女性苗勒氏管发育异常相关基因的研究进展

刘威兰，黄向华

(1.河北省人民医院妇科，石家庄 050057; 2.河北医科大学第二医院妇科，石家庄 050000)

苗勒氏管发育异常(Müllerian duct anomalies,MDA)是指胚胎期女性苗勒氏管由于某些原因出现发育缺陷、融合或重吸收障碍，进而发生生殖道畸形甚至缺如，其中先天性无子宫无阴道被称为MRKH综合征(Mayer-Rokitansky-Küster-Hauser syndrome)。在正常女性中MDA的患病率为6.7%，其中MRKH综合征发生率为1/5 000，在复发流产女性中MDA患病率则升高至16.7%[1]。MDA女性可能出现闭经、腹痛、性交困难、不孕、反复流产、早产、胎盘滞留等问题，严重危害女性的身心健康，进而威胁家庭和谐与社会生育水平。苗勒氏管的发育受多种基因的精准调控，MDA的致病因素复杂不明，尤其是在遗传因素方面缺乏直接的基因型-表型相关性证据，这给临床MDA的产前诊断及精准诊疗造成困难。近年国内外学者利用高通量测序等分子遗传学技术，通过筛选候选基因、探索全基因组及进行表观遗传学研究等检测出一些与MDA发病相关的基因表达异常，但这些基因的异常改变多为散发或偶发[2-3]。目前认为女性MDA的发生是多基因/多因素遗传模式，并非所有的相关基因均具有明显的临床意义，而是这些相关基因的产物相互作用形成复杂的网络，从而影响苗勒氏管的正常发育，这些成分中的某个干扰可通过它们的相互作用传播，从而影响网络中其他基因的表达[4]，因此需要对与MDA表型相关的基因进行更全面及更深入的研究，并进行相互作用网络分析，从而更进一步地研究和探索MDA的病因。为充分了解MDA的遗传因素，现对近年来相关候选基因的研究进展予以综述。

1 HOX基因家族

HOX基因(homeotic genes)即同源异型盒基因，主要调控胚胎形体发育及前后轴的形成，对泌尿生殖系统、中枢神经系统以及肢体的发育有关键作用。人类HOX基因家族被分成A、B、C、D 4个簇，每簇又包含9～13个基因，排列在不同染色体上[5]，其中HOXA基因主要在雌性生殖道上表达，如HOXA9在输卵管表达，HOXA10在子宫输卵管连接处表达，HOXA11在子宫体中表达最多，而HOXA13主要在宫颈及阴道上段表达[6]。在动物模型中，只有Hoxa10、Hoxa11、Hoxa13基因敲除小鼠会出现生殖道发育异常，而Hoxa9缺失小鼠未发现苗勒氏管发育缺陷[1]。目前对MDA患病人群的HOXA10基因、HOXA11基因的研究颇多。有研究检测到HOXA10基因、HOXA11基因存在可能致病的突变[7-9]，由此推测HOXA10基因和HOXA11基因表达异常可能与女性生殖道畸形有一定关联。HOXA13基因功能缺失或突变与手足-生殖综合征有关，该综合征以远端肢体异常和泌尿生殖畸形为特征[10]。在多个手足-生殖综合征家族性病例中可检测到HOXA13基因的突变或缺失[11-12]，由此认为该基因对于胚胎苗勒氏管的发育有重要作用。有研究者对MDA患者的HOXA7、HOXA9基因进行检测，未检测到有害突变[13]，因而推测此两基因可能与MDA的发病无关。

诸多关于HOX基因家族的研究虽发现了一些可能致病的异常突变，但缺乏普遍性，基因型与表型的关系亦非完全线性，不同种族人群的筛查结果同样存在差异，HOX基因家族在MDA发病中的具体作用仍不清楚，但HOX基因家族目前仍是苗勒氏管胚胎发育研究中最重要的候选基因家族。

