遗传性耳聋相关基因研究进展

孙亮

（海南省人民医院耳鼻喉科，海南海口570311）

遗传性耳聋相关基因研究进展

孙亮

（海南省人民医院耳鼻喉科，海南海口570311）

遗传性耳聋是临床上常见的遗传性疾病之一，可导致患者长期的听力下降，严重影响着人类的健康。遗传性耳聋是由于基因和染色体异常所致的耳聋，临床上检测遗传性耳聋的基因对于遗传咨询、生育聋儿风险率评估、产前诊断以及开展人工耳蜗植入手术治疗等均可提供重要的指导作用。目前，引起遗传性耳聋的基因多种多样，其又具有人种及地区的特异性，本文将几种在我国常见的耳聋基因及突变热点在遗传性耳聋发病中的作用分别进行综述。

遗传性耳聋；基因；进展

据统计，新生儿中耳聋的发病率为1‰[1]，其中大约一半的耳聋与遗传因素相关[2-3]。而在遗传性耳聋中，大约70%的患者为非综合征型耳聋（Nonsyndromic hearing impairment，NSHI）[2]，即不伴有其他系统疾病；30%为综合征型耳聋（Syndromic hearing impairment，SHI），即该类型的患者除了听力下降的表现外，常常还伴有其他系统疾病的表现。非综合性耳聋又可根据其遗传方式，分为常染色体隐性遗传（临床上多为语前性耳聋）和常染色体显性遗传（临床上多为语后性耳聋），所占比例分别为75%～85%、15%～24%，其余的则为X连锁遗传[2]。

在临床工作中，进行相关遗传性耳聋基因的检测对于遗传性耳聋的产前诊断与基因检测至关重要。在我国，常见的耳聋相关基因及突变热点包括GIB2、(35delG、176del16bP、235delC及299-300delAT)，GJB3 (538C＞T及547G＞A)、SLC26A4(IVS7-2A＞G、2168A＞G）和线粒体DNA12SrRNA(A1555G），本文将分别综述几种遗传性耳聋基因在新生儿耳聋发病中的作用。

1 GJB2

GJB2基因（编码缝隙连接蛋白26的基因）定位于13q11-q12上，于1993年首次被克隆，该DNA全长4 804 bp，编码区为678 bp，有两个外显子，第二外显子含有编码蛋白的全部序列[4]。GJB2基因其主要生物学功能为编码缝隙连接蛋白26，并与相邻的缝隙连接蛋白组成一个完整的通道，该通道对于细胞间物质的交换和信息的传递有着重要的作用[5]。据文献报道，该基因在人类的耳蜗毛细胞中高表达，若GJB2基因编码区域发生突变，产生了没有生物活性的蛋白质，影响了缝隙连接蛋白所组成通道的正常功能，导致细胞间信息的传递受到阻碍，使细胞外钾离子回流受到影响，钾离子浓度发生改变，使得Corti氏器呈高钾状态，呈钾中毒，进而影响了耳蜗毛细胞的电生理活动，从而导致听力下降[6]。此外，还有学者提出[7]，GJB2基因除了影响缝隙连接蛋白的功能，导致听力下降外，还可能影响影响了细胞间钙离子和三磷酸肌醇(IP3)的信息传递，而这些信息传递对于听觉系统正常生理功能的维持是十分重要的。

现有的研究表明，GJB2基因突变具有人种差异，各种族之间GJB2基因的突变具有不同的特异性[8]。土耳其、北欧、高加索和美国等区域其遗传性非综合征耳聋患者中，GJB2基因突变主要为30～35delG突变；而在犹太人群中，GJB2最常见的突变为167delT突变，占该区域遗传性非综合性耳聋患者的53%；在日本[9]，多数由235delC突变引起，其突变率可达73%；而在我国，目前的数据表明[10-11]，12.2%～33%的先天性感音神经性聋主要由GJB2基因导致，突变的主要方式为235delC，GJB2基因突变是导致儿童遗传性聋的主要原因。GJB2基因的突变分为致病性突变（即该位点发生突变，将导致遗传性耳聋的发生）与多态性改变（即该位点发生突变，并不直接导致遗传性耳聋的发生，但可与其他位点的突变或是其他致聋因素一并导致遗传性耳聋的发生）。

