王凱娟，陳蓓麗，朱琦，曹云霞，章志國

早發(fā)性卵巢功能不全（premature ovarian insufficiency，POI）也稱卵巢早衰（premature ovarian failure，POF），是指女性在40歲以前出現(xiàn)卵巢功能減退，主要表現(xiàn)為月經(jīng)異常（閉經(jīng)、月經(jīng)稀發(fā)或頻發(fā)）、促性腺激素水平升高[卵泡刺激素（FSH）＞25 U/L]、雌激素水平波動(dòng)性下降，而POF為該病的終末階段[1]。POI在一般人群的發(fā)病率為3.7%[2]。其致病因素包括環(huán)境因素、自身免疫因素、醫(yī)源性因素、遺傳因素等，遺傳因素一直是該病的研究熱點(diǎn)，但目前尚未發(fā)現(xiàn)確切的致病基因。近年來，隨著高通量全外顯子測序技術(shù)的發(fā)展，一系列與減數(shù)分裂及DNA損傷修復(fù)相關(guān)的基因被認(rèn)為與POI的發(fā)生有關(guān)[3]，現(xiàn)就這一遺傳學(xué)研究的新進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 與減數(shù)分裂發(fā)生有關(guān)的遺傳變異

卵子的發(fā)生始于原始生殖細(xì)胞（primordial germ cell，PGC）的形成。PGC到達(dá)原始性腺后進(jìn)行有絲分裂，在胚胎發(fā)育第5周發(fā)生減數(shù)分裂，原始卵母細(xì)胞形成。卵原細(xì)胞在進(jìn)入減數(shù)分裂前，伴隨著遺傳物質(zhì)的復(fù)制和組裝。隨著基因表達(dá)水平的變化，減數(shù)分裂啟動(dòng)，經(jīng)過第一次減數(shù)分裂前期的配對、聯(lián)會(huì)、重組和后期同源染色體的分離以及第二次減數(shù)分裂過程，單倍體配子形成。減數(shù)分裂過程中任何環(huán)節(jié)基因表達(dá)異常，都可能導(dǎo)致生殖細(xì)胞的發(fā)生及成熟障礙，從而引起POI。

1.1 WDR62（WD repeat domain 62）基因該基因位于19q13.12，在大腦皮層發(fā)育中起作用，其突變主要與小腦畸形[4]、皮質(zhì)畸形和認(rèn)知障礙有關(guān)。但近年發(fā)現(xiàn)，WDR62與POI患者的減數(shù)分裂啟動(dòng)異常有關(guān)，有研究表明WDR62蛋白在小鼠卵母細(xì)胞減數(shù)分裂過程中主要參與染色體共定位[5]。Zhou等[6]發(fā)現(xiàn)Wdr62基因敲除小鼠的生殖細(xì)胞數(shù)量顯著減少，生育能力低下?；蚯贸∈笾蠴ct4、Nanog、Sox2和Stella等基因與對照組相比表達(dá)水平明顯增加，Stra8、Sycp3、γH2ax等明顯減少，這表明WDR62基因與減數(shù)分裂啟動(dòng)有關(guān)。Zhou等[6]在2例散發(fā)原發(fā)性閉經(jīng)POI患者中分別發(fā)現(xiàn)新型雜合子突變c.G1796A,p.C599Y和c.3203_3206del,P.T1068fs。隨后的功能實(shí)驗(yàn)表明，攜帶任一種突變的小鼠Star8啟動(dòng)子均較野生型激活顯著減少，提示這兩種突變對調(diào)節(jié)Star8表達(dá)起顯性負(fù)效應(yīng)，并可能通過使Star8基因失活影響減數(shù)分裂的啟動(dòng)。

1.2 PUM1（pumilio RNA binding family member 1）基因該基因位于染色體1p35.2，與PUM2基因均屬于PUF家族的轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)因子[7]。PUM1蛋白屬于RNA結(jié)合蛋白超家族，通過P53通路參與維持生殖細(xì)胞穩(wěn)定性，胚胎發(fā)生、細(xì)胞發(fā)育和分化的翻譯調(diào)控[8]。Mak等[9]在敲除Pum1小鼠中發(fā)現(xiàn)，聯(lián)會(huì)復(fù)合體的降解受到干擾，從而導(dǎo)致卵母細(xì)胞由粗線期到終變期發(fā)生阻滯和原始卵泡池的耗竭，最終導(dǎo)致突變小鼠較野生型小鼠更早表現(xiàn)出不育，這與人類的POI表型相似。Luo等[10]對196例非綜合征原發(fā)性卵巢功能不全患者進(jìn)行篩查，未發(fā)現(xiàn)致病基因變異。

