新生兒常見小耳畸形相關綜合征的遺傳特征

馬競 周文浩

（1.復旦大學附屬眼耳鼻喉科醫院眼耳鼻整形外科，上海 200031；2.復旦大學附屬兒科醫院新生兒科，上海 201102）

小耳畸形（microtia）又稱先天性外中耳畸形，是一種以耳廓位置、大小、形態和結構異常為主要表現的常見新生兒先天性畸形，多合并外耳道狹窄或閉鎖及多種中耳畸形，是僅次于唇腭裂的頜面部第二大出生缺陷。全球發病率為0.8/10 000～17.4/10 000［1］，尤其在美洲、北歐及亞洲發病率較高，我國的發病率為3.06/10 000［2］。

外、中耳由內胚層的第一咽囊，外胚層的第一、第二鰓弓及中胚層間充質發育而來［3］。由于遺傳因素在各胚層的發育過程中都發揮了重要作用，胚胎發育早期的遺傳變異會導致包括外中耳在內的各胚層來源的多器官受累。因此，臨床上有20%～60%的小耳畸形是作為某種類型綜合征的耳部癥狀出現［1］。目前已報道的能夠引起耳畸形的綜合征已達90余種，絕大多數都是單基因遺傳病，其中發病率前10位的小耳畸形相關綜合征（microtia-associated syndromes，MAS）總結見表1。其中發病率高、耳畸形發生率高（＞80%）且耳畸形表型嚴重及聽力受損嚴重的3大綜合征分別是眼-耳-脊椎畸形譜系（oculo-auriculo-vertebralspectrum，OAVS）、鰓-耳-腎譜系疾病（branchiooto-renal spectrum disorder，BORSD）及Treacher Collins綜合征（Treacher Collins syndrome，TCS），本文將重點論述這3種MAS的臨床表型和遺傳學特征，并概述其他3種相對常見、耳畸形發生率較高但聽力常不受損的綜合征：22q11.2微缺失綜合征（22q11.2 deletion syndrome，22q11.2 DS）、Noonan綜合征（Noonan syndrome，NS）及CHARGE綜合征（CHARGE syndrome，CS）。

表1 發病率前10位的MAS［4-5］

1 OAVS

1.1 概述

OAVS又稱半面短小畸形，第一、第二鰓弓綜合征，眼-耳-脊柱綜合征或Goldenhar綜合征等，是以眼、耳、面部及脊柱畸形為主要特征的一類遺傳病的統稱［6］。

1.2 臨床表型

眼部畸形以眼部表皮樣囊腫為主。耳畸形包括小耳畸形、副耳、耳前瘺管、聽骨鏈畸形及中耳腔縮小等，內耳畸形較少見。面部異常還包括單側上/下頜骨發育不全致面部不對稱（半面短小）、巨口、唇腭裂、面癱、眼外肌及三叉神經麻痹。脊椎畸形包括脊柱側彎、骨質融合、脊柱裂等。

其他臨床表現包括先天性心臟病、泌尿生殖道畸形、腦發育不全、食管閉鎖、肺發育不全等。小眼畸形患者常伴有智力障礙。

1.3 遺傳學病因

OAVS呈常染色體顯性（autosomal dominant，AD）或常染色體隱性（autosomal recessive，AR）模式遺傳，目前明確的致病基因有：

髓鞘轉錄因子1（myelin transcription factor 1，MYT1）基因定位于染色體20q13.33，含23個外顯子。該轉錄因子與中樞神經系統脂蛋白的編碼基因啟動子區域結合，參與神經系統發育。2016年首次在OAVS患者中鑒定出MYT1基因突變，敲除myt1a基因的斑馬魚出現顱面軟骨畸形。體外功能研究顯示MYT1基因過表達和突變會影響視黃酸受體基因的表達，干擾視黃酸通路，導致OAVS相關的表型［7］。

Zyg-11家族成員B（zyg-11 family member B，ZYG11B）基因編碼的蛋白質是一種細胞周期調節因子。ZYG11B基因定位于染色體1p32.3，含16個外顯子。2020年首次在OAVS患者中鑒定出ZYG11B基因突變，敲除zyg11基因的斑馬魚出現顱面部軟骨發育不良及小眼畸形［8］。

眼缺乏同源物3（eyes absent homolog 3，EYA3）基因編碼的轉錄共激活因子參與胚胎發育過程。EYA3基因定位于染色體1p35.3，含有22個外顯子。2021年首次在OAVS患者中鑒定出突變，體外實驗證實突變造成EYA3蛋白半衰期延長，eya3基因敲除的斑馬魚出現顱面部發育障礙［9］。

剪切因子3B亞基2（splicing factor 3b subunit 2，SF3B2）基因編碼的蛋白質是U2小核糖核蛋白復合物組成部分。SF3B2基因定位于染色體11q13.1，含22個外顯子。2021年在OAVS患者中發現SF3B2基因突變，敲除SF3B2基因的非洲爪蟾出現顱神經嵴細胞異常及顱面軟骨畸形［10］。

