尿道下裂发病的基因学研究进展

   中山大学附属第二医院整形外科 宾莲洁综述 张金明审校（zxmrwk@yahoo.com.cn)

尿道下裂是男性泌尿生殖系统最常见畸形之一,国外发病率为0. 3 % 。我国发生率低于0.1 % ，近年发生率有上升趋势。但是只有不到5% 的患者可以用雄激素代谢异常，雄激素受体缺陷，基因缺陷来解释其发病原因（33 ）。ANNEMIE L对63例严重尿道下裂患者对所有已知的病因方面进行研究， 只有31%严重的尿道下裂患者潜在的病因已明确（40）。

很多学者认为,尿道下裂为多基因遗传疾病,具有家族倾向。Schnack TH研究发现尿道下裂的家族性聚集在远亲间更明显，在父系和母系之间同等传递，再显危险率在尿道下裂的儿子和兄弟之间相似。认为对于家族性尿道下裂而言，基因比子宫内环境起更重要的作用（56）。LOUISE FRISE′ N对69个家系进行全基因连锁分析。结果在4个染色体发现了可能的连锁：9q22, 2p11,10p15和10q21.（50）。李春等认为AR 异常是先天性尿道下裂的原因之一（4）。蒋学武等则认为先天性尿道下裂可能不单涉及到某一种激素受体的缺陷,而可能与整个生殖内分泌系统的异常有关（22）。Li J采用基因芯片等技术研究发现多个基因表达上调与尿道下裂密切相关，包括: 转化生长因子(TGF)， Wnt-Frizzled 通路, 血小板反应素4（细胞移行分子家族的一员）（6）。RT-PCR、原位杂交结果也得到了相同的结果（27）。

因此基因突变是尿道下裂发生的重要原因，检测与尿道下裂相关基因对于阐明尿道下裂发生的分子生物学基础及早期诊断具有重要的意义。以下就从基因和尿道下裂的发生作一综述。

一 .雄激素相关因素

Yanping Wang分析了90例中国患者，发现24例患者在SRD5A2, AR和WT1共有16个不同的突变。没有发现SRY或SOX9有突变，认为通常可以在控制雄激素活性和代谢方面的基因可以发现突变，在性决定和分化早期活跃的基因很少发现突变（52）。

1 雄激素受体侣伴蛋白FKBP52

雄激素受体的侣伴蛋白FKBP52被认为可以上调雄激素受体的活性，在酵母和人类细胞模型的研究显示FKBP52可以提高AR介导的转录激活。在有FKBP52存在，而没有其他伴侣蛋白时，点突变后活性很低的AR 功能可以被显著恢复。最近发现腺病毒相关病毒 ssD-结合蛋白也是FKBP52 (2)。Cheung-Flynn通过定向破坏雄性小鼠的基因—FKBP52，产生了52KO小鼠，100%表现为尿道下裂，有些并有雄性化不完全，前列腺精囊发育不全和不育（102）。还发现发现尽管缺乏FKBP52，在52KO小鼠睾丸和附睾中其他受体相关伴侣蛋白表达水平没有显著改变。与伴侣蛋白的稳定表达水平相反，AR蛋白的稳态水平相对于 GAPDH或多个伴侣蛋白，在52KO小鼠的睾丸和附睾中减少了2/3。在大约20–25% 的52KO雄性小鼠中睾丸发生和下降有异常，但是需要进一步研究来确定这些缺陷是否由于 AR 水平的降低导致（101）。Beleza Meireles A的研究发现对照和病例组阴茎上皮FKBP52表达没有明显差异，也没有发现FKBP52基因有涉及尿道下裂的变异。由于FKBP52在青春期前的男孩生殖器皮肤上有表达; 尽管其基因序列和表达的突变不是单纯性尿道下裂的常见原因，FKBP52在男性外生殖器生长发育中很可能有一定作用（1）。