2 WNT基因家族

人类WNT基因家族结构高度保守，参与调控胚胎发育与器官形成的关键步骤，包括中枢神经系统、泌尿生殖系统及四肢的发育形成。WNT基因家族庞大，其中对生殖道发育具有重要作用的主要是WNT4、WNT5a、WNT7a及WNT9b[14]。在动物实验中，以上基因若被敲除或异常，雌性动物可发生输卵管卷曲不良、子宫内膜腺体缺失、子宫肌层未分化、性反转等生殖相关发育异常表现[15]。其中WNT4基因编码一类生长因子，在苗勒氏管早期形成及发育过程中发挥关键作用[16]。Mandel等[17]报道了一个SERKAL综合征(即性反转畸形、肾脏、肾上腺或肺等器官发育异常)家系，其中多名女性存在高雄激素血症从而表现男性化，这些患者的WNT4基因存在341C>T纯合错义突变。以上结果提示，WNT4基因突变可能与伴高雄激素血症的MRKH综合征有关，由于其临床表型类似于MRKH综合征，因而被称为WNT4综合征或MRKH-like综合征。虽有研究提示，WNT5a、WNT7a 及WNT9b基因在女性生殖道发育中同样发挥重要作用，但目前尚未在MDA患者中发现这几种基因存在明确的致病性突变[18-20]。WNT基因家族在胚胎生殖系统的发育中具有关键作用，尤其是WNT4基因与合并高雄激素血症的MDA相关，但仍需更大样本、更深入的研究来验证其具体发病机制。

3 LHX1基因

LHX1是一种同源盒转录调控因子，属于LIM同源结构域家族，也被称为LIM1基因，位于染色体17q12[21]。Lhx1无效突变的雌性小鼠表现为MRKH表型，即缺少输卵管、子宫和阴道上部，提示该基因在雌性生殖道发育中具有重要作用[22]。文献报道，采用微阵列比较基因组杂交技术或多重连接依赖探针扩增技术在MRKH综合征患者中检测到染色体17q12片段缺失，说明该区域的染色体改变与MRKH综合征相关，而LHX1基因包含在该片段内[2-4]。另有学者分别在1例MDA患者和1例单肾的MRKH综合征患者中发现LHX1基因存在突变[23]。Pontecorvi等[4]对MRKH表型相关蛋白进行网络分析，认为LHX1基因是一个中心节点，与WNT4和WNT5A相互作用，在调节苗勒氏管的形成及发育过程中具有关键作用。因此，LHX1基因是MDA的强候选基因之一。

4 PAX2/8基因

PAX2和PAX8均是配对盒基因家族的转录因子，在胚胎泌尿生殖系统发育过程中具有重要作用。在胚胎发育过程中，PAX2的表达具有时空特性，主要表达于中胚层、肾管和输尿管芽、后肾间质以及苗勒氏管。在小鼠中Pax2失活性突变后，表现为胚胎的肾脏和生殖道缺如[24]。一项研究发现，PAX2基因多态性(rs12266644，G>T)与MDA显著相关[25]。另有研究发现，PAX2启动子低甲基化及基因过表达与纵隔子宫的发生有关[26]。PAX8基因则对甲状腺、肾脏和苗勒氏管衍生物的发育至关重要。对雌性Pax8-/-小鼠的研究显示，Pax8基因功能缺失或异常导致甲状腺发育不全伴苗勒氏管发育障碍，并引起不孕[27]。有学者在先天性甲状腺功能低下合并泌尿生殖系统畸形患者中发现了PAX8基因的杂合变异或缺失[28-29]；且有学者通过检测422例MRKH患者的基因发现，MRKH患者中PAX8的突变率高于正常对照者，并发现其与先天性甲状腺功能减退存在关联[30]。以上研究均表明，PAX2和PAX8可能在MDA，尤其是合并甲状腺功能低下的患者中存在致病作用。

