張永麗 楊華

北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)院(北京100730)

耳硬化癥是一種原發(fā)于骨迷路的局灶性病變，主要與骨迷路異常的骨代謝有關(guān)[1]。病變通常先侵及鐙骨周圍的環(huán)韌帶，可引起鐙骨活動(dòng)受限或者固定，導(dǎo)致傳導(dǎo)性聽力下降；若病變侵及耳蝸或者內(nèi)聽道，引起耳蝸或者聽神經(jīng)病變，可導(dǎo)致感音神經(jīng)性聽力下降；若病變僅局限在迷路骨壁，可無(wú)聽力下降。關(guān)于耳硬化癥的病因眾說不一，迄今不明。目前大多數(shù)研究結(jié)果表明環(huán)境因素與遺傳因素共同導(dǎo)致耳硬化癥的發(fā)生[2,3]，其中遺傳因素在疾病的發(fā)病過程中發(fā)揮重要作用。自1998年第一個(gè)耳硬化癥的相關(guān)基因座位OTSC1[4]被發(fā)現(xiàn)后，越來(lái)越多的耳硬化癥的相關(guān)基因被發(fā)現(xiàn)和報(bào)道[5-10]。

1 耳硬化癥的發(fā)病率與發(fā)病年齡

耳硬化癥在白種人中發(fā)病率相對(duì)較高，其發(fā)病率約0.3%-0.4%，在黑種人及黃種人發(fā)病率較低[11]。Declau[12]等發(fā)現(xiàn)耳硬化癥在白種人中的發(fā)病率正在下降，這一現(xiàn)象可能與環(huán)境因素有關(guān)。另外，耳硬化癥在女性中的發(fā)病率高于男性，其比例約為1.4:1-2:1[13,14]。耳硬化癥的平均發(fā)病年齡在30歲左右，Niedermeyer[15]等發(fā)現(xiàn)耳硬化癥的發(fā)病年齡有逐漸老齡化趨勢(shì)。

2 耳硬化癥的病因?qū)W

目前關(guān)于耳硬化癥的病因?qū)W眾說不一，其中環(huán)境因素和遺傳因素在耳硬化癥的發(fā)病過程中發(fā)揮重要作用[2,3]。有研究發(fā)現(xiàn)病毒感染，尤其是麻疹病毒及風(fēng)疹病毒可能通過啟動(dòng)骨迷路包囊的炎癥反應(yīng)導(dǎo)致耳硬化癥的發(fā)生。內(nèi)分泌因素，比如雌激素或者口服避孕藥可能導(dǎo)致了耳硬化癥發(fā)病率女性高于男性[13,14]。另有研究[16,17]發(fā)現(xiàn)氟化鈉（NaF）可能能夠延緩耳硬化癥的發(fā)生，降低耳硬化癥的發(fā)病率。近年來(lái)，有研究[5-10]發(fā)現(xiàn)耳硬化癥與遺傳有關(guān)，多種基因可能參與耳硬化癥的發(fā)生，許多學(xué)者[5-10,18]認(rèn)為耳硬化癥是一種常染色體顯性遺傳伴不完全顯性的疾病。此外，成骨不全綜合征、結(jié)締組織病及酶學(xué)說也可能與耳硬化癥有關(guān)。

3 耳硬化癥的遺傳特點(diǎn)

1866年，Toynbee[19]第一次描述了耳硬化癥有遺傳傾向，之后Albrect在其研究中首次報(bào)道耳硬化癥常染色體顯性遺傳的特點(diǎn)，另有研究[20-22]發(fā)現(xiàn)耳硬化癥的外顯率約為40%左右。Bauer和Stein曾報(bào)道耳硬化癥常染色體隱性遺傳的特點(diǎn)，但是他們的研究遭到Morrison[23,24]等學(xué)者的質(zhì)疑。Hernandez-Orozco和Courtney[25]曾報(bào)道耳硬化癥X-連鎖顯性遺傳的特點(diǎn)。迄今為止，大多數(shù)研究[8-10]支持耳硬化癥常染色體顯性遺傳伴不完全外顯的特點(diǎn)。

