OTOF基因突變?cè)诜蔷C合征性聾中的研究進(jìn)展

白雪晶 馮磊

昆明醫(yī)科大學(xué)第六附屬醫(yī)院云南省玉溪市人民醫(yī)院（玉溪653100）

耳聾是一種常見的遺傳性疾病，分為綜合征性聾（syndromic hearing loss，SHL）和非綜合征性聾（Nonsyndromic hearing loss，NSHL）兩大類，發(fā)病率較高，每1000 個(gè)新生兒當(dāng)中就有1-3 個(gè)被確診，終身攜帶，嚴(yán)重影響了患者的生活質(zhì)量[1]。突變譜和突變頻率由于種族、地理、社會(huì)和醫(yī)學(xué)因素的不同而存在差異，遺傳在發(fā)病機(jī)制中起到了重要作用，在歐洲發(fā)達(dá)國(guó)家，三分之二的HL 病例由遺傳因素引起，其中約70%為NSHL，約30%為SHL[2]；剩下的三分之一的病例可以歸因于環(huán)境和未知的遺傳因素。在東亞的一些國(guó)家大約有一半的病例由遺傳因素引起，非綜合征性聾占到60%-70%，其余的一半病例歸因于其他環(huán)境和不能鑒別的遺傳因素[3]。該疾病可能是常染色體顯性、常染色體隱性、X隱性或者線粒體遺傳。NSHL根據(jù)其遺傳方式又可分為:常染色體顯性遺傳(臨床上多表現(xiàn)為語(yǔ)后聾)，所占比例為15%～24%；常染色體隱性遺傳(臨床上多表現(xiàn)為語(yǔ)前聾)，所占比例為75%～85%；X-連鎖遺傳方式約占1%；不足1%的比例為線粒體突變、母系遺傳及Y-連鎖遺傳[4]。目前遺傳性聽力缺失最常見的原因是GJB2，超過了一半的比例，其次是

SLA26A4、MYO15A、OTOF、CDH23和TMC1基因的突變[5]。本文綜述引起遺傳性耳聾的OTOF基因。

1 概述

OTOF(MIM#601071)，位于DFNB9 基因座上，即染色體2p23.1位置，該基因的突變是神經(jīng)性非綜合征隱性耳聾的原因。在這個(gè)基因中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了幾種編碼多種異形體的轉(zhuǎn)錄變體，到目前為止，該基因至少鑒別出110個(gè)不同位點(diǎn)的突變[6]。

OTOF基因的突變被報(bào)道為非綜合征隱性遺傳聽覺神經(jīng)病變譜系障礙（Auditory neuropathy spectrum disorder ,ANSD)的主要原因。ANSD 目前主要通過耳聲發(fā)射和（或）耳蝸微音電位引出，聽性腦干反應(yīng)無法引出或波形嚴(yán)重異常來診斷[7]。但是ANSD的病因復(fù)雜多變，難以通過目前的臨床檢測(cè)手段判斷其具體的病因，給治療帶來了一些挑戰(zhàn)性。把基因檢測(cè)與臨床篩查相結(jié)合被認(rèn)為是有應(yīng)用前景的診療方案，可能提高ANSD的治療效果。

2 OTOF基因及結(jié)構(gòu)域

OTOF基因編碼耳畸蛋白（otoferlin），這種蛋白質(zhì)屬于哺乳動(dòng)物蛋白質(zhì)家族，這個(gè)家族還有dysferlin 和myoferlin 兩個(gè)成員，它們和線蟲的精子形成因子（FER-1）具有同源性。同源性表明，這種蛋白質(zhì)可能與囊泡膜融合有關(guān)，otoferlin 參與了囊泡與細(xì)胞膜，以及囊泡與囊泡的融合。在囊泡中，otoferlin的功能可能與內(nèi)吞蛋白有關(guān)[8]。通過RT-PCR發(fā)現(xiàn)otoferlin在老鼠的耳蝸、前庭和大腦中表達(dá)，在胚胎時(shí)期進(jìn)行原位雜交，分別在19.5 天、P0、P1 期在內(nèi)毛細(xì)胞、外毛細(xì)胞和螺旋神經(jīng)節(jié)細(xì)胞中隱約可見otoferlin 標(biāo)記[9]。在耳蝸,胚胎期和新生小鼠otoferlin 主要表達(dá)在內(nèi)毛細(xì)胞,外毛細(xì)胞和螺旋神經(jīng)節(jié)細(xì)胞著色較淺，在球囊、橢圓囊、半規(guī)管的神經(jīng)上皮以及前庭神經(jīng)元Ⅰ型細(xì)胞也有表達(dá)。而在成年小鼠耳蝸中繼續(xù)在內(nèi)毛細(xì)胞有高度表達(dá),并不表達(dá)在外毛細(xì)胞和支持細(xì)胞上[10]。

OTOF基因編碼的蛋白質(zhì)有兩種形式，短形式有3個(gè)C2域和一個(gè)羧基跨膜域，編碼一個(gè)4,954-bp的轉(zhuǎn)錄本，包含一個(gè)3690-bp的開放閱讀框和一個(gè)1038-bp非編碼區(qū)，在位置4934處有一個(gè)多聚腺苷酸化信號(hào)，這個(gè)由1,230個(gè)氨基酸組成的蛋白質(zhì)，分子質(zhì)量為140.5 kD，研究表明這種形式僅僅存在于人類；而長(zhǎng)形式有6個(gè)C2域和一個(gè)跨膜域，由48個(gè)外顯子組成，跨度約為90Kb，在小鼠和人類均發(fā)現(xiàn)。