5 EMX2基因

EMX2基因是同源结构域基因之一，定位于人染色体的10q26，主要在端脑背侧、嗅神经上皮和泌尿生殖系统表达，编码一种转录调控蛋白，在多种发育机制中起关键作用，包括苗勒氏管的发育[31]。敲除Emx2的小鼠肾脏、输尿管、性腺及生殖道无法发育，通常出生后无法存活[32]。研究人员在不完全苗勒氏管融合患者中检测到EMX2基因的一个新的无义突变，由此推测EMX2基因突变可引起胚胎生殖道发育异常[33]。此外，子宫内膜中的EMX2基因呈周期性表达，在分泌早期高表达，但在分泌中期表达下降，受HOXA10基因的负调控[34]。在不全纵隔子宫患者中，EMX2在子宫内膜中的表达显著升高，而HOXA10基因表达水平显著降低，提示该基因表达紊乱可能与子宫不全纵隔的发生及临床不孕相关[31]。EMX2的周期性自然下降对胚胎着床十分关键，其表达异常不仅会导致胚胎期MDA，在育龄期还会影响正常子宫内膜的增殖和胚胎着床过程，从而导致不孕结局。

6 HNF1β基因

肝细胞核因子1β(hepatocyte nuclear factor 1β，HNF1β)基因是编码POU同源结构域的转录因子[35]，同LHX1基因共同位于17q12片段内，调节肾脏、肝脏、胰腺以及泌尿生殖道上皮细胞的发育和功能，并在胚胎时期的苗勒氏管中高表达，促进LHX1、PAX2和WNT9B表达，对苗勒氏管的形成、延伸和维持有重要作用[4]。HNF1β基因与5型青少年发病的成人型糖尿病的发病密切相关[36]。Iwasaki等[37]在1个5型青少年发病的成人型糖尿病家系中发现，该家系女性合并苗勒氏管融合异常(双角子宫)、肾囊肿、肾发育不良，并检测到HNF1β基因存在突变。此外，有学者在排除糖尿病及相关家族史的泌尿生殖系统畸形的家系中同样发现HNF1β基因存在突变[38]，由此认为HNF1β基因突变可能参与遗传性泌尿生殖道畸形的发病，但致病过程不一定与糖尿病及5型青少年发病的成人型糖尿病有关。由于仅在合并泌尿道畸形的MDA患者中检出HNF1β突变，而在单纯子宫畸形患者中并未发现HNF1β突变[39]，故该基因突变可能并非只影响苗勒氏管形成，可能也同时影响泌尿道的发育过程。

7 AMH基因

AMH基因编码表达的抗苗勒氏管激素属于转化生长因子-β超家族，参与调节多种生物学功能，包括苗勒氏管退化、原始卵泡招募、生殖细胞增殖以及性腺性别决定[40]。在男性中，抗苗勒氏管激素最早于7周胎儿的睾丸支持细胞中表达，与苗勒氏管上的2型抗苗勒氏管激素受体结合，诱导苗勒氏管退化；在女性中，胚胎早期抗苗勒氏管激素缺失使苗勒氏管可正常发育为输卵管、子宫及上段阴道，抗苗勒氏管激素最早在36周胎儿的卵巢颗粒细胞中表达，从出生直至绝经期可从血清中检测到，并可作为成年女性卵巢储备功能的评价指标[41-42]。编码抗苗勒氏管激素或2型抗苗勒氏管激素受体的基因发生突变可导致男性出现持续性苗勒氏管综合征，表现为性发育障碍，而存在突变的女性中尚未有异常表型的报道[41,43]。动物研究显示，敲除Amh基因雌性小鼠显示卵巢储备消耗加速，但对终生生育没有明显影响[44]，而过表达Amh的雌性小鼠则缺乏子宫和输卵管[41]。性染色体嵌合患者通常会出现不同程度的生殖器性分化不明及功能障碍[45]。但Peters等[46]发现，MRKH综合征患者中男性微嵌合体的比例低于正常人群，否定了MRKH综合征是由于男性基因嵌合以及进一步表达抗苗勒氏管激素抑制苗勒氏管发育而致病的推测。另外，目前针对MRKH综合征患者进行的AMH基因及抗苗勒氏管激素受体基因的测序分析及突变研究结果多为阴性，未检测到致病性突变[47-48]。然而，AMH基因及抗苗勒氏管激素受体基因表达失调及异常激活可导致生殖道发育障碍，其是否与MDA或MRKH综合征直接相关仍需更多临床病例进一步验证。