4 耳硬化癥的基因?qū)W

耳硬化癥是一種多因素疾病，多種環(huán)境因素和遺傳因素在疾病的發(fā)生過程中發(fā)揮重要作用，單一的環(huán)境因素或者遺傳因素不足以導(dǎo)致疾病的發(fā)生。高血壓、糖尿病及肥胖等都屬于多因素疾病，它們存在遺傳傾向，但是并不完全符合孟德爾遺傳定律。近年來(lái)遺傳因素在耳硬化癥發(fā)病過程中的作用得到比較深入的研究。在耳硬化癥的易感基因鑒別和定位中，基因連鎖分析和基因關(guān)聯(lián)分析是主要應(yīng)用的分析方法。

4.1 基因連鎖分析

基因連鎖分析是一種對(duì)符合孟德爾遺傳定律的疾病和有家族聚集傾向的疾病進(jìn)行遺傳分析的方法。基于基因連鎖分析方法已經(jīng)有10種耳硬化癥基因座位被發(fā)現(xiàn)，除了OTSC6和OTSC9未被正式公布外，其他8種耳硬化癥基因座位OTSC1-5和OTSC7-10已經(jīng)相繼被發(fā)現(xiàn)和報(bào)道。

4.1.1 OTSC1

Tomek[4]通過分析一個(gè)印度家系，發(fā)現(xiàn)并定位第一個(gè)耳硬化癥的相關(guān)基因座位OTSC1。OTSC1位于常染色體15q25-q26，包含33個(gè)基因，其中聚蛋白多糖基因（aggrecan）是一個(gè)候選基因。可能原因有：①aggrecan有多個(gè)不同等位基因；②內(nèi)耳骨迷路的前體細(xì)胞中有aggrecan蛋白的表達(dá)；③aggrecan突變的小鼠表現(xiàn)出一定的聽力損失。但是目前尚無(wú)研究證實(shí)aggrecan與耳硬化癥有關(guān)，具體OTSC1上的耳硬化癥致病基因及致病機(jī)制需要進(jìn)一步的研究和發(fā)現(xiàn)。

4.1.2 OTSC2

2001年，Van Den Bogaert[26]等通過對(duì)一個(gè)比利時(shí)家系進(jìn)行連鎖分析，發(fā)現(xiàn)第二個(gè)耳硬化癥的相關(guān)基因座位OTSC2。這個(gè)基因座位位于常染色體7q34-36，介于D7S495和D7S2426之間，包含132個(gè)基因。在OTSC2基因座位中轉(zhuǎn)錄中介因子TIF1α和賴氨酸羥化酶3（PLOD3）是兩個(gè)候選基因。TIFα是維甲酸（RA）生長(zhǎng)抑制活性的抑制物之一，RA可以影響耳囊的分化和發(fā)展。因此，TIF1α可能通過干擾RA的生長(zhǎng)抑制活性來(lái)影響骨迷路的分化和發(fā)育。PLOD3可能通過干擾內(nèi)耳軟骨細(xì)胞對(duì)腫瘤壞死因子α（TNFα）介導(dǎo)的刺激反應(yīng)來(lái)影響內(nèi)耳膠原蛋白的合成和代謝，從而導(dǎo)致耳硬化癥的發(fā)生發(fā)展。

4.1.3 OTSC3

OTSC3是第3個(gè)耳硬化癥的基因座位。2002年，W Chen[27]等通過分析一個(gè)塞浦路斯家系，排除已知耳硬化癥基因座位OTSC1和OTSC2，在第6號(hào)染色體上發(fā)現(xiàn)了另一耳硬化癥基因座位。OTSC3基因座位位于常染色體6p21.3-22.3，包含488個(gè)基因。在OTSC3基因座位中，RING1和COL11A2是兩個(gè)候選基因，RING1是COL1A1啟動(dòng)子的轉(zhuǎn)錄激活子，RING1可能通過影響COL1A1基因的轉(zhuǎn)錄來(lái)參與調(diào)節(jié)骨迷路中I型膠原蛋白的合成進(jìn)而引起耳硬化癥的發(fā)生。COL11A2[28]在骨迷路中表達(dá)，COL11A2的啟動(dòng)子區(qū)包括人類特有的膠原調(diào)節(jié)原件，參與前骨膠原和合成，可引起非綜合征性常染色體顯性聽力損失。

