脆性X智力低下1基因與女性生殖能力的關(guān)系研究進展

謝海珊，程麗琴，周 瑾

卵巢是女性重要的生殖與內(nèi)分泌器官，其周期性分泌激素與排卵，維持女性的生殖健康。正常的卵巢功能是一個連續(xù)過程的結(jié)果，該過程始于原始生殖細胞的形成、增殖和遷移，通過在胚胎期卵泡單位的發(fā)育，延伸到新生兒期和成年時期，隨著卵泡持續(xù)減少或閉鎖，最終以生理性卵巢功能不全或絕經(jīng)結(jié)束。卵巢功能受到多種因素的影響，包括遺傳因素、吸煙、環(huán)境和醫(yī)學(xué)因素，如子宮內(nèi)膜異位癥、化療、放療或卵巢手術(shù)等[1]。研究發(fā)現(xiàn)，脆性X智力低下1基因(FMR1)的突變是導(dǎo)致原發(fā)性卵巢功能不全/卵巢早衰(POF)的原因之一[2]，嚴重影響女性的身體健康[3]。本文在國內(nèi)外研究的基礎(chǔ)上，對FMR1基因的CGG重復(fù)序列與卵巢功能和妊娠結(jié)局之間的關(guān)系進行闡述，以明確FMR1基因的篩查對降低出生缺陷的重要意義。

1 FMR1基因的結(jié)構(gòu)與功能

FMR1基因是VERKERK等[4]于1991年發(fā)現(xiàn)的，位于X染色體長臂的q27.3處，其5' 末端的非編碼區(qū)含有(CGG)n三核苷酸重復(fù)序列，上游250 bp處存在一個CpG島。(CGG)n重復(fù)序列在人群中的分布具有多態(tài)性，根據(jù)(CGG)n重復(fù)序列的不同擴增概率，美國醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)和基因組學(xué)學(xué)會將FMR1基因的(CGG)n重復(fù)次數(shù)分為四種類型[5]：CGG重復(fù)數(shù)在5～44次屬于正常型，在下一代中擴增的風險極低；45～54次屬于中間型(也稱灰區(qū))，在下一代中擴增到全突變的風險極低；55～200次稱為前突變，與脆性X相關(guān)震顫共濟失調(diào)綜合征(FXTAS)和脆性X相關(guān)原發(fā)性卵巢功能不全(FXPOI)有關(guān)，當母系遺傳時，下一代有擴增至全突變的風險；>200次稱為全突變，與脆性X綜合征(FXS)的發(fā)生有關(guān)。在同一個體中，根據(jù)FMR1兩個等位基因的CGG重復(fù)次數(shù)，將重復(fù)次數(shù)少者定義為等位基因1，重復(fù)次數(shù)多者定義為等位基因2[6]。

脆性X智力低下蛋白(FMRP)是FMR1基因編碼產(chǎn)物，為一種廣泛表達的RNA結(jié)合蛋白，但在大腦和性腺中表達水平更高[7]，其活性對正常突觸可塑性和結(jié)構(gòu)至關(guān)重要，幾乎參與了基因表達所有方面的調(diào)控[8]。當FMR1基因5' 非翻譯區(qū)CGG重復(fù)序列擴增至全突變及上游CpG島異常甲基化時，抑制基因轉(zhuǎn)錄，引起FMRP減少或缺失，從而發(fā)生FXS[9]。

2 FMR1基因與卵巢功能

女性生殖能力與卵巢儲備、卵母細胞數(shù)量和質(zhì)量有關(guān)。當卵巢中剩余卵子的數(shù)量和(或)質(zhì)量下降時，可出現(xiàn)卵巢儲備功能減退(DOR)，并通常伴有卵泡刺激素(FSH)水平升高和正常的月經(jīng)。DOR患者雖有正常的月經(jīng)，但因卵泡數(shù)量減少，導(dǎo)致生育能力下降[1,8]。當卵泡數(shù)量下降到一定程度時，可導(dǎo)致月經(jīng)不規(guī)則，最終絕經(jīng)[10]。因此，DOR是一個持續(xù)、漸進的過程[10-11]。原發(fā)性卵巢功能不全(POI)是介于DOR與POF的一種描述廣泛的卵巢功能受損狀態(tài)，指女性在40歲之前，出現(xiàn)至少4個月的月經(jīng)稀發(fā)或閉經(jīng)和兩次至少間隔4周的FSH水平>25 U/L[12]，而POF的FSH水平達到絕經(jīng)期水平(>40 U/L)[13]。

