女性苗勒氏管發(fā)育異常相關(guān)基因的研究進(jìn)展

劉威蘭，黃向華

(1.河北省人民醫(yī)院婦科，石家莊 050057; 2.河北醫(yī)科大學(xué)第二醫(yī)院婦科，石家莊 050000)

苗勒氏管發(fā)育異常(Müllerian duct anomalies,MDA)是指胚胎期女性苗勒氏管由于某些原因出現(xiàn)發(fā)育缺陷、融合或重吸收障礙，進(jìn)而發(fā)生生殖道畸形甚至缺如，其中先天性無子宮無陰道被稱為MRKH綜合征(Mayer-Rokitansky-Küster-Hauser syndrome)。在正常女性中MDA的患病率為6.7%，其中MRKH綜合征發(fā)生率為1/5 000，在復(fù)發(fā)流產(chǎn)女性中MDA患病率則升高至16.7%[1]。MDA女性可能出現(xiàn)閉經(jīng)、腹痛、性交困難、不孕、反復(fù)流產(chǎn)、早產(chǎn)、胎盤滯留等問題，嚴(yán)重危害女性的身心健康，進(jìn)而威脅家庭和諧與社會生育水平。苗勒氏管的發(fā)育受多種基因的精準(zhǔn)調(diào)控，MDA的致病因素復(fù)雜不明，尤其是在遺傳因素方面缺乏直接的基因型-表型相關(guān)性證據(jù)，這給臨床MDA的產(chǎn)前診斷及精準(zhǔn)診療造成困難。近年國內(nèi)外學(xué)者利用高通量測序等分子遺傳學(xué)技術(shù)，通過篩選候選基因、探索全基因組及進(jìn)行表觀遺傳學(xué)研究等檢測出一些與MDA發(fā)病相關(guān)的基因表達(dá)異常，但這些基因的異常改變多為散發(fā)或偶發(fā)[2-3]。目前認(rèn)為女性MDA的發(fā)生是多基因/多因素遺傳模式，并非所有的相關(guān)基因均具有明顯的臨床意義，而是這些相關(guān)基因的產(chǎn)物相互作用形成復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，從而影響苗勒氏管的正常發(fā)育，這些成分中的某個(gè)干擾可通過它們的相互作用傳播，從而影響網(wǎng)絡(luò)中其他基因的表達(dá)[4]，因此需要對與MDA表型相關(guān)的基因進(jìn)行更全面及更深入的研究，并進(jìn)行相互作用網(wǎng)絡(luò)分析，從而更進(jìn)一步地研究和探索MDA的病因。為充分了解MDA的遺傳因素，現(xiàn)對近年來相關(guān)候選基因的研究進(jìn)展予以綜述。

1 HOX基因家族

HOX基因(homeotic genes)即同源異型盒基因，主要調(diào)控胚胎形體發(fā)育及前后軸的形成，對泌尿生殖系統(tǒng)、中樞神經(jīng)系統(tǒng)以及肢體的發(fā)育有關(guān)鍵作用。人類HOX基因家族被分成A、B、C、D 4個(gè)簇，每簇又包含9～13個(gè)基因，排列在不同染色體上[5]，其中HOXA基因主要在雌性生殖道上表達(dá)，如HOXA9在輸卵管表達(dá)，HOXA10在子宮輸卵管連接處表達(dá)，HOXA11在子宮體中表達(dá)最多，而HOXA13主要在宮頸及陰道上段表達(dá)[6]。在動物模型中，只有Hoxa10、Hoxa11、Hoxa13基因敲除小鼠會出現(xiàn)生殖道發(fā)育異常，而Hoxa9缺失小鼠未發(fā)現(xiàn)苗勒氏管發(fā)育缺陷[1]。目前對MDA患病人群的HOXA10基因、HOXA11基因的研究頗多。有研究檢測到HOXA10基因、HOXA11基因存在可能致病的突變[7-9]，由此推測HOXA10基因和HOXA11基因表達(dá)異常可能與女性生殖道畸形有一定關(guān)聯(lián)。HOXA13基因功能缺失或突變與手足-生殖綜合征有關(guān)，該綜合征以遠(yuǎn)端肢體異常和泌尿生殖畸形為特征[10]。在多個(gè)手足-生殖綜合征家族性病例中可檢測到HOXA13基因的突變或缺失[11-12]，由此認(rèn)為該基因?qū)τ谂咛ッ缋帐瞎艿陌l(fā)育有重要作用。有研究者對MDA患者的HOXA7、HOXA9基因進(jìn)行檢測，未檢測到有害突變[13]，因而推測此兩基因可能與MDA的發(fā)病無關(guān)。

