孕前耳聾基因篩查和耳聾預(yù)防

查樹偉 查 佶 許豪勤,* 綜述 呂年青 審校

1. 江蘇省計(jì)劃生育科學(xué)技術(shù)研究所(南京，210036)；2. 美國德雷塞爾大學(xué)

·綜 述·

孕前耳聾基因篩查和耳聾預(yù)防

查樹偉1查 佶2許豪勤1,*綜述 呂年青1審校

1. 江蘇省計(jì)劃生育科學(xué)技術(shù)研究所(南京，210036)；2. 美國德雷塞爾大學(xué)

聽力殘疾位居各類殘疾之首，聽力障礙不僅給聽力殘疾人群帶來了巨大的痛苦，影響他們的身心健康及生活質(zhì)量，也直接影響到出生人口素質(zhì)，是孕前檢查和遺傳咨詢中常見遺傳疾病之一[1]。本文對耳聾基因篩查的研究進(jìn)展、耳聾基因位點(diǎn)研究、耳聾基因芯片篩查結(jié)果以及孕前耳聾基因篩查咨詢指導(dǎo)和耳聾預(yù)防進(jìn)行綜述。

1 耳聾與遺傳性耳聾概況

1.1 耳聾和聽力損失

人聽覺系統(tǒng)中傳音、感音及其聽覺傳導(dǎo)通路中的聽神經(jīng)和各級中樞發(fā)生病變，引起不同程度的聽力減退，都可表現(xiàn)為聽力障礙，統(tǒng)稱為耳聾。1965年美國眼耳科學(xué)會推薦的正常聽力標(biāo)準(zhǔn)為26 dB HL，世界衛(wèi)生組織(WHO)把正常聽力定為25 dB HL以內(nèi)， 2012年開始實(shí)施的美國《兒童聽力篩查指南》將兒童聽力篩查鑒定最小值降低了5 dB HL，使區(qū)分聽力正常與否的界限確定在20 dB HL，是最為嚴(yán)格的聽力篩查標(biāo)準(zhǔn)[2]。最近，WHO《耳聾和聽力損失》實(shí)況報(bào)道中認(rèn)為，殘疾性聽力損失是指成人更好的那只耳朵聽力喪失超過40分貝，兒童更好的那只耳朵聽力喪失超過30分貝。實(shí)況報(bào)道還闡述了一個(gè)重要事實(shí)，占全世界人口的5%即全球3.6億人有殘疾性聽力損失，其中成人有3.28億、兒童為3200萬，大部分生活在低收入和中等收入國家[3]。2006年12月公布的第二次全國殘疾人抽樣調(diào)查顯示，中國現(xiàn)有聽力殘疾者在2600萬以上，位居五大殘疾(聽力殘疾、視力殘疾、肢體殘疾、智力殘疾和精神殘疾)之首[4]。

1.2 遺傳性耳聾和先天性耳聾

遺傳性耳聾是由于遺傳物質(zhì)發(fā)生了改變(基因突變或染色體畸變)所致的耳聾，異常的遺傳物質(zhì)傳給后代導(dǎo)致的耳聾，這是人類最常見的感覺神經(jīng)系統(tǒng)缺陷。如果合并有外耳畸形，或者同時(shí)發(fā)生其它器官或系統(tǒng)疾病，稱為綜合征型耳聾(SHI),占遺傳性耳聾的30%；而沒有視覺可見的外耳畸形及與耳聾同時(shí)出現(xiàn)的其它器官或系統(tǒng)疾病，稱為非綜合征型耳聾(NSHI)，占遺傳性耳聾的70%[5]。先天性耳聾可能由于孕前遺傳性因素導(dǎo)致遺傳性耳聾；也可能由于妊娠過程中的不良因素所致：孕婦感染風(fēng)疹、梅毒或其它病原微生物感染，妊娠期不當(dāng)使用耳毒性藥物，如氨基糖甙類、細(xì)胞毒性藥物、抗瘧藥和利尿劑；先天性耳聾還可能由于分娩過程中或新生兒的某些并發(fā)癥導(dǎo)致，包括：出生窒息(分娩時(shí)缺氧)，低出生體重，新生兒嚴(yán)重黃疸。這些并發(fā)癥可能損害新生兒聽覺神經(jīng)[3]。