4.1.4 OTSC4

2004年，Brownsten Z[29]通過對(duì)一個(gè)以色列家族進(jìn)行連鎖分析，發(fā)現(xiàn)第4個(gè)耳硬化癥基因座位OTSC4。OTSC4位于常染色體16q21-23.2上，包含74個(gè)基因，其中COG8和COG4是2種候選基因，它們可能通過影響免疫系統(tǒng)和骨代謝參與耳硬化癥過程，目前COG8和COG4在耳硬化癥中具體致病機(jī)制還未得到報(bào)道。

4.1.5 OTSC5

2004年，Van Den Bogaert[30]等發(fā)現(xiàn)和報(bào)道了第5個(gè)基因座位OTSC5。它位于常染色體3q22-24，包含59個(gè)基因，其中前膠原羧基末端蛋白水解酶增強(qiáng)蛋白2（PCOLCE2）和 糖硫轉(zhuǎn)移酶2（CHST2）是兩個(gè)候選基因。PCOLCE2參與編碼Ⅰ型前膠原蛋白相關(guān)的糖蛋白，在非骨化軟骨中高度表達(dá)，骨迷路包囊中存在非骨化軟骨，因此推測(cè)PCOLCE2在骨迷路的非骨化軟骨中表達(dá)可能通過參于骨迷路的骨代謝；耳硬化癥曾被推測(cè)與耳囊軟骨殘?bào)w中的異常細(xì)胞外基質(zhì)代謝有關(guān)，CHST2參與編碼細(xì)胞外基質(zhì)，因此推測(cè)CHST2可能影響骨迷路軟骨細(xì)胞外基質(zhì)參于耳硬化癥的發(fā)生。

4.1.6 OTSC7

2007年，Melissa Thus[31]等通過對(duì)一個(gè)希臘家族進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)了第7個(gè)耳硬化癥基因座位OTSC7，它位于常染色體6q13-16.1，介于D6S1036和D6S300之間，包含66個(gè)基因。COL12A1是OTSC7基因座位上的一個(gè)候選基因，它在耳蝸中有表達(dá)，可影響三聯(lián)螺旋的纖維結(jié)合膠原（FACIT）的合成，該膠原在綜合征性和非綜合征性聽力損失中發(fā)揮重要作用。因此推測(cè)COL12A1與耳硬化癥有關(guān)。

4.1.7 OTSC8

2008年，第8個(gè)耳硬化癥基因座位OTSC8被Bel Hadj Ali[32]等人發(fā)現(xiàn)。它位于常染色體9p13.1-9q21.11，介于D9S970和 D9S1799之間，包含145個(gè)基因。在這一基因座位中TJP2、TRPM3和KLF9是3個(gè)候選基因。TJP2屬于緊密連接蛋白，參與上皮和內(nèi)皮細(xì)胞內(nèi)的連接。TRPM3可影響細(xì)胞鈣信號(hào)傳導(dǎo)和內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定，影響破骨細(xì)胞的活性。KLF9可調(diào)解哺乳動(dòng)物的顱面發(fā)育。目前尚未在耳硬化癥中的具體致病機(jī)制的研究和報(bào)道。

4.1.8 OTSC10

2011 年，Weegerink NJ和 Schrauwen I[33,34]相繼報(bào)道了第10個(gè)耳硬化癥基因座位OTSC10。OTSC10位于常染色體q41-44，包含306個(gè)基因。TGFB2和AGT是2個(gè)候選基因，它們可能參與內(nèi)耳骨迷路的骨代謝。TGFB2是一種多功能的生長(zhǎng)因子，參與多種生物過程，在骨迷路中有表達(dá)，可影響骨迷路包囊的骨代謝，因此TGFB2是一種耳硬化癥候選致病基因。AGT可能也與骨迷路異常的骨代謝有關(guān)，具體致病機(jī)制需要進(jìn)一步研究。

4.2 基因關(guān)聯(lián)分析

基因關(guān)聯(lián)分析是一種以單核苷酸多態(tài)性（SNP）為分子遺傳標(biāo)記，在全基因組水平上進(jìn)行對(duì)照分析，以發(fā)現(xiàn)復(fù)雜遺傳疾病致病基因的新策略，也是目前研究復(fù)雜遺傳病常用方法之一。近年來(lái)，基于基因關(guān)聯(lián)分析已有越來(lái)越多的耳硬化癥的相關(guān)致病基因被發(fā)現(xiàn)和報(bào)道[5-10,35-38]。這些基因可能通過參與骨代謝、免疫調(diào)節(jié)或者內(nèi)分泌等分子途徑致病。

