遗传性非综合征性聋的研究进展

摘要：先天性聋是全球常见遗传疾病之一，其中非综合征性耳聋约占遗传性耳聋的70%，在中国人群中，约70%的耳聋基因突变来源于GJB2、SLC26A4、线粒体DNA 12SrRNA以及GJB3等四个主要热点基因，其导致中国50%的非综合征型耳聋。本文综述了NSHL 的四个常见致病基因的结构功能、致病机制、突变位点、相关表型等最新研究进展，同时探讨了耳聋基因检测技术的进展、耳聋的治疗等研究情况，为进一步研究和诊治遗传性耳聋提供参考。

机构地区：右江民族医学院，广西壮族自治区人民医院-耳鼻咽喉头颈科

关键词： 非综合征性聋  遗传性耳聋  耳聋基因

听力障碍是人类常见的先天性缺陷之一，我国每年约新增6万至8万名耳聋新生儿[1]。听力损失是导致语言能力下降的主要原因，同时它也是影响人口整体素质的重要健康问题。因此，诊断听力损失的病因并预防其发生及发展，不仅是医疗界面临的挑战，也是全社会广泛关注的议题。相关研究指出，大部分的听力残疾可以防治[2]。

一、遗传性非综合征性聋的定义及分类

遗传性耳聋可以分为：非综合征性耳聋（Nonsyndromic hearing impairment，NSHL）和综合征性耳聋（syndromic hearing impairment，SHL），其中NSHL约占70%，大部分NSHL由单纯的耳聋相关基因突变所引起，仅表现为听觉功能障碍,而不伴随其它器官和系统异常[3]；目前已鉴定出153个与其相关的基因，其按遗传方式可分为常染色体隐性非综合征型聋、常染色体显性非综合征型聋、X-连锁耳聋以及线粒体性聋。其中，前两种类型占大多数，分别大约占NSHL的80%和15%~20%。而SHL约占遗传性耳聋的30%，其临床特征是听力损失伴随其他器官或系统的异常。通常与多种遗传综合征并发，如眼、肾、皮肤、神经系统、骨骼系统、内分泌系统等，迄今已发现超过400种SHL[4]。

遗传性耳聋具有高度的遗传异质性，大量研究表明遗传性 NSHL 大多是由于单基因突变所致。最新的研究揭示，在中国人口中，约70%的耳聋基因变异集中在GJB2、SLC26A4、线粒体DNA 12SrRNA以及GJB3这四个主要的热点基因突变[1]，这4个基因共同导致中国50%的非综合征型耳聋[5]。人类基因组测序的进展揭示了300-500个与遗传性耳聋相关的基因[6]。

二、四大常见耳聋基因研究进展

 1、 GJB2 基因分析GJB2基因，位于13q11-12，包含2个外显子，1个内含子，是中国最常见的致聋基因突变，其突变检出率达21.6%，GJB2基因编码的Cx26蛋白（编码连接蛋白26）是构成耳蜗毛细胞和支持细胞间缝隙连接的关键成分，它允许钾离子(K+)特异性地回流至内淋巴液中，进而保持耳蜗内淋巴液中的高K+浓度，这对于细胞间物质交换至关重要[7]；Cx26蛋白在内耳非感觉细胞和结缔组织中均有表达，尤其在耳蜗Corti器上表达最为显著[8]，当GJB2基因的编码区发生突变可致编码的Cx26蛋白功能丧失，影响缝隙连接通道的pH调节和通透性，干扰钾离子回流，引起Corti 器K+中毒，从而导致感音神经性耳聋[9]。GJB2基因突变引起的耳聋通常表现为先天性、双耳对称、非渐进性的重度至极重度感音神经性耳聋。目前已鉴别出约220个GJB2耳聋基因的突变位点[10]。常见的突变位点包括235del C、176-191dell、167del T、35del G等，其中235delC突变频率最高，约18.26%的耳聋患者携带。

