卵巢功能早衰相關(guān)基因研究進(jìn)展

萬 瓊，葉 紅

(三峽大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院，湖北 宜昌 443000)

卵巢功能早衰相關(guān)基因研究進(jìn)展

萬 瓊，葉 紅

(三峽大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院，湖北 宜昌 443000)

卵巢功能早衰(Premature ovarian failure，POF)是女性不孕常見病因之一，其發(fā)病率有逐年上升的趨勢。POF的病因復(fù)雜，主要包括遺傳學(xué)因素、免疫學(xué)因素、醫(yī)源性因素及代謝、環(huán)境、感染等因素，但部分特發(fā)性卵巢功能早衰患者病因及機(jī)制尚不完全明確。近年，關(guān)于POF發(fā)病機(jī)制的分子生物水平研究較多，但無論是基因單核苷酸多態(tài)性的分析及家族遺傳學(xué)的研究還是進(jìn)一步蛋白功能學(xué)的研究，都顯示性染色體上的FMR1、BMP15及常染色體上的FSHR、GDF9、FOXL2等基因突變可能與卵巢早衰發(fā)生相關(guān)。本文將從遺傳學(xué)角度對(duì)POF病因?qū)W進(jìn)行綜述。

卵巢功能早衰；遺傳；基因突變；單核苷酸多態(tài)

卵巢是一種具有其獨(dú)特發(fā)育周期的內(nèi)分泌器官，卵泡的周期性更新替換維持女性的生殖健康及生活質(zhì)量。個(gè)人停經(jīng)年齡受遺傳、免疫、環(huán)境、感染等因素的影響。以最后一次月經(jīng)為標(biāo)準(zhǔn)，女性自然停經(jīng)年齡平均在50.7歲[1]。卵巢功能早衰(Premature ovarian failure，POF)主要是指女性在40歲之前發(fā)生卵巢功能的衰退，近年國際上逐漸使用原發(fā)性卵巢功能不全(Primary ovarian insufficiency，POI)取代對(duì)POF的命名，臨床表現(xiàn)為原發(fā)性閉經(jīng)或者繼發(fā)性閉經(jīng)，并伴有不同程度的絕經(jīng)綜合征，包括性欲低下、陰道干澀、不孕、潮熱多汗、失眠多夢等，由于雌激素水平下降易引起脂肪代謝紊亂導(dǎo)致冠心病、骨質(zhì)疏松癥等。本病的發(fā)病率呈逐年上升趨勢且有低齡化趨勢[2]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，本病在40歲之前的發(fā)病率為1%～2%，在30歲之前的發(fā)病率為0.1%[3]，在20歲以前發(fā)病率為0.01%[4]。POF病因復(fù)雜，遺傳，自身免疫，環(huán)境，醫(yī)療(卵巢手術(shù)，放、化療)，代謝，感染等因素均可導(dǎo)致POF的發(fā)生，且存在個(gè)體差異。近年來，國內(nèi)外關(guān)于POF病因及發(fā)病機(jī)制的研究多集中于遺傳、基因突變及免疫等方面。本文就卵巢功能早衰相關(guān)基因研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 脆性X智力障礙基因(FMR1基因)

FMR1基因首次被克隆出是在1991年[5]。該基因位于染色體Xq27.3上，其外顯子1的5'非翻譯區(qū)包含了一個(gè)具有高度多態(tài)性的CGG重復(fù)序列，其四種等位基因形式?jīng)Q定了CGG重復(fù)序列在遺傳過程中的長度大小及其不穩(wěn)定性，等位基因在父代遺傳給子代時(shí)的不穩(wěn)定性可導(dǎo)致幾代人的基因完全變異[6]。FMR1的表達(dá)具有時(shí)空特異性，其正常表達(dá)對(duì)于每個(gè)細(xì)胞發(fā)揮正常功能是必不可少的。

