張余韻 綜述 羅飛宏 審校

（復(fù)旦大學(xué)附屬兒科醫(yī)院內(nèi)分泌遺傳代謝科，上海 201102）

青春發(fā)育是由下丘腦- 垂體- 性腺（hypothalamic-pituitary-gonadal, HPG）軸激活導(dǎo)致第二性征出現(xiàn)的正常生理現(xiàn)象。HPG 軸最初活躍于胎兒期和新生兒期，在兒童期處于相對穩(wěn)定的靜默狀態(tài)，隨著下丘腦促性腺激素釋放激素（gonadotropin-releasing hormone, GnRH）脈沖性釋放的出現(xiàn)而被激活，刺激垂體前葉分泌黃體生成素（luteinizing hormone, LH） 和 卵 泡 刺 激 素（follicle-stimulating hormone, FSH）［1］。根據(jù)2023 年最新發(fā)布的《中樞性性早熟診斷與治療專家共識(shí)（2022）》［2］，女孩7.5歲以前乳房開始發(fā)育，10歲前出現(xiàn)月經(jīng)初潮，男孩9 歲以前睪丸增大至4 mL，均可診斷為性早熟。性早熟可引起骨骺過早融合，最終可導(dǎo)致成年身高減損。排除繼發(fā)因素后，單純HPG 軸功能過早啟動(dòng)導(dǎo)致的中樞性性早熟（central precocious puberty, CPP）可能是多種基因變異的疊加效應(yīng)或單個(gè)基因致病性變異所致。隨著近年來分子生物學(xué)特別是二代測序技術(shù)的發(fā)展，CPP的遺傳學(xué)病因受到重視，本文就近年來CPP有關(guān)的遺傳變異進(jìn)展作一簡要綜述并探討其機(jī)制。

1 單基因致病因素

1.1 親吻素-1基因/親吻素-1受體基因系統(tǒng)

親吻素（kisspeptin）是由新型腫瘤轉(zhuǎn)移抑制基因親吻素-1（kisspeptin-1,KISS1）基因編碼產(chǎn)生的多肽，在男性和女性下丘腦弓狀核、女性前腹側(cè)核及腦室周圍核連續(xù)體表達(dá)，作為GnRH脈沖發(fā)生器的關(guān)鍵部分，與神經(jīng)激肽B、強(qiáng)啡肽A共同構(gòu)成KNDy 系統(tǒng)，參與GnRH 分泌的調(diào)節(jié)及性激素的正反饋調(diào)節(jié)［3］。親吻素為強(qiáng)效GnRH 分泌刺激劑［4］，高濃度親吻素可導(dǎo)致新生兒乳房和睪丸發(fā)育，參與小青春期的發(fā)生［5］。

親吻素-1 受體（kisspeptin-1 receptor,KISS1R）基因，又稱G 蛋白偶聯(lián)受體54（G-protein-coupled receptor 54,GPR54）基因，其突變是最先發(fā)現(xiàn)的CPP相關(guān)單基因突變［6］，其功能缺失性突變導(dǎo)致低促性腺激素性性腺功能減退癥，表現(xiàn)為性發(fā)育延遲、原發(fā)性閉經(jīng)、不孕等。在1 例7 歲乳房發(fā)育、陰毛早現(xiàn)女童CPP 病例中首先發(fā)現(xiàn)存在KISS1R基因Arg386Pro 錯(cuò)義突變（常染色體顯性遺傳），該突變不引起受體的激活或親吻素配體親和力的提高，但導(dǎo)致突變的受體不被降解而循環(huán)回到細(xì)胞膜，從而產(chǎn)生獲得性功能增強(qiáng)。KISS1基因的致病性突變導(dǎo)致親吻素降解減少，發(fā)生在5'UTR或近端啟動(dòng)子的變異可導(dǎo)致親吻素表達(dá)增加、對KISS1R基因的親和力增強(qiáng)，從而促進(jìn)GnRH 神經(jīng)元的激活。此外，KISS1-GPR54-GnRH軸的表達(dá)水平在青春發(fā)育過程中存在相同動(dòng)態(tài)變化，王海蓮等［7］通過N-甲基-D-天冬氨酸建立的CPP 動(dòng)物模型發(fā)現(xiàn)，下丘腦中內(nèi)分泌關(guān)聯(lián)神經(jīng)元代謝顯著增強(qiáng)，KISS1、GPR54及GnRH基因的mRNA 表達(dá)豐度在青春發(fā)育早期均顯著升高；而Rhie 等［8］發(fā)現(xiàn)CPP患兒親吻素血清水平較對照組升高。雖然KISS1-GPR54-GnRH 軸在CPP 的發(fā)生發(fā)展中起重要作用，但迄今發(fā)現(xiàn)的KISS1或KISS1R基因突變病例十分有限，由此推測KISS1和KISS1R基因的突變可能是CPP的罕見病因。