諸多關(guān)于HOX基因家族的研究雖發(fā)現(xiàn)了一些可能致病的異常突變，但缺乏普遍性，基因型與表型的關(guān)系亦非完全線性，不同種族人群的篩查結(jié)果同樣存在差異，HOX基因家族在MDA發(fā)病中的具體作用仍不清楚，但HOX基因家族目前仍是苗勒氏管胚胎發(fā)育研究中最重要的候選基因家族。

2 WNT基因家族

人類WNT基因家族結(jié)構(gòu)高度保守，參與調(diào)控胚胎發(fā)育與器官形成的關(guān)鍵步驟，包括中樞神經(jīng)系統(tǒng)、泌尿生殖系統(tǒng)及四肢的發(fā)育形成。WNT基因家族龐大，其中對生殖道發(fā)育具有重要作用的主要是WNT4、WNT5a、WNT7a及WNT9b[14]。在動物實(shí)驗(yàn)中，以上基因若被敲除或異常，雌性動物可發(fā)生輸卵管卷曲不良、子宮內(nèi)膜腺體缺失、子宮肌層未分化、性反轉(zhuǎn)等生殖相關(guān)發(fā)育異常表現(xiàn)[15]。其中WNT4基因編碼一類生長因子，在苗勒氏管早期形成及發(fā)育過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用[16]。Mandel等[17]報(bào)道了一個(gè)SERKAL綜合征(即性反轉(zhuǎn)畸形、腎臟、腎上腺或肺等器官發(fā)育異常)家系，其中多名女性存在高雄激素血癥從而表現(xiàn)男性化，這些患者的WNT4基因存在341C>T純合錯義突變。以上結(jié)果提示，WNT4基因突變可能與伴高雄激素血癥的MRKH綜合征有關(guān)，由于其臨床表型類似于MRKH綜合征，因而被稱為WNT4綜合征或MRKH-like綜合征。雖有研究提示，WNT5a、WNT7a 及WNT9b基因在女性生殖道發(fā)育中同樣發(fā)揮重要作用，但目前尚未在MDA患者中發(fā)現(xiàn)這幾種基因存在明確的致病性突變[18-20]。WNT基因家族在胚胎生殖系統(tǒng)的發(fā)育中具有關(guān)鍵作用，尤其是WNT4基因與合并高雄激素血癥的MDA相關(guān)，但仍需更大樣本、更深入的研究來驗(yàn)證其具體發(fā)病機(jī)制。

3 LHX1基因

LHX1是一種同源盒轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子，屬于LIM同源結(jié)構(gòu)域家族，也被稱為LIM1基因，位于染色體17q12[21]。Lhx1無效突變的雌性小鼠表現(xiàn)為MRKH表型，即缺少輸卵管、子宮和陰道上部，提示該基因在雌性生殖道發(fā)育中具有重要作用[22]。文獻(xiàn)報(bào)道，采用微陣列比較基因組雜交技術(shù)或多重連接依賴探針擴(kuò)增技術(shù)在MRKH綜合征患者中檢測到染色體17q12片段缺失，說明該區(qū)域的染色體改變與MRKH綜合征相關(guān)，而LHX1基因包含在該片段內(nèi)[2-4]。另有學(xué)者分別在1例MDA患者和1例單腎的MRKH綜合征患者中發(fā)現(xiàn)LHX1基因存在突變[23]。Pontecorvi等[4]對MRKH表型相關(guān)蛋白進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)分析，認(rèn)為LHX1基因是一個(gè)中心節(jié)點(diǎn)，與WNT4和WNT5A相互作用，在調(diào)節(jié)苗勒氏管的形成及發(fā)育過程中具有關(guān)鍵作用。因此，LHX1基因是MDA的強(qiáng)候選基因之一。