近年來，POI的發(fā)病率逐年上升且呈年輕化趨勢，<20歲女性的發(fā)病率約為0.01%，20～30歲女性約為0.10%，30～40歲女性約為1.00%[14]。在不同的種族和地區(qū)，POI發(fā)病率存在差異，最近的一項meta分析顯示，POI發(fā)病率高達3.7%[15]。然而，POI患者往往不能早期得到診斷，研究顯示，繼發(fā)性閉經(jīng)患者在閉經(jīng)后約5年才確診為POI，其中約50%的POI女性經(jīng)歷間歇性的卵巢功能恢復(fù)[16]。POI是造成女性不孕的常見原因，但在確診數(shù)年后，仍有5%～10%的婦女順利妊娠[17]。許多因素會增加患POI的風險，如遺傳、自身免疫、生活方式、社會、環(huán)境和醫(yī)源性因素等[18]，但仍有>50%的POI患者病因未明[16]。研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)MR1基因的CGG重復(fù)序列變化與卵巢功能障礙的發(fā)生具有一定相關(guān)性[19-20]，約20%的POI或POF患者與FMR1基因的CGG重復(fù)數(shù)有關(guān)[21]。

2.1FMR1基因前突變與卵巢功能 一般人群中，女性FMR1基因前突變的攜帶率約為1∶300[22]，但存在種族差異[23-25]。FMR1基因前突變是POI最常見的單基因病因[26]，2%～6%的散發(fā)性和14%的家族性POI與FMR1基因前突變有關(guān)。在FMR1基因前突變攜帶者中，約20%會發(fā)展為FXPOI，其中最常見的CGG重復(fù)數(shù)為80～100次[1,5]。

已有多項研究顯示，F(xiàn)MR1基因前突變與POI有關(guān)。LEKOVICH等[11]研究發(fā)現(xiàn)，與CGG重復(fù)數(shù)<70次或>90次的前突變攜帶者相比，中等長度CGG重復(fù)序列(CGG重復(fù)數(shù)為70～90次)的前突變攜帶者的抗苗勒管激素(AMH)和竇卵泡計數(shù)(AFC)水平最低，其卵巢儲備功能顯著降低，患脆性X相關(guān)卵巢儲備功能減退(FXDOR)的風險更高。HUANG等[10]研究顯示，F(xiàn)MR1基因前突變與特發(fā)性POI有關(guān)。ALLEN等[27]研究結(jié)果顯示，與攜帶正常CGG重復(fù)范圍的FMR1基因女性相比，CGG重復(fù)數(shù)為70～100次的女性患FXPOI風險最高，尤其是CGG重復(fù)數(shù)為85～89次的女性。但有些研究卻得到相反的結(jié)論。TANG和YU[6]對124例POI患者、57例DOR患者及111例自然絕經(jīng)的患者進行了FMR1基因CGG重復(fù)數(shù)的相關(guān)性分析，結(jié)果顯示，POI組或DOR組與對照組前突變攜帶率比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義。LEKOVICH等[11]研究報道，CGG重復(fù)數(shù)為80～100次的FMR1基因前突變女性攜帶者與CGG重復(fù)數(shù)<80次和>100次的女性攜帶者的卵巢儲備功能比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義。另外，ASADI等[28]的研究顯示，F(xiàn)MR1基因前突變CGG重復(fù)序列與特發(fā)性POF無關(guān)。目前，醫(yī)學(xué)界普遍認為FMR1基因前突變是POI常見的病因，對女性的生殖健康產(chǎn)生不良影響，所以有必要對POI患者進行FMR1基因篩查。

2.2FMR1基因中間型CGG重復(fù)序列與卵巢功能 中國女性的中間型FMR1等位基因頻率為1∶130[23]，中間型CGG重復(fù)序列可增加POI的風險。YANG等[29]一項meta分析顯示，F(xiàn)MR1基因中間重復(fù)范圍與卵巢功能障礙的風險有關(guān)。同樣，在BARASOAIN等[30]的研究中，POI患者的中間型FMR1等位基因的頻率顯著增加，提示中間型FMR1基因與POI有關(guān)。而HUANG等[10]的一項meta分析顯示，F(xiàn)MR1基因的中間重復(fù)范圍與POI并無顯著相關(guān)性。LU等[31]研究顯示，在CGG重復(fù)數(shù)為41～54次的范圍內(nèi)，POI患者和對照組的頻率并沒有顯著差異。也有研究發(fā)現(xiàn)，DOR的發(fā)生和FMR1基因中間重復(fù)序列之間不存在相關(guān)性[32]，所以認為中間型FMR1基因CGG重復(fù)序列不應(yīng)視為POF和DOR的高危因素[13]。以上這些研究結(jié)果不一致性可能與種族差異有關(guān)。LU等[31]研究顯示，中國漢族POI患者中間型FMR1基因CGG重復(fù)范圍攜帶率為1.64%。在印度的一項研究顯示，POI患者的中間型FMR1等位基因攜帶率為3.6%[17]。ESLAMI等[13]對伊朗173例POF患者、188例DOR患者和200例正常生育女性進行FMR1基因檢測結(jié)果顯示，POF和DOR患者中間型FMR1等位基因的頻率分別為15.02%和13.30%。因此，在進行FMR1基因與POI發(fā)生風險評估時，應(yīng)考慮種族的差異性分布。