8 WT1基因

WT1基因(Wilms′ tumor gene 1)即肾母细胞瘤基因，编码一种锌指DNA结合蛋白，仅在胎儿肾脏、性腺等器官组织中表达，具有一定组织特异性，对泌尿生殖系统发育具有重要调控作用[49]。WT1基因突变与DDS综合征(Denys-Drash syndrome)有关，该病以先天性肾病、泌尿生殖系统发育异常及肾母细胞瘤为特征[50]。WT1基因产物可以影响AMH基因或2型抗苗勒氏管激素受体基因，WT1突变可导致男性胎儿的苗勒氏管持续存在，从而导致双套生殖器表型或男性生殖器发育异常，而对于46,XX核型的女性胎儿，WT1突变可导致生殖器男性化伴畸形[51]。多位学者报道，在46，XX核型伴男性或不典型生殖器官表型的性发育障碍患者中存在WT1基因突变[52-54]，推测WT1基因可能通过影响下游抗苗勒氏管激素相关通路在DDS患者异常的生殖道发育过程中发挥作用。因此，WT1基因是参与苗勒氏管正常发育的重要候选基因。

9 TBX6基因

TBX6基因属于T-box基因家族，位于人染色体16p11.2，对于早期胚胎发育和组织器官形成具有重要作用，尤其是对体节的形成、体轴的左右定向等中胚层发育有关键作用[55]。敲除小鼠的Tbx6基因后可出现脊椎发育异常伴泌尿生殖畸形表型，而人类TBX6基因突变也与脊柱的椎体及肋骨发育异常有关[56]。MRKH中有一种类型被称为苗勒氏管-肾脏-颈胸体节综合征，是指除子宫阴道缺如外同时合并其他器官发育异常(肾脏畸形、骨骼畸形、心脏畸形等)，其中骨骼畸形累及脊柱者较多见(30%～40%)[57]。TBX6基因可能是导致女性生殖道发育异常同时合并骨骼畸形的潜在因素。有文献报道，部分MRKH综合征患者存在16p11.2染色体片段缺失，而TBX6基因则包含在该片段中[2,58]，Sandbacka等[3]不仅在MDA患者中发现了16p11.2片段缺失，还发现了TBX6基因存在新发突变。其他研究亦在MDA或MRKH综合征患者中检测到了TBX6基因的突变[30,59-60]。以上诸多研究提示，TBX6基因在女性生殖道发育过程中作用关键，该基因缺失或表达异常可能与MDA尤其合并骨骼畸形者的发病有关。

10 CFTR基因

囊性纤维化穿膜传导调节蛋白(cystic fibrosis transmembrane conductance regulator，CFTR)基因定位于人类第7号染色体的长臂端，编码一种cAMP依赖的氯离子通道蛋白,在各组织上皮细胞广泛表达，可以介导水和离子的分泌和转运[61]。CFTR基因突变可导致囊性纤维症，女性囊性纤维症患者由于生殖道HCO3-分泌异常导致生育力明显下降，而男性囊性纤维症患者多合并先天性双侧输精管缺如或无精症，部分病例合并肾脏发育异常[61]，由此认为CFTR基因对于泌尿生殖道的发育具有重要作用。研究发现，MRKH综合征患者中CFTR基因的突变率(8%)是正常人群(4%)的2倍，但远低于男性先天性输精管缺如综合征(表现为单侧或双侧输精管发育不良，肾脏发育异常，颈胸脊椎畸形)患者中的突变发生率(80%)[62]。Mikhael等[63]在对111例MRKH患者进行外显子测序检测到CFTR基因上有3个预测有害的变异可能与子宫输卵管缺如有关，但存在杂合突变的女性亲属却表型正常。CFTR基因突变是如何参与女性生殖道发育异常的机制尚不明确，仍需进一步的分析与验证。