4 PAX2/8基因

PAX2和PAX8均是配對盒基因家族的轉(zhuǎn)錄因子，在胚胎泌尿生殖系統(tǒng)發(fā)育過程中具有重要作用。在胚胎發(fā)育過程中，PAX2的表達(dá)具有時(shí)空特性，主要表達(dá)于中胚層、腎管和輸尿管芽、后腎間質(zhì)以及苗勒氏管。在小鼠中Pax2失活性突變后，表現(xiàn)為胚胎的腎臟和生殖道缺如[24]。一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，PAX2基因多態(tài)性(rs12266644，G>T)與MDA顯著相關(guān)[25]。另有研究發(fā)現(xiàn)，PAX2啟動子低甲基化及基因過表達(dá)與縱隔子宮的發(fā)生有關(guān)[26]。PAX8基因則對甲狀腺、腎臟和苗勒氏管衍生物的發(fā)育至關(guān)重要。對雌性Pax8-/-小鼠的研究顯示，Pax8基因功能缺失或異常導(dǎo)致甲狀腺發(fā)育不全伴苗勒氏管發(fā)育障礙，并引起不孕[27]。有學(xué)者在先天性甲狀腺功能低下合并泌尿生殖系統(tǒng)畸形患者中發(fā)現(xiàn)了PAX8基因的雜合變異或缺失[28-29]；且有學(xué)者通過檢測422例MRKH患者的基因發(fā)現(xiàn)，MRKH患者中PAX8的突變率高于正常對照者，并發(fā)現(xiàn)其與先天性甲狀腺功能減退存在關(guān)聯(lián)[30]。以上研究均表明，PAX2和PAX8可能在MDA，尤其是合并甲狀腺功能低下的患者中存在致病作用。

5 EMX2基因

EMX2基因是同源結(jié)構(gòu)域基因之一，定位于人染色體的10q26，主要在端腦背側(cè)、嗅神經(jīng)上皮和泌尿生殖系統(tǒng)表達(dá)，編碼一種轉(zhuǎn)錄調(diào)控蛋白，在多種發(fā)育機(jī)制中起關(guān)鍵作用，包括苗勒氏管的發(fā)育[31]。敲除Emx2的小鼠腎臟、輸尿管、性腺及生殖道無法發(fā)育，通常出生后無法存活[32]。研究人員在不完全苗勒氏管融合患者中檢測到EMX2基因的一個(gè)新的無義突變，由此推測EMX2基因突變可引起胚胎生殖道發(fā)育異常[33]。此外，子宮內(nèi)膜中的EMX2基因呈周期性表達(dá)，在分泌早期高表達(dá)，但在分泌中期表達(dá)下降，受HOXA10基因的負(fù)調(diào)控[34]。在不全縱隔子宮患者中，EMX2在子宮內(nèi)膜中的表達(dá)顯著升高，而HOXA10基因表達(dá)水平顯著降低，提示該基因表達(dá)紊亂可能與子宮不全縱隔的發(fā)生及臨床不孕相關(guān)[31]。EMX2的周期性自然下降對胚胎著床十分關(guān)鍵，其表達(dá)異常不僅會導(dǎo)致胚胎期MDA，在育齡期還會影響正常子宮內(nèi)膜的增殖和胚胎著床過程，從而導(dǎo)致不孕結(jié)局。

