聽神經病相關基因的研究進展

徐彬 付勇

浙江大學醫(yī)學院附屬兒童醫(yī)院耳鼻咽喉頭頸外科，國家兒童健康與疾病臨床醫(yī)學研究中心

【關鍵字】聽神經??；基因

聽神經病(Auditory neuropathy，AN)是一種以言語理解能力受損為主要表現(xiàn)的聽功能障礙性疾病。1992年顧瑞等[1]報道了16例言語識別率與純音聽閾不成比例下降,ABR無法引出或顯著異常的患者。1996年Starr等[2]報道并首次提出“聽神經病”這一概念描述該類聽覺疾病，根據(jù)聽力學檢測的研究結果分析，聽神經病的病變部位在蝸后。臨床主要表現(xiàn)為青少年及成人患者可以聽到聲音卻不能理解其語義，患者的聽覺時域處理功能下降，聽力學檢測表現(xiàn)為患者的純音聽閾與言語識別率不成比例的下降，OAE、CM檢測提示正常,ABR表現(xiàn)為無明顯分化的波形或嚴重異常，聲導抗為A型鼓室圖，但鐙骨肌反射消失或閾值升高。兒童AN患者由于其表達能力所限，臨床表現(xiàn)可能出現(xiàn)差異，主要是通過上述聽力學檢測進行診斷。

聽神經病病因復雜，大致可分為遺傳性因素和非遺傳性因素[3],近年來，隨著人類基因組計劃的完成和高通量測序技術的快速發(fā)展，聽神經病的遺傳因素逐漸被揭示出來，分子遺傳學研究逐漸成為探索AN發(fā)生機制以及確定不同類型AN的重要手段。研究表明40%的AN與遺傳因素有關[4]，是AN的主要致病因素。2006年王秋菊等[5]首次在AN家系中成功定位AUNX1基因座位并命名，將致病基因定位在一定區(qū)域后進行候選基因的篩查和發(fā)現(xiàn)，有望獲得新的AN相關基因，目前至少發(fā)現(xiàn)20個與AN發(fā)病相關的基因。

1 非綜合征型聽神經病相關的基因

1.1 DIAPH3基因

2010年Schoen等[6]研究表明DIAPH3基因是第一個與常染色體顯性遺傳性非綜合征型AN相關的致病基因，DIAPH3基因可以調控細胞的各項生理功能，包括細胞的運動、細胞的粘附、細胞內運輸?shù)萚7]，該基因突變的個體可上調基因表達,使聽神經纖維末梢樹突形態(tài)發(fā)生改變，螺旋神經節(jié)細胞樹突棘的功能受到影響，導致毛細胞功能出現(xiàn)遲發(fā)型損傷[8]。由于聽神經傳入纖維螺旋神經節(jié)樹突95%分布于內毛細胞，5%分布于外毛細胞[9]，當螺旋神經節(jié)樹突棘功能受到影響時，主要是影響內毛細胞的功能，臨床表現(xiàn)為不同程度的聽力下降，ABR明顯異常，但是OAE或CM可引出，即導致患者出現(xiàn)聽神經病的臨床表型。2013年Schoen等[10]應用DIAPH3基因突變小鼠研究其致病機制時，發(fā)現(xiàn)突變型小鼠內毛細胞的纖毛延長，排列紊亂，且與聽力下降的時程相一致，進一步證實DIAPH3基因所致的聽力損失主要是通過影響內毛細胞纖毛的形態(tài)和功能，進而影響聽覺通路的信息傳遞，出現(xiàn)聽力損失。該基因突變導致的AN屬于突觸前型,DIAPH3基因突變的AN患者行人工耳蝸植入后效果較好[11]。

1.2 OTOF基因

OTOF基因是首個明確與常染色體隱性遺傳性非綜合征型AN相關的致病基因。1999年，Yasunaga[12]首次報道了OTOF基因，其可以對otoferlin蛋白進行編碼，該蛋白對膜的轉運具有一定的影響，該蛋白主要在耳蝸內毛細胞基底外側部表達，是帶狀突觸中的一種鈣離子感受器，基因突變使內毛細胞活動區(qū)囊泡的胞吐作用被抑制，從而減少了神經遞質的釋放，導致神經沖動變少。國外學者針對該基因也開展了大量的研究，目前，已在西班牙、意大利、巴基斯坦、美國、英國、韓國、法國等近20個國家地區(qū)的不同人群中進行了該基因的篩查，共發(fā)現(xiàn)突變131余種。而在確診的聽神經病患者中，OTOF基因突變的攜帶率在韓國患者中為20%，在日本患者中為56.5%，在中國患者中為41.2%，巴西患者中為27.3%，在美國患者中為22.2%，提示OTOF基因突變是聽神經病的重要病因之一［13-15］。OTOF基因突變的個體，其聽神經病以突觸及突觸前型為主，攜帶該基因突變的AN患者人工耳蝸植入可取得較好效果［16］。

