GJB2基因突变及语前遗传性非综合征性耳聋.pdf

国外医学耳鼻咽喉科学分册2 0 0 5 年 1 1 月第2 9 卷第 6 期 O t o l a r y n g o l o g y F o r e i g n M e d i c a l S c i e n c e s，N o v e m b e r 2 0 0 5，v 0 1 2 9 N 0 6 3 5 9 综 述：听 力 学 G J B 2基因突变及语前遗传性非综合征性耳聋 于飞戴朴韩东一 摘要编码缝隙连接蛋白C o n n e x i n-2 6(C x-2 6)的基因称为 G J B 2基因，该基因的突变被认为 是语前遗传性非综合征性耳聋的分子遗传基础。编码 G J B 2基因突变的证实给遗传咨询提供了帮 助。本文综合目前 G J B 2基因的突变及其在遗传性耳聋发病机制的作用和检测方法、治疗等方面做 一简要论述。关键词聋(D e a f n e s s)；突变(Mu t a t i o n)目前，有 1 2 0 0 0(O 0 5)一1 1 0 0 0(0 1)的 儿童出生时为极重度耳聋；同时，一半 以上的儿童 期耳聋为遗传性聋，发病率为 1 8 0 01 1 0 0 0，并且大多数为常染色体 隐性及非综合征性耳聋(n o n s y n d r o mi c h e a r i n g i mp a i r m e n t，N S H I)。在遗传 性耳聋当中，大约 8 0 为非综合征性耳聋 J，其 中7 5 一8 0 为常染色体隐性遗传。常染色体隐 性遗传性耳聋患者中，约有5 0 为 G J B 2 基因突变 引起；其余患者为其它基因突变所引起，并且 多数只见于 1 2 个家系 J。少数语前聋的患者为 综合征性或常染色体显性非综合征性耳聋。语前聋 患儿的病因如下(图 I)。图 1语前聋思儿的病凼【G J B 2基因的克隆与定位】编码缝隙连接 蛋白 C o n n e x i n-2 6(C x-2 6)的基因称为 G J B 2基 因，G J B 2基 因于 1 9 9 3年被克隆，定位于 1 3 q l 1 1 2，D N A全长 4 8 0 4 b p，编码 区为 6 7 8 b p。蛋 白的编码 序列仅存在于一个外显子，因此很容易通过 P C R 反应进行分析。1 9 9 7年发现缝 隙连接 蛋 白(c o n n e x in-2 6，C x-2 6)基因突变与遗传性非综合征耳聋 密切相关 J，包括常染色体显性遗传性耳聋 D F N A 3(O M I M 6 0 1 5 4 4)和常染色体隐性遗传性耳聋 D F N B 1(O M I M 2 2 0 2 9 0)。G J B 2是第一个被发现导 作者单位：1 0 0 8 5 3 北京，解放军总医院耳鼻咽喉头颈外科 通信作者：韩东一(E m a i l：h d y 3 0 1 2 6 3 c o rn)致常染色体隐性遗传性耳聋的位点，因此被命名为 DF NB1。【G J B 2 基因的作用】G J B 2基因编码的 c x 一 2 6 属于缝隙连接蛋白基因家族，与相邻细胞的缝 隙连接蛋 白组成一个完整的缝隙连接通道，这些通 道在信息传导和物质交换 中起重要作用，是完 成电解质、第二信使和代谢产物的细胞间转换的重 要通道。C x-2 6在人类 的耳蜗 毛细胞 中高表达，因此 G J B 2基因突变与遗传性非综合征性耳聋密切 相关。当毛细胞受到外界刺激后，钾离子经内耳毛 细胞循环 回流进入耳蜗内淋巴液，缝隙连接蛋 白通 道在此过程中具有调控作 用。G J B 2基 因编码 区的 突变导致蛋 白质翻译过程中的移码突变，产生无功 能的蛋 白质，影响了缝隙连接蛋 白的结构。缝隙连 接缺损，影响通道的正常开闭，使其传递信息的功 能受阻或紊乱。而细胞外的离子浓度是 毛细胞能量 转换的基础，由于连接通道的异常，使钾离子回流 进入内淋巴液的循环受到影响，浓度发生改变，导 致 C o r t i 氏器的钾中毒，从而引起感音神经性聋。【G J B 2 基因突变点具有多样性和种族性】G J B 2 基因异常是遗传性非综合征性耳聋的主要致 病原因，截止到 2 0 0 5年 1月 2 9 日，已发 现 G J B 2 基因有 1 0 8种 突 变方 式(h t t p：d a v i n c i c r g e s d e a f n e s s 2 0 0 5-O 1 3 0)，其中显性突变 9种，如 d e 一 1 E 4 2、W4 4 S、W4 4 C等；隐性突变 8 9种，如 3 3 3 5 d e l G、3 3 3 5 i n s G、1 6 7 d e l T、2 3 3-2 3 5 d e l C、2 9 9 3 0 0 d e l A T等；未 知 突变 1 O种，如 I V S 1 1 2 CT、N 5 4 I、V 8 4 A 等。最 近 的研究表 明，3 0 3 5 d e l G 突 变 及 2 3 3-2 3 5 d e l C 的 高 发 为 始 祖 效 应(f o u n d e r e ff e c t)的结果。1 G J B 2基 因的致病突变热点。