1.3 STAG3（stromal antigen 3）基因該基因位于染色體7q22.1，其從酵母菌到人高度保守，且在卵巢組織和睪丸組織中特異表達(dá)。STAG3在減數(shù)分裂過程中通過參與調(diào)節(jié)姐妹染色單體的連接，維持正常的紡錘體裝配、正確的染色體排列和正確的著絲點(diǎn)-微管連接，因此對染色體配對和分離至關(guān)重要。Stag3敲除小鼠模型顯示，卵母細(xì)胞阻滯在減數(shù)分裂Ⅰ期，雌鼠表現(xiàn)為卵母細(xì)胞和卵泡缺乏，卵巢發(fā)育不全。Fran?a等[11]在一個(gè)巴西POI患者發(fā)現(xiàn)一復(fù)合雜合致病突變，c.291dupC,p.Asn98Glnfs*2。Heddar等[12]在對患有非綜合征POI的高加索姐妹進(jìn)行外顯子測序，發(fā)現(xiàn)她們均攜帶同種復(fù)合雜合突變（c.3052delC,p.Arg1018Aspfs*14;c.659T＞G,p.Leu220Arg）。2019年，Xiao等[13]對一個(gè)近親婚配POI家系篩查發(fā)現(xiàn)，兩姐妹均攜帶兩種新型的純合突變（c.877_885del,p.293_295del;c.891_893duptga,p.297_298insAsp），而她們的父母均攜帶這兩種突變的雜合子。STAG3基因突變的POI患者均表現(xiàn)為原發(fā)性閉經(jīng)，且性腺器官發(fā)育不良，STAG3基因上發(fā)生的純合突變或者雙等位基因雜合突變均可導(dǎo)致POI產(chǎn)生，提示該基因符合隱性遺傳致病模式。

1.4 SYCE1（synaptonemal complex central element protein 1）基因位于染色體10q26.3上。減數(shù)分裂過程中同源染色體的聯(lián)會(huì)是發(fā)生交叉和生殖細(xì)胞產(chǎn)生的必要條件，而SYCE1是聯(lián)會(huì)復(fù)合體的主要組成成分。在聯(lián)會(huì)復(fù)合體形成的過程中，SYCE1與其他減數(shù)分裂特異性蛋白（如SYCE2、SYCE3、TEX12）、橫向纖維和側(cè)向元件等共同作用，完成聯(lián)會(huì)復(fù)合體的裝配與降解。聯(lián)會(huì)復(fù)合體與同源染色體的重組相關(guān)，當(dāng)聯(lián)會(huì)復(fù)合體裝配被擾亂，同源染色體重組也將發(fā)生錯(cuò)誤[14]。SYCE1敲除小鼠模型顯示卵母細(xì)胞減數(shù)分裂停滯，卵巢體積小，卵泡耗竭，雌鼠不孕[14-15]。人類大量遺傳學(xué)研究顯示SYCE1基因的微缺失和純合突變與POI發(fā)生有關(guān)，SYCE1基因單倍體劑量不足效應(yīng)可能引起月經(jīng)周期停止，導(dǎo)致POF的發(fā)生[16]。

1.5 HFM1（helicase for meiosis 1）基因位于染色體1p22.2，主要在性腺組織中表達(dá)。該基因編碼ATP依賴的DNA解旋酶同系物，是染色體同源重組所必需的減數(shù)分裂特異性蛋白。Hfm1-/-小鼠因減數(shù)分裂Ⅰ期阻滯或染色體分離受阻而不育，雌鼠卵巢小，基質(zhì)細(xì)胞增多，卵泡和黃體減少，表現(xiàn)出與POI女性相似的臨床征象。Zhe等[16]在69例散發(fā)POI患者發(fā)現(xiàn)了一種復(fù)合雜合突變（c.2206G＞A,p.Gly736Ser；c.3929_3930delinsG,p.Pro1310Argfs*41）。最近有研究報(bào)道，POI患者攜帶HFM1的雜合錯(cuò)義突變（c.3470G＞A），該突變導(dǎo)致mRNA的剪接發(fā)生異常[17]，未攜帶該突變的妹妹表型正常，但患有POI的母親和姐姐均有正常的月經(jīng)來潮，并有分娩或妊娠史。這些發(fā)現(xiàn)提示HFM1可能在遺傳水平上是引起POI的致病因素，并可能通過隱性遺傳的方式來調(diào)控性狀，但這種性狀可能存在個(gè)體表達(dá)的差異或不完全外顯性。