1.2 MKRN3基因

MKRN3基因編碼507 個(gè)氨基酸的MKRN3 蛋白，該蛋白具有大多數(shù)E3 泛素連接酶中存在的C3HC4 鋅指基序及多個(gè)C3H 結(jié)構(gòu)域，參與細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和蛋白質(zhì)的泛素化過程，控制青春期的起始［9］。MKRN3基因致病性突變是目前已知的CPP最常見遺傳病因［10］。

MKRN3基因位于Prader-Willi 綜合征的關(guān)鍵區(qū)域（染色體15q11.2），受Prader-Willi 綜合征印跡中心PWS-IC 與Angelman 綜合征印跡中心AS-IC 的調(diào)控［11］。正常情況下，MKRN3蛋白介導(dǎo)甲基-CpG結(jié)合域3（methyl-CpG binding domain 3, MBD3）的泛素化，導(dǎo)致調(diào)節(jié)mRNA 穩(wěn)定性的聚腺苷酸結(jié)合蛋白與GnRH1mRNA聚腺苷酸尾的結(jié)合能力減弱，GnRH1mRNA 長度縮短，翻譯起始復(fù)合物受損，從而使GnRH 水平下調(diào)；MKRN3 蛋白還可將聚泛素鏈與MBD3中多個(gè)位點(diǎn)的賴氨酸偶聯(lián)，通過泛素化作用破壞MBD3 與GnRH1基因啟動(dòng)子的結(jié)合，確保MKRN3基因?qū)nRH1基因表達(dá)的抑制作用，從而抑制青春發(fā)育的起始［12］。在青春期啟動(dòng)前，MKRN3基因表達(dá)突然降低［13］；Abreu等［14］的體外實(shí)驗(yàn)證實(shí)MKRN3基因抑制GnRH 刺激因子KISS1和TAC3基因的轉(zhuǎn)錄，并與二者mRNA 水平呈負(fù)相關(guān)。臨床研究表明與未發(fā)育的對照組相比，性早熟患者外周血中MKRN3 蛋白濃度較低，與LH、FSH 等促性腺激素水平呈負(fù)相關(guān)；而MKRN3基因功能區(qū)的缺失性突變，將導(dǎo)致GnRH基因的激活，提前進(jìn)入青春期［15］。目前已發(fā)現(xiàn)的MKRN3基因突變，包括移碼突變、錯(cuò)義突變與無義突變3種，在不同種族、區(qū)域均有報(bào)道［16］。此外，陳占峰等［17］發(fā)現(xiàn)MKRN3基因rs2239669 不同多態(tài)性位點(diǎn)（TT、TC、CC）的患兒基因表達(dá)水平存在差異，進(jìn)而導(dǎo)致不同程度的CPP發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)。

MKRN3基因?yàn)槟赶涤≯E基因，通過對CPP 患者家系基因的分析發(fā)現(xiàn)，目前已知的致病性突變均為父源，如p.Arg328Cys、p.Cys410Ter、p.Pro160Cysfs*14 等［18］。MKRN3基因突變常見于家族性CPP，男性患者比女性患者攜帶MKRN3基因突變的可能性更大；突變攜帶者中女性發(fā)生CPP的中位年齡（6.0 歲）較男性（8.25 歲）提前；且與男性相比，攜帶有MKRN3基因突變的女性青春發(fā)育體征更顯著［19］；在家族性CPP 中女性比例占優(yōu)勢（女性90%），表明MKRN3基因?qū)η啻浩诎l(fā)育的調(diào)控作用存在性別差異。Tinano 等［20］指出母系遺傳性CPP 屬于常染色體顯性遺傳，具有不完全的、性別依賴的外顯率，在女性中存在較高的外顯率。此外，MKRN3 蛋白還可通過環(huán)指結(jié)構(gòu)抑制神經(jīng)正五聚蛋白-1 前體的活性，但尚未證實(shí)該蛋白與MKRN3蛋白血清濃度有關(guān)聯(lián)［21］。

1.3 DLK1基因

DLK1（Delta-like 1 homolog）基因是位于人染色體14q32.2 的一種CPP 相關(guān)新型致病因素，也稱前脂肪細(xì)胞因子1，屬于Notch/Delta/Serrate 家族，編碼類似表皮生長因子的膜結(jié)合蛋白，在神經(jīng)組織、內(nèi)分泌系統(tǒng)和干細(xì)胞中表達(dá)，調(diào)控Notch信號(hào)通路。與MKRN3基因相似，DLK1基因同為母系印跡、父系表達(dá)基因，印跡模式受兩個(gè)差異甲基化區(qū)域（differentially methylated region, DMR） 控制，分別為基因間差異甲基化區(qū)域IG-DMR和受精后衍生的次級MEG3-DMR［22］。DLK1基因的功能缺失性突變發(fā)生率僅次于MKRN3基因，但其機(jī)制尚不明確，推測DLK1基因的異常甲基化或印跡增加親吻素神經(jīng)元的神經(jīng)生成進(jìn)而影響CPP發(fā)生［23］。