1.1 GJB2基因的致病性突变

1.1.1 GJB2基因235delC突变在我国，常见的GJB2基因突变的位点为235delC突变[10]，其发病机制为GJB2编码区的第235位点碱基C的纯合性缺失，使遗传密码发生移码突变，最终产生无功能的缝隙连接蛋白，这种无功能的蛋白会降低缝隙连接的通透性，影响通道的正常开闭，使钾离子回流进入内淋巴液的循环受到影响，导致耳蜗Corti器的钾中毒，从而引起遗传性耳聋。正是由于GJB2基因235delC在我国遗传性耳聋的致聋病因中所占比例较大，而其编码区片段又较短小(678 bp)，故适宜进行基因筛查和基因诊断，为临床上遗传性耳聋的患者提供准确的基因诊断。

1.1.2 GJB2基因176～191del16突变GJB2基因176～191del16突变为该基因176～191位点缺失16个碱基，导致密码子59～76的移码改变，使终止密码子提前，产生无功能的蛋白质，这种无功能的蛋白质同样改变了耳蜗内缝隙连接蛋白的通透性，最终导致遗传性耳聋的发生。

1.1.3 GJB2基因299～300delAT突变GJB2基因299～300delAT突变为该基因299～300位点缺失A、T 2个碱基，该位点的纯合突变可导致终止密码子提前，使翻译的多肽比野生型的少了114个氨基酸，所产生的多肽无生物学活性，最终在生物学上导致了遗传性耳聋的发生。

1.2 GJB2基因多态性分析

1.2.1 109G＞AGJB2基因109G＞A突变为该基因的109位点上的碱基由G突变为A，这种点突变将导致其编码氨基酸发生变化（缬氨酸变为异亮氨酸），目前，国内外学者们对于GJB2基因的109位点碱基G突变为碱基A是否可直接导致遗传性耳聋的发生，尚存在不同的看法。Kelley等[12]在1998年进行了一项实验，在正常人群中检测到了109G＞A突变，故认为这种突变为多态性改变，并不会直接导致遗传性耳聋的发生；而日本学者Abe等[13]的研究结果中表明，109G＞A杂合突变可导致遗传性耳聋的发生，故而认为109G＞A突变是一种致病突变；Bruzzone等[14]的研究结果与其相似，也认为109G＞A突变是一种致病突变，故目前学术界对该位点突变在遗传性耳聋的发生中是否为直接原因，尚无明确结论。

1.2.2 79G＞A、341A＞G79G＞A（GJB2基因79位点的碱基G突变为A）、341A＞G（GJB2基因341位点的碱基A突变为G），是目前已确定的常见GJB2基因多态性改变，在遗传性耳聋的发生中，可能与其他突变位点或是其他致聋因素联合作用，导致遗传性耳聋的发生，但也有学者认为它们是致病突变。

2 线粒体基因（mtDNA基因）

在我国，常见的致聋基因除了GJB2基因外，还有线粒体基因等。线粒体是真核细胞内的能量中心，参与脂肪酸与蛋白质的合成及代谢。同时，线粒体又是一个比较特殊的细胞器，它既有自己的遗传体系，同时也受到体内核DNA的调控。Anderson等[15]在1981年首次破译了人类线粒体DNA的完整序列。现在已知线粒体DNA由16 569个碱基组成，每个线粒体DNA为双链闭合结构，序列主要由两个不同的区域构成：(1)D-LOOP(与复制起始有关)由1 100个碱基构成，为非编码区；（2）功能区：其上排列着37个基因，主要编码13个蛋白质、2个rRNA基因(12 sRNA、16 sRNA)和22个转运tRNA。线粒体作为真核细胞的能量中心，在细胞生理活动中发挥着重要的作用，在耳蜗的外毛细胞、支持细胞中都含有大量的线粒体，这些线粒体为听觉系统的产生发挥了重要的功能。