11 SHOX基因

矮小同源盒基因(short stature homeobox-containing gene，SHOX)是人矮小同源盒基因家族成员之一，位于人类性染色体Xp22和Yp11.3的伪常染色体区[4]。SHOX参与骨骼的发育，该基因缺失会导致身材矮小、骨骺和肢体畸形、生长障碍等[64]。SHOX是MRKH综合征相关编码基因网络中的一个调节中心，可与PAX2、WNT4、WNT5A、WNT9B和TBX6相互作用以影响苗勒氏管的正常发育[2]。部分研究报道在家族性或散发性MRKH病例中发现包括SHOX在内的部分杂合重复，然而所有病例均表现为Ⅰ型相关的临床特征[65-66]。Pontecorvi等[4]在MRKH患者中检测到一种新的CNE-2 SHOX增强子重复，其可能引发生殖道早期发育阶段广泛的基因表达失调，从而致病。另有学者报道了1例子宫发育不全、脊柱侧凸伴轻度智力障碍的女性存在杂合性SHOX基因微缺失[27]。以上结果说明，SHOX基因的微重复或微缺失可能影响苗勒氏管正常发育，但该基因在生殖道发育异常合并骨骼发育异常中的作用仍不明确，功能性验证有待进行。

12 其他候选基因

除以上热点基因外，还有许多与生殖道发育相关的基因也被发现，如半乳糖-1-磷酸尿苷转移酶基因[57,67]、肿瘤蛋白63基因[68-69]、前B细胞白血病同源框转录因子1基因[70]、催产素受体基因[71]、雌激素受体α基因[69,71]、GATA结合蛋白4基因[72]、GREB1L(growth regulation by estrogen in breast cancer 1-like gene)[73-74]、神经胶质跨膜蛋白1基因[31]、β联蛋白1基因[75]、SP7转录因子基因[75-76]、DOCK4(dedicator of cytokinesis 4)[77]、NAALADL2(N-acetylated alpha-linked acidic dipeptidase like 2)[77]、TNK2[77]、LRP10(LDL receptor related protein 10)[78]、BAZ2B(bromodomain adjacent to zinc finger domain 2B)[78]、KLHL18[78]、PIK3CD[78]、SLC4A10[78]、CYP19A1(cytochrome P450 family 19 subfamily A member 1)[79]、RBM8A(RNA binding motif protein 8A)[2]等。不同学者通过测序、微阵列或检测甲基化等方式发现了以上部分基因存在突变，或包含该基因的DNA片段存在异常拷贝，进而推测其可能与MDA的发生相关，亦被认为是MDA相关的候选基因，但大部分研究结果仅为个体表现。

13 小 结

由于MDA发病率较低，因而给病因探索研究增加了困难，目前关于MDA致病候选基因的研究大多是在当地病例中针对单个候选基因的外显子进行简单的测序筛查，而且单基因筛查结果多为阴性，即使发现突变或异常亦为个别病例，并未进行更全面、更深入的系统研究。随着二代测序技术、微阵列技术等的普及，针对MDA患者家系，尤其是遗传性家系的系统性、深入性、全面性的研究对探索MDA遗传因素尤为重要。然而，只有广泛、统一、科学地收集MDA患者及家系信息，增加候选基因在临床中的筛查验证，深入功能研究，并综合进行网络性多因素分析，才有望揭示MDA复杂的遗传模式。