高度近视的遗传学研究进展

何雯雯 竺向佳 卢奕

(复旦大学附属眼耳鼻喉科医院眼科 上海 200031)

高度近视( high myopia, HM) 是指屈光度超过-6.00 D或眼轴长度≥26 mm的一种屈光不正，常伴有一系列眼底改变，包括后巩膜葡萄肿、近视性黄斑病变(如眼底萎缩、脉络膜新生血管、近视性黄斑劈裂等)、视网膜周边部变性等[1]。高度近视可伴有其他眼部并发症，如白内障、青光眼、视网膜脱离等，是致盲的重要原因之一[2-4]。对于49岁及以上的人群而言，高度近视者核性白内障发病风险是非高度近视者的3.3倍，而中高度近视者(≤-3.50 D)后囊下性白内障发病风险是其他人群的4.4倍[5]。高度近视的患病率在不同国家有所差异[6]，亚洲国家尤为突出[7]。在我国情况也不容乐观:中小学生高度近视患病率约为1.9%～4.3%[8]，40岁以上者约为2.6%[9]。本文就高度近视的遗传因素、遗传学研究方法、遗传方式和基因位点3方面进展加以综述。

1 高度近视的遗传因素

近视的病因非常复杂，现有的证据表明环境因素和遗传因素均参与了近视的发生、发展，而两者所发挥的具体作用仍不明确。环境因素包括近距离作业、阅读习惯、较重的学业负担、较少的户外活动等[10]。许多家族聚集性研究[11]显示，父母近视会增加儿童近视的风险，表现出近视的遗传易感性。Yap等[12]研究发现父母均无近视者，7岁儿童的近视患病率为7.3%，父或母有近视者患病率为26.2%，父母均近视者患病率为45%。值得注意的是，中低度近视(<-6.00 D)和高度近视的病因不同，Guggenheim等[13]通过估计近视遗传度发现：同胞之间高度近视危险度似然比为20, 而低度近视仅为1.5。目前倾向于认为，中低度近视是多因素疾病，遗传和环境因素共同发挥作用；而高度近视的病因中遗传因素起着相当重要的作用，环境因素在其中的作用目前尚存在争议[14]。

2 高度近视的遗传学研究方法

2.1 基因连锁分析 基因连锁分析根据基因在染色体上呈直线排列，不同基因相互连锁成连锁群的原理，即应用被定位的基因与同一染色体上另一基因或遗传标记相连锁的特点进行定位。迄今为止，绝大多数的连锁分析都是以微卫星为遗传标记进行DNA的基因型分析[15]。Young等[16]最早应用该方法获得显著成效，发现了位于18p11.31上的MYP2基因。此外，应用此方法还发现了MYP5-12、MYP14-17以及MYP1917等位点，是早期高度近视遗传定位的主要方法之一。

连锁分析包括参数连锁分析法和非参数连锁分析法，前者主要适用于已知遗传方式的单基因遗传病的基因定位，存在假阳性的情况，需要选择正确的遗传模式，且受遗传异质性的限制；后者无需选择遗传模式，但容易产生基因分型错误等问题。

2.2 关联研究 关联研究是通过鉴定经许多代传递后仍保留完好的相邻近DNA变异之间的DNA片段，检测在一个群体中疾病和等位基因的相关性是否存在。其主要的遗传标记为单核苷酸多态性(SNP)。

早期的关联研究主要是基于家系或病例对照的候选基因研究。Nürnberg等[17]首先报道了位于12q21-23上的MYP3基因。此外，应用此方法还发现了CTNND2[18]及MYP20[19]等位点。

近年来，随着分子生物学技术和基因工程的蓬勃兴起，全基因组关联分析(genome wide association study， GWAS)为高度近视遗传学研究带来了新进展。GWAS通过提取病例组和对照组个体的基因组DNA，利用基因芯片进行全基因组SNP分析，用统计学的方法找出2组个体间有显著不同的SNP位点，从而将疾病定位于这些SNP位点上，具有该SNP位点的基因即成为该病的“易感基因”。Nakanishi等[20]最早应用此方法发现位于11q24.1上可能存在相关位点。此外，应用此方法还发现了RBFOX1(16p13.3)[21]及一系列新的候选位点[22]。GWAS是基于常见疾病-常见变异(common disease-common variant，CD-CV)这一假说设计，正逐步取代早期的遗传学研究方法，成为目前的主流。

3 高度近视的遗传方式和基因位点

自1990年第1个高度近视相关位点MYP1报道以来，目前经国际人类基因命名委员会批准，并已在《人类孟德尔遗传》上有编码的以MYP命名的高度近视基因位点共15个。研究者进一步对这些位点上包含的基因编码序列进行扫描，初步排除了部分候选基因，并发现了一系列可能的候选基因。详见表1。这些候选基因的发现可能对高度近视发病机制的明确有所裨益。