致病突变是 指 人群中个体的D N A分子结构发生改变，使基因的 维普资讯 http:/ 36 0 国外医 F o mi g n Me d i c a l S c i e n c e s N o v e mb e r 2 0 0 5v o L 2 9 N o 6 表达性状和功能发生改变，在单基因遗传病家系后 代中，与遗传性状共同出现。G J B 2基因的突变热 点存在种族差异。欧美地区高加索人中，儿童语前 聋中有 2 0 是由 G J B 2基因的突变所致，占常染色 体隐性遗传性聋的 4 0 t o 2。目前 已检出的 G J B 2 基因中的不同的致病突变中最多见为 3 0-3 5 d e l G突 变，地中海国家和美国遗传性非综合征耳聋患者中 3 0-3 5 d e l G突变 占6 0 8 5；犹太人 中最常见突 变为 1 6 7 d e l T突变，占 5 3 ，而 3 0 3 5 d e l G突变只 占1 8 l 1。；在非洲的一个乡村，查出 R 1 4 3 W 突 变；日 本人非综合征耳聋患者中检测到高频率 的 2 3 3 d e l C l 1 ，其 突变率 达 7 3 ；中 国人 中，先 天性感音神经性耳聋的 1 2 2 为 G J B 2基因突变所 致，其突变的主要方式为 2 3 3-2 3 5 d e l C 1 3 。2 中 国人 的突变 热点(2 3 3-2 3 5 d e l C)。中 国 人 的 突 变 热 点 为 2 3 3-2 3 5 d e l C。Y a n 等 推 测 2 3 5 d e l C突变起源于贝加尔湖地区，大约有 1 1 5 0 0 年的历史，随着人群的移民传到了中国、蒙古、日 本等地。G J B 2基 因的编码 区 2 3 3-2 3 5位碱基 C纯 合性缺失，使遗传密码发生移码突变。突变位点以 下的遗传密码全部改变，使其翻译氨基酸的框架结 构 自突变点 以下变异，导致 G J B 2基 因从 7 9位密 码子编码 2个新 的氨基酸，终 止密码子提前 至 8 2 号，翻译的多肽只有 8 1 个氨基酸，比野生型蛋 白 的 2 2 6个氨基酸截短 了 1 4 5个，且只有前 7 9个 氨 基酸与野生 型相 同。C x 一 2 6蛋 白分 为 5个 区，即 N T区、跨 膜 区(M1、M 2、M3、M 4)、细胞 外 区(E 1、E 2)、胞 浆 内连接 区(C L)和 C T区。2 3 3 2 3 5 d e l C突变型 C x-2 6 多肽的 M 2区部分缺失，C L、M3、E 2和 M4区完全缺失，产生无功能 的缝 隙连 接蛋 白。此突变型蛋 白可能丧失 对缝 隙连 接通道 p H值的调控，降低缝隙连接的通透性，导致听力 下降。3 G J B 2基因的多 态性 改变。基 因的多态性改 变不与遗传性状共伴随，是指人群中个体的 D N A 分子结构发生改变，但基因的表达性状及功能不改 变。多态性改变属于正常现象，绝大部分基 因的多 态性改变在 1 左右。G J B 2基 因的多态性 改变 明 显 高 于 绝 大 部 分 基 因，目前 已报 道 的有 4 2种(h t t p：d a v i n c i c r g e s d e a f n e s s 2 0 0 5-0 1-3 0)，如 G 7 9 A、T I O 1 C、C 3 8 4 T等，多态性改变单独出现均 不引起病变。【检测 C x-2 6突变筛查先天性耳聋】G J B 2 基因的突变鉴定，给遗传咨询带来很大帮助。大部 分进行遗传咨询的家庭由正常听力的父母和耳聋患 儿组成，咨询 目的为了解再次 生出聋儿 的可能性。由于导致语前聋的环境因素的存在，有时无法判断 患者是否为遗传性聋，因此对 G J B 2基因突变的鉴 定应当作为耳聋筛查的一项常规内容。在耳聋基因的筛查过程中引起了人们的争论，其 中包括对产前诊断和妊娠终止的忧虑。由于人们 对 G J B 2基 因突变 引起 耳聋 的病理 生理还 不甚 明 了，G J B 2基因突变与耳聋的严重性、渐进性之 间 缺乏相关 性，因此应谨 慎检测 突变 的 G J B 2基 因、谨慎地解释筛查结果，不能仅根据突变方式及家庭 中另外成员的耳聋程度来估计听力损失的程度 j。此外要注意到，由于患者 的听力损失程度 的不等，其社会能力也将有不同程度的损失。【G j-B 2基因突变的检测方法】目前，有不 少检测基因突变 的方法，G J B 2基 因突变 的检测方 法已处于完善状态。筛查方法多种多样，包括限制 性片段长度多态性分析(r e s t ri c t i o n f r a g me n t l e n g t h p o l y m o r p h i s m，R F L P)、限制酶切指纹 一 单链构象 多态性分析(r e s t ri c t i o n e n d o n u c l e a s e s fi n g e r p ri n t i n g s i n g l e s t r a n d c o n f o r ma t i o n p o l y mo rph i s m，R EF S S c P)、聚合酶链反应 一 单链构象多态性分析(p o l y me r a s e c h a i n r e a c t i o n s i n lg l e s a n d c o n f o rm a t i o n p o l y m o rph i s m，P C R S S C P)、变 性 梯 度 凝 胶 电泳 法(d e n a t u ri n g g r a d i e n t g e l e l e c t r o p h o r e s i s，D G G E)、变 性高效液相色谱分析(d e n a t u ri n g h i g h p e r f o rmanc e l i q u i d c h r o m a t o gra p h y，d H P L C)及 直 接 测 序(d i r e c t s e q u e n c i n g，D S)等。