新生兒常見小耳畸形相關(guān)綜合征的遺傳特征

馬競(jìng) 周文浩

（1.復(fù)旦大學(xué)附屬眼耳鼻喉科醫(yī)院眼耳鼻整形外科，上海 200031；2.復(fù)旦大學(xué)附屬兒科醫(yī)院新生兒科，上海 201102）

小耳畸形（microtia）又稱先天性外中耳畸形，是一種以耳廓位置、大小、形態(tài)和結(jié)構(gòu)異常為主要表現(xiàn)的常見新生兒先天性畸形，多合并外耳道狹窄或閉鎖及多種中耳畸形，是僅次于唇腭裂的頜面部第二大出生缺陷。全球發(fā)病率為0.8/10 000～17.4/10 000［1］，尤其在美洲、北歐及亞洲發(fā)病率較高，我國的發(fā)病率為3.06/10 000［2］。

外、中耳由內(nèi)胚層的第一咽囊，外胚層的第一、第二鰓弓及中胚層間充質(zhì)發(fā)育而來［3］。由于遺傳因素在各胚層的發(fā)育過程中都發(fā)揮了重要作用，胚胎發(fā)育早期的遺傳變異會(huì)導(dǎo)致包括外中耳在內(nèi)的各胚層來源的多器官受累。因此，臨床上有20%～60%的小耳畸形是作為某種類型綜合征的耳部癥狀出現(xiàn)［1］。目前已報(bào)道的能夠引起耳畸形的綜合征已達(dá)90余種，絕大多數(shù)都是單基因遺傳病，其中發(fā)病率前10位的小耳畸形相關(guān)綜合征（microtia-associated syndromes，MAS）總結(jié)見表1。其中發(fā)病率高、耳畸形發(fā)生率高（＞80%）且耳畸形表型嚴(yán)重及聽力受損嚴(yán)重的3大綜合征分別是眼-耳-脊椎畸形譜系（oculo-auriculo-vertebralspectrum，OAVS）、鰓-耳-腎譜系疾?。╞ranchiooto-renal spectrum disorder，BORSD）及Treacher Collins綜合征（Treacher Collins syndrome，TCS），本文將重點(diǎn)論述這3種MAS的臨床表型和遺傳學(xué)特征，并概述其他3種相對(duì)常見、耳畸形發(fā)生率較高但聽力常不受損的綜合征：22q11.2微缺失綜合征（22q11.2 deletion syndrome，22q11.2 DS）、Noonan綜合征（Noonan syndrome，NS）及CHARGE綜合征（CHARGE syndrome，CS）。

表1 發(fā)病率前10位的MAS［4-5］

1 OAVS

1.1 概述

OAVS又稱半面短小畸形，第一、第二鰓弓綜合征，眼-耳-脊柱綜合征或Goldenhar綜合征等，是以眼、耳、面部及脊柱畸形為主要特征的一類遺傳病的統(tǒng)稱［6］。

1.2 臨床表型

眼部畸形以眼部表皮樣囊腫為主。耳畸形包括小耳畸形、副耳、耳前瘺管、聽骨鏈畸形及中耳腔縮小等，內(nèi)耳畸形較少見。面部異常還包括單側(cè)上/下頜骨發(fā)育不全致面部不對(duì)稱（半面短小）、巨口、唇腭裂、面癱、眼外肌及三叉神經(jīng)麻痹。脊椎畸形包括脊柱側(cè)彎、骨質(zhì)融合、脊柱裂等。

其他臨床表現(xiàn)包括先天性心臟病、泌尿生殖道畸形、腦發(fā)育不全、食管閉鎖、肺發(fā)育不全等。小眼畸形患者常伴有智力障礙。

1.3 遺傳學(xué)病因

OAVS呈常染色體顯性（autosomal dominant，AD）或常染色體隱性（autosomal recessive，AR）模式遺傳，目前明確的致病基因有：

髓鞘轉(zhuǎn)錄因子1（myelin transcription factor 1，MYT1）基因定位于染色體20q13.33，含23個(gè)外顯子。該轉(zhuǎn)錄因子與中樞神經(jīng)系統(tǒng)脂蛋白的編碼基因啟動(dòng)子區(qū)域結(jié)合，參與神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育。2016年首次在OAVS患者中鑒定出MYT1基因突變，敲除myt1a基因的斑馬魚出現(xiàn)顱面軟骨畸形。體外功能研究顯示MYT1基因過表達(dá)和突變會(huì)影響視黃酸受體基因的表達(dá)，干擾視黃酸通路，導(dǎo)致OAVS相關(guān)的表型［7］。