2 BORSD

2.1 概述

BORSD是胚胎期鰓器、耳及腎臟發育異常引起的鰓裂、耳及腎臟畸形為主的疾病。BORSD包括伴腎臟異常的鰓-耳-腎綜合征（branchio-otorenal syndrome，BOR）及不伴腎臟異常的鰓-耳綜合征（branchio-oto syndrome，BOS）。

2.2 臨床表型

患者表現出多種結構畸形，以鰓裂、耳部、腎的異常為著。

鰓裂異常包括鰓裂瘺管、竇道或囊腫。外耳畸形包括垂耳、杯狀耳、招風耳、低位耳等。中耳畸形包括聽骨鏈畸形、錯位、脫位或固定及中耳腔縮小等，患者可有傳導性、感音神經性或混合性耳聾。腎異常表現為腎發育不全及腎缺如，也包括集合系統畸形及交叉性腎異位等。

其他異常包括淚道異常、腭裂、甲狀腺腫、面神經麻痹、精神運動發育遲緩等。

2.3 遺傳學病因

BORSD呈AD模式遺傳，致病基因包括：

眼缺乏同源物1（eyes absent homolog 1，EYA1）基因編碼的轉錄共激活因子有酪氨酸磷酸酶和轉錄輔助激活作用。EYA1基因定位于染色體8q13.3，含25個外顯子。1997年首次在患者中鑒定EYA1基因突變并發現其與腎臟、鰓弓、耳發育的關系。體外研究發現EYA1基因突變可促進EYA1蛋白的蛋白酶體途徑降解。果蠅eya基因突變導致其酪氨酸磷酸酶活性的喪失及激活轉錄能力的降低。eya1基因雜合敲除小鼠表現為傳導性耳聾和腎臟異常［11］。

SIX同源框1（SIX homeobox 1，SIX1），又名常染色體顯性遺傳性耳聾23（deafness，autosomal dominant 23，DFNA23）基因，編碼的轉錄因子介導EYA1的核轉移，影響細胞周期及凋亡途徑，參與耳發育。SIX1基因定位于染色體14q23.1，含2個外顯子。2004年首次在患者中鑒定SIX1基因的突變，證實突變影響EYA1與SIX1的相互作用。six1基因敲除小鼠具有內耳、腎臟的發育缺陷。SIX1蛋白參與感覺發育早期的表達模式調控，SIX1基因突變可影響胚胎顱面基因表達及聽囊發育［12］。

SIX同源框5（SIX homeobox 5，SIX5）基因編碼的轉錄因子與SIX1基因同屬SIX家族，參與調控器官發生及視網膜形成。SIX5基因定位于染色體19q13.32，含3個外顯子。2007年首次在患者中鑒定SIX5基因的突變，突變影響SIX5蛋白及SIX5-EYA1蛋白復合體的轉錄激活作用［13］。

Meta分析顯示，EYA1基因突變更易導致嚴重的外耳畸形及中重度混合性耳聾，SIX1基因突變更易導致重度感音神經性耳聾［14］。

3 TCS

3.1 概述

TCS是胚胎第一、第二鰓弓發育異常導致顱面畸形的先天性遺傳病，引起顴骨、上頜骨、下頜骨等的發育不良，又稱鳥面綜合征。

3.2 臨床表型

患者表現出多種結構畸形，以中下面部、眼部、耳部、口腔、呼吸道異常為著［15］。

中、下面部發育不良形成的面容俗稱為“鳥面”，顴骨發育不全常伴兩側眼眶不對稱、頰部的骨性突起消失。眼部常表現為小瞼裂及瞼裂下斜，亦可有下眼瞼和虹膜的缺損、瞼外翻、瞼內側睫毛缺如、淚腺發育不良。耳畸形包括外中耳畸形、低位耳。口腔異常包括腭裂、牙列不齊及咬合不良。

其他異常包括舌后墜、氣道狹窄、鼻中隔偏曲、后鼻孔閉鎖、顳下頜關節功能異常等。患者智力通常不受影響。

3.3 遺傳學病因

TCS呈AD或AR模式遺傳，致病基因總結如下：

Treacle核糖體生物發生因子1（treacle ribosome biogenesis factor 1，TCOF1）基因編碼的Treacle蛋白是參與核糖體合成的一種核仁磷酸蛋白，與上游結合因子作用，參與由RNA聚合酶I催化的核糖體DNA的轉錄及轉錄后修飾。TCOF1基因定位于染色體5q32，含29個外顯子。tcof1基因雜合突變導致小鼠神經嵴細胞的核糖體合成減少，細胞內源性凋亡通路激活，向顱面區域遷移的能力減弱，導致顱面畸形［16］。