2.1 1555A＞GHutchin等[16]在1993年分析了3例氨基糖甙类抗生素导致的耳聋患者的mtDNA序列，发现在这些患者的线粒体DNA中，均有1 555位点碱基A突变为碱基G，而对照组并无此改变。Preant等[17]在1993年发表的论文中，发现了线粒体基因1555A＞G点突变与人类氨基糖甙类抗生素所引起的非综合性聋有着密切的关系，论文中报道了一个因使用氨基糖甙类抗生素而导致耳聋的家系，其遗传方式为线粒体性遗传方式。目前，不同国家、不同种族、不同人群中都证实了该位点的突变与氨基糖甙类抗生素引起的耳聋相关[18]。有研究表明，1 555 A＞G的突变不但可以导致突变细胞系线粒体蛋白质合成障碍及耳聋[19]，并且当线粒体DNA1 555位点A-G突变后，可与1494位点的C形成新的配对，形成新的二级结构，该二级结构易于与氨基糖甙类抗生素结合导致耳毒性，最终导致遗传性耳聋的发生。目前研究表明，mtDNA基因中1 555 A＞G是最常见的致病突变，但存在明显的种族和地域差别。在高加索人的非综合征性耳聋中，可以检测到1 555 A＞G突变的比率为0.6%～2.5%，而印度尼西亚的比率高达5.5%[20]，而在我国针对中国非综合征耳聋患者的调查结果也各不相同，如何勇等[21]报告武汉地区的检出率为2.27%，而在南京地区的检出率约为1.5%[22]，这可能与地域差异及抽样误差等原因有关。

2.2 1005T＞C1 005位点位于线粒体基因12SrRNA的保守区域，虽然在一部分耳聋的患者中检测出1 005T＞C突变(1 005位点上的碱基T突变为C)，但目前研究尚不能确定该位点突变可以独立导致耳聋。Bae等[23]最近报道，在一组韩国非综合性聋患者中，其1 005T＞C检出率与正常听力1 005T＞C检出率基本一致。由此推测，1 005T＞C突变需与其他相关的调控机制共同作用，才能致聋。

2.3 827A＞G目前国内外有文献报道线粒体基因12SrRNA中827A＞G突变(827位点上的碱基A突变为G)可导致散发的非综合性耳聋。Chaig等[24]的报道中，进一步提示了827A＞G或许是一个新的线粒体DNA的致聋突变位点。因该位点A到G的突变，可能改变了线粒体基因12SrRNA高级结构，导致线粒体的功能障碍，进一步导致了听力下降。

2.4 735A＞G在灵长类和其他的一些物种中，735A＞G(735位点上的碱基A突变为G)可以影响线粒体DNA 12SrRNA基因的保守序列，进而推断出其在与线粒体DNA12SrRNA致聋的作用中有一定的相关性[25]。

2.5 961位点线粒体基因12SrRNA中的961位点可以发生961delT＋C（n）、961insC及T961C等多种形式的突变，从而导致耳聋[26]。961位点位于12SrRNA基因的loop21和loop22之间，并非保守序列，该位点的突变可能导致了rRNA高级结构的改变，并间接影响其与氨基糖甙类药物的结合性，最终导致了耳聋的发生[27]。

3 大前庭水管相关SLC26A4基因

在导致遗传性耳聋的基因中，除GJB2基因和线粒体基因外，大前庭水管相关SLC26A4基因在遗传性耳聋的发病中，占有一定比例。

SLC26A4基因属于离子转运体26A家族(Solute carrier family26A，SLC26A)，编码离子转运相关蛋白，在机体离子成分平衡的维持中发挥重要作用。SLC26A4基因突变可导致常染色体隐性耳聋DFNB4和Pendred综合征(该综合征可表现为前庭水管扩大或伴内耳畸形、神经性聋和甲状腺肿[28])，因SLC26A4基因突变是仅次于GJB2突变引起的常染色体隐性遗传耳聋的病因，所以对遗传性耳聋患者进行相关的检测，是十分有必要的。

