妇产科

MRKH综合征的遗传病因学研究进展

  • 2019-05-09 22:12:02
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文章内容

选自:中华妇产科杂志2019 年4月第54 卷第4期

作者:康佳 陈娜 朱兰

中国医学科学院北京协和医学院北京协和医院妇产科100730

通信作者:朱兰,Email:zhu_julie@vip.sina.com


摘要

Mayer-Rokitanskyl-Küster-Hauser(MRKH)综合征患者表现为先天性无子宫或始基子宫,先天性无阴道,输卵管、卵巢发育正常,染色体核型为46,XX。MRKH综合征的发病率为1/5 000~1/4 000,主要为散发,也有少数家族性的病例报道。家族性病例表明MRKH综合征可能是1种常染色体显性遗传病,具有不完全外显率和表现度不一致的特点。近年来,随着分子生物学技术的发展,国内外学者在探索MRKH综合征病因学的研究上取得了较大的进展,为进一步明确其发病机制奠定了基础。本文就MRKH综合征的遗传病因学研究进行综述,以期为相关研究提供参考。




Mayer⁃Rokitanskyl⁃Küster⁃Hauser(MRKH)综合征是1种罕见的女性先天性生殖器官畸形,发病率为1/5 000~1/4 000,中国内地很长一段时间称之为“先天性无子宫无阴道”。MRKH综合征是胚胎期双侧副中肾管未发育或其尾端发育停滞而未向下延伸所致的无阴道表现,患者染色体核型为46,XX,卵巢功能多正常,有女性第二性征的发育;但先天性无阴道合并无子宫或仅有始基子宫,输卵管多发育正常[1]。根据MRKH综合征的临床表现分为2种类型:(1)约44%的患者为MRKH综合征Ⅰ型[人类孟德尔遗传在线数据库(OMIM)号为%277000],患者阴道中上部缺如,仅有2个对称的始基子宫,双侧输卵管发育正常,且不合并生殖系统以外的畸形;(2)约56%的患者为MRKH综合征Ⅱ型(OMIM号为%601076),先天性阴道缺如合并不对称的单个或2个发育不良的始基子宫,和(或)输卵管发育异常,常合并肾脏或脊柱畸形,少数患者合并心脏或听力异常。其中,副中肾管⁃肾脏⁃颈⁃胸体节综合征(MURCS综合征)是合并多器官缺陷的Ⅱ型MRKH 综合征,即副中肾管(Müllerian duct)、肾脏(renal)、颈⁃胸体节(cervico⁃thoracic somite)的畸形[2]。MRKH综合征的病因尚未明确,且多有争议。MRKH综合征主要为散发,也有少数家族性的病例报道。家族性病例表明,MRKH综合征可能是1种常染色体显性遗传病,具有较低的外显率,且表现度不一致。应用微阵列⁃比较基因组杂交(array⁃CGH)、DNA测序等技术已检测出某些染色体畸变(chromosomal aberration)、基因突变等可能是MRKH综合征的致病因素。现将MRKH综合征的遗传病因学研究进展综述如下。


一、遗传学证据和遗传模式

临床流行病学资料发现,MRKH综合征主要呈散发状态,但也有家族性聚集现象。Herlin等[3]报道了1个有2例表亲女性患MRKH综合征的家系,并总结了既往文献报道的68个MRKH综合征家系;其中,36个家系有2例及以上的MRKH综合征患者。Shokeir[4]通过研究10个家族聚集性MRKH综合征的家系发现,8个家系是父系亲属患病,因此猜想,MRKH综合征的遗传可能是限性遗传的、不完全外显的常染色体显性遗传模式。这一猜想在1个MRKH综合征家系中得以验证,Gervasini等[5]在MRKH综合征家系中检测到2 例患病的女儿均有矮小同源盒基因(short stature homeobox gene,SHOX)重复变异,而2例健康的女儿无该基因重复变异,单倍体分析表明该变异遗传自健康的父亲。尽管MRKH综合征患者的表型相似,但有研究表明,同一家系中既有MRKH综合征Ⅰ型患者、又有Ⅱ型患者。这些结果支持MRKH综合征的临床表现不一致,即在同一家系中不同患者的受累器官和严重程度存在差异[2]。因家族聚集性MRKH综合征的发病率更低,很难系统地在临床和分子水平研究MRKH综合征患者的家族成员,所以MRKH综合征确切的遗传机制仍未明确。