4.2.1 骨代謝途徑

1998年，McKenna等[39]首次應(yīng)用基因關(guān)聯(lián)分析發(fā)現(xiàn)COL1A1基因突變可能與耳硬化癥的發(fā)生有關(guān)。之后McKenna等[40,41]又發(fā)現(xiàn)COL1A1基因中SP1結(jié)合位點(diǎn)的多態(tài)性與耳硬化癥有關(guān)。COL1A1參與編碼Ⅰ型膠原蛋白，COL1A1基因突變導(dǎo)致Ⅰ型膠原蛋白合成減少，導(dǎo)致骨質(zhì)異常。通常COL1A1基因突變與成骨不全綜合征的發(fā)生有密切關(guān)系，部分成骨不全患者可出現(xiàn)與耳硬化癥患者類似的進(jìn)行性傳導(dǎo)性聽力下降的臨床表現(xiàn)。與耳蝸骨代謝相關(guān)的致病基因TGF-β1、BMP2及BMP4[8]也陸續(xù)被發(fā)現(xiàn)和報(bào)道，它們同屬于TGFβ超家族，參與內(nèi)耳的胚胎發(fā)育以及迷路骨質(zhì)的代謝。

4.2.2 內(nèi)分泌途徑

耳硬化癥在女性中的發(fā)病率高于在男性中的發(fā)病率，可能與雌激素有關(guān)。有學(xué)者認(rèn)為耳硬化組織中的雌激素受體變異可能影響雌激素介導(dǎo)的耳硬化癥的發(fā)生或骨迷路的骨代謝異常。有研究[42]發(fā)現(xiàn)雌激素能促進(jìn)催乳素的分泌，催乳素能降低骨保護(hù)素（OPG）的表達(dá)，提高RANKL的表達(dá)，進(jìn)而影響骨代謝，因此推測(cè)OPG/RANK/RANKL旁路的異常改變可能與耳硬化癥的發(fā)病有關(guān)，但是具體的分子致病機(jī)制仍有待研究。

4.2.3 免疫系統(tǒng)途徑

人類白細(xì)胞抗原（HLA）系統(tǒng)在免疫系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用，參與多種疾病過程。雖然關(guān)于耳硬化癥與HLA系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)研究已經(jīng)被報(bào)道[43-45]，但是這些研究結(jié)果并不一致。盡管如此，這些研究表明HLA系統(tǒng)與耳硬化癥的發(fā)生可能存在某種免疫病理學(xué)的聯(lián)系，但是研究還有待深入。

人類自身免疫在耳硬化癥發(fā)病過程中可能發(fā)揮一定作用。Lolov,S.[46,47]等學(xué)者曾提出麻疹病毒感染引起的自身免疫反應(yīng)是耳硬化癥發(fā)生的重要因素。Yoo,T.J.[48]等也曾提出自身免疫系統(tǒng)對(duì)Ⅱ型膠原蛋白（COL1A2）的免疫反應(yīng)在耳硬化癥的發(fā)病過程中發(fā)揮一定的作用。但是之后這一學(xué)說并沒有得到其他研究的驗(yàn)證。由此可見，自身免疫系統(tǒng)可能與耳硬化癥有關(guān)，但仍需要進(jìn)一步的研究證實(shí)。

4.2.4 其他分子通路途徑

Schrauwen I[49]發(fā)現(xiàn)RELN基因與耳硬化癥相關(guān)，并且這一發(fā)現(xiàn)在不同人群中得到了證實(shí)[49-53]。RELN的突變區(qū)域位于常染色體7q22.1，內(nèi)含子1到內(nèi)含子4之間。RELN編碼細(xì)胞外基質(zhì)蛋白，參與大腦發(fā)育過程中神經(jīng)元的定位。有研究發(fā)現(xiàn)[49,51]RELN在人鐙骨底板和小鼠內(nèi)耳中均有表達(dá)。雖然研究[49-53]相繼報(bào)道了RELN與耳硬化癥之間相關(guān)性，但是RELN的致病機(jī)制目前尚不清楚。