6 HNF1β基因

肝細(xì)胞核因子1β(hepatocyte nuclear factor 1β，HNF1β)基因是編碼POU同源結(jié)構(gòu)域的轉(zhuǎn)錄因子[35]，同LHX1基因共同位于17q12片段內(nèi)，調(diào)節(jié)腎臟、肝臟、胰腺以及泌尿生殖道上皮細(xì)胞的發(fā)育和功能，并在胚胎時(shí)期的苗勒氏管中高表達(dá)，促進(jìn)LHX1、PAX2和WNT9B表達(dá)，對苗勒氏管的形成、延伸和維持有重要作用[4]。HNF1β基因與5型青少年發(fā)病的成人型糖尿病的發(fā)病密切相關(guān)[36]。Iwasaki等[37]在1個(gè)5型青少年發(fā)病的成人型糖尿病家系中發(fā)現(xiàn)，該家系女性合并苗勒氏管融合異常(雙角子宮)、腎囊腫、腎發(fā)育不良，并檢測到HNF1β基因存在突變。此外，有學(xué)者在排除糖尿病及相關(guān)家族史的泌尿生殖系統(tǒng)畸形的家系中同樣發(fā)現(xiàn)HNF1β基因存在突變[38]，由此認(rèn)為HNF1β基因突變可能參與遺傳性泌尿生殖道畸形的發(fā)病，但致病過程不一定與糖尿病及5型青少年發(fā)病的成人型糖尿病有關(guān)。由于僅在合并泌尿道畸形的MDA患者中檢出HNF1β突變，而在單純子宮畸形患者中并未發(fā)現(xiàn)HNF1β突變[39]，故該基因突變可能并非只影響苗勒氏管形成，可能也同時(shí)影響泌尿道的發(fā)育過程。

7 AMH基因

AMH基因編碼表達(dá)的抗苗勒氏管激素屬于轉(zhuǎn)化生長因子-β超家族，參與調(diào)節(jié)多種生物學(xué)功能，包括苗勒氏管退化、原始卵泡招募、生殖細(xì)胞增殖以及性腺性別決定[40]。在男性中，抗苗勒氏管激素最早于7周胎兒的睪丸支持細(xì)胞中表達(dá)，與苗勒氏管上的2型抗苗勒氏管激素受體結(jié)合，誘導(dǎo)苗勒氏管退化；在女性中，胚胎早期抗苗勒氏管激素缺失使苗勒氏管可正常發(fā)育為輸卵管、子宮及上段陰道，抗苗勒氏管激素最早在36周胎兒的卵巢顆粒細(xì)胞中表達(dá)，從出生直至絕經(jīng)期可從血清中檢測到，并可作為成年女性卵巢儲備功能的評價(jià)指標(biāo)[41-42]。編碼抗苗勒氏管激素或2型抗苗勒氏管激素受體的基因發(fā)生突變可導(dǎo)致男性出現(xiàn)持續(xù)性苗勒氏管綜合征，表現(xiàn)為性發(fā)育障礙，而存在突變的女性中尚未有異常表型的報(bào)道[41,43]。動物研究顯示，敲除Amh基因雌性小鼠顯示卵巢儲備消耗加速，但對終生生育沒有明顯影響[44]，而過表達(dá)Amh的雌性小鼠則缺乏子宮和輸卵管[41]。性染色體嵌合患者通常會出現(xiàn)不同程度的生殖器性分化不明及功能障礙[45]。但Peters等[46]發(fā)現(xiàn)，MRKH綜合征患者中男性微嵌合體的比例低于正常人群，否定了MRKH綜合征是由于男性基因嵌合以及進(jìn)一步表達(dá)抗苗勒氏管激素抑制苗勒氏管發(fā)育而致病的推測。另外，目前針對MRKH綜合征患者進(jìn)行的AMH基因及抗苗勒氏管激素受體基因的測序分析及突變研究結(jié)果多為陰性，未檢測到致病性突變[47-48]。然而，AMH基因及抗苗勒氏管激素受體基因表達(dá)失調(diào)及異常激活可導(dǎo)致生殖道發(fā)育障礙，其是否與MDA或MRKH綜合征直接相關(guān)仍需更多臨床病例進(jìn)一步驗(yàn)證。

8 WT1基因

WT1基因(Wilms′ tumor gene 1)即腎母細(xì)胞瘤基因，編碼一種鋅指DNA結(jié)合蛋白，僅在胎兒腎臟、性腺等器官組織中表達(dá)，具有一定組織特異性，對泌尿生殖系統(tǒng)發(fā)育具有重要調(diào)控作用[49]。WT1基因突變與DDS綜合征(Denys-Drash syndrome)有關(guān)，該病以先天性腎病、泌尿生殖系統(tǒng)發(fā)育異常及腎母細(xì)胞瘤為特征[50]。WT1基因產(chǎn)物可以影響AMH基因或2型抗苗勒氏管激素受體基因，WT1突變可導(dǎo)致男性胎兒的苗勒氏管持續(xù)存在，從而導(dǎo)致雙套生殖器表型或男性生殖器發(fā)育異常，而對于46,XX核型的女性胎兒，WT1突變可導(dǎo)致生殖器男性化伴畸形[51]。多位學(xué)者報(bào)道，在46，XX核型伴男性或不典型生殖器官表型的性發(fā)育障礙患者中存在WT1基因突變[52-54]，推測WT1基因可能通過影響下游抗苗勒氏管激素相關(guān)通路在DDS患者異常的生殖道發(fā)育過程中發(fā)揮作用。因此，WT1基因是參與苗勒氏管正常發(fā)育的重要候選基因。