DLK1基因突變的臨床表現(xiàn)包括肥胖、2 型糖尿病、高脂血癥等［24］。多囊卵巢綜合征和不孕癥也與DLK1基因突變有關(guān)。DLK1基因連同父系染色體上RTL1和DIO3基因的缺失可導(dǎo)致Temple 綜合征，表現(xiàn)為生長遲緩、張力減退、運(yùn)動(dòng)遲緩和消瘦［25］；而母源等位基因表達(dá)的MEG3等基因的缺失導(dǎo)致Tokagami 綜合征，表現(xiàn)為面部畸形、腹壁缺損、肺發(fā)育不全和智力障礙［23］。Temple 綜合征大多合并CPP 及初潮時(shí)間提前，多導(dǎo)致成年后身材矮小，因此，DLK1基因位點(diǎn)印跡的缺失是CPP 的可能機(jī)制之一［26］。國內(nèi)對特發(fā)性CPP 患者的基因進(jìn)行篩查，但未發(fā)現(xiàn)致病性變異或拷貝數(shù)異常，表明MKRN3、DLK1等基因的突變可能并非我國CPP的常見病因［27］。

1.4 LIN28B基因/LIN28A基因

全基因組關(guān)聯(lián)分析研究發(fā)現(xiàn)，LIN28B基因變異與青春期啟動(dòng)時(shí)間有關(guān)。LIN28B基因是let-7 microRNA的轉(zhuǎn)錄后抑制物，參與其降解和負(fù)調(diào)節(jié)，與月經(jīng)初潮年齡密切相關(guān)［28］。青春期時(shí)LIN28基因在下丘腦中的表達(dá)下降，與MKRN3基因一致，LIN28B基因被認(rèn)為或與MKRN3基因協(xié)同調(diào)節(jié)青春啟動(dòng)的時(shí)間［29］。LIN28B基因的功能冗余同源物L(fēng)IN28A在轉(zhuǎn)基因小鼠中也存在青春發(fā)育的關(guān)聯(lián)性［30］。但LIN28B的編碼區(qū)僅發(fā)現(xiàn)p.His199Arg變異符合CPP 的臨床表現(xiàn)，但該變異也存在于正常發(fā)育兒童中，因此該變異未被認(rèn)為是CPP 致病性變異［31］。Yi等［29］縱向隨訪7～9歲兒童青春發(fā)育起始時(shí)間發(fā)現(xiàn)，LIN28B單核苷酸多態(tài)性rs314276 和rs314280 與男性性早熟存在關(guān)聯(lián)，但與女性無關(guān)。目前，LIN28B和LIN28A調(diào)節(jié)性發(fā)育啟動(dòng)機(jī)制還在進(jìn)一步研究中。

1.5 其他基因

體細(xì)胞內(nèi)GNAS-1基因編碼的鳥嘌呤核苷酸結(jié)合蛋白（G 蛋白）α 亞基（Gsα）發(fā)生基因突變導(dǎo)致McCune-Albright 綜合征，表現(xiàn)為性早熟合并纖維性骨發(fā)育不良、皮膚咖啡色素斑等臨床表現(xiàn)［32］。其他更為罕見的單基因，如MAGEL2基因，同為母系印跡、父系遺傳基因，作用于MKRN3基因編碼的泛素連接酶，降低MKRN3基因穩(wěn)定性，或間接導(dǎo)致CPP的發(fā)生［33］；NOTCH1/2基因復(fù)制所導(dǎo)致的基因劑量增加，影響親吻素神經(jīng)元的發(fā)育，也可能引起CPP［34］。

2 表觀遺傳學(xué)致病因素

由于大量CPP 患者尚未找到潛在的基因致病性變異，表觀遺傳學(xué)相關(guān)致病作用近年來受到重視；研究已發(fā)現(xiàn)多種HPG 軸上的表觀遺傳缺陷可引起發(fā)育異常。由IGF2/H19基因IG-DMR 的低甲基化和7 號(hào)染色體單親二倍體導(dǎo)致的Silver-Russell綜合征，患者的青春期開始時(shí)間發(fā)生于正常值的下限［35］。與X連鎖基因甲基-CpG-結(jié)合蛋白缺陷相關(guān)的Rett綜合征，已有多例患者被報(bào)道存在性早熟的臨床表現(xiàn)［36］?；虻募谆⒔M蛋白乙?；揎椀缺碛^遺傳學(xué)調(diào)控在青春期啟動(dòng)中可能起重要作用。