2、SLC26A4 基因分析SLC26A4基因，亦称为PDS基因（Pendred syndrome），是我国第二高发的突变致聋基因，检出率为20.35%。位于7q31上，有21个外显子，全长4930bp，开放阅读框架为2343bp。能够编码溶脂蛋白 （Pendrin 蛋白）。Pendrin蛋白主要表达于内耳、肾脏以及甲状腺[11]，特别是在内耳的非感觉上皮细胞、内淋巴囊、内淋巴管、血管纹的梭形细胞以及球囊等部位[12]。Pendrin蛋白异常可导致离子转运功能丧失，引起耳蜗内淋巴离子环境失衡，从而引发耳聋。多项研究表明，由SLC26A4基因突变引起的非综合征性听力损失（NSHL），是由于内耳和垂体中编码pendrin蛋白的区域以及剪接位点发生突变，导致这些蛋白的功能障碍和效能降低，进而引起前庭水管扩张和感音神经性听力减退。SLC26A4基因表型谱较广泛，突变可导致EVAS、NSHL和Pendred综合征（耳聋-甲状腺肿综合征），患者通常表现为双耳先天性或后天性重度至极重度感音神经性听力下降，甚至聋哑。上呼吸道感染、发热、跌倒、头部撞击或剧烈运动等致颅内压增高的因素，均可导致听力下降。对于那些已确诊携带SLC26A4基因突变的患儿，应特别注意上述引起颅内压增高因素的影响。双侧大前庭水管综合征患者中SLC26A4耳聋基因的检出率显著高于单侧患者[13]。截至目前，SLC26A4 已有 170 多种突变位点已被报道[14]，在EVAS患者中，SLC26A4耳聋基因的突变率高达97.9%[15]，此外，SLC26A4基因的IVS7-2A>G位点突变在所有EVAS患者中占78.9%[16]。

3、mtDNA12SrRNA 基因分析

mtDAN12SrRNA 基因的遗传属于线粒体遗传，母系遗传。1993年，nezant研究表明mtDNA突变与氨基糖苷类抗生素的使用有直接关联，即使在正常或低剂量下，这类药物也可能导致听力损失[17]。在中国聋人群中，1555A>G 位点或 1494C>T 位点突变是其常见的致病突变，其检出率总和为1.87%。这些突变能够增强氨基糖苷类抗生素在12SrRNA A 位的结合力[18]，使得患者耳蜗细胞中的线粒体更容易受到聚积在内耳内、外淋巴液中的氨基糖苷类抗生素的攻击，进而对这些细胞组织造成特异性损伤，最终出现听力损失。mtDNA 12SrRNA 基因突变通常导致双侧对称性高频听力损失的感音神经性聋[19]。迄今为止，尚未发现治疗药物性耳聋的有效方法。因此，对于明确携带该致病基因而尚未表现出表型的患者应积极进行健康教育，并严格禁止使用氨基糖苷类等抗生素，以预防疾病的进展。

GJB3 基因分析该基因位于染色体 1p34.3，包含 2 个外显子，编码缝隙连接蛋白 31（Connexin 31，简称 Cx31）。Cx31 蛋白在耳蜗、膝状神经节及听神经中表达，参与调节耳蜗内的离子平衡[20]，并与 Cx26、Cx30 蛋白共同作用，维持耳蜗电解质的内稳态平衡[21]。GJB3基因突变可能导致常染色体显性或隐性遗传性非综合征性感音神经性聋（NSHL），其主要特征为迟发性语后高频渐进性听力下降[22]。GJB3 耳聋基因最常见的突变位点为 538C>T。对于携带GJB3基因突变的新生儿仍需长期监测，预防潜在的迟发性高频听力损失的产生。

三、耳聋分子遗传学检测技术的进展

耳聋基因检测能够明确耳聋的致病因素，预测疾病的发展趋势，并辅助治疗。更为关键的是，它能够指导并阻止耳聋的遗传传递，预防耳聋的发生发展。在遗传咨询、携带者筛查、产前诊断、新生儿突变率评估以及佩戴助听器、人工耳蜗植入早期干预治疗等方面，耳聋基因检测提供了极其重要的指导作用[23, 24] 。因此选择高效而又准确的检测方案，对于临床诊断明确病因后研究制定诊疗方案尤为重要。目前临床上应用的耳聋基因检测技术主要包括耳聋基因芯片技术、Sanger测序技术、耳聋基因Panel、全外显子组测序（whole exome sequencing ，WES）和全基因组测序（Whole Genome Sequencing，WGS）等。Sanger测序技术代表了第一代DNA测序技术，而Panel、WES和WGS则属于第二代DNA测序技术。

