小睑裂综合征的基因定位和突变研究进展_先天性睑裂狭小综合征

　　小睑裂综合征又称睑裂狭小、倒转型内眦赘皮和上睑下垂综合征(blepharophimosis epicanthus in-versus and ptosis，BPES)，1875年，Galeyowski首先报告本病，1912年，Komoto有详细描述。1981年，Bengin等将其正式命名为Komoto氏综合征。为常染色体显性遗传性疾病，与正常人相比，睑裂水平径及垂直径明显变小，临床特点主要表现为睑裂小、倒转型内眦赘皮、上睑下垂、内眦远距下睑外翻、鼻梁低平、上眶缘发育不良等一系列眼睑和颜面发育异常，部分患者还常伴有智力低下、生长障碍、心房或室间隔缺损及肌张力低下等表现。它分为两个亚型，I型女性患者因卵巢功能早衰(premature ovarian failure,POF)导致不育，男性生育功能正常；Ⅱ型男女均可生育。该病在人群中的发病率为1/100 000，近年来，研究者们采用基因连锁分析、定位克隆等方法对其致病基因的定位及突变进行了大量的研究，现对其综述如下。
　　
　　1BPES的基因定位
　　
　　1.1 3号染色体：早在1993年，Jewett等[1]研究发现BPES患者染色体3q22(3号染色体长臂2区2带)缺失，并推测位于3q22～q23区域的基因位点很可能控制眼睑发育。1995年，Warburg[2]等发现另外3例患BPES伴有智力低下的男孩同样存在染色体异常：1例为3p25缺失，另1例因为染色体的不平衡异位t(2；3)导致3q23缺失，第3例患者为7q34缺失。与3号染色体异常有关的两个男孩出现了相似的基因表型，而第3例患者同时伴有Smith-Lemli-Opitz综合征。这就进一步提示BPES基因与3q23区域有关。同年，Small等[3]对两个具有明显显性遗传的BPES家系3q区域的17个多态性位点进行基因连锁分析，证实RH0、ACPP和D3S1238的Lod值最大，为3.23，由此得出结论，与BPES有关的致病基因位于3q22。1998年，Costa等[4]对两个无亲缘关系的3岁和5岁的BPES并伴有其他畸形的男孩进行高分辨率染色体显带分析表明，两个患儿分别存在3q22.2～q25.1和3q22.2～q24缺失，在此之后，他综合分析比较了8例3q2中间缺失和6例该区域重排的患者，发现这些患者的表现型上出现了很大程度的相似。De Baere等[5]在一个BPESB患者中发现存在t(3；4)(q23；p15．2)易位，并用D3S16152．D3S1316区域的8个YAC对3q23断裂点进行相对定位，发现5个YAC跨越3q23断裂点，用其中的2个YAC 与人RPCI1 PAC文库和3号染色LLNL粘粒文库杂交分别获得12个YAC和50个粘粒，从而构建了详细的YAC和粘粒物理图谱。2001年，Dollfus等[6]对一印地安Ⅱ型BPES大家系进行了TWIST基因突变分析,TWIST基因编码一个具有bHLH区域的转录因子，在杂合子状态的Saethre-Chotzen综合征(scs)的患者中发现该基因有突变，SCS是常见的常染色体遗传疾病，表现为颅骨狭窄，轻度的肢体和外耳畸形，常有上睑下垂。在研究中，对TWIST基因进行分子遗传学分析并对该家系重新进行临床评价，以确定显著的眼睑畸形是否是SCS表现谱的临床变异。对该家系31个成员的DNA进行单链构象多态性(SSCP)分析和直接测序，16位以前诊断眼睑异常的患者DNA扩增后出现迁移异常，直接测序分析发现有相同的突变，即在+82处发生碱基置换(C-T)，使密码子CAG变为TAG，预示蛋白翻译将在远离bHLH基序的上游位置提前终止，而bHLH基序是与组蛋白乙酰基转移酶相互作用的部位。携带突变基因的家系成员有些表现非常轻度的SCS症状，即无明显的颅骨狭窄，主要为眼睑畸形；而其他的经临床和x线检查均发现有颅骨狭窄、短指畸形、外耳畸形。因此，该家系患者应诊断为SCS。综上所述，对该印第安家系的遗传和表型的分析说明BPES可能具有单一的位点―3q22～q23。