有學(xué)者研究顯示，中間或灰色區(qū)域的等位基因在卵巢功能早衰的發(fā)生發(fā)展中有一定關(guān)聯(lián)[7]。Bretherick等[8]發(fā)現(xiàn)患有POF的女性中約有14.2%的等位基因包括從35～54的CGG重復(fù)序列。Barasoain等[6]在巴斯克人中選取患有特發(fā)性卵巢功能早衰的女性和正常健康女性分成兩組分別進(jìn)行FMR1基因CGG重復(fù)序列等位基因的檢測，結(jié)果顯示在患有特發(fā)性POF的女性中出現(xiàn)FMR1CGG等位基因≥35的頻率(12.19%)超過對(duì)照組(3.13%)，患者組攜帶危險(xiǎn)區(qū)等位基因(35～65CGG重復(fù)序列)的頻率包括中間和前突變等位基因明顯高于正常對(duì)照組。該研究結(jié)果表明中間和前突變等位基因以及FMR1中間CGG重復(fù)序列等位基因大小與女性40歲以前閉經(jīng)、月經(jīng)周期紊亂、卵巢功能障礙有一定關(guān)系。Tural等[9]對(duì)50名攜帶有FMR1基因突變的女性進(jìn)行研究，其中約24%患有POF，研究結(jié)果顯示在POF患者體內(nèi)檢測出的前突變頻率達(dá)6.6%。在大多數(shù)病例中，卵巢功能早衰的病因仍是未知的，雖然FMR1基因僅僅只是眾多潛在危險(xiǎn)病因中的一個(gè)代表，但是目前國內(nèi)外多項(xiàng)研究表明該基因是與POF最有顯著關(guān)聯(lián)的單基因。

2 卵泡刺激素受體(FSHR)基因

卵泡刺激素(FSH)由腺垂體合成并分泌，是卵泡發(fā)育必需的激素。在女性體內(nèi)，F(xiàn)SH促進(jìn)卵泡顆粒層細(xì)胞增生分化，促進(jìn)整個(gè)卵巢發(fā)育。FSH的生理功能是通過靶細(xì)胞膜上的卵泡刺激素受體(FSHR)介導(dǎo)并通過級(jí)聯(lián)放大作用將FSH的生物信號(hào)傳遞給下游。FSH的血清濃度水平以及FSH與FSHR的正常結(jié)合維系著卵泡的正常發(fā)育。

FSHR屬于G蛋白耦聯(lián)受體超家族中的糖蛋白亞家族成員，由695個(gè)氨基酸構(gòu)成(其中包括氨基端長度為17個(gè)氨基酸的疏水信號(hào)肽)，成熟的FSHR分子量大約為75 000。FSHR由具有氨基端的胞外區(qū)、7次插入細(xì)胞膜的跨膜區(qū)及具有羧基端的胞內(nèi)區(qū)3部分構(gòu)成，F(xiàn)SHR的胞外區(qū)(N基端)與FSH的結(jié)合有關(guān)[10]。FMR1基因是由＞2 000個(gè)核苷酸構(gòu)成的開放閱讀框，是單拷貝基因，該基因位于人染色體2p21～16區(qū)，長度約為54 kb，由10個(gè)外顯子和9個(gè)內(nèi)含子組成，跨越69～251 bp的1～9號(hào)外顯子編碼大部分胞外區(qū)，長度為1 25l bp的10號(hào)外顯子編碼胞外區(qū)的羧基端、跨膜區(qū)和胞內(nèi)區(qū)[11]。FMR1蛋白功能的穩(wěn)定對(duì)于FSH生物功能的發(fā)揮有著密切的關(guān)系，F(xiàn)MR1基因的突變和單核苷酸多態(tài)性勢必極大程度地影響性腺功能。

根據(jù)突變對(duì)受體活性影響的差異，F(xiàn)MR1基因上突變基因分為活性突變和失活突變2種。FMR1基因的失活突變可能導(dǎo)致原發(fā)或繼發(fā)性閉經(jīng)、高促性腺素性功能障礙、卵巢早衰等生殖疾病。Aittomaki等[12]在1995年報(bào)道了第一個(gè)FMR1基因突變，研究者在芬蘭女性人群中選取6個(gè)高促性腺性卵巢功能不全家族進(jìn)行系統(tǒng)的遺傳學(xué)連鎖分析，結(jié)果顯示第566位堿基由胞嘧啶(C)突變?yōu)樾叵汆奏?T)，其翻譯所得的蛋白產(chǎn)物189位的丙氨酸由纈氨酸占據(jù)，該突變?cè)贔MR1基因的第7外顯子上，屬于胞外區(qū)的失活突變。Woad等[11]在新西蘭女性人群中選取80名患有POF的患者與80名生育健康女性進(jìn)行對(duì)照研究分析，結(jié)果顯示在患者組未發(fā)現(xiàn)一例出現(xiàn)第566位堿基由C突變?yōu)門(蛋白產(chǎn)物189位纈氨酸占據(jù)丙氨酸)，也沒有發(fā)現(xiàn)位于第7外顯子上的突變，在這些新西蘭患者中也沒有發(fā)現(xiàn)位于第10外顯子上的失活突變，僅僅在1例POF患者中發(fā)現(xiàn)第1 022位堿基由T突變?yōu)镃 (蛋白產(chǎn)物341位丙氨酸占據(jù)纈氨酸)，而在對(duì)照組中未發(fā)現(xiàn)任何異常突變。基因突變并不是導(dǎo)致POF的常見原因，同時(shí)它在POF的病程進(jìn)展中無明顯作用。目前，國內(nèi)外對(duì)于FMR1基因突變的研究仍然不能確切地反映其對(duì)卵巢功能影響的實(shí)際意義。

