女性苗勒氏管發育異常相關基因的研究進展

劉威蘭，黃向華

(1.河北省人民醫院婦科，石家莊 050057; 2.河北醫科大學第二醫院婦科，石家莊 050000)

苗勒氏管發育異常(Müllerian duct anomalies,MDA)是指胚胎期女性苗勒氏管由于某些原因出現發育缺陷、融合或重吸收障礙，進而發生生殖道畸形甚至缺如，其中先天性無子宮無陰道被稱為MRKH綜合征(Mayer-Rokitansky-Küster-Hauser syndrome)。在正常女性中MDA的患病率為6.7%，其中MRKH綜合征發生率為1/5 000，在復發流產女性中MDA患病率則升高至16.7%[1]。MDA女性可能出現閉經、腹痛、性交困難、不孕、反復流產、早產、胎盤滯留等問題，嚴重危害女性的身心健康，進而威脅家庭和諧與社會生育水平。苗勒氏管的發育受多種基因的精準調控，MDA的致病因素復雜不明，尤其是在遺傳因素方面缺乏直接的基因型-表型相關性證據，這給臨床MDA的產前診斷及精準診療造成困難。近年國內外學者利用高通量測序等分子遺傳學技術，通過篩選候選基因、探索全基因組及進行表觀遺傳學研究等檢測出一些與MDA發病相關的基因表達異常，但這些基因的異常改變多為散發或偶發[2-3]。目前認為女性MDA的發生是多基因/多因素遺傳模式，并非所有的相關基因均具有明顯的臨床意義，而是這些相關基因的產物相互作用形成復雜的網絡，從而影響苗勒氏管的正常發育，這些成分中的某個干擾可通過它們的相互作用傳播，從而影響網絡中其他基因的表達[4]，因此需要對與MDA表型相關的基因進行更全面及更深入的研究，并進行相互作用網絡分析，從而更進一步地研究和探索MDA的病因。為充分了解MDA的遺傳因素，現對近年來相關候選基因的研究進展予以綜述。

1 HOX基因家族

HOX基因(homeotic genes)即同源異型盒基因，主要調控胚胎形體發育及前后軸的形成，對泌尿生殖系統、中樞神經系統以及肢體的發育有關鍵作用。人類HOX基因家族被分成A、B、C、D 4個簇，每簇又包含9～13個基因，排列在不同染色體上[5]，其中HOXA基因主要在雌性生殖道上表達，如HOXA9在輸卵管表達，HOXA10在子宮輸卵管連接處表達，HOXA11在子宮體中表達最多，而HOXA13主要在宮頸及陰道上段表達[6]。在動物模型中，只有Hoxa10、Hoxa11、Hoxa13基因敲除小鼠會出現生殖道發育異常，而Hoxa9缺失小鼠未發現苗勒氏管發育缺陷[1]。目前對MDA患病人群的HOXA10基因、HOXA11基因的研究頗多。有研究檢測到HOXA10基因、HOXA11基因存在可能致病的突變[7-9]，由此推測HOXA10基因和HOXA11基因表達異?？赡芘c女性生殖道畸形有一定關聯。HOXA13基因功能缺失或突變與手足-生殖綜合征有關，該綜合征以遠端肢體異常和泌尿生殖畸形為特征[10]。在多個手足-生殖綜合征家族性病例中可檢測到HOXA13基因的突變或缺失[11-12]，由此認為該基因對于胚胎苗勒氏管的發育有重要作用。有研究者對MDA患者的HOXA7、HOXA9基因進行檢測，未檢測到有害突變[13]，因而推測此兩基因可能與MDA的發病無關。

諸多關于HOX基因家族的研究雖發現了一些可能致病的異常突變，但缺乏普遍性，基因型與表型的關系亦非完全線性，不同種族人群的篩查結果同樣存在差異，HOX基因家族在MDA發病中的具體作用仍不清楚，但HOX基因家族目前仍是苗勒氏管胚胎發育研究中最重要的候選基因家族。

2 WNT基因家族

人類WNT基因家族結構高度保守，參與調控胚胎發育與器官形成的關鍵步驟，包括中樞神經系統、泌尿生殖系統及四肢的發育形成。WNT基因家族龐大，其中對生殖道發育具有重要作用的主要是WNT4、WNT5a、WNT7a及WNT9b[14]。在動物實驗中，以上基因若被敲除或異常，雌性動物可發生輸卵管卷曲不良、子宮內膜腺體缺失、子宮肌層未分化、性反轉等生殖相關發育異常表現[15]。其中WNT4基因編碼一類生長因子，在苗勒氏管早期形成及發育過程中發揮關鍵作用[16]。Mandel等[17]報道了一個SERKAL綜合征(即性反轉畸形、腎臟、腎上腺或肺等器官發育異常)家系，其中多名女性存在高雄激素血癥從而表現男性化，這些患者的WNT4基因存在341C>T純合錯義突變。以上結果提示，WNT4基因突變可能與伴高雄激素血癥的MRKH綜合征有關，由于其臨床表型類似于MRKH綜合征，因而被稱為WNT4綜合征或MRKH-like綜合征。雖有研究提示，WNT5a、WNT7a 及WNT9b基因在女性生殖道發育中同樣發揮重要作用，但目前尚未在MDA患者中發現這幾種基因存在明確的致病性突變[18-20]。WNT基因家族在胚胎生殖系統的發育中具有關鍵作用，尤其是WNT4基因與合并高雄激素血癥的MDA相關，但仍需更大樣本、更深入的研究來驗證其具體發病機制。