　　1.27号染色体：Bianchi等[7]曾对两个伴有BPES等多种畸形的婴儿进行了细胞遗传学分析，发现有7p13～7p15中间缺失。而早在1996年，Maw等[8]对上一印第安Ⅱ型BPES大家系用微卫星多态性标记(D3S1551、D3S1290、D3S11569、D3S1316、D3S1555)，对患者的DNA样品进行两点连锁分析，没有发现连锁。而且，染色体分离模式证实没有明显的BPES等位基因与多态性标记共同分离。由于两个BPES患者有7p缺失，因此，7p被认为是一个BPES候选区域，对该区域的多态性标记也进行连锁分析，发现几个患者中有染色体重组，该区域位于D7S488的着丝粒区和D7S629的端粒区。在该印第安家系的第二代患者中，3例患病同胞在D7S2551处的基因型有5/6是相同的，而未患病同胞基因型的相似性仅为1/2。在患者的Ⅲ代和Ⅳ代后裔中，11例患病者和11例未患病者中均有3人遗传了相同的D7S2551等位基因。在这个家系的14例患者中，6例有单侧的BPES症状，而两个未患病的个体遗传了与BPES有关的基因缺陷都有倒转性内眦赘皮；在关键区域发生重组而未患病的个体具有临界性的倒转性内眦赘皮。这些研究表明，在该研究中被定位的致病基因可能只是表现度不同而不是真正的非外显性。对患者用D7S488、D7S2551、D7S2562标记进行两点和多点分析都在D7S2562处出现Lod峰值。因此，认为该家系BPES致病基因位于7p13～p21，在D7S2551位点附近，但其外显率降低，结合从前报道的BPES致病基因位于3q2区域，说明BPES可能存在基因座异质性。
　　
　　2BPES候选基因
　　
　　2.1 FOXL2基因：FOXL2基因定位于3q23，由长2.7kb的单个外显子组成，其编码蛋白质属于forkhead转录因子大家族，由376个氨基酸组成，其中包含一个由100个氨基酸构成的forkhead DNA结合区和一个多聚丙氨酸区。2001年，Crisponi等[9]克隆了该基因，发现FOXL2在形成小鼠的间叶细胞中和成鼠的卵巢滤泡中表达，在成年人的卵巢中显著表达。De Baere等[10]对诊断分型明确及不明确的BPES家系、散发的病例进行FOXL2突变谱的研究表明，两型BPES均存在着基因型和表现型的相互关联。FOXL2突变导致蛋白截短，无论该截短蛋白包含还是不包含forkhead区域均导致I型BPES，而于forkhead区域内或其下游开始的复制，以及框架向下游移位的复制，均可产生一种延长的蛋白，导致Ⅱ型BPES。而且，30例不伴有BPES的POF(premature ovarian failure)患者，没有发现FOXL2突变。一部分患者的基因缺陷不存在于FOXL2的编码区，而可能存在一种位置效应。Yamada等[11]对一日本家系的3例患者进行直接的基因序列分析，发现FOXL2基因1 092～1 108之间的17个碱基缺失，而在对照的100名正常人中，未发现缺失。因此认为，FOXL2基因的17个碱基缺失可能与日本人BPES的发病有关。Cha等[12]对韩国的BPES患者的FOXL2基因进行的突变分析表明，在其研究的9个BPES家系中的5个和7例BPES散发病例中的3例存在FOXL2基因突变。在其中一个BPES家系的患者中发现存在14kb的缺失(939～952del14)，这个缺失会导致从G235W处发生移码，并且使其编码的蛋白质延长至527个氨基酸。在1例散发的BPES病例中发现存在1个异常的845C A的颠换而导致的无义突变。