基因與特發(fā)性低促性腺激素性腺功能減退癥的研究進(jìn)展

汪玉

摘要：特發(fā)性低促性腺激素性性腺功能減退癥（IHH）是臨床上逐漸被認(rèn)識的遺傳異質(zhì)性疾病，隨著測序技術(shù)的不斷發(fā)展和臨床應(yīng)用，許多基因被發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致IHH。由于IHH涉及復(fù)雜的基因突變和臨床表型，本文旨在探討IHH和青春期障礙的分子基礎(chǔ)，建立IHH的分子診斷方法，避免鑒別青春期體質(zhì)性延遲和性腺功能減退的不確定性和延遲性。

關(guān)鍵詞：特發(fā)性性腺功能減退癥;基因型-表型;促性腺激素釋放激素;基因突變

特發(fā)性低促性腺激素性性腺功能減退癥（Idiopathic?hypogonadotropic?hypogonadism，?IHH）是一種罕見的遺傳性疾病，由GnRH分泌不足或垂體促性腺激素長期抑制下丘腦-垂體-性腺軸（hypothalamic-pituitary-gonadal，?HPG）引起[1]。?IHH與HPG軸的活性水平密切相關(guān)。HPG軸活性的逐漸增加與第二性征的產(chǎn)生和生殖系統(tǒng)的成熟有關(guān)。當(dāng)青春期不啟動，器官及第二性征不發(fā)育，生長發(fā)育遲緩，即性腺功能減退[2]。一般來說，這主要是由于下丘腦產(chǎn)生或釋放GnRH的缺陷或垂體GnRH受體功能的缺陷所致。如果這種發(fā)育不足是由于解剖或功能缺陷，導(dǎo)致GnRH和/或促性腺激素釋放減少，這種情況被稱為IHH[3]。根據(jù)世界衛(wèi)生組織（WHO），患有這種疾病的患者被歸類為I組無排卵障礙。與之區(qū)分的性早熟（Precocious?puberty，?PP）是一種多因素疾病，主要由下丘腦GnRH分泌失調(diào)或外周組織中性激素的GnRH非依賴性分泌引起[4]。

一、IHH的臨床特點(diǎn)

IHH的特點(diǎn)是下丘腦或垂體功能障礙，血清促性腺激素水平低/抑制。男性患者通常生下來就有小陰莖和隱睪，表現(xiàn)為青春期延遲或睪丸功能不全下降，臨床表現(xiàn)為下丘腦GnRH分泌不足或功能失調(diào)是IHH和KS的基本內(nèi)分泌異常，其次是垂體促性腺激素分泌受損，導(dǎo)致黃體生成素（Luteinizing?hormone?，LH）、卵泡刺激素（follicle?stimulating?hormone，?FSH）和睪酮（testosterone，?T）缺乏，精子減少/無精子癥和/或睪丸縮小[5，?6]。患此病的女性通常表現(xiàn)為原發(fā)性閉經(jīng)，而沒有完全發(fā)展出第二性征，例如很少或沒有乳房發(fā)育[7]。IHH包括伴有嗅覺缺陷的IHH稱為kallman綜合征（Kallman?syndrome，?KS），和正常嗅覺的IHH（normosmic?IHH，?nIHH）。KS是IHH特有的疾病表型，發(fā)病率男性通常高于女性（分別約為1/8000和1/40000）[8]，其典型臨床表現(xiàn)除了第二性征發(fā)育不良、性功能障礙以及陰莖和睪丸發(fā)育不良外，近84.62%的KS患者存在嗅球（olfactory?bulb，?OB）/溝缺損或發(fā)育不良[9，?10]，這是因?yàn)橹車嵊X系統(tǒng)的早期發(fā)育破壞了GnRH細(xì)胞胚胎從嗅覺上皮向大腦的遷移，磁共振成像（Magnetic?resonance?imaging，?MRI）是評估嗅道和嗅溝的首選方法;nIHH是由先天性GnRH分泌障礙所導(dǎo)致[11]。