3 LHX1基因

LHX1是一種同源盒轉錄調控因子，屬于LIM同源結構域家族，也被稱為LIM1基因，位于染色體17q12[21]。Lhx1無效突變的雌性小鼠表現為MRKH表型，即缺少輸卵管、子宮和陰道上部，提示該基因在雌性生殖道發育中具有重要作用[22]。文獻報道，采用微陣列比較基因組雜交技術或多重連接依賴探針擴增技術在MRKH綜合征患者中檢測到染色體17q12片段缺失，說明該區域的染色體改變與MRKH綜合征相關，而LHX1基因包含在該片段內[2-4]。另有學者分別在1例MDA患者和1例單腎的MRKH綜合征患者中發現LHX1基因存在突變[23]。Pontecorvi等[4]對MRKH表型相關蛋白進行網絡分析，認為LHX1基因是一個中心節點，與WNT4和WNT5A相互作用，在調節苗勒氏管的形成及發育過程中具有關鍵作用。因此，LHX1基因是MDA的強候選基因之一。

4 PAX2/8基因

PAX2和PAX8均是配對盒基因家族的轉錄因子，在胚胎泌尿生殖系統發育過程中具有重要作用。在胚胎發育過程中，PAX2的表達具有時空特性，主要表達于中胚層、腎管和輸尿管芽、后腎間質以及苗勒氏管。在小鼠中Pax2失活性突變后，表現為胚胎的腎臟和生殖道缺如[24]。一項研究發現，PAX2基因多態性(rs12266644，G>T)與MDA顯著相關[25]。另有研究發現，PAX2啟動子低甲基化及基因過表達與縱隔子宮的發生有關[26]。PAX8基因則對甲狀腺、腎臟和苗勒氏管衍生物的發育至關重要。對雌性Pax8-/-小鼠的研究顯示，Pax8基因功能缺失或異常導致甲狀腺發育不全伴苗勒氏管發育障礙，并引起不孕[27]。有學者在先天性甲狀腺功能低下合并泌尿生殖系統畸形患者中發現了PAX8基因的雜合變異或缺失[28-29]；且有學者通過檢測422例MRKH患者的基因發現，MRKH患者中PAX8的突變率高于正常對照者，并發現其與先天性甲狀腺功能減退存在關聯[30]。以上研究均表明，PAX2和PAX8可能在MDA，尤其是合并甲狀腺功能低下的患者中存在致病作用。

5 EMX2基因

EMX2基因是同源結構域基因之一，定位于人染色體的10q26，主要在端腦背側、嗅神經上皮和泌尿生殖系統表達，編碼一種轉錄調控蛋白，在多種發育機制中起關鍵作用，包括苗勒氏管的發育[31]。敲除Emx2的小鼠腎臟、輸尿管、性腺及生殖道無法發育，通常出生后無法存活[32]。研究人員在不完全苗勒氏管融合患者中檢測到EMX2基因的一個新的無義突變，由此推測EMX2基因突變可引起胚胎生殖道發育異常[33]。此外，子宮內膜中的EMX2基因呈周期性表達，在分泌早期高表達，但在分泌中期表達下降，受HOXA10基因的負調控[34]。在不全縱隔子宮患者中，EMX2在子宮內膜中的表達顯著升高，而HOXA10基因表達水平顯著降低，提示該基因表達紊亂可能與子宮不全縱隔的發生及臨床不孕相關[31]。EMX2的周期性自然下降對胚胎著床十分關鍵，其表達異常不僅會導致胚胎期MDA，在育齡期還會影響正常子宮內膜的增殖和胚胎著床過程，從而導致不孕結局。