Zyg-11家族成員B（zyg-11 family member B，ZYG11B）基因編碼的蛋白質(zhì)是一種細(xì)胞周期調(diào)節(jié)因子。ZYG11B基因定位于染色體1p32.3，含16個(gè)外顯子。2020年首次在OAVS患者中鑒定出ZYG11B基因突變，敲除zyg11基因的斑馬魚出現(xiàn)顱面部軟骨發(fā)育不良及小眼畸形［8］。

眼缺乏同源物3（eyes absent homolog 3，EYA3）基因編碼的轉(zhuǎn)錄共激活因子參與胚胎發(fā)育過程。EYA3基因定位于染色體1p35.3，含有22個(gè)外顯子。2021年首次在OAVS患者中鑒定出突變，體外實(shí)驗(yàn)證實(shí)突變?cè)斐蒃YA3蛋白半衰期延長(zhǎng)，eya3基因敲除的斑馬魚出現(xiàn)顱面部發(fā)育障礙［9］。

剪切因子3B亞基2（splicing factor 3b subunit 2，SF3B2）基因編碼的蛋白質(zhì)是U2小核糖核蛋白復(fù)合物組成部分。SF3B2基因定位于染色體11q13.1，含22個(gè)外顯子。2021年在OAVS患者中發(fā)現(xiàn)SF3B2基因突變，敲除SF3B2基因的非洲爪蟾出現(xiàn)顱神經(jīng)嵴細(xì)胞異常及顱面軟骨畸形［10］。

2 BORSD

2.1 概述

BORSD是胚胎期鰓器、耳及腎臟發(fā)育異常引起的鰓裂、耳及腎臟畸形為主的疾病。BORSD包括伴腎臟異常的鰓-耳-腎綜合征（branchio-otorenal syndrome，BOR）及不伴腎臟異常的鰓-耳綜合征（branchio-oto syndrome，BOS）。

2.2 臨床表型

患者表現(xiàn)出多種結(jié)構(gòu)畸形，以鰓裂、耳部、腎的異常為著。

鰓裂異常包括鰓裂瘺管、竇道或囊腫。外耳畸形包括垂耳、杯狀耳、招風(fēng)耳、低位耳等。中耳畸形包括聽骨鏈畸形、錯(cuò)位、脫位或固定及中耳腔縮小等，患者可有傳導(dǎo)性、感音神經(jīng)性或混合性耳聾。腎異常表現(xiàn)為腎發(fā)育不全及腎缺如，也包括集合系統(tǒng)畸形及交叉性腎異位等。

其他異常包括淚道異常、腭裂、甲狀腺腫、面神經(jīng)麻痹、精神運(yùn)動(dòng)發(fā)育遲緩等。

2.3 遺傳學(xué)病因

BORSD呈AD模式遺傳，致病基因包括：

眼缺乏同源物1（eyes absent homolog 1，EYA1）基因編碼的轉(zhuǎn)錄共激活因子有酪氨酸磷酸酶和轉(zhuǎn)錄輔助激活作用。EYA1基因定位于染色體8q13.3，含25個(gè)外顯子。1997年首次在患者中鑒定EYA1基因突變并發(fā)現(xiàn)其與腎臟、鰓弓、耳發(fā)育的關(guān)系。體外研究發(fā)現(xiàn)EYA1基因突變可促進(jìn)EYA1蛋白的蛋白酶體途徑降解。果蠅eya基因突變導(dǎo)致其酪氨酸磷酸酶活性的喪失及激活轉(zhuǎn)錄能力的降低。eya1基因雜合敲除小鼠表現(xiàn)為傳導(dǎo)性耳聾和腎臟異常［11］。

SIX同源框1（SIX homeobox 1，SIX1），又名常染色體顯性遺傳性耳聾23（deafness，autosomal dominant 23，DFNA23）基因，編碼的轉(zhuǎn)錄因子介導(dǎo)EYA1的核轉(zhuǎn)移，影響細(xì)胞周期及凋亡途徑，參與耳發(fā)育。SIX1基因定位于染色體14q23.1，含2個(gè)外顯子。2004年首次在患者中鑒定SIX1基因的突變，證實(shí)突變影響EYA1與SIX1的相互作用。six1基因敲除小鼠具有內(nèi)耳、腎臟的發(fā)育缺陷。SIX1蛋白參與感覺發(fā)育早期的表達(dá)模式調(diào)控，SIX1基因突變可影響胚胎顱面基因表達(dá)及聽囊發(fā)育［12］。