9 TBX6基因

TBX6基因?qū)儆赥-box基因家族，位于人染色體16p11.2，對于早期胚胎發(fā)育和組織器官形成具有重要作用，尤其是對體節(jié)的形成、體軸的左右定向等中胚層發(fā)育有關(guān)鍵作用[55]。敲除小鼠的Tbx6基因后可出現(xiàn)脊椎發(fā)育異常伴泌尿生殖畸形表型，而人類TBX6基因突變也與脊柱的椎體及肋骨發(fā)育異常有關(guān)[56]。MRKH中有一種類型被稱為苗勒氏管-腎臟-頸胸體節(jié)綜合征，是指除子宮陰道缺如外同時(shí)合并其他器官發(fā)育異常(腎臟畸形、骨骼畸形、心臟畸形等)，其中骨骼畸形累及脊柱者較多見(30%～40%)[57]。TBX6基因可能是導(dǎo)致女性生殖道發(fā)育異常同時(shí)合并骨骼畸形的潛在因素。有文獻(xiàn)報(bào)道，部分MRKH綜合征患者存在16p11.2染色體片段缺失，而TBX6基因則包含在該片段中[2,58]，Sandbacka等[3]不僅在MDA患者中發(fā)現(xiàn)了16p11.2片段缺失，還發(fā)現(xiàn)了TBX6基因存在新發(fā)突變。其他研究亦在MDA或MRKH綜合征患者中檢測到了TBX6基因的突變[30,59-60]。以上諸多研究提示，TBX6基因在女性生殖道發(fā)育過程中作用關(guān)鍵，該基因缺失或表達(dá)異?？赡芘cMDA尤其合并骨骼畸形者的發(fā)病有關(guān)。

10 CFTR基因

囊性纖維化穿膜傳導(dǎo)調(diào)節(jié)蛋白(cystic fibrosis transmembrane conductance regulator，CFTR)基因定位于人類第7號染色體的長臂端，編碼一種cAMP依賴的氯離子通道蛋白,在各組織上皮細(xì)胞廣泛表達(dá)，可以介導(dǎo)水和離子的分泌和轉(zhuǎn)運(yùn)[61]。CFTR基因突變可導(dǎo)致囊性纖維癥，女性囊性纖維癥患者由于生殖道HCO3-分泌異常導(dǎo)致生育力明顯下降，而男性囊性纖維癥患者多合并先天性雙側(cè)輸精管缺如或無精癥，部分病例合并腎臟發(fā)育異常[61]，由此認(rèn)為CFTR基因?qū)τ诿谀蛏车赖陌l(fā)育具有重要作用。研究發(fā)現(xiàn)，MRKH綜合征患者中CFTR基因的突變率(8%)是正常人群(4%)的2倍，但遠(yuǎn)低于男性先天性輸精管缺如綜合征(表現(xiàn)為單側(cè)或雙側(cè)輸精管發(fā)育不良，腎臟發(fā)育異常，頸胸脊椎畸形)患者中的突變發(fā)生率(80%)[62]。Mikhael等[63]在對111例MRKH患者進(jìn)行外顯子測序檢測到CFTR基因上有3個(gè)預(yù)測有害的變異可能與子宮輸卵管缺如有關(guān)，但存在雜合突變的女性親屬卻表型正常。CFTR基因突變是如何參與女性生殖道發(fā)育異常的機(jī)制尚不明確，仍需進(jìn)一步的分析與驗(yàn)證。

