OTOF基因突变在非综合征性聋中的研究进展

白雪晶 冯磊

昆明医科大学第六附属医院云南省玉溪市人民医院（玉溪653100）

耳聋是一种常见的遗传性疾病，分为综合征性聋（syndromic hearing loss，SHL）和非综合征性聋（Nonsyndromic hearing loss，NSHL）两大类，发病率较高，每1000 个新生儿当中就有1-3 个被确诊，终身携带，严重影响了患者的生活质量[1]。突变谱和突变频率由于种族、地理、社会和医学因素的不同而存在差异，遗传在发病机制中起到了重要作用，在欧洲发达国家，三分之二的HL 病例由遗传因素引起，其中约70%为NSHL，约30%为SHL[2]；剩下的三分之一的病例可以归因于环境和未知的遗传因素。在东亚的一些国家大约有一半的病例由遗传因素引起，非综合征性聋占到60%-70%，其余的一半病例归因于其他环境和不能鉴别的遗传因素[3]。该疾病可能是常染色体显性、常染色体隐性、X隐性或者线粒体遗传。NSHL根据其遗传方式又可分为:常染色体显性遗传(临床上多表现为语后聋)，所占比例为15%～24%；常染色体隐性遗传(临床上多表现为语前聋)，所占比例为75%～85%；X-连锁遗传方式约占1%；不足1%的比例为线粒体突变、母系遗传及Y-连锁遗传[4]。目前遗传性听力缺失最常见的原因是GJB2，超过了一半的比例，其次是

SLA26A4、MYO15A、OTOF、CDH23和TMC1基因的突变[5]。本文综述引起遗传性耳聋的OTOF基因。

1 概述

OTOF(MIM#601071)，位于DFNB9 基因座上，即染色体2p23.1位置，该基因的突变是神经性非综合征隐性耳聋的原因。在这个基因中已经发现了几种编码多种异形体的转录变体，到目前为止，该基因至少鉴别出110个不同位点的突变[6]。

OTOF基因的突变被报道为非综合征隐性遗传听觉神经病变谱系障碍（Auditory neuropathy spectrum disorder ,ANSD)的主要原因。ANSD 目前主要通过耳声发射和（或）耳蜗微音电位引出，听性脑干反应无法引出或波形严重异常来诊断[7]。但是ANSD的病因复杂多变，难以通过目前的临床检测手段判断其具体的病因，给治疗带来了一些挑战性。把基因检测与临床筛查相结合被认为是有应用前景的诊疗方案，可能提高ANSD的治疗效果。

2 OTOF基因及结构域

OTOF基因编码耳畸蛋白（otoferlin），这种蛋白质属于哺乳动物蛋白质家族，这个家族还有dysferlin 和myoferlin 两个成员，它们和线虫的精子形成因子（FER-1）具有同源性。同源性表明，这种蛋白质可能与囊泡膜融合有关，otoferlin 参与了囊泡与细胞膜，以及囊泡与囊泡的融合。在囊泡中，otoferlin的功能可能与内吞蛋白有关[8]。通过RT-PCR发现otoferlin在老鼠的耳蜗、前庭和大脑中表达，在胚胎时期进行原位杂交，分别在19.5 天、P0、P1 期在内毛细胞、外毛细胞和螺旋神经节细胞中隐约可见otoferlin 标记[9]。在耳蜗,胚胎期和新生小鼠otoferlin 主要表达在内毛细胞,外毛细胞和螺旋神经节细胞着色较浅，在球囊、椭圆囊、半规管的神经上皮以及前庭神经元Ⅰ型细胞也有表达。而在成年小鼠耳蜗中继续在内毛细胞有高度表达,并不表达在外毛细胞和支持细胞上[10]。

OTOF基因编码的蛋白质有两种形式，短形式有3个C2域和一个羧基跨膜域，编码一个4,954-bp的转录本，包含一个3690-bp的开放阅读框和一个1038-bp非编码区，在位置4934处有一个多聚腺苷酸化信号，这个由1,230个氨基酸组成的蛋白质，分子质量为140.5 kD，研究表明这种形式仅仅存在于人类；而长形式有6个C2域和一个跨膜域，由48个外显子组成，跨度约为90Kb，在小鼠和人类均发现。