2. 雄激素受体

AR基因位于X染色体长臂，并以X连锁隐性遗传。性发育过程中，其数量和活性直接影响雄激素对靶器官的作用，对尿道下裂的发病具有重要的影响。

1  多态性

雄激素受体基因在其外显子1有2个多态位点，特征是有不同数量的CAG和GGN重复，Casella Roberto’,(2002)的研究则发现患有联合生殖泌尿系统畸形的患者CAG重复长度明显增多（54）。徐哲（2002）也认为雄激素受体基因第一外显子上CAG重复多态性与尿道下裂的发生可能存在一定关系（1）。Radpour R（2007）得出的结论却相反（8）。

Giwercman YL（2006）统计发现最曝露于POPs的格陵兰人，尿道下裂发生率为0.02%，显著低于普通人群。在格陵兰85%是GGN=23的携带者，从而提示AR的基因型可能与格陵兰人遗传易感有关 (63) 。

2 基因突变

AR基因以激素结合阈和DNA 结合阈内的点突变更为频繁。

Batch 等[13]认为AR 基因突变可能是会阴型尿道下裂病因之一, 而轻度尿道下裂可能与AR 基因异常无关。Boehmer等（2001）发现在63个严重的尿道下裂患者中，只有一个患者AR基因有突变，其它病人没有AR突变(40)。王军（2000）则认为雄激素受体基因突变可能与严重尿道下裂的发生关系更为密切（2）。李强（2004）等在92 例尿道下裂患者中发现4 例患者在雄激素受体基因有点突变，认为雄激素受体基因点突变可能是尿道下裂的发病原因之一（3）。

3．5a 还原酶 （SRD5A）

SRD5A能催化睾酮转化为双氢睾酮（DHT）。睾酮调控促性腺激素分泌，控制精子生成, 刺激中肾管分化。而双氢睾酮主要控制外阴部男性分化、 尿道和前列腺发生及青春期男性第二性征〔10]。双氢睾酮对雄激素受体( A R )的结合力远大于睾酮，为睾酮的4倍。5a-还原酶作用下降将影响DHT 合成, 从而影响尿道和外生殖器形成。

有结果显示不管在轻型、重型和有家族史尿道下裂中均发现有SRD5A2基因变，Bowman 等(1)研究发现5α- 还原酶抑制剂可以永久的引起小鼠肛生殖距离缩短和乳头发育异常,且与尿道下裂的发生率有剂量依赖关系。

Tria A(2004)对有T/DHT比之比值增高，但是没有SRD5A2和AR基因突变的10例患者，检测SRD5A1基因，没有发现特别地序列变异，认为SRD5A1同工酶在尿道下裂的发病中不起重要作用（11）。

Richard I (1999)发现81个尿道下裂患者中有7例患者的5a-还原酶2型有突变（22）。

Yanping Wang（2004）发现90例中国患者中， C等位基因变异的频率在病例组明显增高，这种替换导致酶的活性降低30%，认为C等位基因的存在是尿道下裂的一个危险因素（52）

周李（1999）在23 例尿道下裂患者中发现3例SRD5A2 基因有突变，可能是先天性尿道下裂的病因之一（30）。

徐家杰（2006）检测96例尿道下裂患者有14 例发现了SRD5A2 基因的8 种突变（29）。

Loes VAN DER ZANDEN（2007）对195个患者及其双亲研究没有发现SRD5A2多态性与尿道下裂有关（35）。何军（2007）也有相似的研究结果（11）。还有人认为5a" 还原酶2可能与轻至中度先天性尿道下裂的发生无关（31）

4.睾酮合成缺陷的基因

1. 3-B羟甾脱氢酶缺陷  

Codner等（42）〔（2004）测定90个尿道下裂患者和101个对照饿基因，没有发现3B-HSD缺乏。但5例患者有不正常外显子4，在4个患者和1个对照发现内含子1的多态性。认为HSD3B2基因异常在尿道下裂并不多见。

 