1.3 NSHI遺傳模式

NSHI具有單基因遺傳病或線粒體遺傳病的遺傳特征。NSHI中常染色體隱性遺傳(DFNB)病例:常染色體顯性遺傳(DFNA)病例:X連鎖遺傳(DFNX)病例，三者比例約為77:22:1[6]。其它還有自身免疫性聽神經(jīng)病(AUNA)、修飾基因位點(diǎn)(DFNM，占1%)、Y連鎖遺傳及線粒體遺傳(DFNY，占1%～2%)[7]。DFNB病例一般表現(xiàn)為語前聾，即在出生后就對聲音沒有反應(yīng)；DFNA病例表現(xiàn)為語后聾，即在10～30歲之間發(fā)病，聽力下降，并隨著年齡增加不斷加重，以致達(dá)到極重度耳聾[5-6]。位于同一個(gè)基因的突變可以導(dǎo)致伴隨不同遺傳模式的多種臨床表現(xiàn)[6]。

2 耳聾基因與位點(diǎn)研究

在人類基因組測序基本完成后進(jìn)入了對基因相互作用和功能研究的后基因組時(shí)代，從而促進(jìn)了遺傳學(xué)與臨床醫(yī)學(xué)的結(jié)合，應(yīng)用于臨床的耳聾基因與位點(diǎn)研究也取得了顯著成果，推動了耳聾的診斷由影像和聽力學(xué)水平發(fā)展到分子水平。在NSHI中GJB2、SLC26A4和線粒體DNA是中國最常見的致病基因[7]。

2.1 GJB2基因

在聲音傳導(dǎo)中，GJB2基因編碼的間隙連接蛋白26形成營養(yǎng)、帶電荷離子和細(xì)胞間信號分子的傳輸通道，調(diào)控鉀離子經(jīng)內(nèi)耳毛細(xì)胞循環(huán)回流進(jìn)入耳蝸內(nèi)淋巴液，以前認(rèn)為GJB2基因突變影響鉀離子進(jìn)入內(nèi)淋巴液循環(huán)而導(dǎo)致感音神經(jīng)性聾。而近幾年的研究證明，GJB2在柯替氏器的發(fā)育中很重要，而這一環(huán)節(jié)發(fā)生在聽力發(fā)生之前。在GJB2條件性敲除的小鼠中，內(nèi)耳毛細(xì)胞的Ribbon突觸發(fā)育不完全，I型傳入神經(jīng)纖維不能完成對于內(nèi)耳毛細(xì)胞的神經(jīng)分布的精細(xì)修整。支持細(xì)胞的自發(fā)性去極化在第八天之后依然很強(qiáng)[8]。GJB2的小鼠敲減模型證明，敲減的時(shí)間點(diǎn)影響聽力喪失的模式。CJB2敲減較早的小鼠出現(xiàn)柯替氏器的畸形以及中圈毛細(xì)胞顯著缺失。而CJB2敲減較晚的小鼠柯替氏器發(fā)育正常，只在底圈出現(xiàn)毛細(xì)胞缺失[9]。而另一研究顯示,在小鼠出生五天后條件性敲除GJB2可以導(dǎo)致晚發(fā)型聽力喪失。最初為高頻區(qū)聽力喪失，之后漸漸擴(kuò)散到中頻及低頻區(qū)。GJB2缺失可能削弱了耳蝸主動性放大而導(dǎo)致了晚發(fā)型聽力損失[10]。GJB2基因突變是兒童遺傳性耳聾最常見的致病原因，其基因突變方式、位點(diǎn)復(fù)雜多樣，并具有種族特異性，其中最多見的為c.30delG或c.35delG突變，地中海國家和美國NSHI患者中c.30delG或c.35delG突變占60%～85%；猶太人中最常見c.167delT突變占53%，而c.30delG突變只占18%；日本人中該基因突變僅占13%，歐美人群中c.30delG或c.35delG的熱點(diǎn)突變在中國人群中未被發(fā)現(xiàn)[11]。在中國人群中，26%～33%的語前聾患兒為GJB2基因(主要為c.235delC)突變所致，占常染色體隱性遺傳耳聾28%。GJB2基因突變還可導(dǎo)致DFNA耳聾(DFNA1A)，在中國人群中最常見的突變有p.W44C、p.W44S、p.R143Q、p.D179N、p.R184Q和p.C202F。此外，GJB2基因突變還可以導(dǎo)致SHI(耳聾伴掌跖角化病)，相關(guān)突變主要有p.G59A、p.R75W和p.R75Q[7]。研究發(fā)現(xiàn)攜帶GJB2 p.R75W突變的轉(zhuǎn)基因小鼠的發(fā)育異常，大上皮塉在出生后細(xì)胞凋亡時(shí)間相比野生型小鼠延長[12]。耳蝸支持細(xì)胞發(fā)育不全，外耳毛細(xì)胞的柯替氏器隧道、Nuel間隙以及周圍間隙缺失，外耳毛細(xì)胞被周圍支持細(xì)胞擠壓[13]。