王国建研究团队[25]早期针对常见的耳聋基因，研发了十五项遗传性耳聋基因检测芯片技术并广泛应用了临床。随着第二代测序技术的进展，耳聋基因测序技术已经实现了显著的突破，杨延龙等[26]通过结合基因芯片技术和二代测序技术，应用于产前耳聋基因筛查，显著提升了诊断的准确性和特异性，具有较高的临床应用价值。随着对一些罕见病未知基因的未知突变位点的深入研究，全基因组测序（WGS）在近年来开始推广至临床耳聋诊断领域[27]，WGS能够全面检测受检者的整个基因组DNA序列，其覆盖范围更为广泛，涵盖了几乎所有基因的外显子、内含子以及基因间序列。此外，WGS的操作流程相对简化，能更迅速地提供更完整的基因组信息[28, 29]。因此，全基因组测序（WGS）在临床遗传诊断领域的应用有望提升诊断的效率，缩短诊断流程，节约时间并降低治疗成本。

四、耳聋治疗研究进展。

目前国内外耳聋的主要治疗方法有药物治疗、中医治疗、助听器、人工耳蜗植入术、基因疗法、基于干细胞的毛细胞拯救或再生以及细胞和组织工程等。在突发性耳聋的治疗中，西医主要以营养神经、改善内耳微循环、改善血流动力学、抗炎、免疫调节、高压氧氧疗等药物和方法为主[30]，中医治疗（包括气化瘀聪耳汤、针灸）与西医药结合使用，不仅能增强疗效，还能减少西药的副作用[31]。遗传性耳聋的临床治疗方法主要是助听器或人工耳蜗，对于那些仍有残余听力的患儿，可以使用助听器进行干预；而对于那些听力损失较重或极重的患儿，则可以考虑采用人工耳蜗植入作为干预手段；人工耳蜗可以绕过功能失调的感觉毛细胞，通过电刺激听神经来恢复部分听力，但无法将受损的毛细胞 （HCs） 和听力恢复到其自然状态，突变基因仍保留在耳蜗细胞中，使其听力恢复方面存在一些局限性，例如在嘈杂的背景噪声中对语音的理解能力有限。内耳适合基因治疗，因为它是一个充满液体（内淋巴和外淋巴）的密闭腔，当仅局部给药时，病毒或核苷酸等治疗剂能够传播到许多靶细胞[32]。近年来，随着新技术的进展，基因和干细胞治疗展现出了巨大的潜力。基因治疗，是通过基因修饰来产生治疗效果或通过修复或重建遗传物质来治疗疾病，主要包括基因替换、基因抑制和基因编辑，旨在通过操纵基因来治疗疾病。有望成为恢复内耳细胞功能的治疗策略，从而改善耳聋患者的听觉功能[33]。利用CRISPR/Cas9基因编辑技术，可以对线粒体修饰基因突变进行遗传矫正，恢复内耳毛细胞的功能，为耳聋的基因治疗提供了新的可能[34]。Jun Lv[35]报道了携带人类OTOF基因（AAV1-hOTOF）的1型腺相关病毒（AAV）基因治疗儿童常染色体隐性耳聋的安全性和有效性。通过开展大规模队列研究，并运用机器学习与人工智能技术对多维度数据进行综合分析，我们能够识别出地区常见的基因变异，从而实现针对性的治疗策略。

五、总结与展望

通过对遗传性非综合征性聋的深入研究、基因检测技术的不断进步，我们发现越来越多的罕见基因变异和新的致病位点。非综合征性聋患者进行全基因组测序后可以再针对发现的新基因或者新位点，构建目的基因的野生型及突变型细胞系，通过功能实验、WB、免疫荧光染色等实验分析不同突变对蛋白质表达的影响；制作动物模型，通过对不同突变组小鼠的听力学和行为学检测，分析基因突变对表型的影响，联合细胞实验、功能实验、动物实验进而研究致聋机制。未来，希望在基因检测技术的发展与各临床机构的共同努力下，将耳聋的研究拓展至多个领域，包括基因的发现与功能解析、精准医学与个性化治疗策略、基因与环境的相互作用，以及公共卫生政策和社会支持体系，从而使新发耳聋在人群中的比例逐渐下降。

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