2. 17-B羟脱氢酶缺陷

HSD17B3，可催化雄烯二酮转化为睾酮，只在睾丸的微粒体有发现，编码HSD17B3同工酶的mRNA只在睾丸中检测到。Loes VAN DER ZANDEN(2007)没有发现其多态性与尿道下裂有关（35）。唐华建等研究发现，尿道下裂患儿中存在雄激素合成酶-Ⅱ型3β羟类固醇脱氢酶基因突变,尤其是严重型（18）。 

5   CYP17

CYP17突变导致其缺乏17 ,20 - 裂解酶活性,无法介导17α- 羟基孕烯醇酮转化为DHEA ,导致包括尿道下裂的多种男性畸形(2) 。

6  勒(氏)管抑制物质 (MIS)

勒(氏)管抑制物质,通过抑制细胞色素 P450c17羟化酶 (CYP17)基因表达，可以抑制雄激素的生物合成。PAUL F(2002)研究显示在相同的年龄组，尿道下裂患儿的血清勒(氏)管抑制物质明显高于对照组（55）。

7         纤维母细胞生长因子及其受体

人成纤维细胞生长因子受体(FGFRs)家族在细胞的增殖、分化、血管生成、胚胎及骨骼发育和生长发育相关的进程中起着十分重要的作用。FGFR2基因突变可导致FGFR2蛋白的合成障碍，与尿道下裂，颅缝早闭、软骨发育不良，肿瘤发生及发展有关。FGF10在生长调控，分化，和修复泌尿道上皮中起一个重要的角色。

Anita Petiot(2005)在FGFR2-IIIB–/–的小鼠模型中发现FGFR2-IIIB的缺失可以引起尿道下裂。实验表明氟他胺物拮抗雄激素受体可导致FGFR2-IIIB和FGF10在尿道上皮中的表达缺失，及出现相关的尿道下裂表型，提示这些基因是外生殖器发育中雄激素受体的下游把靶位(4)。

Beleza Meireles A研究了60个有家族史的孤立型尿道下裂患者。发现4个患者的FGF8有变异，在对照组中没有发现。在FGFR2也发现了一些单核苷酸变异，有些是在对照组中没有发现 (2)。

8  表皮生长因子(EGF)

近年来发现，在人类和其他动物的雄性生殖系统有EGF与EGFR表达，胚胎期EGF的分泌是雄激素依赖性的，EGF 对胚胎向雄性方向发展及雄性生殖器官的分化、发育起着促进作用。过去认为，在生殖导管的性别分化中雄激素起着决定性作用，现推测雄激素在性分化中仅是一个始动因子，具体的执行者可能是以EGF 为代表的生长因子家族，生长因子在雄激素介导下促使性分化进程（13）。

有研究发现母体的EGF可以逆转氟他胺拮抗雄性激素的作用，可以刺激胎盘HCG的释放，使胎儿雄激素分泌增加，促进新生儿尿道上皮的融合。EL Galley 等[17]发现尿道下裂患儿包皮组织中EGF 值较正常减少。

二  雌激素相关因素

1   雌激素受体（ESR）

Beleza-Meireles A(2006) 研究发现60个尿道下裂患者中ESR2的CA重复多态比对照延长，ESR1没有发现与尿道下裂有关的变异。认为ESR2的变异可以导致对尿道下裂的易感性（36）。Brouwers MM(2007)对328个日本人进行ESR1的单倍体分析，认为特异性‘AGATA’单倍体的纯合子可以增加男性外生殖器畸形的易感性（56）。Koray Agras(2007)发现宫内暴露于乙炔雌二醇导致ESR1在患尿道下裂雄性小鼠的水平增高3.8倍，ESR2无改变（30）。

2   转录激活因子3

转录激活因子3 (ATF3)是细胞应激反应中最早表达的转录因子，体内外可被一系列损伤性应激信号快速诱导表达，不仅使ATF3转录增加，RNA的稳定性也增强（50.51』。ATF3可以诱导细胞从静止期进入细胞周期，但是，过量表达ATF3也会诱导细胞出现增殖抑制，减慢细胞G1转变到S期。