SIX同源框5（SIX homeobox 5，SIX5）基因編碼的轉(zhuǎn)錄因子與SIX1基因同屬SIX家族，參與調(diào)控器官發(fā)生及視網(wǎng)膜形成。SIX5基因定位于染色體19q13.32，含3個(gè)外顯子。2007年首次在患者中鑒定SIX5基因的突變，突變影響SIX5蛋白及SIX5-EYA1蛋白復(fù)合體的轉(zhuǎn)錄激活作用［13］。

Meta分析顯示，EYA1基因突變更易導(dǎo)致嚴(yán)重的外耳畸形及中重度混合性耳聾，SIX1基因突變更易導(dǎo)致重度感音神經(jīng)性耳聾［14］。

3 TCS

3.1 概述

TCS是胚胎第一、第二鰓弓發(fā)育異常導(dǎo)致顱面畸形的先天性遺傳病，引起顴骨、上頜骨、下頜骨等的發(fā)育不良，又稱鳥面綜合征。

3.2 臨床表型

患者表現(xiàn)出多種結(jié)構(gòu)畸形，以中下面部、眼部、耳部、口腔、呼吸道異常為著［15］。

中、下面部發(fā)育不良形成的面容俗稱為“鳥面”，顴骨發(fā)育不全常伴兩側(cè)眼眶不對(duì)稱、頰部的骨性突起消失。眼部常表現(xiàn)為小瞼裂及瞼裂下斜，亦可有下眼瞼和虹膜的缺損、瞼外翻、瞼內(nèi)側(cè)睫毛缺如、淚腺發(fā)育不良。耳畸形包括外中耳畸形、低位耳?？谇划惓０窳?、牙列不齊及咬合不良。

其他異常包括舌后墜、氣道狹窄、鼻中隔偏曲、后鼻孔閉鎖、顳下頜關(guān)節(jié)功能異常等。患者智力通常不受影響。

3.3 遺傳學(xué)病因

TCS呈AD或AR模式遺傳，致病基因總結(jié)如下：

Treacle核糖體生物發(fā)生因子1（treacle ribosome biogenesis factor 1，TCOF1）基因編碼的Treacle蛋白是參與核糖體合成的一種核仁磷酸蛋白，與上游結(jié)合因子作用，參與由RNA聚合酶I催化的核糖體DNA的轉(zhuǎn)錄及轉(zhuǎn)錄后修飾。TCOF1基因定位于染色體5q32，含29個(gè)外顯子。tcof1基因雜合突變導(dǎo)致小鼠神經(jīng)嵴細(xì)胞的核糖體合成減少，細(xì)胞內(nèi)源性凋亡通路激活，向顱面區(qū)域遷移的能力減弱，導(dǎo)致顱面畸形［16］。

RNA聚合酶Ⅰ和Ⅲ亞基D（RNA polymeraseⅠandⅢsubunit D，POLR1D）基因、RNA聚合酶Ⅰ和Ⅲ亞基C（RNA polymeraseⅠandⅢsubunit C，POLR1C）基因和RNA聚合酶Ⅰ和Ⅲ亞基B（RNA polymeraseⅠandⅢsubunit B，POLR1B）基因編碼的蛋白為RNA聚合酶的組成部分，參與核糖體合成。POLR1D基因定位于染色體13q12，含6個(gè)外顯子；POLR1C基因定位于6p21，含12個(gè)外顯子；POLR1B基因定位于2q14.1，含18個(gè)外顯子。POLR1D基因突變導(dǎo)致單倍體功能不全，POLR1C基因突變導(dǎo)致蛋白質(zhì)功能缺失，引起胚胎發(fā)育關(guān)鍵時(shí)期神經(jīng)上皮細(xì)胞及神經(jīng)嵴細(xì)胞中的核糖體數(shù)量不足，激活細(xì)胞死亡通路，致顱面畸形。polr1c基因和polr1d基因的純合突變可導(dǎo)致斑馬魚軟骨發(fā)育不全和顱骨異常。polr1b基因敲除的斑馬魚存在RNA聚合酶Ⅰ特異性的核糖體RNA轉(zhuǎn)錄缺陷，出現(xiàn)顱面部發(fā)育異常［17-18］。