1.6 SYCP2L（synaptonemal complex protein 2 like）基因位于染色體6p24.2，是聯(lián)會(huì)復(fù)合體SYCP2蛋白的衍生物，在睪丸、卵巢及各級(jí)卵泡細(xì)胞中表達(dá)[18]。小鼠功能實(shí)驗(yàn)中，SYCP2L出現(xiàn)在卵母細(xì)胞聯(lián)會(huì)復(fù)合體雙線期的晚期，同源染色體逐步分離，SYCP2L與這一變化可能存在某種聯(lián)系。SYCP2L-/-小鼠的卵母細(xì)胞數(shù)量減少，生育力降低。近期在2例近親家系中分別發(fā)現(xiàn)純合缺失突變（c.150_151del,p.Ser52Profs*7）和純合錯(cuò)義突變（c.999A＞G,p.Ile333Met）[19]。人類SYCP2L基因與伴隨著衰老而出現(xiàn)的自然絕經(jīng)密切相關(guān)[18]。

2 與DNA損傷修復(fù)有關(guān)的突變

在生物體生長發(fā)育的過程中，經(jīng)常會(huì)受到各種內(nèi)外因素的影響，如電離輻射、紫外線等，這些形形色色的因素會(huì)造成不同的DNA損傷，可分為DNA單鏈斷裂或雙鏈斷裂、堿基錯(cuò)配、堿基和脫氧核糖的損傷及DNA鏈的共價(jià)交聯(lián)等。伴隨著DNA的損傷，DNA損傷的修復(fù)同時(shí)存在。直接修復(fù)、切除修復(fù)、錯(cuò)配修復(fù)和重組修復(fù)等多種形式參與DNA損傷修復(fù)，尤其是重組修復(fù)中的同源重組在減數(shù)分裂和胚胎細(xì)胞修復(fù)中發(fā)揮重要作用。目前研究認(rèn)為，同源染色體在減數(shù)分裂前期的互相識(shí)別、配對、聯(lián)會(huì)和重組以及后期的分裂依賴于程序性的DNA雙鏈斷裂的產(chǎn)生和同源重組修復(fù)。如果DNA損傷修復(fù)過程發(fā)生異常，也會(huì)影響卵子的發(fā)生發(fā)育，從而引起POI。

2.1 MCM8 （minichromosome maintenance 8 homologous recombination repair factor）基因該基因位于20號(hào)染色體p13-p12.3。MCM8屬于進(jìn)化保守的MCMs蛋白家族，不僅參與復(fù)制前復(fù)合體（prereplication complex，Pre-RC）的組裝，也可以通過與MCM9形成二聚體參與減數(shù)分裂時(shí)期的同源重組和DNA修復(fù)。MCM8不僅涉及參與DNA復(fù)制過程，還是生殖細(xì)胞存活的新型調(diào)節(jié)因子，可快速被誘導(dǎo)和募集到DNA損傷位點(diǎn)，與MCM9相互協(xié)同調(diào)節(jié)其穩(wěn)定性，促進(jìn)RAD51募集到單鏈DNA，對穩(wěn)定與保護(hù)DNA起重要作用。Mcm8-/-小鼠體細(xì)胞出現(xiàn)染色體的不穩(wěn)定性增加和生長缺陷，生殖細(xì)胞減少，性腺體積明顯減小并且生育力低下[20]。2020年，分別在中國漢族和土耳其人中發(fā)現(xiàn)純合突變（c.351_354 delAAAG;c.925C＞T,p.R309*）[21-22]。目前研究表明，POI家系中MCM8基因突變主要是隱性純合的致病模式，而在散發(fā)性患者中僅發(fā)現(xiàn)雜合突變，并且不是復(fù)合雜合突變，這兩種遺傳現(xiàn)象的差異仍需進(jìn)一步研究。

2.2 MSH5（mutS homolog 5）基因位于6p21.33，MSH5蛋白是MutSγ蛋白家族的成員，參與多種DNA損傷修復(fù)過程，特別是糾正DNA復(fù)制過程中的堿基錯(cuò)配。MSH5與MSH4，形成MutS γ異二聚體。MSH4-5異二聚體可能形成一種滑動(dòng)夾結(jié)構(gòu)，在減數(shù)分裂前期Ⅰ時(shí)通過識(shí)別Holliday連接點(diǎn)參與同源重組修復(fù)。Msh5-/-雌鼠顯示染色體配對障礙，減數(shù)分裂前期Ⅰ階段發(fā)生停滯，卵母細(xì)胞數(shù)量衰減，小鼠表現(xiàn)不育?；加蠵OI的姐妹兩人中MSH5基因發(fā)現(xiàn)純合突變（c.1459G＞T,p.D487Y），父母均為攜帶者，功能學(xué)研究顯示過表達(dá)該突變的人骨肉瘤細(xì)胞內(nèi)DNA斷裂增多，HeLa細(xì)胞增殖能力減退[23]。MSH5不僅對卵母細(xì)胞減數(shù)分裂的同源染色體配對起重要作用，還可能通過影響顆粒細(xì)胞有絲分裂過程中同源重組修復(fù)的過程，加速卵泡的衰竭[23]。