2.2 SLC26A4基因

SLC26A4基因突變能夠?qū)е虑巴?dǎo)管擴(kuò)大，明確為DFNB4耳聾，一般雙等位基因發(fā)生突變時(shí)會導(dǎo)致表型的出現(xiàn)。另外，SLC26A4基因突變還是Pendred綜合征(前庭水管擴(kuò)大或伴Mondini畸形、神經(jīng)性聾和甲狀腺腫)的致病基因。SLC26A4基因編碼的Pendrin蛋白主要由疏水性氨基酸組成，是HCO3-, Cl-和I-等負(fù)離子的電中性交換器。Pendrin蛋白表達(dá)于內(nèi)淋巴管和內(nèi)淋巴囊上皮細(xì)胞及橢圓囊和球囊邊緣的神經(jīng)細(xì)胞中，此外，也表達(dá)于甲狀腺和腎臟中。Pendrin蛋白發(fā)生異常影響細(xì)胞內(nèi)外陰離子的轉(zhuǎn)運(yùn)，從而影響聲音傳遞而導(dǎo)致聽力損失。多西環(huán)素誘導(dǎo)的轉(zhuǎn)基因SlC26A4表達(dá)的小鼠模型證明，Pendrin蛋白對于發(fā)育很重要，而對于聽力的維持并不必需。SlC26A4Δ/Δ基因敲除的小鼠出現(xiàn)前庭小管增大和耳蝸Mondini類畸形，在胚胎期第14.5天耳腔體積增大，之后耳蝸內(nèi)淋巴液出現(xiàn)酸性化。內(nèi)耳的Pendrin蛋白表達(dá)缺失還會引起一些繼發(fā)性病變，包括血管紋邊緣細(xì)胞的鉀離子分泌增高，血管紋的氧化應(yīng)激和氮化應(yīng)激(nitrative)反應(yīng)，中間細(xì)胞的鉀離子通道KCNJ10缺失，內(nèi)耳蝸電位缺失，內(nèi)淋巴液鈣離子濃度增高以及感覺細(xì)胞和血管紋的退化[14]。SLC26A4基因IVS7-2 A>G是中國人大前庭導(dǎo)管綜合征中的第一熱點(diǎn)突變，占突變總數(shù)的63.5%，在71.9%的大前庭水管患者中可以發(fā)現(xiàn)此突變，2%～3%的正常人攜帶此種雜合突變；c.2168A>G是第二熱點(diǎn)突變。含SLC26A4突變的小鼠模型的甲狀腺具有形態(tài)學(xué)缺陷，微囊泡萎縮，內(nèi)耳出現(xiàn)病理學(xué)特征，包括覆膜增厚，β-tectorin蛋白表達(dá)降低，內(nèi)耳毛細(xì)胞的BK離子通道表達(dá)降低，內(nèi)耳骨鈣化降低。其甲狀腺病變與耳聾具有相關(guān)性[15]。