Kawauchi J（2002）（54} 和Liu B（2005）发现尿道下裂患儿阴茎皮肤组织中ATF3的表达比正常儿童高。尿道下裂患儿ATF3的mRNA上调也比正常儿童比例大（27）。Liu B（2006）还发现转录激活因子3在子宫内激素治疗的胚胎生殖结节有上调，尤其是雄性个体（21），之后又（2007）研究活体外暴露于EE，对ATF3表达和启动子的活力的影响， 发现EE 可以上调 ATF3在成纤维细胞的表达（57）。

3        CYP1A1

CYP1A1是一个编码细胞色素P450超家族一个成员的基因，其不仅代谢环境化学物质还有激素，因此可导致雌激素代谢的不均衡性。Aaronson等(1997)（58】报道在尿道下裂患儿存在CYP17基因突变，在男性可引起尿道下裂。

N.Kurahashi(2005) 对病例和对照组的母亲进行了研究，发现基因型CYP1A1  m1/m2或 m1/m2 + m2/m2 可以显著降低尿道下裂患病的危险性。（48）。

4  其他雌激素敏感基因

Zhong Wang对一对异卵双生进行了研究，一个患有尿道下裂，一个没有。发现了一组雌激素易感基因，其中ATF3, CTGF 和 Cyr61较常见，可能是尿道下裂的危险因素（5）。此外，GADD45B在尿道下裂患者的组织中上调，与雌激素受体相作用（11）.

三  性别决定相关基因

人类性别决定是由SRY启动的多基因参与的复杂过程。SRY、SOX9、WT1、SF1、AMH、DAX1 及WNT4 等基因虽与单纯尿道下裂发生的相关性报道甚少,由于其异常可导致包括尿道下裂在内的多种泌尿系统畸形和性逆转,因此仍提示其与男性性别分化的关系 (19中) (23中)。

1    SRY

SRY在哺乳动物的睾丸器官发生中是必需的，性别决定中起着总开关的作用，可以启动雄性性状的发育。SRY可以促进雄激素的合成和抗苗勒氏管激素的分泌，使得生殖管道和外生殖器向男性方向分化。刘国庆(2001)在42 例患者中发现2例SRY基因缺失，认为尿道下裂的发生与SRY的缺失、变异有关（6）。周李等〔76〕在23例尿道下裂患儿中未发现此基因突变，认为尿道下裂中SRY基因突变是少见的。

2   SOX

SOX9与SRY共同参与性别决定过程。SOX9参与SF1、WT1、 GAGT4对AMH启动子的调节，此外，SOX9可能涉及到开启睾丸决定基因（20）。

3    WT1

     WTl是一个双重作用因子，通过WTl基因编码不同的剪切蛋白来发挥它生长抑制或生长促进作用〔59]。Kohler等(62〕研究1例双侧Wilins’瘤合并严重尿道下裂和隐睾的患儿，发现WT1基因有突变。Nordenskjold等〔63〕研究认为WT1基因突变在单纯型尿道下裂中是不常见的。最近鉴定WTl的伴随蛋白(WTAP)，没有发现突变。没有直接的证据能够说明单纯的尿道下裂是由WTAP基因引起的〔45]。

4             其他

    小鼠缺失SF1基因时,早期生殖嵴发育正常,但是后来的性腺发育则完全停滞 [19 ..20 ]。AMH 由睾丸支持细胞分泌，导致苗勒管的退化，从而使男性生殖管道得以分化。其基因的表达受到SOX9直接的调控。DAX1和WNT4都是以一种剂量敏感的方式调节女性发育和阻止睾丸的形成。