2.3FMR1基因正常重復(fù)范圍與卵巢功能 在一般人群中，CGG重復(fù)數(shù)在26～34次[21]。LU等[31]對122例中國漢族POI女性及105例非POI不孕女性的研究顯示，CGG重復(fù)數(shù)<26次和≥29次發(fā)生POI的風險顯著高于CGG重復(fù)數(shù)為26～28次的女性，提示CGG重復(fù)數(shù)<26次或>28次都是發(fā)生POI的危險因素。YANG等[29]的一項meta分析顯示，CGG重復(fù)數(shù)<26次與POF密切相關(guān)，CGG重復(fù)數(shù)為>34次與卵巢功能障礙有關(guān)?，F(xiàn)普遍認為正常CGG重復(fù)范圍穩(wěn)定遺傳，與POI的發(fā)生無關(guān)，但根據(jù)現(xiàn)有研究結(jié)果，低正常和高正常CGG重復(fù)范圍也是POI的風險因素，可能需要更大范圍的多區(qū)域多民族人群的篩查以明確二者之間的關(guān)系。

3 FMR1基因與AGG中斷

一般情況下，在正常型和中間型等位基因的CGG重復(fù)序列中，每隔9次或10次CGG重復(fù)后就有1個AGG中斷。在前突變等位基因的CGG重復(fù)序列中，一般沒有或只有1個AGG中斷。AGG中斷的缺失是除了CGG重復(fù)次數(shù)之外，造成CGG重復(fù)序列不穩(wěn)定增加的另一因素[33]。研究表明，CGG重復(fù)區(qū)域內(nèi)的AGG中斷可能作為一種“保護因子”，降低代際間CGG重復(fù)擴增的風險[34]。DOMNIZ等[35]對362例前突變女性攜帶者(CGG重復(fù)數(shù)為55～90次)的研究發(fā)現(xiàn)，隨著AGG中斷次數(shù)的增加，CGG重復(fù)序列在下一代中擴增至全突變的風險逐漸降低。VILLATE等[36]研究AGG中斷對66例女性的FMR1前突變等位基因(CGG重復(fù)數(shù)為45～65次)在下一代中的擴增情況，結(jié)果顯示，F(xiàn)MR1基因CGG重復(fù)數(shù)在45～58次的攜帶者中，2例女性攜帶者的等位基因具有56次CGG重復(fù)且無AGG中斷，其CGG重復(fù)序列在下一代中進一步擴增，其余攜帶者的CGG重復(fù)序列沒有擴增；另有4例女性的CGG重復(fù)數(shù)>59次且有2個AGG中斷，其CGG重復(fù)序列在下一代中沒有擴增。由此可以認為，CGG重復(fù)序列不穩(wěn)定擴增的風險應(yīng)基于AGG中斷的存在與否，而不是根據(jù)FMR1等位基因的CGG重復(fù)數(shù)的分類界值來判斷。LEKOVICH等[11]的研究發(fā)現(xiàn)，在<35歲的前突變患者中，AMH水平隨著AGG中斷次數(shù)的增加而增加，提示在CGG重復(fù)序列中有AGG中斷的攜帶者比無AGG中斷的攜帶者具有更高的卵巢儲備功能，AGG中斷的缺失與DOR的風險增加有關(guān)。

當CGG重復(fù)序列擴增至前突變范圍時，F(xiàn)MR1基因轉(zhuǎn)錄的mRNA增多，但翻譯的FMRP減少，未被翻譯mRNA與其他蛋白形成包涵體，其累積對卵巢功能產(chǎn)生影響，導(dǎo)致DOR或POI的發(fā)生。另外擴增的CGG重復(fù)序列可以形成mRNA二級結(jié)構(gòu)，隔離RNA結(jié)合蛋白，使其在細胞中喪失功能，從而導(dǎo)致細胞毒性，而AGG的中斷則可破壞這些發(fā)夾結(jié)構(gòu)的形成[11,20]。