2.3 線粒體基因

線粒體DNA具有自我復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和編碼功能，同時(shí)也受DNA的調(diào)控。線粒體遺傳屬于母系遺傳[16]。1993年首次發(fā)現(xiàn)線粒體的rRNA基因突變與抗生素引起的聽力損失密切相關(guān)，相關(guān)位點(diǎn)突變可導(dǎo)致氨基糖苷類藥物性耳聾(AAID)。氨基糖甙類抗生素的使用可造成耳聾，對氨基糖甙類藥物有易感性的人群，即使使用正常劑量甚至微量藥物都可能造成聽力損失。mtDNA 突變導(dǎo)致的遺傳性耳聾可表現(xiàn)為兒童期感音神經(jīng)性耳聾，也可表現(xiàn)為藥物引起的感音神經(jīng)性耳聾和非藥物誘發(fā)的遲發(fā)型感音神經(jīng)性耳聾。中國人群mtDNA 12S rRNA基因上存在的兩個(gè)突變位點(diǎn)分別是1555A>G和1494C>T。1555 A>G突變致非綜合性和氨基糖苷誘發(fā)的耳聾，與甲基化水平相關(guān)。其突變位點(diǎn)靠近一個(gè)進(jìn)化保守的莖環(huán)結(jié)構(gòu)。此結(jié)構(gòu)包含兩個(gè)串聯(lián)腺嘌呤殘基，可被rRNA腺嘌呤的位點(diǎn)特異性N6雙甲基轉(zhuǎn)移酶h-mtTFB1/TFB1M甲基化。在含1555A>G突變的病人細(xì)胞中，12s rRNA甲基化水平增高，導(dǎo)致了依賴于ROS的AMP激酶激活以及促凋亡的核轉(zhuǎn)錄因子E2F1激活。而mtTFB1轉(zhuǎn)基因小鼠的多種組織中12s rRNA甲基化水平提高，內(nèi)耳的血管紋和螺旋神經(jīng)節(jié)神經(jīng)元發(fā)生凋亡，并且出現(xiàn)依賴E2F1的聽力逐漸喪失[17]。關(guān)于1494C>T突變在體外細(xì)胞學(xué)實(shí)驗(yàn)中的研究表明，其與正大霉素的組合會加重線粒體的功能失調(diào)，包括ATP生成下降，線粒體膜電位下降，活性氧自由基上升。功能紊亂線粒體融合增加，LC3-B上調(diào)導(dǎo)致線粒體自噬[18]。中國人群中mtDNA 1555 A>G攜帶率為3.34%，mtDNA 1494 C>T攜帶率為0.45%[7]。

3 耳聾基因芯片與篩查結(jié)果

3.1 耳聾基因芯片和位點(diǎn)

針對耳聾基因以及位點(diǎn)設(shè)計(jì)的芯片能夠同時(shí)檢測耳聾的多個(gè)突變基因位點(diǎn)，便于耳聾基因篩查工作的開展。然而，國外一些較高通量的基因芯片所需設(shè)備及芯片造價(jià)昂貴或設(shè)計(jì)復(fù)雜，以及耳聾基因的遺傳及種族異質(zhì)性，如中國人和白種人的耳聾突變熱點(diǎn)和基因存在很大差異，使得國外的芯片不太適合在中國用于大規(guī)模的耳聾基因篩查及臨床診斷[19]。經(jīng)過10年大規(guī)模系統(tǒng)的全國耳聾分子流行病學(xué)調(diào)查，針對中國人NSHI的突變熱點(diǎn)，中國也開發(fā)了遺傳性耳聾基因檢測芯片，檢測4個(gè)常見耳聾基因中的9個(gè)位點(diǎn)，包括GJB2基因c.35 del G、c.176 del 16、c.235 del C、c.299 del AT，GJB3基因c.538 C>T，SLC26A4基因c.2168 A>G、IVS7-2 A>G和線粒體12S rRNA基因1494 C>T、1555 A>G。芯片技術(shù)是將等位基因特異性引物延伸聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)與通用芯片相結(jié)合，達(dá)到快速、敏感和準(zhǔn)確的目的，而且操作簡單，易于標(biāo)準(zhǔn)化，適宜臨床推廣應(yīng)用[20]。