限制性片段长度多态性：是用特定的限制性内切酶水解 P C R扩增产物，分 析酶解后产物的分子大小，对判断产生致病基因者 进行 D N A 测 序。S i m s e k等 在 2 0 0 1年 改 善 了 P C R R F L P检测技术，即半嵌套 P C R，用 以检测 3 5 d e l G。限制酶切指纹 一 单链构象多态性分析：限 制性核酸内切酶切割 P C R扩增产物，琼脂 糖凝胶 电泳检测酶切产物，对异常构像带序列进行 D N A 测序，测序结果进行多态性改变和基因改变统计。变性高效液相色谱分析：是对大批量 P C R扩增产 物进行筛查，其在检测大量致病基因的不同序列方 面显示出高度的敏感性 ，适合做快速的基因筛 查 。由于 G J B 2的突变及多态较高，因此筛查后 必须再对符合条件的扩增产物进行 D N A测序。直 接 测 序：是将 P C R扩 增 产 物 纯 化、变性 后。在 维普资讯 http:/ 国外 医学耳鼻咽喉科学分册 2 0 0 5年 1 1 月第 2 9卷第 6期 O t o l a r y n g o l o g y F o r e i g nMe d i c a l S c i e n c e s N o v e mb e r 2 0 0 5 v o L 2 9 N 0 _ 6 3 61 P C R测序仪上进行测序，为寻找突变的金标准。【G J B 2 基因突变患者的治疗】由于 G J B 2基 因敲除的模型鼠不能存活，因此关于 G J B 2 基因突 变的组织学研究存在很大困难。J u n 等 发现 1 例 患有深度耳聋并有 3 5 d e l G突变的颞骨档案。经组 织学分析显示：外毛细胞退化，血管纹发育不全，螺旋神经节细胞的数量基本正常，因此建议此类患 者可实行人工耳蜗植入术。耳蜗植入 的最初 目的，是通过对听神经的电刺激，帮助极重度耳聋的患者 对言语的理解。植入的基础是耳蜗内有正常的神经 末端，如神经树突及神经节细胞，以刺激听觉中 枢。不同的导致耳聋的遗传因素可以影响耳蜗的发 育及功能，G J B 2 相关性耳聋患儿的神经末端正常，因此该类患J IAI 常适合行人工耳蜗植人手术，并且 预后满意 。C u l le n等 认为 G J B 2相关性及非 相关性耳聋患儿在行电子耳蜗植入术及听力康复 后，对言语的再认知能力相同。S in n a t h u r a y等 认为由于 G J B 2 相关性耳聋者的螺旋神经节细胞的 数量正常，而非 G J B 2相关性耳聋者的数量却减 少，因此在耳蜗植入后 G J B 2相关性耳聋患儿的 言语理解能 力强 于非 G J B 2相 关性 患儿。由此 可 见，G J B 2相关性耳聋为人工耳蜗植入 的指征，并 预示患儿耳蜗植入的预后 良好。【结语】在各种耳聋基因突变中，G J B 2基 因突变最多见。编码缝 隙连结蛋 白 C x-2 6的 G J B 2 基因突变已经被确定为常染色体隐性遗传性非综合 征性耳聋的基础，同时还可以导致少数常染色体显 性遗传性耳聋。依据目前的文献，在我国，先天性 感音神经 陛耳聋 的 1 2 2 为 G J B 2基 因突变所致，其突变的主要方式为2 3 3-2 3 5 d e l C。目前，G J B 2基 因突变的检测已逐步成为新生儿听力筛查的其中一 项内容，直接测序为寻找 G J B 2基因突变的金标 准。对 G J B 2基因突变导致的重度和极重度语前遗 传性非综合征性耳聋的患儿可行人工耳蜗植入术。由于 G J B 2基 因的突变 点和多态性 改变具 有 多样 性，我们还需进一步探查该基因的功能、确定其在 我国的突变率、完善其筛查工作，以完善对 G J B 2 基 因突变引起的耳聋患者的治疗及家庭遗传咨询工作。参考文献 1 s t cel KP S c i e n c e，me d i c i n e a n d t h e f u t u r e：Ne w i n t e r v e n e t i o n s i n h e a r i n g i mp a i r me n t B MJ，2 0 0 0，3 2 0(7 2 3 5)：6 2 2-6 2 5 2 P osu k h O，P a ll a r e s Ru i z N，T a d i n o v a V，e t a L F i r s t mo l e c u l a r s c r e e n i n g o f d e a f n e s s i n the Al t a i Re p u b l i c p o p u l a t i o n BMC Me d Ge n e