3 生長分化因子9(GDF9)基因和骨形態(tài)發(fā)生蛋白15(BMP15)基因

GDF9基因是由卵母細(xì)胞分泌的一種生長分化因子，是TGF-β(轉(zhuǎn)化生長因子-β)超家族的一員，人GDF9基因定位于5號(hào)染色體上(5q31.1)，它是由卵母細(xì)胞分泌的糖蛋白，主要表達(dá)于卵母細(xì)胞中[13]，能促進(jìn)顆粒細(xì)胞增殖及卵泡膜細(xì)胞的分泌[14]。GDF9通過細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶(ERK)、母親DPP同源物(SMAD)等信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑調(diào)節(jié)卵泡顆粒細(xì)胞增殖、卵泡的發(fā)育及排卵[15]。

骨形態(tài)發(fā)生蛋白15(BMP15)基因也是TGF-β超家族成員之一，是近年來備受關(guān)注的卵母細(xì)胞源性生長因子之一。該基因定位于人類Xp11.2上，包含2個(gè)長度為328 bp和851 bp的外顯子和1個(gè)4.2 kb的內(nèi)含子。BMP15是一種在卵巢組織表達(dá)的卵母細(xì)胞衍生因子，參與卵泡的增殖分化調(diào)節(jié)及卵母細(xì)胞的生長。有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)BMP15基因在早期卵泡形成中起關(guān)鍵作用[16]。同時(shí)，BMP15也在腦垂體上有微弱表達(dá)，對(duì)FSH的合成和分泌有重要調(diào)控作用，另外，BMP15通過抑制FSH受體mRNA的表達(dá)來達(dá)到阻止卵泡形成的后期分化階段[17]。

GDF9與BMP15不僅具有較高的同源性、相似的結(jié)構(gòu)及在卵巢中類似的表達(dá)模式，而且在功能上也密切相關(guān)，通常二者表現(xiàn)為協(xié)同效應(yīng)?？焖贉p少的卵母細(xì)胞和持續(xù)丟失的顆粒細(xì)胞均和卵巢早衰有密切關(guān)系，而GDF9和BMP15完全符合這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)[16]。Dong等[18]對(duì)經(jīng)GDF9基因敲除的老鼠進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)其卵泡發(fā)育停滯與最初原始卵泡階段。Di Pasquale等[19]在2004年報(bào)到有2個(gè)意大利姐妹因BMP15基因純合子突變(p.Y235C)而導(dǎo)致促性腺激素分泌過多的卵巢功能衰退，這種突變?cè)诠δ軠y試中被證明和不合理的GC增加有關(guān)，而她們均由她們的健康父親遺傳致病，說明BMP15基因突變僅僅導(dǎo)致X染色體相關(guān)疾病而父親作為半合子不會(huì)受到影響。Wang等[20]于2010年在漢族女性中選取100例POF患者與100例對(duì)照組進(jìn)行BMP15基因編碼區(qū)測序，結(jié)果發(fā)現(xiàn)患者組存在錯(cuò)義突變(c.985C＞T)及單核苷酸多態(tài)(c.598C＞T)，且突變存在于成熟肽中，而在對(duì)照組中未檢測到突變。目前對(duì)BMP15和GDF9基因突變與卵巢功能早衰之間的關(guān)聯(lián)的研究還需進(jìn)行更多的病例研究，這是目前所欠缺的。

4 FOXL2基因

FOXL2是第一個(gè)被認(rèn)定在維持卵巢功能中發(fā)揮重要作用的常染色體基因，也是在脊椎動(dòng)物中最早被發(fā)現(xiàn)的卵巢分化的性別二態(tài)性標(biāo)記。該基因位于細(xì)胞核內(nèi)，定位于3q23(3號(hào)染色體2區(qū)3帶)區(qū)域，長2.7 kb，僅由1個(gè)外顯子構(gòu)成，該基因包含一個(gè)特有的101個(gè)氨基酸的forkhead DNA結(jié)構(gòu)域(位置在第54～148殘基區(qū)域)和一個(gè)與此分離但功能尚未闡明的多聚丙氨酸肽段(n=14)。有研究資料顯示，F(xiàn)OXL2基因是人類早期卵巢生成機(jī)分化過程中的重要調(diào)控因子，通過轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)作用，調(diào)節(jié)其靶基因的轉(zhuǎn)錄及蛋白表達(dá)，同時(shí)也參與顆粒細(xì)胞的增殖分化，該基因?qū)φ５穆雅莅l(fā)育及卵巢功能的維持有重要意義[21]。