2.1 DNA甲基化調(diào)控

DNA 的甲基化和去甲基化分別由DNA 甲基轉(zhuǎn)移酶DNMT和去甲基化酶TET催化。Lomniczi等［37］發(fā)現(xiàn)，在青春期之前，下丘腦中兩個(gè)關(guān)鍵Polycomb復(fù)合物蛋白（Polycomb group, PcG）基因EED和CBX7的表達(dá)量減少，其啟動(dòng)子的甲基化增加。通過DNMT抑制劑五氮雜胞苷處理產(chǎn)后小鼠，可阻止EED和CBX7甲基化，使二者mRNA水平升高，阻止青春期的發(fā)生。Bessa等［38］通過分析正常青春期相關(guān)的甲基化改變，發(fā)現(xiàn)青春期前后存在120個(gè)甲基化差異區(qū)域，大多位于X 染色體。在青春期組中，只有一個(gè)包含ZFP57啟動(dòng)子的基因組區(qū)域被低甲基化，位于染色體6p22.1，青春期時(shí)在下丘腦的表達(dá)增加，與GnRH和KISS1基因的高表達(dá)一致，并被證實(shí)參與MKRN3基因和DLK1基因等多個(gè)基因的印跡修飾［39］。多項(xiàng)臨床研究結(jié)果表明，MKRN3基因甲基化缺陷不是CPP 的常見原因［40］，而DLK1基因低甲基化與類似Temple綜合征的散發(fā)性CPP相關(guān)。Li等［41］通過構(gòu)建MKRN3基因敲除小鼠模型實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，MKRN3基因抑制CPP 的作用與去甲基化酶TET2的募集有關(guān)。

2.2 微小核糖核酸調(diào)控

研究發(fā)現(xiàn)，特定的微小核糖核酸（microRNA,miR）可對青春期前下丘腦GnRH基因的表達(dá)起調(diào)節(jié)作用，異常則導(dǎo)致GnRH基因表達(dá)的缺失或釋放節(jié)律的改變［42］。其中，miR-200 和miR-155 與青春期前刺激GnRH產(chǎn)生增加密切相關(guān)。Heras等［43］的大鼠研究發(fā)現(xiàn)，miR-30b 可抑制MKRN3基因3'UTR，從而減少M(fèi)KRN3基因的表達(dá)，導(dǎo)致青春期提前。此外，miR-125b可加快原始卵泡的發(fā)育；miR-7a2參與垂體的發(fā)育，缺失可導(dǎo)致中樞性性腺功能低下。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)let-7c、miR-125b-2、miR802 等在小青春期前后選擇性地富集到GnRH神經(jīng)元中，下丘腦miR-200b 的過表達(dá)可矯正海馬基因表達(dá)和突觸傳遞，使GnRH轉(zhuǎn)錄調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的基因正?；?4］。

3 基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)

基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)學(xué)說認(rèn)為青春期的過程由高度協(xié)調(diào)和相互作用的基因網(wǎng)絡(luò)控制，網(wǎng)絡(luò)核心由編碼轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子組成，指導(dǎo)下游從屬基因，通過它們在參與啟動(dòng)青春期的神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞亞群中表達(dá)。單個(gè)基因的序列變異可能不會(huì)導(dǎo)致CPP的易感性，但多個(gè)結(jié)構(gòu)功能上相連接的基因同時(shí)發(fā)生改變可能會(huì)影響基因網(wǎng)絡(luò)整體的表達(dá)［45］。基于此，Cukier等［46］研究了86例CPP和47例促性腺激素性性腺功能減退癥患者，結(jié)果發(fā)現(xiàn)TTF1基因和EAP1基因可能通過改變與青春期相關(guān)基因網(wǎng)絡(luò)中其他成員的表達(dá)，或通過不同程度影響這些基因網(wǎng)絡(luò)中基因成分的表達(dá)來影響青春期的啟動(dòng)。目前該領(lǐng)域的研究尚在進(jìn)一步完善中。

4 總結(jié)與展望

迄今為止，KISS1、KISS1R基因的功能獲得性突變，MKRN3、LIN28及DLK1印跡基因的功能缺失性突變均是CPP 重要的單基因致病原因。上述單基因相關(guān)的表觀遺傳修飾，也可通過去甲基化、miRNA 調(diào)節(jié)，促進(jìn)GnRH基因的表達(dá)。MKRN3基因等在西方突變率較高的基因，在包括我國在內(nèi)的亞洲地區(qū)突變率非常低，提示亞裔人群的CPP遺傳發(fā)生機(jī)制有待未來進(jìn)一步研究。

作者貢獻(xiàn)聲明：張余韻負(fù)責(zé)查閱文獻(xiàn)，撰寫文章；羅飛宏負(fù)責(zé)修改綜述，并予以完善。

利益沖突聲明：所有作者聲明無利益沖突。