2.3 HELQ（helicase，POLQ like）基因該基因位于4q21.23，編碼一種ATP依賴的DNA解旋酶，其通過與RAD51同系物的結(jié)合參與修復(fù)DNA鏈間交聯(lián)。Adelman等[24]發(fā)現(xiàn)Helq缺陷小鼠表現(xiàn)生育能力低下和生殖細(xì)胞耗損。Stolk等[25]研究發(fā)現(xiàn)HELQ基因參與DNA鏈間交聯(lián)修復(fù)，并首次發(fā)現(xiàn)其與人類絕經(jīng)年齡有關(guān)。但在POI人群研究中，并未發(fā)現(xiàn)該基因的致病突變，可能該基因與中國漢族婦女POF的發(fā)生無關(guān)[26]。因此，未來有必要對不同種族的POI人群擴(kuò)大樣本量進(jìn)一步進(jìn)行研究，以明確HELQ在POI發(fā)生中的作用。

2.4 FAM175A （abraxas 1，BRCA1 A complex subunit）基因該基因位于4q21.23上，編碼一種含有螺旋結(jié)構(gòu)域的DNA修復(fù)蛋白，可以通過其磷酸化的SXXF結(jié)構(gòu)域直接與BRCA1蛋白羧基末端相互作用，并通過將BRCA1定位于DNA損傷灶，從而促進(jìn)BRCA1依賴的DNA損傷修復(fù)反應(yīng)。Stolk等[25]研究發(fā)現(xiàn)FAM175A基因與人類自然絕經(jīng)年齡相關(guān)。Xu等[27]在2例POI患者中發(fā)現(xiàn)該基因罕見的單核苷酸多態(tài)性（rs755187051）；功能實(shí)驗(yàn)表明，突變體與野生型細(xì)胞對絲裂霉素誘導(dǎo)的損傷具有相似的敏感性，并且它們的DNA修復(fù)能力和G2-M檢查點(diǎn)激活均無差異。目前該基因?qū)е翽OI發(fā)生的證據(jù)不足。

2.5 FANCA（FA complementation group A）基因位于16q24.3。FANCA蛋白是具有E3連接酶活性的FA核心復(fù)合物的成員之一，誘導(dǎo)FANCI/FANCD2復(fù)合物的泛素化，協(xié)調(diào)FANC蛋白進(jìn)行DNA鏈間交聯(lián)的修復(fù)，從而參與受損的DNA修復(fù)[28]。Yang等[29]在50例POI漢族女性中檢測出FANCA的兩種雜合突變（c.1772G＞A,p.R591Q;c.3887A＞G,p.E1296G），并且攜帶其中任一雜合突變的小鼠竇前卵泡、初級(jí)卵泡和次級(jí)卵泡數(shù)均比野生型小鼠顯著減少，而閉鎖卵泡相應(yīng)增加。近些年人們對FA基因在范可尼貧血（Fanconi anemia，F(xiàn)A）中進(jìn)行了深入研究，發(fā)現(xiàn)其致病與DNA鏈間交聯(lián)修復(fù)緊密相關(guān)，且FA患者常常表現(xiàn)出POI的特征。FANCA基因雜合突變導(dǎo)致POI的關(guān)系符合孟德爾顯性遺傳的特點(diǎn)，但因其臨床報(bào)道及研究甚少，其產(chǎn)生的具體機(jī)制是否與DNA鏈間交聯(lián)及其修復(fù)損傷有關(guān)仍需進(jìn)一步探討。