3.2 篩查人群分類和結(jié)果分析

基于WHO出生缺陷“三級預(yù)防”策略，應(yīng)用耳聾基因檢測手段預(yù)防耳聾的一級預(yù)防人群包括有生育意愿耳聾患者、有生育意愿耳聾高危人群和孕前一般人群；二級預(yù)防人群是孕期人群；三級預(yù)防人群為新生兒。目前耳聾基因篩查的研究報(bào)告人群主要集中在耳聾患者、正常(孕期)人群和新生兒，突變檢出結(jié)果見表1[21-35]。更為確切的耳聾基因突變檢出率，尚需要對文獻(xiàn)的質(zhì)量進(jìn)行評價(jià)，經(jīng)過Meta分析獲得。①耳聾患者耳聾基因篩查可以對少數(shù)有生育愿意的患者進(jìn)行遺傳咨詢指導(dǎo)(一級預(yù)防)和保存部分患兒的殘余聽力(三級預(yù)防)。從表1中受檢耳聾患者的年齡[21-26]不難看出，耳聾基因篩查的結(jié)果只能對少部分患者進(jìn)行婚配和生育指導(dǎo)以及遺傳咨詢，在這部分人群中起到預(yù)防耳聾的效果。②孕期人群耳聾基因篩查可以減少聾兒的出生(二級預(yù)防)，研究[30，37]提示夫婦同為耳聾基因突變攜帶者，其后代耳聾風(fēng)險(xiǎn)更大。③新生兒耳聾基因篩查可以提供遲發(fā)型或潛在耳聾的遺傳信息，避免或減少耳聾發(fā)生(三級預(yù)防)，表1中顯示一些研究[31-35]分別對聽力初篩通過和未通過新生兒耳聾基因篩查結(jié)果進(jìn)行了報(bào)道。綜上所述，目前的研究側(cè)重于耳聾的二級預(yù)防和三級預(yù)防，如果對孕前耳聾高危人群進(jìn)行耳聾基因篩查，可以有針對性地進(jìn)行遺傳咨詢指導(dǎo)；如果對孕前檢查人群進(jìn)行耳聾基因篩查，可以直接對婚育夫婦進(jìn)行孕前健康教育、風(fēng)險(xiǎn)提示和咨詢指導(dǎo)。因此，有必要在孕前高危人群和孕前檢查人群中進(jìn)行耳聾基因篩查的應(yīng)用研究，以實(shí)現(xiàn)耳聾的一級預(yù)防。

4 耳聾基因篩查應(yīng)用前景與耳聾預(yù)防

4.1 孕前耳聾基因篩查意義

婚前檢查、孕前檢查和產(chǎn)前檢查是預(yù)防和減少出生缺陷發(fā)生的主要方法，隨著群眾對生殖健康、優(yōu)生優(yōu)育的需求越來越高，一些高危人群如耳聾人群的生殖健康、優(yōu)生優(yōu)育指導(dǎo)愈顯重要。應(yīng)用現(xiàn)代分子診斷技術(shù)-遺傳性耳聾基因芯片對高危人群開展聽力障礙的病因檢測對預(yù)防出生缺陷具有重要意義：一是對聾人或有聾人親屬的家庭及已生育聾兒的聽力正常夫婦進(jìn)行生育指導(dǎo)，降低聾兒發(fā)生可能；二是及早明確耳聾的病因，及早采取治療干預(yù)措施，提高治療效果；三是能預(yù)防遺傳性耳聾發(fā)生，降低或避免遲發(fā)型耳聾的發(fā)生；四是能盡早發(fā)現(xiàn)藥物性耳聾的高危人群，指導(dǎo)人群合理用藥，避免藥物性耳聾的發(fā)生。