Otoferlin 的C2 区域蛋白可以与磷脂及蛋白质结合，并在细胞膜运输和信号传导方面起重要作用。因此，C2区域蛋白可以与胞浆磷脂酶A2、突触结合蛋白Ⅰ，Ras 相关GTP 结合蛋白等相结合,参与神经递质的释放,由此可以推测otoferlin 与钙离子相关的突触囊泡融合及神经递质的释放有关[11]。

Otoferlin 的表达与神经元突触传递密切相关，Otoferlin被认为是毛细胞胞吐的钙离子传感器，补充经典的突触融合蛋白突触synaptotagmin-1（SYT1）和synaptotagmin-2（SYT2）。在小鼠毛细胞中，otoferlin 的表达与突触的传入相关,并发现otoferlin 局限在突触小泡相关带，otoferlin 的C2 域结合Ca2+并表现出Ca2+依赖性。Roux等人[10]的结果表明，OTOF-/-的小鼠听力完全缺失，尽管正常的突触结构存在并有Ca2+分泌，但内毛细胞的胞吐作用几乎完全丧失，所以推断Otoferlin是突触小泡胞吐的关键，在听觉内毛细胞突触带，它可以作为主要的Ca2+传感器触发膜融合。

3 OTOF基因突变

OTOF基因的突变在外显子和内含子上是随机分布的，本文对已知的109个突变位点进行了统计，见表1。

OTOF基因突变是引起遗传性耳聋的一大原因，文献已经报道了100多个OTOF基因突变位点，OTOF基因编码的Otoferlin的表达与神经元突触传递密切相关。通过分析发现，Otoferlin的C2A-F结构域中，C2F 域发生突变的频率最高，然后依次是C2E、C2A、C2C、C2D、C2B，这为我们研究耳聋蛋白质组学提供了一个新思路，是否在C2 不同的结构域存在不同的蛋白质结构，某些结构更容易引起突变；或者存在与听力发生密切相关的物质，所以发生突变更容易表现出耳聋。Ramakrishnan 等人[12]研究结果表明，Otoferlin的与Ca2+结合的C2结构域与囊泡释放有关，野生型otoferlin C2F 域以Ca2+依赖的方式结合syntax1A和SNAP-25，它们的相互作用可以调节毛细胞突触传递和内毛细胞的功能，而突变型可能由于Ca2+释放减少引起蛋白质三级结构改变而不能发挥作用；C2D 结合在Cav1.3II-III环上，该结构域发生突变使这种结合对Ca2+不敏感引起结合作用减弱，导致信号传递中断；而C2A 与syntax1A 的结合对Ca2+不敏感，C2B 和C2E 不依赖Ca2+结合syntax1A。因此，在毛细胞突触传递中，C2F和C2D结构域发挥着不可替代的作用，其他结构域的作用机制有待进一步研究，这对我们进行OTOF基因引起的听神经病的诊断和治疗具有重要指导意义。

4 OTOF 基因突变对ANSD 耳蜗植入术效果的预测意义

对于非综合性聋，可通过药物及助听器，甚至耳蜗植入术来进行干预。其中ANSD 通过以上治疗没有确定的治疗效果，目前国际上主要的干预方式集中于人工耳蜗植入，但有些病例取得了良好的效果，有些则差强人意，推测疗效可能与病变部位的不同有关[27]。OTOF基因是目前研究最为透彻也是第一个确定的与非综合征型ANSD相关的基因，是目前明确的听突触病变型（突触前型）ANSD 的重要病因。已有研究表明，携带该基因的ANSD患者人工耳蜗植入效果较好[28]。OTOF基因与我国人群ANSD的发生有较大的相关性，但利用基因手段来预测ANSD 患者耳蜗植入术后言语康复效果进而指导临床诊治目前尚不成熟，需要进一步研究。