在遗传性耳聋的患者中，前庭导水管扩大综合征（EVA)是可以通过影像学检查以明确诊断的，近年来，随着对该疾病的研究，SLC26A4基因作为可能与前庭导水管扩大综合征的相关基因逐渐成为学者关注的热点。不同地区和国家的EVA患者，其SLC26A4基因突变类型不尽相同。

IVS7-2 A＞G突变是SLC26A4基因常见的突变位点，在东亚人种中占有较高的发生率，韩国EVA人群的中，改位点的突变率为92%，日本则为78%，我国为98%该位点突变，将导致Pendrin的功能和结构发生改变[29]。

4 GJB3基因突变

1998年中国科学家夏家辉克隆了我国第一个“本土基因”GJB3[30]，这是缝隙连接蛋白家族中的一种，报道了在一个湖南怀化家系中发现了一个无义突变，即GJB3的538C＞T，这导致第180号氨基酸突变为终止密码子,致使其编码的蛋白质发生突变，该突变可以导致遗传性耳聋。但GJB3基因的突变率较之其他常见的遗传性聋致病基因低，目前有关GJB3在中国非综合征耳聋人群中的发病情况的研究还不完善，但总体发病率较低。

综上所述，对遗传性耳聋相关致病基因的研究，丰富了对遗传性耳聋疾病的认识，为攻克遗传性耳聋提供了重要线索和广阔的前景，对于遗传咨询、生育聋儿风险率评估、产前诊断及开展人工耳蜗植入手术治疗等项目，提供了重要的指导作用。此外，耳聋基因筛查和产前诊断可以产生巨大的经济效益和社会效益，从而真正达到提高人口质量、优生优育的目的。

参考文献

[1]Steel KP.Science,medicine,and the future:New interventions in hearing impairment[J].BMJ,2000,320(7235):622-625.

[2]Posukh O,Pallares-Ruiz N,Tadinova V,et al.First molecular screening of deafness in the Altai Republic population[J].BMC Med Genet,2005,6:12-18.

[3]Marazita ML,Ploughman LM,Rawlings B,et al.Genetic epidemiological studies of early-onset deafness in the U.S.school-age population[J].Am J Med Genet,1993,46(5):486-491.

[4]肖晓光,严勇,徐丽,等.Connexin26基因与常染色体隐性非综合征性耳聋[J].国外医学·遗传学分册,2003,26(2):110-112.

[5]Todt I,Hennies HC,Basta D,et al.Vestibular dysfunction of patients with mutations of Connexin 26[J].Neuroreport,2005,16(11): 1179-1181.

[6]Mukherjee M,Phadke SR,Mirral B.Connexin 26 and autosomal recessive non-syndromic hearing loss[J].Am J Med Genet,2003,9: 40-50.

[7]Beltramello M,Piazza V,Bukauskas FF,et al.Impaired permeability to Ins(1,4,5)P3 in a mutant connexin underlies recessive hereditary deafness[J].Nat Cell Biol,2005,7(1):63-69.

[8]Gasparini P,Estvill X,Volpini V,et al.Linkage of DFNB1 to non-syndromic neurosensory autosomal-recessive deafness in Mediterranean families[J].Eur J Hum Genet,1997,5(2):83-88.

[9]Ohtsuka A,Yuge I,Kimura S,et al.GJB2 deafness gene shows a specific spectrum of mutations in Japan,including a frequent founder mutation[J].Hum Genet,2003,112(4):329-333.

[10]柯肖枚,路远,刘玉和,等.Connexin 26基因突变与国人遗传性无综合征耳聋相关性分析[J].中华耳鼻咽喉科杂志,2001,36(3): 79-85.

[11]戴朴,刘新,于飞,等.18个省市聋校学生非综合征性聋病分子流行病学研究(Ⅰ)-GJB2 235delC和线粒体DNA 12SrRNA A1 555G突变筛查报告[J].中华耳科学杂志,2006,4(1):1-5.

[12]Kelley PM,Harris DJ,Comer BC,et al.Novel mutations in the connexin 26 gene(GJB2)that cause autosomal recessive(DFNB1) hearing loss[J].Am J Hum Genet,1998,62(4):792-799.