2.6 CSB-PGBD3 基因該基因?yàn)镃SB 基因和PGBD3基因融合而成。PGBD3基因位于10q11.23，該基因來自piggyBac轉(zhuǎn)座子的一個(gè)小基因家族，編碼的蛋白含一轉(zhuǎn)座子衍生蛋白，推測可能起轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)作用。狨猴的PGBD3轉(zhuǎn)座子整合到CSB基因中，通過選擇性剪接作用得到CSB-PGBD3融合蛋白，這種作用機(jī)制在隨后的靈長類動(dòng)物中沿襲下來。Qin等[30]在非近親家系及432例散發(fā)POI患者進(jìn)行遺傳學(xué)篩查發(fā)現(xiàn)三種突變，一種是CSB和PGBD3基因的融合基因突變（c.2237G＞A,p.G746D），另兩種分別為PGBD3基因錯(cuò)義突變（c.3166G＞A,p.V1056I）和CSB基因無義突變（c.643G＞T,p.E215X），這是首次在POI患者中發(fā)現(xiàn)CSB-PGBD3基因突變。這三種突變導(dǎo)致CSB-PGBD3融合蛋白在DNA損傷位點(diǎn)的募集延遲或不發(fā)生募集。攜帶突變的患者均表現(xiàn)為繼發(fā)性閉經(jīng)，而突變類型均為雜合突變，提示該融合基因的突變與基因單倍體劑量不足有關(guān)。

2.7 EXO1（exonuclease 1）基因該基因位于染色體1q43上，編碼一種多功能核酸酶。EXO1是人DNA錯(cuò)配修復(fù)系統(tǒng)中唯一的核酸外切酶，屬于RAD2/XPG家族。EXO1具有5′-3′和3′-5′的核酸外切酶活性，在DNA發(fā)生雙鏈斷裂時(shí)，EXO1蛋白結(jié)合DNA，從5′端方向?qū)SBs的單鏈進(jìn)行剪切，并激活同源重組通路，從而進(jìn)行DNA損傷修復(fù)?；蚯贸∈鬁p數(shù)分裂過程發(fā)生缺陷，生育力低下。但中國學(xué)者Su等[31]對186例患有非綜合征的POI漢族女性進(jìn)行篩查時(shí)，未發(fā)現(xiàn)該基因存在可疑變異。

2.8 BRCA基因該基因分為BRCA1和BRCA2，分別位于染色體17q21.31、13q13.1上。BRCA1/2基因是重要的抑癌基因，編碼的蛋白主要分布于乳腺細(xì)胞，參與DNA雙鏈斷裂的損傷修復(fù)。DNA雙鏈斷裂發(fā)生后，BRCA2與RAD51相結(jié)合，并在尋找同源染色體和DNA鏈入侵階段起作用?，F(xiàn)已知BRCA1/2基因與乳腺癌、卵巢癌的發(fā)生有密切的聯(lián)系，且乳腺癌、卵巢癌的病人患有卵巢功能減退及POI的風(fēng)險(xiǎn)增加。研究者發(fā)現(xiàn)攜帶BRCA1/2基因突變的癌癥患者成熟卵母細(xì)胞數(shù)量較少[32-33]，但另一些研究的結(jié)果卻相反，BRCA1/2基因突變未引起顯著的卵母細(xì)胞數(shù)改變[34]。2019年Miao等[35]發(fā)現(xiàn)POI患者的BRCA2基因表達(dá)水平低下，敲除小鼠模型的卵巢體積小、質(zhì)量輕、卵子質(zhì)量差、卵母細(xì)胞發(fā)育停滯，生育力低下。同年P(guān)orcu等[36]表示攜帶BRCA1突變的乳腺癌患者患有POI的可能性增加。在上述這些研究中，關(guān)于BRCA1和BRCA2基因與POI發(fā)病的相關(guān)性存在著相互矛盾的結(jié)果，因此需要進(jìn)行更多的功能實(shí)驗(yàn)來闡明BRCA1和BRCA2基因與該疾病的關(guān)系。

3 結(jié)語與展望

POI是由微效基因共同作用所導(dǎo)致的疾病，到目前為止，引起POI的單基因突變發(fā)生率非常低，而且致病基因及變異呈現(xiàn)高度異質(zhì)性。近些年，隨著全外顯子組和全基因組測序技術(shù)的發(fā)展，越來越多的研究發(fā)現(xiàn)參與減數(shù)分裂及DNA損傷修復(fù)的多種基因異常與POI的發(fā)生存在著密切聯(lián)系。減數(shù)分裂是一個(gè)十分復(fù)雜的過程，涉及到同源重組及DNA損傷修復(fù)的一些關(guān)鍵基因被證明參與卵子的發(fā)生及成熟過程，進(jìn)而參與POI的發(fā)病，但近期發(fā)現(xiàn)的這些變異多存在雙基因性或者寡聚性，而非既往所認(rèn)知的單基因致病理論。未來更重要的是如何識(shí)別和確認(rèn)真正與人類POI患者發(fā)病有關(guān)的突變及其致病機(jī)制，人類同源基因的基因敲除或突變動(dòng)物模型將有助于這一目的的實(shí)現(xiàn)。