4 其他綜合征

4.1 22q11.2 DS

22q11.2 DS是染色體22q11.21～22q11.23區(qū)域片段缺失引起的臨床表現(xiàn)各異的一系列綜合征的統(tǒng)稱，包括以心臟畸形、免疫缺陷及低鈣血癥為主要表現(xiàn)的DiGeorge綜合征（DiGeorge syndrome，DGS）；以腭裂、面部畸形、心臟畸形及學(xué)習(xí)障礙為特點(diǎn)的腭心面綜合征（velocardiofacial syndrome，VCFS）；以心臟畸形、面部畸形為特征的椎干異常面容綜合征（conotruncal anomaly face syndrome，CAFS）等。面部畸形的患者具有小耳、低位耳、耳前瘺管、副耳、耳屏肥大等耳畸形表型。位于22q11.2的致病基因包括T-box轉(zhuǎn)錄因子1（T-box transcription factor 1，TBX1）基因［19］、CRK樣促癌（CRK like proto-oncogene，adaptor protein，CRKL）基因［20］及線粒體激活蛋白酶1（mitogen-activated protein kinase 1，MAPK1）基 因［21］，以AD模式遺傳。

4.2 NS

NS以倒三角形臉、低位后旋耳等特殊面容、先天性心臟病及身材矮小為特征。NS按不同的致病基因可以分為13型。其中，因蛋白酪氨酸磷酸酶非受體11型（protein tyrosine phosphatase nonreceptor type 11，PTPN11）基因?qū)е翧D模式遺傳的NS1型患者最為常見，占50%［22］。因SOS Ras/Rac鳥嘌呤核苷酸交換因子1（SOS ras/rac guanine nucleotide exchange factor 1，SOS1）基因?qū)е碌腘S4型患者占13%［23］，也以AD模式遺傳。其余致病基因占比均低于5%。

4.3 CS

CS表現(xiàn)為眼部缺損（coloboma，C）、先天性心臟?。╤eart disease，H）、后鼻孔閉鎖（atresia of choanae，A）、精神及生長(zhǎng)發(fā)育遲滯（retardation of mental and somatic development，R）、生殖器發(fā)育不 全（genital hypoplasia，G）、耳 異 常（ear anomalies，E）等。致病基因包括染色質(zhì)域解旋酶DNA結(jié)合蛋白7（chromodomain helicase DNA binding protein 7，CHD7）基因［24］和人信號(hào)素3E（semaphorin 3E，SEMA3E）基因［25］，以AD模式遺傳。

5 結(jié)語

近年來，隨著致病基因的確定及遺傳學(xué)檢測(cè)手段的發(fā)展，MAS的診斷率不斷提高、表型譜也不斷完善。但目前仍有許多病例無法用現(xiàn)有的致病基因解釋，需要通過更多手段探索新致病基因。

當(dāng)發(fā)現(xiàn)新生兒存在耳畸形，尤其是合并多發(fā)畸形的，都應(yīng)進(jìn)行基因檢測(cè)。由于不同MAS間的表型相互交叉，且大部分MAS都存在不完全外顯、表型高度可變的特點(diǎn)，同一家系中的不同患者的受累程度也各不相同，因此，基因檢測(cè)是明確病因、輔助優(yōu)生優(yōu)育的唯一手段。由于高通量測(cè)序的數(shù)據(jù)龐大，使用表型-基因型分析軟件對(duì)基因和疾病表型的相關(guān)性評(píng)分，提高數(shù)據(jù)分析的效率和準(zhǔn)確性，有助于致病突變的高效篩選［26］。

由于MAS涉及的器官發(fā)育都于人類胚胎發(fā)育早期完成，產(chǎn)前診斷是預(yù)防此類出生缺陷的重要手段，但目前成熟的單基因疾病產(chǎn)前診斷方法均有創(chuàng)傷性。非侵入性產(chǎn)前檢測(cè)（noninvasive prenatal testing，NIPT）可通過取材母體血漿游離DNA，結(jié)合二代測(cè)序、相對(duì)單倍型劑量、液滴數(shù)字PCR等方法，檢測(cè)孕8周后的胎兒是否攜帶單基因疾病致病基因的致病性突變［27-28］。目前已有對(duì)表現(xiàn)為低位耳、小耳畸形的胎兒進(jìn)行NIPT檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)NS致病基因突變的臨床案例［29］。隨著檢測(cè)方法不斷優(yōu)化，臨床上通過NIPT進(jìn)行更多MAS產(chǎn)前基因診斷將成為可能。已有通過基因編輯技術(shù)治療單基因遺傳病的基礎(chǔ)和臨床前研究，這也是MAS極具前景的研究方向。