6 HNF1β基因

肝細胞核因子1β(hepatocyte nuclear factor 1β，HNF1β)基因是編碼POU同源結構域的轉錄因子[35]，同LHX1基因共同位于17q12片段內，調節腎臟、肝臟、胰腺以及泌尿生殖道上皮細胞的發育和功能，并在胚胎時期的苗勒氏管中高表達，促進LHX1、PAX2和WNT9B表達，對苗勒氏管的形成、延伸和維持有重要作用[4]。HNF1β基因與5型青少年發病的成人型糖尿病的發病密切相關[36]。Iwasaki等[37]在1個5型青少年發病的成人型糖尿病家系中發現，該家系女性合并苗勒氏管融合異常(雙角子宮)、腎囊腫、腎發育不良，并檢測到HNF1β基因存在突變。此外，有學者在排除糖尿病及相關家族史的泌尿生殖系統畸形的家系中同樣發現HNF1β基因存在突變[38]，由此認為HNF1β基因突變可能參與遺傳性泌尿生殖道畸形的發病，但致病過程不一定與糖尿病及5型青少年發病的成人型糖尿病有關。由于僅在合并泌尿道畸形的MDA患者中檢出HNF1β突變，而在單純子宮畸形患者中并未發現HNF1β突變[39]，故該基因突變可能并非只影響苗勒氏管形成，可能也同時影響泌尿道的發育過程。

7 AMH基因

AMH基因編碼表達的抗苗勒氏管激素屬于轉化生長因子-β超家族，參與調節多種生物學功能，包括苗勒氏管退化、原始卵泡招募、生殖細胞增殖以及性腺性別決定[40]。在男性中，抗苗勒氏管激素最早于7周胎兒的睪丸支持細胞中表達，與苗勒氏管上的2型抗苗勒氏管激素受體結合，誘導苗勒氏管退化；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發育為輸卵管、子宮及上段陰道，抗苗勒氏管激素最早在36周胎兒的卵巢顆粒細胞中表達，從出生直至絕經期可從血清中檢測到，并可作為成年女性卵巢儲備功能的評價指標[41-42]。編碼抗苗勒氏管激素或2型抗苗勒氏管激素受體的基因發生突變可導致男性出現持續性苗勒氏管綜合征，表現為性發育障礙，而存在突變的女性中尚未有異常表型的報道[41,43]。動物研究顯示，敲除Amh基因雌性小鼠顯示卵巢儲備消耗加速，但對終生生育沒有明顯影響[44]，而過表達Amh的雌性小鼠則缺乏子宮和輸卵管[41]。性染色體嵌合患者通常會出現不同程度的生殖器性分化不明及功能障礙[45]。但Peters等[46]發現，MRKH綜合征患者中男性微嵌合體的比例低于正常人群，否定了MRKH綜合征是由于男性基因嵌合以及進一步表達抗苗勒氏管激素抑制苗勒氏管發育而致病的推測。另外，目前針對MRKH綜合征患者進行的AMH基因及抗苗勒氏管激素受體基因的測序分析及突變研究結果多為陰性，未檢測到致病性突變[47-48]。然而，AMH基因及抗苗勒氏管激素受體基因表達失調及異常激活可導致生殖道發育障礙，其是否與MDA或MRKH綜合征直接相關仍需更多臨床病例進一步驗證。

8 WT1基因

WT1基因(Wilms′ tumor gene 1)即腎母細胞瘤基因，編碼一種鋅指DNA結合蛋白，僅在胎兒腎臟、性腺等器官組織中表達，具有一定組織特異性，對泌尿生殖系統發育具有重要調控作用[49]。WT1基因突變與DDS綜合征(Denys-Drash syndrome)有關，該病以先天性腎病、泌尿生殖系統發育異常及腎母細胞瘤為特征[50]。WT1基因產物可以影響AMH基因或2型抗苗勒氏管激素受體基因，WT1突變可導致男性胎兒的苗勒氏管持續存在，從而導致雙套生殖器表型或男性生殖器發育異常，而對于46,XX核型的女性胎兒，WT1突變可導致生殖器男性化伴畸形[51]。多位學者報道，在46，XX核型伴男性或不典型生殖器官表型的性發育障礙患者中存在WT1基因突變[52-54]，推測WT1基因可能通過影響下游抗苗勒氏管激素相關通路在DDS患者異常的生殖道發育過程中發揮作用。因此，WT1基因是參與苗勒氏管正常發育的重要候選基因。

9 TBX6基因

TBX6基因屬于T-box基因家族，位于人染色體16p11.2，對于早期胚胎發育和組織器官形成具有重要作用，尤其是對體節的形成、體軸的左右定向等中胚層發育有關鍵作用[55]。敲除小鼠的Tbx6基因后可出現脊椎發育異常伴泌尿生殖畸形表型，而人類TBX6基因突變也與脊柱的椎體及肋骨發育異常有關[56]。MRKH中有一種類型被稱為苗勒氏管-腎臟-頸胸體節綜合征，是指除子宮陰道缺如外同時合并其他器官發育異常(腎臟畸形、骨骼畸形、心臟畸形等)，其中骨骼畸形累及脊柱者較多見(30%～40%)[57]。TBX6基因可能是導致女性生殖道發育異常同時合并骨骼畸形的潛在因素。有文獻報道，部分MRKH綜合征患者存在16p11.2染色體片段缺失，而TBX6基因則包含在該片段中[2,58]，Sandbacka等[3]不僅在MDA患者中發現了16p11.2片段缺失，還發現了TBX6基因存在新發突變。其他研究亦在MDA或MRKH綜合征患者中檢測到了TBX6基因的突變[30,59-60]。以上諸多研究提示，TBX6基因在女性生殖道發育過程中作用關鍵，該基因缺失或表達異?？赡芘cMDA尤其合并骨骼畸形者的發病有關。