Otoferlin 的C2 區(qū)域蛋白可以與磷脂及蛋白質(zhì)結(jié)合，并在細(xì)胞膜運(yùn)輸和信號(hào)傳導(dǎo)方面起重要作用。因此，C2區(qū)域蛋白可以與胞漿磷脂酶A2、突觸結(jié)合蛋白Ⅰ，Ras 相關(guān)GTP 結(jié)合蛋白等相結(jié)合,參與神經(jīng)遞質(zhì)的釋放,由此可以推測(cè)otoferlin 與鈣離子相關(guān)的突觸囊泡融合及神經(jīng)遞質(zhì)的釋放有關(guān)[11]。

Otoferlin 的表達(dá)與神經(jīng)元突觸傳遞密切相關(guān)，Otoferlin被認(rèn)為是毛細(xì)胞胞吐的鈣離子傳感器，補(bǔ)充經(jīng)典的突觸融合蛋白突觸synaptotagmin-1（SYT1）和synaptotagmin-2（SYT2）。在小鼠毛細(xì)胞中，otoferlin 的表達(dá)與突觸的傳入相關(guān),并發(fā)現(xiàn)otoferlin 局限在突觸小泡相關(guān)帶，otoferlin 的C2 域結(jié)合Ca2+并表現(xiàn)出Ca2+依賴性。Roux等人[10]的結(jié)果表明，OTOF-/-的小鼠聽力完全缺失，盡管正常的突觸結(jié)構(gòu)存在并有Ca2+分泌，但內(nèi)毛細(xì)胞的胞吐作用幾乎完全喪失，所以推斷Otoferlin是突觸小泡胞吐的關(guān)鍵，在聽覺內(nèi)毛細(xì)胞突觸帶，它可以作為主要的Ca2+傳感器觸發(fā)膜融合。

3 OTOF基因突變

OTOF基因的突變?cè)谕怙@子和內(nèi)含子上是隨機(jī)分布的，本文對(duì)已知的109個(gè)突變位點(diǎn)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，見表1。

OTOF基因突變是引起遺傳性耳聾的一大原因，文獻(xiàn)已經(jīng)報(bào)道了100多個(gè)OTOF基因突變位點(diǎn)，OTOF基因編碼的Otoferlin的表達(dá)與神經(jīng)元突觸傳遞密切相關(guān)。通過分析發(fā)現(xiàn)，Otoferlin的C2A-F結(jié)構(gòu)域中，C2F 域發(fā)生突變的頻率最高，然后依次是C2E、C2A、C2C、C2D、C2B，這為我們研究耳聾蛋白質(zhì)組學(xué)提供了一個(gè)新思路，是否在C2 不同的結(jié)構(gòu)域存在不同的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，某些結(jié)構(gòu)更容易引起突變；或者存在與聽力發(fā)生密切相關(guān)的物質(zhì)，所以發(fā)生突變更容易表現(xiàn)出耳聾。Ramakrishnan 等人[12]研究結(jié)果表明，Otoferlin的與Ca2+結(jié)合的C2結(jié)構(gòu)域與囊泡釋放有關(guān)，野生型otoferlin C2F 域以Ca2+依賴的方式結(jié)合syntax1A和SNAP-25，它們的相互作用可以調(diào)節(jié)毛細(xì)胞突觸傳遞和內(nèi)毛細(xì)胞的功能，而突變型可能由于Ca2+釋放減少引起蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)改變而不能發(fā)揮作用；C2D 結(jié)合在Cav1.3II-III環(huán)上，該結(jié)構(gòu)域發(fā)生突變使這種結(jié)合對(duì)Ca2+不敏感引起結(jié)合作用減弱，導(dǎo)致信號(hào)傳遞中斷；而C2A 與syntax1A 的結(jié)合對(duì)Ca2+不敏感，C2B 和C2E 不依賴Ca2+結(jié)合syntax1A。因此，在毛細(xì)胞突觸傳遞中，C2F和C2D結(jié)構(gòu)域發(fā)揮著不可替代的作用，其他結(jié)構(gòu)域的作用機(jī)制有待進(jìn)一步研究，這對(duì)我們進(jìn)行OTOF基因引起的聽神經(jīng)病的診斷和治療具有重要指導(dǎo)意義。

4 OTOF 基因突變對(duì)ANSD 耳蝸植入術(shù)效果的預(yù)測(cè)意義

對(duì)于非綜合性聾，可通過藥物及助聽器，甚至耳蝸植入術(shù)來進(jìn)行干預(yù)。其中ANSD 通過以上治療沒有確定的治療效果，目前國(guó)際上主要的干預(yù)方式集中于人工耳蝸植入，但有些病例取得了良好的效果，有些則差強(qiáng)人意，推測(cè)療效可能與病變部位的不同有關(guān)[27]。OTOF基因是目前研究最為透徹也是第一個(gè)確定的與非綜合征型ANSD相關(guān)的基因，是目前明確的聽突觸病變型（突觸前型）ANSD 的重要病因。已有研究表明，攜帶該基因的ANSD患者人工耳蝸植入效果較好[28]。OTOF基因與我國(guó)人群ANSD的發(fā)生有較大的相關(guān)性，但利用基因手段來預(yù)測(cè)ANSD 患者耳蝸植入術(shù)后言語(yǔ)康復(fù)效果進(jìn)而指導(dǎo)臨床診治目前尚不成熟，需要進(jìn)一步研究。