[13]Abe S,Usami S,Shinkawa H,et al.Prevalent connexin 26 gene (GJB2)mutations in Japanese[J].J Med Genet,2000,37(1):41-43.

[14]Bruzzone R,Veronesi V,Gomès D,et al.Loss-of-function and residual channel activity of connexin26 mutations associated with non-syndromic deafness[J].FEBS Lett,2003,533(1-3):79-88.

[15]Anderson S,Bankier AT,Barrell BG,et al.Sequence and organization of the human mitochondrial genome[J].Nature,1981,290 (5806):457-465.

[16]Hutchin T,Haworth I,Higashi K,et al.A molecular basis for human hypersensitivity to aminoglycoside antibiotics[J].Nucleic Acids Res,1993,21(18):4174-4179.

[17]Prezant TR,Agapian JV,Bohlman MC,et al.Mitochondrial ribosomal RNA mutation associated with both antibiotic-induced and non-syndromic deafness[J].Nat Genet,1993,4(3):289-294.

[18]Estivill X,Govea N,Barceló E,et al.Familial progressive sensorineural deafness is mainly due to the mtDNA A1555G mutation and is enhanced by treatment of aminoglycosides[J].Am J Hum Genet, 1998,62(1):27-35.

[19]Guan MX.Fischel-Ghodsian N,Attardi G,Nuclear background determines biochemical phenotype in the deafness-associated mitochondrial 12S rRNA mutation[J].Hum Mol Genet,2001,10(6): 573-580.

[20]Malik S,Sudoyo H,Sasmomo T,et al.Nonsyndromic sensorineural deafness associated with the A1555G mutation in the mitochondrial small subunit ribosomal RNA in a Balinese family[J].J Hum Genet,2003,48(3):119-124.

[21]何勇,孙勍,戴朴,等.福州市特教学校非综合征性聋分子病因学分析-GJB2 235delC突变和线粒体DNA 12SrRNAA1555G突变筛查报告[J].中华耳科学杂志,2006,4(1):12-14.

[22]戴大春,鲁雅洁,陈智斌,等.非综合征耳聋患者线粒体DNA 12S rRNA及tRNA～(Ser(UCN))基因序列分析[J].南京医科大学学报(自然科学版),2012,5(1):67-71.

[23]Bae WJ,Lee KY,Choi SY,et al.Molecular analysis of mitochondrial gene mutations in Korean patients with nonsyndromic hearing loss[J].Int J Mol Med,2008,22(2):175-180.

[24]Chaig MR,Zernotti ME,Soria NW,et al.A mutation in mitochondrial 12S rRNA,A827G,in Argentinean family with hearing loss after aminoglycoside treatment[J].Biochem Biophys Res Commun, 2008,368(3):631-636.

[25]Mkaouar-Rebai E,Fendri-knàa N,Louhichi N,et al.Whole mitochondrial genome screening in two families with hearing loss:detection of a novel mutation in the 12S rRNA gene[J].Biosci Rep, 2010,30(6):405-411.

[26]Bacino C,Prezant TR,Bu X,et al.Susceptibility mutations in the mitochondrial small ribosomal RNA gene in aminoglycoside induced deafness[J].Pharmacogenetics,1995,5(3):165-172.

[27]Guan MX.Molecular pathogenetic mechanism of maternally inherited deafness[J].Ann N YAcad Sci,2004,1011:259-271.

[28]Van Laer L,Cryns K,Smith RJH,et a1.Nonsyndromic Heating Loss[J].Ear Hear,2003,24(4):275-288.

[29]Yang JJ,Tsai CC,Hsu HM,et al.Hearing loss associated with enlarged vestibular aqueduct and Mondini dysplasia is caused by splice-site mutation in the PDS gene[J].Hear Res,2005,199:20-30.

[30]Xia JH,Liu CY,Tang BS,et a1.Mutations in the gene encoding gap junction protein beta-3 associated with autosomal dominant hearing impairment[J].Nature Genet,1998,20(4):370-373.

R764.43

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1003—6350（2013）09—1342—04

10.3969/j.issn.1003-6350.2013.09.0563

2012-11-20）

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