1.3 PJVK基因

Delmaghani等[17]在2006年首次發(fā)現(xiàn)并命名PJVK基因。該基因是與非綜合征型隱性遺傳性AN相關的另一個基因，可對蛋白pejvakin進行編碼，在小鼠耳蝸Corti器、螺旋神經節(jié)細胞以及前三級聽覺傳入通路(耳蝸核、上橄欖復合體、下丘)的神經元細胞中均發(fā)現(xiàn)有pejvakin蛋白表達。根據(jù)PJVK基因突變所致AN患者的聽力檢查研究發(fā)現(xiàn),PJVK基因突變可干擾聽覺傳導通路,對于內毛細胞功能沒有損害，該突變導致的AN以突觸后型為主。從第一次報道該基因至今,研究者們發(fā)現(xiàn)了該基因的12種突變。因其病變部位常不位于內毛細胞或突觸，攜帶該基因突變的AN患者人工耳蝸植入效果差[18]。

1.4 SLC17A8基因

2002年，SLC17A8基因第一次被克隆并命名［19］，該基因全長80Kb，包含12個外顯子。SLC17A8基因可編碼的囊泡谷氨酸轉運體3蛋白（VGLUT3），可以影響內毛細胞谷氨酸的傳遞，使聽覺傳導系統(tǒng)中谷氨酸傳遞出現(xiàn)障礙，這種致病不僅僅可以在中樞神經系統(tǒng)廣泛表達，研究發(fā)現(xiàn)在小鼠囊斑、壺腹嵴感覺上皮細胞、毛細胞傳入神經纖維以及在斑馬魚側線器官和內耳毛細胞中均有特異性表達［20］，該基因缺陷動物模型的臨所表現(xiàn)與AN非常相似。研究表明該基因所編碼的VGLUT3蛋白與與OTOF基因編碼的otoferlin蛋白均作用于突觸前，攜帶該基因突變的AN患者人工耳蝸植入效果好[21]。

2 綜合征型聽神經病相關的基因

2.1 AIFM1基因

AIFM1基因是1999年由Susin等[22]第一次克隆并命名，該基因含有16個外顯子，可編碼凋亡誘發(fā)因子（Apoptosisinducing factor,AIF）,該基因又稱為AIF基因。該基因可以使凋亡損傷由線粒體轉運至細胞核，最終導致細胞凋亡。有研究表明,AIF可以對線粒體氧化呼吸鏈復合物的進行調節(jié)，從而影響線粒體的生理功能。對小鼠的內耳進行免疫染色發(fā)現(xiàn)，AIF在小鼠的聽覺傳導系統(tǒng)（毛細胞、螺旋神經節(jié)等）有大范圍的表達，該基因突變可使聽覺系統(tǒng)出現(xiàn)障礙。Cowchock等在1985年對一個夏-馬-圖三氏病家系進行研究發(fā)現(xiàn)，該家系患病屬于X隱性遺傳的腓骨肌萎縮綜合癥，又被稱為Cowchock綜合征。早期臨床表現(xiàn)為軸突型感覺運動神經病，部分患者MRI提示腦白質信號異常，可導致聽力和認知問題。Rinaldi等[23]在2012年通過高通量測序在該家系中發(fā)現(xiàn)與家系表型共分離的AIFM1半合子突變c.1478A＞T。2015年王秋菊等[24]應用全外顯子組測序技術，檢查發(fā)現(xiàn)該基因突變導致的聽神經病在我國遲發(fā)型聽神經病患者中比例高達15.53%，發(fā)病年齡大多處于青春期。攜帶AIFM1基因突變的AN患者人工耳蝸植入效果目前未見相關文獻報道。