另有研究發(fā)現(xiàn)[54]炎性因子可能參與耳硬化癥的病理過程，尤其是腫瘤壞死因子α（TNFα）。TNFα可促進(jìn)骨吸收，可能通過異常的骨代謝途徑致病。此外血管緊張素轉(zhuǎn)化酶基因（ACE和AGT）[55]的基因突變可能也與耳硬化癥有關(guān)，具體致病機(jī)制尚需進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)。

5 耳硬化癥的動(dòng)物模型

耳硬化癥的致病機(jī)制目前尚不清楚，耳硬化癥的動(dòng)物模型是探索耳硬化癥致病機(jī)制以及相關(guān)致病基因的有效途徑。Andreas F.[56]等人通過構(gòu)建OPG敲除小鼠，發(fā)現(xiàn)OPG敲除小鼠可表現(xiàn)出許多與人耳硬化癥的類似癥狀。比如OPG敲除小鼠出現(xiàn)了與耳硬化癥的活動(dòng)期的類似的內(nèi)耳骨迷路包囊的局灶性骨吸收和沉積，小鼠出現(xiàn)進(jìn)行性聽力下降的癥狀。另外，OPG敲除小鼠也出現(xiàn)一系列不同于人耳硬化癥的表現(xiàn)，比如OPG基因敲除小鼠出現(xiàn)全身骨質(zhì)的異常骨重塑，同時(shí)中耳的錘骨和砧骨也會(huì)受到影響。之后Konstantina M.等[57]構(gòu)建了一種成骨不全綜合證的小鼠模型Mov13小鼠，他們對(duì)Mov13小鼠的耳囊60余種基因進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)COL1A1可參與內(nèi)耳骨迷路的多種基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控，內(nèi)耳OPG的表達(dá)量明顯高于身體其他部位骨質(zhì)中的表達(dá)量。雖然Mov13小鼠內(nèi)耳骨迷路包囊沒有表現(xiàn)出耳硬化癥類似的異常骨重建，不能作為典型耳硬化癥的動(dòng)物模型，但是Mov13小鼠的研究發(fā)現(xiàn)內(nèi)耳骨質(zhì)與其他骨質(zhì)之間的基本生物學(xué)差異，為內(nèi)耳的骨代謝的研究提供一定的分子理論支持。2014年Jacqueline M.等人[58]構(gòu)建了一種CHARGE綜合征的小鼠模型Chd7+/Looper小鼠，這種小鼠可表現(xiàn)出與人耳硬化癥類似的鐙骨底板固定，另外還會(huì)出現(xiàn)半規(guī)管發(fā)育不全和前庭功能紊亂以及生長(zhǎng)遲緩及面部不對(duì)稱等癥狀。耳硬化癥的動(dòng)物模型建立有助于耳硬化癥分子致病機(jī)制的深入研究，但是耳硬化癥動(dòng)物模型的成功構(gòu)建仍需要進(jìn)一步的研究和探索。

6 小結(jié)

遺傳因素在耳硬化癥的發(fā)病過程中發(fā)揮重要作用。研究表明耳硬化癥多表現(xiàn)為常染色體顯性遺傳伴不完全外顯，外顯率在40%左右。遺傳因素在致病過程中可能與影響骨重塑、內(nèi)分泌途徑及免疫途徑等有關(guān)。目前已有10種致病基因座位被報(bào)道，但是在這些基因座位上具體的致病基因目前仍不清楚。另外有數(shù)10余種致病基因被發(fā)現(xiàn)，在這些基因的研究結(jié)果中，除了BMP2、BMP4等少許基因的研究結(jié)果被重復(fù)外，其余研究結(jié)果大多是相互矛盾的。另外，耳硬化癥在黃種人和黑種人中發(fā)病率較低，找到足夠大的家系進(jìn)行耳硬化癥的遺傳學(xué)研究分析較困難。目前關(guān)于耳硬化癥的遺傳學(xué)研究大多以病人為重點(diǎn)，耳硬化癥致病基因的動(dòng)物學(xué)研究較少，耳硬化癥的具體的分子作用機(jī)制尚需要更加深入的研究。未來(lái)，對(duì)耳硬化癥致病基因進(jìn)行準(zhǔn)確定位，并對(duì)致病基因的具體分子致病機(jī)制進(jìn)行研究有可能成為新的研究方向。