二、染色体畸变的研究

染色体畸变是体细胞或生殖细胞内染色体发生异常的改变,可分为数目畸变和结构畸变两大类。染色体结构畸变主要有缺失、重复、插入、易位和倒位等。通过array⁃CGH和多重连接探针扩增(multiplex ligation⁃dependent probe amplification,MLPA)技术对散发或家族性MRKH综合征患者的基因组进行分析得到了一些MRKH综合征患者的染色体结构畸变。目前,已有40余例MRKH综合征患者被检测到染色体异常,涉及1~7号、10~18号、22号、X染色体[6];其中以下5个染色体区域的缺失或重复多次被发现:1q21.1、16p11.2、17q12、22q11.21 和Xp22[7],占所有已发现的染色体畸变的10%左右[8]。

目前报道5例患者的染色体结构畸变遗传自父亲(包括1 个1q21 重复、2 个Xp22 重复、1 个13q21 缺失和1 个15q26.3缺失),这些遗传不平衡在父亲中似无致病性,但在女性后代中却是潜在的致病因素,说明这些位点的遗传可能是限性遗传,但是仍需要大样本量、完整的家族遗传信息来探索染色体畸变在MRKH综合征中的遗传模式。另外,这些染色体畸变只出现在个别MRKH综合征患者中,并非MRKH综合征的特异性变异。因而,MRKH综合征与染色体畸变之间可能没有明显的相关性。但上述染色体畸变部位的发现,有助于确定MRKH综合征的易感基因。


三、致病基因的研究

因缺乏适合连锁分析的大家系,研究者们通过关联研究、功能性研究、基因表达研究、动物实验研究和生物信息学研究来筛选相关的基因,并判别相关基因在MRKH综合征中的致病性。

1. 通过检测染色体畸变位点上的基因筛选相关基因:

(1)LHX1基因:

LHX1基因位于17q12,其在胚胎头部和肾的发育中起重要作用。LHX1基因敲除的雌性小鼠表现为与MRKH综合征患者相似的表型,即无子宫、阴道上段和输卵管[9]。2011年,Ledig等[6]在1例Ⅰ型MRKH综合征患者中发现LHX1 基因的错义突变导致密码子的替换(p.R264G),而在260例健康对照妇女的基因组中却未发现该突变;之后,他们又在1例合并单侧肾缺如的Ⅱ型MRKH综合征患者中发现LHX1 基因的移码突变(c.25dup;p.Arg9LysfsX25)导致终止密码子提前出现[10]。因此猜想,LHX1基因突变可能是MRKH综合征的致病原因。但上述突变在MRKH综合征中的致病性如何尚未明确。

(2)HNF⁃1β基因:

HNF⁃1β基因位于17q12,参与肝、肾等器官的发生,该基因的杂合突变可导致青少年起病的成人型糖尿病(maturity⁃onset diabetes of the young,MODY)[11]。HNF⁃1β 基因在女性生殖器官畸形中的作用最早在1 个MODY 家系中被研究,Lindner 等[12]发现,该家系2 例携带HNF⁃1β基因杂合突变的女性均表现为先天性无阴道、始基子宫合并非糖尿病性肾功能不全和MODY。HNF⁃1β基因表达在小鼠胚胎的中肾管(Wolffian管)和副中肾管上[13],调节LHX1、Wnt9b和PAX2基因的表达[14],但在MRKH综合征患者中未发现HNF⁃1β基因突变[6]。

(3)TBX6基因:

TBX6基因位于16p11.2,参与中胚层的发育。Sandbacka等[15]在MRKH综合征患者中发现TBX6基因的剪切位点突变(622⁃2A>T),该突变位于外显子5的剪接受体位点,因此该突变很可能降低了外显子5的正确剪接。尽管突变的病例数较少,但动物实验结果表明,TBX6基因缺失的小鼠表现为脊椎、肋骨和泌尿生殖系统畸形[16]。研究者猜想TBX6 基因突变可能是合并骨骼发育异常的MRKH综合征患者的易感因素。

2. 通过检测胚胎发育信号通路上的基因筛选可能的致病基因:

另1种确定MRKH综合征致病基因的方法是寻找早期发育阶段涉及的可能的基因改变。副中肾管不发育或发育不全从某种意义上说也是副中肾管的退化。抗苗勒管激素(anti⁃Müllerian hormone,AMH)是转化生长因子β(TGF⁃β)家族的成员之一,其同源性主要为C端的生物活性域。妊娠6~9周,AMH与AMH Ⅱ型受体结合诱导男性胚胎副中肾管退化。AMH基因纯合缺失的雄性小鼠睾丸和雄性生殖道发育正常,但是副中肾管的衍生组织不退化[17];异位表达AMH基因的雌性转基因小鼠无副中肾管的衍生结构[18]。因此,研究者猜想AMH基因或AMHR2基因突变可能影响副中肾管的形成和发育。但是,Resendes 等[19]在MRKH综合征患者中未发现任何AMH基因或AMHR2基因的突变或DNA 序列的多态性;Oppelt 等[20]虽在73% 的MRKH综合征患者中发现了AMH基因启动子的变异,但与对照人群(69%)相比无差异。

3. HOX基因家族:

HOX基因家族在女性生殖系统发育中起重要作用。HOX基因在副中肾管衍生组织上有特定的表达模式,HOXa9 表达在输卵管上,HOXa10 表达在子宫体,HOXa11表达在子宫体和子宫颈上,HOXa13表达在阴道上段[21]。Raines等[22]发现,HOXa9、10、11、13基因敲除的雌性小鼠均表现为生殖道的发育缺陷。尽管HOXa9、10、11、13基因在副中肾管的发育中起重要作用,但多个研究均未发现HOX 基因突变与MRKH 综合征有明显关联,Ekici等[23]在MRKH综合征患者中未发现HOXa10或HOXa13基因的突变,Burel等[24]也未发现HOX基因的突变。

SHOX基因也是HOX基因家族的成员。Gervasini等[5]在3例散发的MRKH综合征患者和2例家族性MRKH综合征患者中发现了SHOX的重复突变,而在53例健康妇女中未发现该突变;在上述家族中,2例患病的女儿和健康的父亲均携带杂合的SHOX重复突变;并且,所有携带SHOX重复突变的MRKH综合征患者均为MRKH综合征Ⅰ型。SHOX基因异常与3种疾病的骨骼异常有关:特发性矮小、特纳综合征和Leri⁃Weill软骨骨生成障碍[25]。鉴于部分MRKH综合征患者合并骨骼发育异常,因此,研究者猜想SHOX重复突变可能是合并骨骼畸形的MRKH综合征的致病原因。

4. Wnt基因家族:

Wnt信号通路作为1种在进化中高度保守的信号通路,在生长、发育、代谢和干细胞维持等多种生物学过程中发挥着重要作用。在副中肾管形成过程中,中肾间质中Wnt4 基因的表达是副中肾管发育的第二阶段——内陷(invagination)的必要条件;Wnt9b 基因表达在Wolffian管上皮,对副中肾管的延伸起重要作用[26]。