表1 文獻(xiàn)研究中耳聾基因篩查突變檢出結(jié)果[例(%)]

4.2 孕前檢查預(yù)防遺傳性耳聾

孕前檢查人群中NSHI高風(fēng)險(xiǎn)夫婦需要參加耳聾基因篩查,包括：①已領(lǐng)取結(jié)婚證準(zhǔn)備生育且有聽力障礙的殘疾人；②本人無聽力障礙但家庭直系親屬中有聽力障礙的準(zhǔn)備生育夫婦；③已生育有聽力障礙的孩子符合再生育條件準(zhǔn)備生育的夫婦；④藥物性致聾人群的母系家族成員中有生育意愿的夫婦；⑤有聽力障礙的子女自愿參加檢查。此外條件許可時(shí)一些人群也需要參加耳聾基因篩查,如孕前檢查中的一般人群夫婦，已懷孕(孕期或產(chǎn)前)婦女的NSHI高風(fēng)險(xiǎn)(或一般)人群夫婦，新生兒等[6]。依據(jù)耳聾基因篩查結(jié)果，分析不同基因和位點(diǎn)的突變類型，有針對性地進(jìn)行遺傳咨詢指導(dǎo)，有效地預(yù)防遺傳性耳聾的發(fā)生。

4.3 建立初級耳聾預(yù)防體系

在孕前檢查工作中通過開展預(yù)防耳聾的折頁、展板和視頻等宣傳，了解NSHI高風(fēng)險(xiǎn)人群和一般人群夫婦對耳聾基因篩查檢測和咨詢的需求，建立耳聾基因篩查的宣傳提示系統(tǒng)；依據(jù)WHO預(yù)防耳聾初級戰(zhàn)略任務(wù)的要求，建立預(yù)防耳聾的孕前、孕婦、圍生期、新生兒和兒童的風(fēng)險(xiǎn)提示系統(tǒng)；總結(jié)對耳聾基因篩查的檢測報(bào)告解讀、常見問題解答、導(dǎo)致AAID耳聾基因攜帶者用藥指南以及其它注意事項(xiàng)，建立耳聾基因篩查咨詢提示系統(tǒng)，并建立耳聾高危人群信息檔案數(shù)據(jù)庫。WHO提出的初級預(yù)防耳聾的戰(zhàn)略任務(wù)包括：①為預(yù)防麻疹、腦膜炎、風(fēng)疹和腮腺炎等兒童期疾病進(jìn)行免疫接種；②為預(yù)防風(fēng)疹進(jìn)行孕前免疫接種，；③對孕婦進(jìn)行梅毒和其他感染的篩查和治療；④改善圍生期護(hù)理以促進(jìn)安全分娩；⑤避免使用耳毒性藥物；⑥轉(zhuǎn)診高危嬰兒(如有家族耳聾史、低出生體重、出生窒息、患黃疸或腦膜炎等)，及早進(jìn)行聽力測評，并在需要時(shí)迅速診斷和進(jìn)行適當(dāng)治療；⑦減少對巨大噪音的暴露；⑧預(yù)防中耳炎引起的聽力損失[3]。

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[責(zé)任編輯：王麗娜]

江蘇省科技廳科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)計(jì)劃(BM2013058，BM2014034)；江蘇省科技廳臨床醫(yī)學(xué)科技專項(xiàng)-公共衛(wèi)生關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用研究(BL2014098)

2015-03-30

2016-03-14

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