2.2 WFS1基因

WFS1基因是Strom等[25]于1998年首次發(fā)現(xiàn)，由于它是Wolfram綜合征(Wolframsyndrome，WS)的致病基因，又被稱作wolframin基因。該基因在中樞神經系統(tǒng)及內耳均有表達，突變除了使神經發(fā)生退行性病變外，還可以影響細胞內外的離子轉運，從而引起細胞功能狀態(tài)異常，甚至死亡，直接影響內耳的生理功能[26]。WFSl基因的純合或復合雜合突變均可導致常染色體隱性遺傳的WS。WS又稱為“糖尿病-視神經萎縮-聽力減退-尿崩癥綜合征”，主要累及中高頻聽力，其特點是神經進行性退變和以軸突膨脹為特征的軸突營養(yǎng)不良。WFSl基因的雜合突變(DFNA6/14/38)可導致常染色體顯性遺傳的非綜合征型低頻感音神經性聾(low frequency sensorineural hearing loss，LFSNHL)。很 多AN患者表現(xiàn)為以低頻為主的聽力下降，與WFSl基因的雜合突變有關。攜帶WFS1基因突變的AN患者人工耳蝸植入效果目前未見相關文獻報道。

2.3 MPZ基因

MPZ基因是一個與遺傳性感覺運動性神經病(HSMN)有關的致病基因,基因全長約7kb,包含6個外顯子,可編碼249個氨基酸。MPZ基因突變首先是在Charcot-Marie-Tooth病(即現(xiàn)稱的Hereditary motor sensory neuropathyHSMN)伴聽神經病家系患者中被發(fā)現(xiàn)[27]。近期,Prada等[28]對一個Charcot-Marie-Tooth病伴聽神經病家系進行分子遺傳學研究，并將其顳骨組織進行病理學檢測，發(fā)現(xiàn)了該基因的145位酪氨酸發(fā)生了錯義突變，該突變的表達可造成螺旋神經節(jié)細胞以及中樞和耳蝸內聽神經纖維的大量缺失,而耳蝸的內、外毛細胞的形態(tài)和數(shù)量基本正常,這與AN的病理學特征是一致的。從而推斷，MPZ基因突變是AN發(fā)生的分子遺傳基礎之一。攜帶該突變的AN患者人工耳蝸植入效果目前未見相關文獻報道。

2.4 OPA1基因

OPA1（Optic Atrophy 1）屬于核基因，可對線粒體內源發(fā)動蛋白進行編碼，屬于線粒體塑形蛋白家族的一員。OPA1與呼吸作用復合物直接相關，作為呼吸鏈的一部分，保持呼吸鏈的完整性，參與呼吸作用和能量代謝；在細胞凋亡過程中則以OPA1-PARL復合體的形式發(fā)揮抗凋亡因子的作用。研究顯示，OPA1在類固醇物質的生成等方面，也有著不可替代的作用。OPA1對多種疾病有影響，是顯性視神經萎縮癥（Dominant Optic Atrophy，DOA）的主要基因座，OPA1基因突變患者可能出現(xiàn)感音神經性聽力損失，共濟失調，感覺運動神經病，進行性外眼肌麻痹和線粒體疾?。―OA+表型）相關的綜合征形式的DOA。Santarelli等[29]研究表明攜帶該基因突變的AN患者人工耳蝸植入可使患者受益。

3 線粒體基因：12SrRNA（T1095C）

12SrRNA屬于線粒體DNA(mtDNA)，該基因突變可造成遺傳性聾，屬于母系遺傳，攜帶該基因的患者需避免使用氨基糖甙類抗生素，該基因常見的3個與耳聾相關突變位點:A1555G突變、C1494T突變、T961G突變。目前另有研究表明，T1095C突變也與聽力損失有。該核苷酸位于核糖體的P位點，表明在線粒體蛋白質合成的起始中起重要作用，此位點T到C的轉換打破了12SrRNA的第25螺旋莖桿結構中一個進化上保守的堿基對。T1095C進一步導致的12SrRNA的三極或四級結構的改變，可能會影響線粒體的蛋白質合成功能，因此而導致線粒體功能障礙和聽力損失。12SrRNA基因中的T1095C突變可能導致聽神經病變發(fā)生[30]。攜帶該突變的AN患者人工耳蝸植入效果目前未見相關文獻報道。

4 展望

上述的不同基因突變可導致內毛細胞到聽神經聽覺通路的不同部位的結構功能異常，從分子學水平上解釋了AN病理機制。綜上所述，通過對AN基因的研究，可以更好的發(fā)現(xiàn)AN致病機制，對其治療方式的選擇、預后效果的評估提供理論依據(jù)，為AN患者提供精準化的治療。