(9):664-668.

[15]陳琦,趙金磊,曹振杰,等.P2Y1受體基因在先天性巨結(jié)腸中的表達及意義[J].實用小兒外科雜志,2011,7(26):513-514.

[16]Dubreuil V,Hirsch MR,Pattyn A,et al.The PHOX2B transcri ption factor coordinately regulates neuronal cell cycle exit and identity[J]．Development,2000,127:5197-5201.

[17]Min J.PHOX2B mutations in patients with Ondine Hirschspru ng disease and a review of the literature[J].Eur J Pediatr,2011,170:1267-1271.

[18]Weibing T,BoL,Xiaoqun H,et al.Aberrant high expression of NRG1 gene in Hirschsprung disease[J].Journal of Pediatric Surgery,2011,47:1694-1698.

*通訊作者：吳江，男，教授、主任醫(yī)師，碩士生導師，研究方向：小兒外科基礎與臨床。E-mail：wujiang2630@163.com

中圖分類號：R656.9

文獻標志碼：A

文章編號：1001-5779(2016)02-0326-03

DOI:10.3969/j.issn.1001-5779.2016.02.055

(收稿日期：2015-02-01)(責任編輯：劉仰斌)