1个散发病例携带17bp的重复(1080-1096dup17)。此外，在研究的4个家系中的8例患者及1例散发的病例中还发现存在框内30bp的重复。Bell等 [13]对两个BPEs家系的FOXL2突变进行筛选，发现由于碱基插入或基因内重复导致框架移位突变，一个家系发生蛋白翻译提前终止，另一个家系则产生较大的蛋白。根据目前的数据，他们认为第一个家系是I型BPES，而第二个家系为Ⅱ型BPES，尽管在第一个家系内有女性患者不育，但3例年幼的女性都有正常的盆腔超声和激素水平，因此，说明两型BPES的划分并不像提到的那样清楚。De Baere等[14]对28例志愿的先证者进行了FOXL2突变的筛选―其中包括来自两例I型BPES、4例Ⅱ型BPES、1例既有I型又有Ⅱ型的家系的患者，再加15例散发的以及来自6例BPES家系的但是类型难以确定的病例，所有患者都具有明显正常的染色体组型。共发现了21个FOXL2突变。确切来讲，包括2个错义突变，1个无义突变，12个插入或缺失导致框架移位，5个框架内改变导致聚丙氨酸扩增，1个微缺失，其中的16个是异常的。对21个FOXL2突变(16个新的病例)进行ORF、5"非翻译区及核心启动子序列分析，并进行荧光原位杂交分析，结果表明，存在两个突变热区，30％的FOXL2导致聚丙氨酸增加，13％是新的框架外复制。研究认为，聚丙氨酸肽段前有截短的预告蛋白的突变，发生POF的几率就高，而那些包含有完整的聚丙氨酸肽段和forkhead的突变，蛋白无论是截短的还是延长的，甚至在同一个家系均有可能导致两型BPES，因此，De Baere等对之前所得出的基因型与表型的关系做了进一步的修正。因此，用分子检测预测POF的患病率应慎重。2006年以来，唐胜建等[15-16]研究显示在1个Ⅱ型小家系的2例患者和1例散发患者中发现了FOXL2 901-930重复插入突变，而在正常人对照中，没有发现该突变。一级结构分析显示，FOXL2突变前后蛋白质相对分子质量发生了明显的改变，但蛋白质等电点没有发生改变。二级结构分析显示，FOXL2为一跨膜蛋白，其聚丙氨酸肽段包含1个α-螺旋区，该螺旋区域位于跨膜区内；发生突变后，聚丙氨酸扩增（222-232插入10），螺旋区域长度增加，从而使α-螺旋占整个蛋白质二级结构的比例较突变前增加了4.1％，而β折叠与无规卷曲的比例相应下降。突变前后其编码蛋白二级结构存在的显著差异，可能与BPES发病密切相关。但是有些BPES的家系和散发病例中并没有检测到FOXL2基因的突变。这可能是由于基因的表达不仅需要正常的编码序列同时也需要调控区域的作用，这个区域可能与目标基因相距甚远。2004年，Crisponi等[17]报道了在距离FOXL2基因5" 端转录起始点171kb处的平衡易位断点会导致BPES，此外他们还在3号染色体上进行了500kb范围的序列分析以寻找FOXL2的远程调控序列，通过人类和山羊基因组DNA与染色体畸变分析发现另一种基因MRPS22的外显子6、ll和l2都可能与FOXL2的调控有关，它们的突变有可能影响FOXL2的转录调控，从而引起BPES的表型。以上研究表明，在一些没有找到突变的BPES家系中可能存在基因调控序列的异常。
　　
　　3展望
　　
　　尽管目前的研究已将BPES致病基因定位于3q23上，且候选基因主要集中在FOXL2，越来越多的研究者开始关注BPES中的FOXL2基因突变以及其对卵巢功能的影响机制，但由于FOXL2是一个转录因子基因，它不同的突变是如何引起BPES的各种症状，又是如何发挥作用的，还需要更深入的研究。
　　
　　[参考文献]
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　　[收稿日期]2008-03-15[修回日期]2008-05-26
　　编辑/李阳利