10 CFTR基因

囊性纖維化穿膜傳導調節蛋白(cystic fibrosis transmembrane conductance regulator，CFTR)基因定位于人類第7號染色體的長臂端，編碼一種cAMP依賴的氯離子通道蛋白,在各組織上皮細胞廣泛表達，可以介導水和離子的分泌和轉運[61]。CFTR基因突變可導致囊性纖維癥，女性囊性纖維癥患者由于生殖道HCO3-分泌異常導致生育力明顯下降，而男性囊性纖維癥患者多合并先天性雙側輸精管缺如或無精癥，部分病例合并腎臟發育異常[61]，由此認為CFTR基因對于泌尿生殖道的發育具有重要作用。研究發現，MRKH綜合征患者中CFTR基因的突變率(8%)是正常人群(4%)的2倍，但遠低于男性先天性輸精管缺如綜合征(表現為單側或雙側輸精管發育不良，腎臟發育異常，頸胸脊椎畸形)患者中的突變發生率(80%)[62]。Mikhael等[63]在對111例MRKH患者進行外顯子測序檢測到CFTR基因上有3個預測有害的變異可能與子宮輸卵管缺如有關，但存在雜合突變的女性親屬卻表型正常。CFTR基因突變是如何參與女性生殖道發育異常的機制尚不明確，仍需進一步的分析與驗證。

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員之一，位于人類性染色體Xp22和Yp11.3的偽常染色體區[4]。SHOX參與骨骼的發育，該基因缺失會導致身材矮小、骨骺和肢體畸形、生長障礙等[64]。SHOX是MRKH綜合征相關編碼基因網絡中的一個調節中心，可與PAX2、WNT4、WNT5A、WNT9B和TBX6相互作用以影響苗勒氏管的正常發育[2]。部分研究報道在家族性或散發性MRKH病例中發現包括SHOX在內的部分雜合重復，然而所有病例均表現為Ⅰ型相關的臨床特征[65-66]。Pontecorvi等[4]在MRKH患者中檢測到一種新的CNE-2 SHOX增強子重復，其可能引發生殖道早期發育階段廣泛的基因表達失調，從而致病。另有學者報道了1例子宮發育不全、脊柱側凸伴輕度智力障礙的女性存在雜合性SHOX基因微缺失[27]。以上結果說明，SHOX基因的微重復或微缺失可能影響苗勒氏管正常發育，但該基因在生殖道發育異常合并骨骼發育異常中的作用仍不明確，功能性驗證有待進行。

12 其他候選基因

除以上熱點基因外，還有許多與生殖道發育相關的基因也被發現，如半乳糖-1-磷酸尿苷轉移酶基因[57,67]、腫瘤蛋白63基因[68-69]、前B細胞白血病同源框轉錄因子1基因[70]、催產素受體基因[71]、雌激素受體α基因[69,71]、GATA結合蛋白4基因[72]、GREB1L(growth regulation by estrogen in breast cancer 1-like gene)[73-74]、神經膠質跨膜蛋白1基因[31]、β聯蛋白1基因[75]、SP7轉錄因子基因[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。不同學者通過測序、微陣列或檢測甲基化等方式發現了以上部分基因存在突變，或包含該基因的DNA片段存在異?？截?，進而推測其可能與MDA的發生相關，亦被認為是MDA相關的候選基因，但大部分研究結果僅為個體表現。

13 小 結

由于MDA發病率較低，因而給病因探索研究增加了困難，目前關于MDA致病候選基因的研究大多是在當地病例中針對單個候選基因的外顯子進行簡單的測序篩查，而且單基因篩查結果多為陰性，即使發現突變或異常亦為個別病例，并未進行更全面、更深入的系統研究。隨著二代測序技術、微陣列技術等的普及，針對MDA患者家系，尤其是遺傳性家系的系統性、深入性、全面性的研究對探索MDA遺傳因素尤為重要。然而，只有廣泛、統一、科學地收集MDA患者及家系信息，增加候選基因在臨床中的篩查驗證，深入功能研究，并綜合進行網絡性多因素分析，才有望揭示MDA復雜的遺傳模式。