四  综合征相关基因

1  HOX

HOXA13 和HOXD13在人类和动物的联合缺失都可影响到生殖结节(胚)的发育，导致外生殖器异常。发现两个儿童在常染色体2q31， HOXD簇所在的位置有缺失，表现出肢体轴线的发育缺陷和阴茎阴囊型尿道下裂（42）。还有研究发现HOXA13-裸鼠表现出尿道下裂(44).Utsch B(2003)则认为HOXA13的突变不是孤立型尿道下裂的常见病因（59）。

Tuzel E(2007)对患有畸形的纯合子双胞胎家族的245个成员研究，其中125个患病，所有纯合子的男性都有尿道下裂，56个杂合子的男性中有22个有各种不同形式的尿道下裂。对纯合子的突变筛选显示在人类的HOXD13基因有9个额外的丙氨酸残基，表型的严重程度与多聚丙氨酸在HOXD13上扩展的程度成正比（42）。

Taiji Chen(2007)研究90个不相关患者的BMP4, BMP7, HOXA4和 HOXB6基因，发现有突变，在380个对照组染色体中都没有发现这些变异（51）。.         

2  MID1基因

MID1是OS相关基因,OS主要累及中缝结构,以眶距增宽和尿道下裂最为常见〔3〕。在家族性和散发性OS 患者中,部分可检测到MID1 基因突变〔3〕。在单纯尿道下裂患者中,尚未见MID1 基因突变的报道。徐家杰(2007)在96 例患者中，发现2 个患者有MID1 2 种突变,认为MID1 基因在尿道下裂的发病中并不起主要作用（28）。

3  EphB

Christopher Dravis(2004)的研究显示完全缺乏EphB2反向信号的可导致泄殖腔的分隔完全失败和严重的尿道下裂（43）。14%的肛门直肠畸形患者也表现为尿道下裂 (23).( 2001)。

五   其他

1.Shh基因:

人的SHH基因编码一种分泌蛋白，是生殖结节生长和成型所必须的基因，如果定向缺失SHH基因，小鼠表现为阴茎和阴蒂的发育不全〔66〕.

2. 染色体缺失

  Nilda M在13q32.2-34区域发现了一个远端判别区域，与严重的生殖泌尿和肛门直肠的先天畸形有关（44）。Wu HY发现染色体22q11. 2 的缺失在尿道下裂人群发生率稍高于正常人群(19][2002.]

3 .CXorf6

46,XY (DSD)性发育障碍是指一大类外生殖器异常，包括尿道下裂，与46,XY DSD有关的基因被认为位于MTM1区域。研究提示CXorf6是46,XY DSD 的最佳候选基因,因为6个在CXorf6有微小缺失的患者中有5个表现出不同程度的尿道下裂，剩下一个为模糊不清的外生殖器，而且在这个缺失的区域没有发现有其他候选基因。但是没有直接的证据显示CXorf6与46,XY DSD相关。Fukami M研究了166个各种类型的46,XY DSD患者，在4个日本尿道下裂患者中发现了3个无义突变，在150个对照组没有发现。有无义突变的4个个体均为阴茎阴囊尿道下裂。对其雄激素受体和SRD5A2进行测序，没有发现任何变异。与此一致的是, 对粒细胞的RT-PCR 发现4个患者的转录水平显著下降。原位杂交发现在性发育的关键时期，其小鼠的同系物在胎鼠的Sertoli和 Leydig细胞特异性表达。这些数据说明，CXorf6可能是尿道下裂的发病基因（61）。Tsai TC发现了26个不相关的日本肌管性肌病患者的MTM1突变，特别是一个男孩在 Xq28缺失了240 kb，包含 CXorf6, MTM1 和MTMR1，却没有表现出生殖腺发育不全，CXorf6没有完全缺失，在其外显子1-4与MTMR1的外显子3-16产生一个融合基因(CXorf6-MTM1-MTMR1)，通过RT-PCR在该患者的肌肉内检测到一个嵌合体融合转录，提示该融合基因的产物避免了表型的产生（62）。