二、基因測序技術(shù)在IHH診斷中的應(yīng)用

遺傳性疾病可以是單基因或多基因疾病。在一種單一基因疾病中，單一基因突變會導(dǎo)致疾病。在多基因疾病中，兩個(gè)或多個(gè)基因突變與環(huán)境因素之間的相互作用增加了疾病的風(fēng)險(xiǎn)。人類基因組中可能發(fā)生非常大的核苷酸變異，這些變異可能是中性的，或者定義疾病的特征或與疾病有關(guān)。單基因疾病的基因序列解釋是一門具有挑戰(zhàn)性和不精確性的科學(xué)。美國醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)和基因組學(xué)學(xué)院已經(jīng)制定了基因突變的指導(dǎo)方針。基因變異可以是“致病性”、“可能致病性”、“不確定意義”、“可能良性”和“良性”的。

IHH是一種遺傳異質(zhì)性疾病。下一代測序（Next-generation?sequencing，?NGS）、全外顯子組測序（whole-exome?sequencing，?WES）和全基因組測序（whole-genome?sequencing，?WGS）?WGS）已被廣泛應(yīng)用于研究和臨床實(shí)驗(yàn)室，以揭示許多疾病未知的遺傳基礎(chǔ)。NGS已廣泛應(yīng)用于疾病監(jiān)測和檢測，基因數(shù)據(jù)庫的標(biāo)準(zhǔn)化和擴(kuò)展將有助于通過在IHH患者中發(fā)現(xiàn)新的突變來改善HH的診斷和治療。然而，由于基因組的大小，存在大量可能的核苷酸排列，這使得未知意義的變異在可預(yù)見的未來成為一個(gè)持續(xù)的問題，一些研究小組正在開發(fā)多種突變效應(yīng)的測試，以測量疾病相關(guān)基因座中所有可能的突變對各種分子和細(xì)胞表型的功能效應(yīng)。由此產(chǎn)生的大量功能數(shù)據(jù)可以與機(jī)器學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)和臨床知識相結(jié)合，以開發(fā)“查找表”進(jìn)行準(zhǔn)確的致病性預(yù)測。鑒于導(dǎo)致IHH的基因突變越來越多，大規(guī)模平行測序技術(shù)由于能同時(shí)對多個(gè)基因進(jìn)行檢測，已成為一種很好的分子診斷方法。NGS技術(shù)的最新發(fā)展使多個(gè)基因的并行測序成為可能，改變了基因研究評估基因異質(zhì)性疾病的方式。NGS已廣泛應(yīng)用于疾病監(jiān)測和檢測，基因數(shù)據(jù)庫的標(biāo)準(zhǔn)化和擴(kuò)展將有助于通過在IHH患者中發(fā)現(xiàn)新的突變來改善HH的診斷和治療。然而，由于基因組的大小，存在大量可能的核苷酸排列，這使得未知意義的變異在可預(yù)見的未來成為一個(gè)持續(xù)的問題[12]。盡管在IHH中已有超過50個(gè)單基因突變被描述，但這些仍然不能解釋所有家族中是否存在其他突變位點(diǎn)，所以基于此點(diǎn)國外利用69個(gè)已知的人類IgD基因設(shè)計(jì)了一個(gè)診斷高IgD綜合征的靶基因面板。總檢出率為37%。該方法能快速、經(jīng)濟(jì)、全面地篩選KS和nIHH患者的基因[13]。另外，靶向測序技術(shù)在檢測已知致病基因的已知疾病候選基因突變方面具有效率、成本和臨床應(yīng)用等方面的優(yōu)勢。IHH的遺傳模式是復(fù)雜的，這可能是由于多方面的遺傳學(xué)、可變的遺傳模式、不完全外顯率，IHH的可變表達(dá)能力和寡聚特性進(jìn)一步使檢測到的遺傳變異的解釋復(fù)雜化，因此，基于NGS分析和結(jié)果解釋的基因診斷只在21%的受試病例中得到了明確鑒定（8/38）[14]。然而，在一些與先天性IHH相關(guān)的疾病中，也應(yīng)考慮基因檢測，以告知患者其后代患HH的風(fēng)險(xiǎn)[15]。