表1 高度近视基因位点和候选基因

注：AD为常染色体显性；AR为常染色体隐性；N/A为无

3.1OPN1LW基因OPN1W基因编码红椎感光色素，该基因的缺陷可能与色盲中红色盲有关。近年来有报道显示，OPN1W基因是MYP1相关高度近视的候选基因。2015年Li等[25]通过全基因组测序观察到MYP1上的OPN1W基因存在独特变异，包括LVAVA单倍型和一个新的漂移突变，该变异与单纯性和非单纯性高度近视均有关。

3.2 转化生长β诱导因子基因 转化生长β诱导因子 (TGIF)基因是最早被作为MYP2相关高度近视的候选基因进入人们视线，其编码的蛋白参与抑制9-顺式维A酸依赖的RXRα转录的激活。Scavello等[42]对位于MYP2上的TGIF蛋白编码序列和内含子-外显子结合序列的基因组DNA直接测序，发现存在21个TGIF多态性，然而尚未观察到这些DNA序列的改变会影响疾病表型。Pertile等[43]在高加索人群中通过检测2个包含TGIF基因的标记SNP，发现SNP与眼轴长度和角膜曲率间的关系并无统计学意义，说明TGIF基因可能并未在高度近视中发挥主要作用。TGIF基因与高度近视相关性有待进一步研究明确。

3.3 层粘连蛋白A基因 层粘连蛋白A基因(LAMA1)定位于MYP2，编码层粘连蛋白的一个α亚基，是基底膜的重要组成部分，参与细胞黏附、分化、迁移、转移及轴突生长等。Zhao等[44]通过基因型频率分析发现位于LAMA1基因启动子区域的SNP(rs2089760)多态性可能与高度近视有关，其发现为MYP2上的基因位点研究提供了新的方向。

3.4VIPR2、SNTB1基因VIPR2、SNTB1基因均定位于MYP4上，前者编码血管活性肠肽受体2，在视网膜无长突细胞有表达，参与形觉剥夺性近视的发展[45]；后者编码一种与肌营养不良相关的外周膜蛋白，属于ABCA1结合蛋白，在胆固醇代谢中具有重要作用，而高胆固醇恰恰是眼底病等眼部疾病的重要危险因素[46]。Shi等[47]通过GWAS分析上海、香港地区、安徽、成都、温州汉族人群共2 793例高度近视患者，进一步揭示了VIPR2和SNTB1基因与汉族人群高度近视易感性的关联性。

3.5 I型胶原基因 Ⅰ型胶原基因(COL1A1)位于MYP5上，它编码I型胶原的α1链。Ⅰ型胶原是构成巩膜胶原的主要成分，人类高度近视的发展与巩膜变薄存在显著的关联[48]。Inamori等[49]通过比较日本人群中高度近视和非高度近视(中低度或无近视)之间COL1A1基因的SNP差异，发现有2个SNP与高度近视明显相关，有力证明了COL1A1可能是MYP5相关高度近视的候选基因。然而，后续的一系列研究并未发现COL1A1基因与高度近视间的相关性。Nakanishi等[50]重复测量日本人群COL1A1基因的SNP，并未发现如Inamori等所述的阳性关系。同样，Liang等[51]对中国台湾地区人群研究、Metlapally等[52]对高加索人群研究以及Zhang等[53]对中国汉族人群研究均未取得阳性结果。有学者[54]对COL1A1基因与MYP5相关性进行Meta分析，进一步证明其SNP多态性可能与高度近视无关。COL1A1基因与高度近视相关性的明确尚需更多的证据。

3.6 成对同源异形盒转录因子6 随着MYP7发现，该区域内的成对同源异形盒转录因子6(PAX6)基因作为高度近视的候选基因进入人们的视野。PAX6基因编码转录调节因子，参与眼部和身体发育[55]。一系列针对不同种族的研究，如Hewitt等[56]对澳大利亚家系的研究、Han等[57]对中国汉族人群的研究以及Miyake等[58]对日本人群的研究均再次证实了PAX6基因与高度近视的相关性。Ng等[59]认为PAX6基因的P1启动子上AC和AG的多次重复序列与高度近视相关。最近Tang等[60]通过对相关研究进行Meta分析，发现PAX6基因可能与高度近视尤其是极高度近视相关，但在近视的发展中可能只发挥小部分作用。然而，PAX6与高度近视的相关性尚存在争议，Dai等[61]对中国北方人群的研究认为PAX6基因与高度近视的形成无关。