11 SHOX基因

矮小同源盒基因(short stature homeobox-containing gene，SHOX)是人矮小同源盒基因家族成員之一，位于人類性染色體Xp22和Yp11.3的偽常染色體區(qū)[4]。SHOX參與骨骼的發(fā)育，該基因缺失會導(dǎo)致身材矮小、骨骺和肢體畸形、生長障礙等[64]。SHOX是MRKH綜合征相關(guān)編碼基因網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)調(diào)節(jié)中心，可與PAX2、WNT4、WNT5A、WNT9B和TBX6相互作用以影響苗勒氏管的正常發(fā)育[2]。部分研究報(bào)道在家族性或散發(fā)性MRKH病例中發(fā)現(xiàn)包括SHOX在內(nèi)的部分雜合重復(fù)，然而所有病例均表現(xiàn)為Ⅰ型相關(guān)的臨床特征[65-66]。Pontecorvi等[4]在MRKH患者中檢測到一種新的CNE-2 SHOX增強(qiáng)子重復(fù)，其可能引發(fā)生殖道早期發(fā)育階段廣泛的基因表達(dá)失調(diào)，從而致病。另有學(xué)者報(bào)道了1例子宮發(fā)育不全、脊柱側(cè)凸伴輕度智力障礙的女性存在雜合性SHOX基因微缺失[27]。以上結(jié)果說明，SHOX基因的微重復(fù)或微缺失可能影響苗勒氏管正常發(fā)育，但該基因在生殖道發(fā)育異常合并骨骼發(fā)育異常中的作用仍不明確，功能性驗(yàn)證有待進(jìn)行。

12 其他候選基因

除以上熱點(diǎn)基因外，還有許多與生殖道發(fā)育相關(guān)的基因也被發(fā)現(xiàn)，如半乳糖-1-磷酸尿苷轉(zhuǎn)移酶基因[57,67]、腫瘤蛋白63基因[68-69]、前B細(xì)胞白血病同源框轉(zhuǎn)錄因子1基因[70]、催產(chǎn)素受體基因[71]、雌激素受體α基因[69,71]、GATA結(jié)合蛋白4基因[72]、GREB1L(growth regulation by estrogen in breast cancer 1-like gene)[73-74]、神經(jīng)膠質(zhì)跨膜蛋白1基因[31]、β聯(lián)蛋白1基因[75]、SP7轉(zhuǎn)錄因子基因[75-76]、DOCK4(dedicator of cytokinesis 4)[77]、NAALADL2(N-acetylated alpha-linked acidic dipeptidase like 2)[77]、TNK2[77]、LRP10(LDL receptor related protein 10)[78]、BAZ2B(bromodomain adjacent to zinc finger domain 2B)[78]、KLHL18[78]、PIK3CD[78]、SLC4A10[78]、CYP19A1(cytochrome P450 family 19 subfamily A member 1)[79]、RBM8A(RNA binding motif protein 8A)[2]等。不同學(xué)者通過測序、微陣列或檢測甲基化等方式發(fā)現(xiàn)了以上部分基因存在突變，或包含該基因的DNA片段存在異?？截?，進(jìn)而推測其可能與MDA的發(fā)生相關(guān)，亦被認(rèn)為是MDA相關(guān)的候選基因，但大部分研究結(jié)果僅為個(gè)體表現(xiàn)。

13 小 結(jié)

由于MDA發(fā)病率較低，因而給病因探索研究增加了困難，目前關(guān)于MDA致病候選基因的研究大多是在當(dāng)?shù)夭±嗅槍蝹€(gè)候選基因的外顯子進(jìn)行簡單的測序篩查，而且單基因篩查結(jié)果多為陰性，即使發(fā)現(xiàn)突變或異常亦為個(gè)別病例，并未進(jìn)行更全面、更深入的系統(tǒng)研究。隨著二代測序技術(shù)、微陣列技術(shù)等的普及，針對MDA患者家系，尤其是遺傳性家系的系統(tǒng)性、深入性、全面性的研究對探索MDA遺傳因素尤為重要。然而，只有廣泛、統(tǒng)一、科學(xué)地收集MDA患者及家系信息，增加候選基因在臨床中的篩查驗(yàn)證，深入功能研究，并綜合進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)性多因素分析，才有望揭示MDA復(fù)雜的遺傳模式。