t，2 0 05，6：1 2-1 8 3 Ma e d a Y，F u k u s h i ma K，Ni s h i z a k i K，e t a L I n v i t r o a n d i n v i v o s u p-p r e s s i o n o f GJ B 2 e x p r e s s i o n b y RNA i n t e rfe ren c e Hu m Mo l Ge n e t，2 0 0 5，1 4(1 2)：1 6 4 1 1 6 5 0 4 Zb ar RI，Ra me s h A，S r i s a i l a p a thy C R，e t a1 P a s s a g e t o I n d i a：the s e a r c h f o r g e n e s c a u s i n g a u t es o ma l rec e s s iv e n o n s y n d r o mi c h e a tin g l o s s O t o l a r y n g o l H e a d N e c k s u r g，1 9 9 8，l 1 8(3 P t 1)：3 3 3-3 3 7 5 S c o t t DA，Kr a f t ML，S t o n e EM，e t a L Co n n e x i n mu t a tio n s a n d h e a r i n g l o s s N a t u re，1 9 9 8，3 9 1(6 6 6 2)：3 3 2 6 T(1 d t I，He n nie s HC，Basta DVe s t i b u l ar d y s f u n c t i o n o f p a ti e n t s wi th mu ta t i o n s o f C o n n e x i n 2 6 N e u ror e p o r t，2 0 0 5，1 6(1 1)：1 1 7 9 1 1 8 1 7 Mu k h e r j e e M，P h a d k e S R，Mi t t al B C o n n e x i n 2 6 and a u t o s o m al r e c e s s i v e n o n s y n d r o m i c h e a r i n g l oss I n d i an J H u m G e n e t，2 0 o 3，9(2)：4 0-5 0 8 Le f e b v r e P P，Van De W a t e r TR Co n n e x i n s，h e a r i n g an d d e afn e s s：c l i n i c al as p e c t s o f mu t a t i o n s i n the c o n n e x i n 2 6 g e n e B r a i n Re s Br a i n R e s R e v，2 0 0 0，3 2(1)：1 5 9 1 6 2 9 Yan D，P ark HJ，Ouy ang XM，e t a L Ev i d e n c e o f a f o u n d e r e ff e c t for the 2 3 5 d e 1 C m u t a t i o n o f G J B 2(c o n n e x i n 2 6)i n e ast A s i ansH u m G e n e t，2 0 o 3，1 1 4(1)：4 4-5 0 1 0 Gr e e n GE，S c o t t DA，Mc d o n ald J H，e t a 1 Ca r r i e r r a t e s i n the Mi d w e s t e n l Un i t e d S t a t e s f 0 r G J B 2 mu t a t i o n c a u s i n g i n h e r i t e d d e afe n s s J A MA，1 9 9 9，2 8 1(2 3)：2 2 1 1-2 2 1 6 1 1 B rob b y GW Mu lle r My h s o k B Ho rst ma n n RDC o n n e x i n 2 6 R1 43 W mu tat i o n ass o c i a t ed wi th rec e s s i v e n o n s y n d r o mi c sen s o r i n e u r al d e a f n e s s i n Af r i c a N E n s l J Me d，1 9 9 8，3 3 8(8)：5 4 8-5 5 0 1 2 Oh t s u k a A，Yu g e I，K i mu r a S，e t a L GJ B 2 d e a f ne s s g e n e s h o ws a s p e c i fic s p e c t r u m o f mu t a ti o n s i n J a p an，i n c l u d i n g a f r e q u e n t f o u n d e r mu t a t i o n