3.7CTNND2基因CTNND2基因是MYP16的候选基因，编码粘着连接相关蛋白，与大脑和眼的发育以及肿瘤的形成有关。Li等[62]对中国的1项GWAS研究和日本的1项队列研究进行Meta分析后提出，CTNND2基因与高度近视有较强的相关性。Lu等[18]通过病例对照研究并分析SNP，进一步证实了CTNND2基因与高度近视的相关性。

3.8ZNF644基因ZNF644基因定位于MYP21上，其编码的锌指蛋白为一种转录因子，可能参与眼的发育。有学者[37]对来自中国高度近视家系中的2个发病者进行外显子测序发现，MYP21上的ZNF644基因可能为高度近视的候选基因。Xiang等[63]深入对ZNF644突变谱探究发现该基因的5个高度保守的突变，包括3个错义突变、1个同义突变和1个位于5′端非翻译区的突变，进一步证明了ZNF644与高度近视相关，其突变可能在高度近视的遗传学因素中发挥一定的作用。

4 其他候选基因

除了上述提及的定位于各MYP位点的基因外，人们还发现部分高度近视候选基因。近年来，针对其中的细胞色素C氧化酶组装蛋白基因(SCO2)、胰岛素通路相关基因及LEPREL1基因开展了较多研究。

4.1SCO2SCO2位于22q13.33，其编码的蛋白质一方面作为分子伴侣参与细胞色素C氧化酶的生物合成，后者在有氧氧化ATP产生过程中起着重要作用；另一方面作为铜代谢蛋白，铜的缺乏可导致巩膜壁弹性增加。SCO2分布于视网膜、视网膜色素上皮和巩膜[64]，可能参与高度近视的发展。Tran-Viet等[64]对一个美国欧洲裔家系中高度近视者进行外显子测序，发现了SCO2上存在的一个提前的终止密码子突变。

4.2 胰岛素通路相关基因 胰岛素通路包括胰岛素(INS)、胰岛素受体(INSR)、胰岛素受体底物1(IRS1)、胰岛素样生长因子(IGF)及胰岛素样生长因子受体(IGFR)。胰岛素作用于胰岛素受体或胰岛素样生长因子，可对细胞增殖和眼轴的延长产生较大影响[65]。此外，胰岛素通路可影响视网膜的代谢或功能[66]。

IGF-1多态性与高度近视的相关性最早是由Zhuang等[67]对中国人群的研究揭示，后续的研究对此相关性评价不一。Miyake等[68]对日本人群的一项队列研究并未观察到IGF-1多态性与高度近视存在显著的相关性。最近Zhang等[69]的1项纳入2 187例高度近视者和1 183例非高度近视者的Meta分析证实，IGF-1多态性的确与高度近视相关。此外，Liu等[70]对中国汉族人群进行多态性分析，发现INS-IGF2区域和INSR基因多态性与高度近视显著相关，证明胰岛素信号通路的基因变异可能会增加高度近视的易感性。

4.3 皮屑蛋白基因 皮屑蛋白基因(LEPREL1)编码的蛋白质属于脯氨酰羟化酶亚家族，该酶在胶原链装配、稳定和交联过程中发挥关键作用，其突变可能与高度近视有关。Mordechai等[71]对一个常染色体隐性遗传的家系研究发现，LEPREL1的10号外显子突变可能与高度近视有关，该突变可使皮屑蛋白失活。Jiang等[72]对早发性高度近视的全基因组测序进一步证实了LEPREL1基因的突变与高度近视的相关性。

4.4 Ras蛋白特异性鸟嘌呤核苷酸释放因子1 Ras蛋白特异性鸟嘌呤核苷酸释放因子1(RASGRF1)基因编码鸟嘌呤核苷酸交换因子，可促进Ras家族GTP酶的GDP/GTP交换，参与光感受器的突触传递。该基因缺陷可导致严重的视网膜感光缺陷[73]。其后Hysi等[74]对上万例欧洲人群及Qiang等[75]对上千例中国汉族人群的研究进一步证实了RASGRF1基因与高度近视及相关眼底病变的关联性。

4.5 离子型谷氨酸受体基因 离子型谷氨酸受体基因(GRIA4)编码离子型谷氨酸受体AMPA型亚基4，介导快速兴奋性突出传递，在视网膜中广泛分布，是视网膜光信号及正视化不可或缺的关键分子之一[76]。近期Verhoeven等[77]对40 000余例欧亚近视人群的GWAS研究，揭示该基因可能参与了近视的发生、发展。

5 展望

遗传因素在高度近视的发生发展中起着至关重要的作用，明确高度近视的遗传机制对于高度近视的临床干预和预后分析无疑具有重要意义。近年来随着遗传学研究方法和技术的不断发展和改进，国内外陆续出现一些令人振奋的研究报道，但由于高度近视存在遗传异质性和表型的复杂性，其遗传学研究仍面临巨大的挑战，需要研究者们上下求索。