FOXL2基因突變常導(dǎo)致BPES(上瞼下垂綜合征)。BPES分為兩型：Ⅰ型女性患者不孕，原發(fā)性或者繼發(fā)性閉經(jīng)，小子宮及卵巢萎縮；Ⅱ型男女患者均可生育。BPESⅠ型患者常伴有卵巢功能提前衰退[22]。Govoroun等[23]克隆了雞FOXL2基因的c FOXL2(開放讀碼框)，對(duì)雞的卵巢發(fā)育期和成熟期FOXL2的表達(dá)進(jìn)行檢測以了解鳥類FOXL2在卵巢分化發(fā)育中的調(diào)節(jié)作用。研究顯示，F(xiàn)OXL2是一種卵巢發(fā)育的早期調(diào)控因子，并和芳香酶的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)有關(guān)。近年有研究證實(shí)了人體的FOXL2基因C402G錯(cuò)義突變?cè)诼殉睪CT中占有重要的比例。有學(xué)者通過高通量測序?qū)λ膫€(gè)獨(dú)立GCT樣本進(jìn)行測序證實(shí)了人體的FOXL2基因突變[24]。Nallathambi等[25]描述了一個(gè)純合FOXL2基因突變導(dǎo)致帶有5'殘基(FOXL2-Ala19)的聚丙氨酸擴(kuò)張。同時(shí)，另外有學(xué)者證明了FOXL2聚丙氨酸擴(kuò)張導(dǎo)致長度依賴性蛋白質(zhì)異常定位與聚集，并證實(shí)伴有FOXL2突變的婦女的卵巢早衰是由于蛋白質(zhì)聚丙氨酸異常擴(kuò)張導(dǎo)致的，但其機(jī)制尚不清楚[26]。FOXL2基因突變對(duì)卵巢功能的影響是經(jīng)過國內(nèi)外學(xué)者研究共同證實(shí)的，但其機(jī)制尚需更多研究證實(shí)。

5 總結(jié)

總結(jié)上述所列舉的基因變異及多態(tài)性，F(xiàn)MR1、FSHR、GDF9、BMP15、FOXL2等基因均在卵巢早衰中扮演一定的角色作用。另外，NANOS3、TGFBR2、TGFBR3、ACVR2B、ADAMTS16、ADAMTS19等基因也可能是特發(fā)性POF的潛在病因?？梢娺z傳因素是導(dǎo)致卵巢功能早衰眾多病因中的一種重要因素是毋庸置疑的，但是具體對(duì)于每一患者，其致病因素是多元化的。結(jié)合近年來國內(nèi)外學(xué)者專家的研究結(jié)論來看，遺傳因素分子生物水平的研究在POF(且大多數(shù)為特發(fā)性POF)的病因分析中提出了一項(xiàng)特殊的挑戰(zhàn)，可以認(rèn)為POF是一種由多基因決定的具有一定遺傳傾向的疾病，而對(duì)于某些特發(fā)性的POF，也可能與地域、血緣等因素相關(guān)。但是，目前對(duì)于基因突變或基因多態(tài)性等遺傳因素在卵巢功能早衰中的作用研究并無太大進(jìn)展，尚需更多研究來證實(shí)相關(guān)候選基因在POF中的作用，為防治POF提供更全面的基礎(chǔ)理論。

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Advance of genes involved in premature ovarian failure.

WAN Qiong,YE Hong.The First Clinical Medical College of China Three Gorges University,Yichang 443000,Hubei,CHINA

Premature ovarian failure(POF)is one of the common causes of female infertility.Its incidence has a tendency to rise year by year.The etiology of POF is complicated,which includes genetic factors,autoimmune diseases,iatrogenic factors,metabolic disease,environment and infection.When it comes to the idiopathic premature ovarian failure,the etiology and mechanism is not fully clear.In recent years,there is much research on molecular biological level to the pathogenesis of POF.Single nucleotide polymorphism analysis,family genetics research,and further research of protein function study all reveal that POF is mostly associated with gene mutation on sex chromosomes or euchromosome,such asFMR1,BMP15,FSHR,GDF9,FOXL2gene.Here we will summarize the POF etiology from genetic view.

Premature ovarian failure;Genetic;Gene mutation;Single nucleotide polymorphism

R711.75

A

1003—6350（2015）14—2109—04

10.3969/j.issn.1003-6350.2015.14.0760

2014-11-21)

湖北省自然科學(xué)基金(編號(hào)：2014CFB687)

葉 紅。E-mail：yehong998@126.com