RNA聚合酶Ⅰ和Ⅲ亞基D（RNA polymeraseⅠandⅢsubunit D，POLR1D）基因、RNA聚合酶Ⅰ和Ⅲ亞基C（RNA polymeraseⅠandⅢsubunit C，POLR1C）基因和RNA聚合酶Ⅰ和Ⅲ亞基B（RNA polymeraseⅠandⅢsubunit B，POLR1B）基因編碼的蛋白為RNA聚合酶的組成部分，參與核糖體合成。POLR1D基因定位于染色體13q12，含6個外顯子；POLR1C基因定位于6p21，含12個外顯子；POLR1B基因定位于2q14.1，含18個外顯子。POLR1D基因突變導致單倍體功能不全，POLR1C基因突變導致蛋白質功能缺失，引起胚胎發育關鍵時期神經上皮細胞及神經嵴細胞中的核糖體數量不足，激活細胞死亡通路，致顱面畸形。polr1c基因和polr1d基因的純合突變可導致斑馬魚軟骨發育不全和顱骨異常。polr1b基因敲除的斑馬魚存在RNA聚合酶Ⅰ特異性的核糖體RNA轉錄缺陷，出現顱面部發育異常［17-18］。

4 其他綜合征

4.1 22q11.2 DS

22q11.2 DS是染色體22q11.21～22q11.23區域片段缺失引起的臨床表現各異的一系列綜合征的統稱，包括以心臟畸形、免疫缺陷及低鈣血癥為主要表現的DiGeorge綜合征（DiGeorge syndrome，DGS）；以腭裂、面部畸形、心臟畸形及學習障礙為特點的腭心面綜合征（velocardiofacial syndrome，VCFS）；以心臟畸形、面部畸形為特征的椎干異常面容綜合征（conotruncal anomaly face syndrome，CAFS）等。面部畸形的患者具有小耳、低位耳、耳前瘺管、副耳、耳屏肥大等耳畸形表型。位于22q11.2的致病基因包括T-box轉錄因子1（T-box transcription factor 1，TBX1）基因［19］、CRK樣促癌（CRK like proto-oncogene，adaptor protein，CRKL）基因［20］及線粒體激活蛋白酶1（mitogen-activated protein kinase 1，MAPK1）基 因［21］，以AD模式遺傳。

4.2 NS

NS以倒三角形臉、低位后旋耳等特殊面容、先天性心臟病及身材矮小為特征。NS按不同的致病基因可以分為13型。其中，因蛋白酪氨酸磷酸酶非受體11型（protein tyrosine phosphatase nonreceptor type 11，PTPN11）基因導致AD模式遺傳的NS1型患者最為常見，占50%［22］。因SOS Ras/Rac鳥嘌呤核苷酸交換因子1（SOS ras/rac guanine nucleotide exchange factor 1，SOS1）基因導致的NS4型患者占13%［23］，也以AD模式遺傳。其余致病基因占比均低于5%。

4.3 CS

CS表現為眼部缺損（coloboma，C）、先天性心臟病（heart disease，H）、后鼻孔閉鎖（atresia of choanae，A）、精神及生長發育遲滯（retardation of mental and somatic development，R）、生殖器發育不 全（genital hypoplasia，G）、耳 異 常（ear anomalies，E）等。致病基因包括染色質域解旋酶DNA結合蛋白7（chromodomain helicase DNA binding protein 7，CHD7）基因［24］和人信號素3E（semaphorin 3E，SEMA3E）基因［25］，以AD模式遺傳。

5 結語

近年來，隨著致病基因的確定及遺傳學檢測手段的發展，MAS的診斷率不斷提高、表型譜也不斷完善。但目前仍有許多病例無法用現有的致病基因解釋，需要通過更多手段探索新致病基因。

當發現新生兒存在耳畸形，尤其是合并多發畸形的，都應進行基因檢測。由于不同MAS間的表型相互交叉，且大部分MAS都存在不完全外顯、表型高度可變的特點，同一家系中的不同患者的受累程度也各不相同，因此，基因檢測是明確病因、輔助優生優育的唯一手段。由于高通量測序的數據龐大，使用表型-基因型分析軟件對基因和疾病表型的相關性評分，提高數據分析的效率和準確性，有助于致病突變的高效篩選［26］。

由于MAS涉及的器官發育都于人類胚胎發育早期完成，產前診斷是預防此類出生缺陷的重要手段，但目前成熟的單基因疾病產前診斷方法均有創傷性。非侵入性產前檢測（noninvasive prenatal testing，NIPT）可通過取材母體血漿游離DNA，結合二代測序、相對單倍型劑量、液滴數字PCR等方法，檢測孕8周后的胎兒是否攜帶單基因疾病致病基因的致病性突變［27-28］。目前已有對表現為低位耳、小耳畸形的胎兒進行NIPT檢測，發現NS致病基因突變的臨床案例［29］。隨著檢測方法不斷優化，臨床上通過NIPT進行更多MAS產前基因診斷將成為可能。已有通過基因編輯技術治療單基因遺傳病的基礎和臨床前研究，這也是MAS極具前景的研究方向。