4 FMR1基因與流產(chǎn)

流產(chǎn)是指胚胎或胎兒具備生存能力之前妊娠的自然終止，發(fā)生在12周之前，稱為早期流產(chǎn)，發(fā)生在12周之后者為晚期流產(chǎn)。流產(chǎn)是最常見的妊娠并發(fā)癥[37]。在早期流產(chǎn)中，約50%的胚胎伴有染色體異常[38]。

4.1FMR1基因與不明原因的早期自然流產(chǎn) FMR1基因幾乎參與了基因表達所有方面的調(diào)控，當基因的調(diào)控失調(diào)時，可造成胚胎發(fā)育的缺陷和流產(chǎn)。約20%的FMR1前突變攜帶者會出現(xiàn)卵巢功能障礙[39]，導(dǎo)致生育力下降，不孕、不明原因的早期自然流產(chǎn)、復(fù)發(fā)性流產(chǎn)(RSA)、早絕經(jīng)等風險增加。

黃凌云等[40]研究結(jié)果顯示，自然流產(chǎn)組的中間型和前突變FMR1基因攜帶率均為1∶84，而對照組未發(fā)現(xiàn)中間型和前突變FMR1基因攜帶者，表明FMR1基因突變可能與自然流產(chǎn)的發(fā)生有關(guān)。另有研究顯示，有自然流產(chǎn)史或胚胎停育史的女性FMR1基因前突變攜帶率高于對照組，提示FMR1基因CGG重復(fù)前突變可能與自然流產(chǎn)或胚胎停育有關(guān)[41]。馮旺琴等[42]研究結(jié)果顯示，自然流產(chǎn)組和順利分娩組女性的中間型FMR1基因攜帶率比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義；自然流產(chǎn)組FMR1基因前突變攜帶率高于順利分娩組，表明FMR1基因前突變與不明原因的早期自然流產(chǎn)可能存在相關(guān)性。因此，F(xiàn)MR1基因前突變可能是不明原因早期自然流產(chǎn)的危險因素，建議對具有這類病史的女性進行FMR1基因的篩查。

4.2FMR1基因與RSA RSA是指發(fā)生2次或2次以上的妊娠丟失，其是一種多因素疾病，包括子宮解剖結(jié)構(gòu)異常、內(nèi)分泌異常、染色體異常等，但仍有45%～50%的RSA患者病因未明。在特發(fā)性RSA患者中，遺傳因素是一個主要的潛在原因[43]。

曹琴英等[44]研究發(fā)現(xiàn)，RSA組中間型FMR1基因攜帶率高于對照組，且CGG重復(fù)數(shù)≥35次的正常等位基因攜帶率高于對照組，提示中間型和高正常FMR1等位基因可能與不明原因RSA存在相關(guān)性。陳蔚琳等[45]研究結(jié)果顯示，反復(fù)生育失敗患者的FMR1基因前突變攜帶率高于中國一般女性攜帶率[23]，提示反復(fù)生育失敗女性的FMR1基因前突變發(fā)生風險較高。DEAN等[43]的研究結(jié)果顯示，與對照組女性相比，RSA女性攜帶中間型和前突變等位基因的頻率更高，且RSA組女性攜帶無AGG中斷的高正常范圍FMR1等位基因的頻率高于對照組。提示無AGG中斷的前突變、中間型和高正常范圍FMR1等位基因可能在原因不明的RSA中發(fā)揮作用。FRAGKOS等[46]研究顯示，RSA組女性FMR1基因CGG重復(fù)數(shù)高于對照組，提示FMR1基因CGG重復(fù)序列的擴增可能與原因不明的RSA有關(guān)。

5 小結(jié)

FMR1基因CGG重復(fù)序列的擴增與卵巢功能障礙、不明原因的早期自然流產(chǎn)、RSA等具有相關(guān)性，并且存在種族差異。另外，AGG中斷的存在可對維持FMR1基因CGG重復(fù)序列的穩(wěn)定性及對卵巢功能的改善起正向作用，是一種保護因素。美國婦產(chǎn)科協(xié)會(ACOG)[47]建議對正在考慮妊娠或已經(jīng)妊娠的女性及40歲之前出現(xiàn)不明原因的POI、POF或FSH水平升高的女性進行FMR1基因的篩查，以期早發(fā)現(xiàn)、早診斷FMR1突變基因攜帶者，并對其提供遺傳咨詢及進行生育指導(dǎo)，提高優(yōu)生優(yōu)育水平。