H u m G e n e t，2 0 0 3，1 1 2(4)：3 2 9-3 3 3 1 3 X i a o Z A，Xie D H G J B 2(C x 2 6)g e n e mu t a t i o n s i n C h i n e s e p a t i e n ts wi th c o n g e n i t a lsc n s o r i n e u r al d e a f n e s san d arep o r t o f o n e n o v e lmu ta-t i o nC h i n Me d J，2 0 0 4，l 1 7(1 2)：1 7 9 7 1 8 0 1 1 4 S i ms e k A1 一 W a n l y N，A1 一 Kh a b o r y M A se mi n e s t e d P CR t e s t for s i mul t ane o u s d e t e c ti o n o f t w o c o mmo n m u t a t i o n s(3 5 d e l G and 1 6 7 d e r r)i n the c o n n e x i n-2 6 g e n e Mo l D i a g n，2 0 0 1，6(1)：6 3-67 1 5 L e Mar c h al C，A u d r z e t MP，Q ll r I，e t a L C o m p l e t e and r a p i d s c a n n i n g o f the c y s t i c fi b r o s i s t r a n s me mb r a n e c o n d u c t an c e reg u l a t o r (C 兀R)g e n e b y d e n a t u r i n g h i s h p e r f o r manc e l i q u i d c h r o m a t o g r a p h y (D H P L C)：ma j o r i mp l i c a ti o n s g e n e t i c c o u n s e l l i n g H u m G e n e t，2 0 0 1，1 0 8(4)：2 9 O _ 2 9 8 1 6 P a Ua r e s R ui z N Bl anc h e t P，Mo n d a i n M，e t a L Ev alu a t i o n o f d HPL C f l0 r C X2 6 mu tat i o n s c ree n i n g i n p a t i e n t s f r o m$o u the n l F r an c e wi th scn s o r i n e t t r al d e afn e s s G e n e t T e s t，2 0 0 1，5(4)：3 3 9-3 4 3 1 7 J u n A I，Mc G u ir t WT，Hi r l 0 j osa R，e t a L T e mp o r a l b o n e h i s t o p a tho l o g y i n c o n n e x l n 2 6 rel a t e d h e a r i n g l o s s L a r y n g o s c o pe，2 0 0 0，1 1 0(2 P t 1、：2 6 9-2 7 5 1 8 Mo rellRJ，Ki m I L l，Ho o d L J，e t a 1 Mu tati o n si nthe c o n n e x l n-2 6 g e n e (G J B 2)a m o n g A s h k e n a z i J e w s with n o n s y n d rom i c r e c e s s iv e d e af-n e s sN E n g l J Med，1 9 9 8，3 3 9(2 1)：1 5 0 0 1 5 0 5 1 9 C u n e n RD，B uc h ma n CA，Brown C J，e t a L Co c h l e a r i mp l antat i o n for c h i l d r e n w G J B 2 re l a t e d d e af n ess L a r y n g o s c o p e，2 0 0 4，1 1 4(8)：1 41 5 1 41 9 2 0 S i nna t h u r a y A R，T o n e r J G，C l ark e L y t t l e J，e t a1 C o nne x i n 2 6(G J B 2)g e n e rel a t ed d e afn e s s an d s p e e c h i n t e lli g i b i l i t y aft e r c o c h l e a r i mp l an t a t i o nO t o l o N e u rot o l，2 0 0 4，2 5(6)：9 3 5-9 4 2 (收稿 13 期：2 0 0 5-0 3 1 0)维普资讯 http:/