早在2004年,Biason⁃Lauber等[27]在1例合并高雄激素血症的MRKH 综合征患者中发现了Wnt4 基因突变;2007年,Biason⁃Lauber等[28]报道了1例携带Wnt4基因杂合突变的MRKH综合征患者合并有高雄激素血症的临床表现和生化改变,而其他5例无高雄激素血症表现的MRKH综合征患者无Wnt4基因突变。至今,已有4例Wnt4基因突变合并高雄激素血症的MRKH 综合征患者被报道[27⁃30]。另外,Wnt4基因突变的雌性小鼠表现为副中肾管退化、Wolffian管的衍生物残留且合并高雄激素血症[31]。以上研究表明,Wnt4基因突变可能是合并高雄激素血症的MRKH综合征患者的致病因素。

Wnt7基因的突变可导致不同程度的肢体畸形和泌尿生殖系统的发育缺陷,包括Al⁃Awadi/Raas⁃Rothschild/Schinzel短肢畸形综合征(OMIM号为#276820)和Fuhrmann综合征(OMIM号为#228930)[2]。而在既往报道中,只有1例MRKH综合征患者合并Wnt7基因的同义突变[32]。

2014年,Wang等[33]首次在2例汉族MRKH综合征患者中报告了Wnt9b基因的杂合突变;然而,另1项研究[34]未能证实这一关联。2016年,Waschk等[35]在109例MRKH综合征患者中发现了5例Wnt9b基因错义突变和1例同义突变,所有合并Wnt9b基因突变的患者均为MRKH综合征Ⅰ型;其中2例患者除Wnt9b基因突变外也合并17q12位点的突变(1例是LHX1基因缺失,另1例是TBX6基因突变)。因此在这些患者中,Wnt9b 基因突变合并LHX1 基因缺失或TBX6基因突变可能是MRKH综合征的致病原因。


四、遗传咨询

遗传咨询医师应首先对MRKH综合征的先证者进行仔细的体格检查,并填写详细的遗传咨询病历,包括个人史、家族史、家族成员有无合并副中肾管发育不良者或MURCS谱的畸形者。建议对患者进行针对性的辅助检查,如染色体核型分析、性激素水平检查、盆腔MRI检查、脊柱平片、泌尿系统彩超、心脏彩超、听力检查等。必要时,这些检查还需扩展到其一级亲属。

除上述4例合并高雄激素血症的MRKH综合征患者被发现Wnt4基因突变外,MRKH综合征的基因型与表型的相关性尚未建立。基因诊断如DNA测序、变性高效液相色谱(DHPLC)等技术有助于发现潜在的基因突变和单核苷酸多态性(SNP)。MRKH综合征被认为是多基因遗传病。理论上,MRKH综合征患者的一级亲属的发病率(qr)为群体发病率(qg)的平方根。但一级亲属的经验危险率(empirical risk)与疾病的遗传度高低有关。MRKH综合征患者无生育功能,子宫移植或代孕是患者生育的希望。Petrozza等[36]报道,MRKH综合征患者的34个代孕后代中,除1例男婴合并中耳发育不良、听力丧失外,其他后代均发育正常。Brännström等[37⁃38]分别于2015年和2016年报道了1例MRKH综合征患者成功行子宫移植,并行剖宫产术分娩活婴的病例。


综上所述,MRKH综合征是1种以遗传因素为主、临床表现高度异质性的疾病。现今的研究表明,绝大多数被认为与MRKH综合征易感性相关的基因的外显率并不完全,可能需要相对较多数量的遗传变异才会引起本病。但目前MRKH综合征尚无明确的分子遗传学发病机制。以往的多数研究都是基于候选基因的方法,随着人类基因组序列的明确以及高通量测序技术的发展,从全基因组层面审视该病的相关基因成为可能。另外,由于许多重要的生物学过程不仅受经典遗传学的影响,还受DNA甲基化和组蛋白修饰等表观遗传的调节,因此,以后的研究可以探索表观遗传学相关机制在MRKH综合征致病中的作用。对MRKH综合征分子遗传病因学的研究,一方面可以对MRKH综合征患者做出代孕前的指导,另一方面可以进行产前诊断,降低严重畸形儿的出生率。



参考文献:略

本文编辑:沈平虎

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