先天性巨結腸相關致病基因的研究

先天性巨結腸（Hirschsprung disease，HSCR） 是一種先天性神經嵴細胞源性疾病和多基因遺傳病，特征是下消化道缺少神經節細胞發育。神經節細胞缺乏癥歸因于腸神經系統（enteric nervous system，ENS ）紊亂，因此在胚胎發育時下消化道無神經節細胞分布。該病的發病率有顯著的種族差異，亞洲人最高。HSCR具有復雜的遺傳模式，表現為低的，性別依賴的外顯率和無神經節細胞段長度的變異性。HSCR是多基因相互作用的結果。現就目前國內外對HSCR相關致病基因的研究作一綜述。

1 RET原癌基因

RET原癌基因由1個外顯子構成，編碼RET受體酪氨酸激酶蛋白，是種負責轉導信號的細胞表面分子。人類RET種系突變主要引發四種疾病：HSCR，多內分泌性腺瘤IIB型（multiple endocrine neoplasia； type IIB，MEN2B），多內分泌性腺瘤IIA型（multiple endocrine neoplasia；type IIA，MEN2A）和甲狀腺髓樣癌（medullary thyroid carcinoma，MTC）。RET是種單通道膜蛋白，有兩個主要區域：細胞外（extracellular， EC）區域和細胞內（intracellular，IC）區域。配體、感受器復合物與RET分子的EC域相互作用，誘導其與細胞內信號轉導蛋白相互作用。激活RET基因突變引發MTC，MEN2A和MEN2B，失活突變則導致HSCR。RET基因突變影響RET基因的EC域，改變蛋白質的折疊；影響IC域，干擾其與細胞內信號蛋白結合。任何在EC/IC區域內的突變將影響共有序列的剪接作用從而改變mRNA加工。RET基因突變廣泛分布，影響RET蛋白的任何部分都將導致HSCR。除基因突變，RET基因導致HSCR已歸因于幾個單核苷酸的多態性（single nucleotide polymorphisms，SNPs）。RET-SNP位點可作為修飾基因調節HSCR其他基因突變的外顯率。中國人HSCR相關RET-SNP的總體頻率和單倍型顯著增高，或許能解釋亞洲HSCR發病率比白種人高。

2膠質細胞源性神經營養因子（glia cells derived nurotrophic factor，GDNF）

研究發現小鼠腸神經系統（enteric nervous system，ENS）發育中RET信號通路和RET、GDNF和GFRA-1基因敲除的小鼠表型有較高的相似性[1]，從而發現GDNF家族--GDNF，neurturin（NTN），artemin（ARTN），persepin（PSPN），編碼共受體（GFR-A1-4）和適配器。這些基因突變一般伴隨RET基因突變出現。GDNF基因突變和表型無關。雖然GDNF基因可以通過干擾其他易感基因位點而引發疾病，但尚未確定GDNF基因突變\"本身\"可致HSCR，但RET基因卻是RET信號通路中HSCR突變的唯一靶點，可能GDNF家族純合子突變起了決定因素，GDNF也可能有非RET介導的其他功能。

3 SOX10基因（sex determing region Y-box 10）

SOX10基因是神經嵴細胞（neural crest cells，NCC）生長必不可少的編碼轉錄因子。在ENS發育中，SOX10蛋白與另一轉錄調控因子（PAX3）相互協作激活RET轉錄。杰克遜實驗室HSCR小鼠模型（DOM）研究偶然發現DOM小鼠分子缺陷是SOX10基因突變所致。雜合子DOM小鼠為遠端結腸神經節細胞缺乏癥和黑色素減少癥（特征類似于Waardenburg's綜合征），表明神經嵴源性黑色素細胞和ENS受SOX10突變影響；DOM純合子小鼠為胚胎致死型。人類雜合子SOX10基因突變已確定導致Waardenburg's 綜合征（WS4；HSCR類型2）。WS4患者表現為Waardenburg's綜合征（寬鼻梁，色素異常，耳蝸性聾）和HSCR。至今還沒在神經節細胞缺乏癥患者中發現SOX10基因突變，因此，SOX10基因不是HSCR主要致病基因。盡管不存在基因突變，仍可在HSCR無神經節細胞腸段發現SOX10基因的異常表達。

4成對樣同源框2B基因（paired-like homeobox 2B，PHOX2B）

PHOX2B基因編碼轉錄因子參與某些去甲腎上腺素能神經元的發展。純合子小鼠PHOX2B基因斷裂致腸神經節缺失，這是HSCR的特征。PHOX2B對RET基因表達調控能解釋ENS發育缺陷[2]。研究結果表明單一PHOX2B基因改變可能不足以誘發HSCR，PHOX2B為HSCR的候選致病基因。已知PHOX2B基因的SNP與HSCR相關，PHOX2B和RET HSCR相關SNP相互作用增加HSCR易感性。PHOX2B一旦突變易誘發神經母細胞瘤（neuroblastoma， NB），且是先天性中樞性換氣不足綜合征（congenital central hypoventilation syndrome，CCHS）的主要基因突變位點。而25%～30%CCHS患者合并神經節細胞缺乏癥（Haddad綜合征）。神經母細胞瘤常與HSCR相關。研究表明PHOX2B基因對HSCR的重要性。

5同源框B5基因（homeobox B5，HOXB5）

最近研究利用轉基因小鼠技術，發現轉錄因子HOXB5通過干擾RET基因調控可能誘發HSCR，小部分HOXB5突變致小鼠腸神經節減少（腸肌叢神經節細胞缺乏癥）和慢蠕動以及RET基因表達顯著減少或缺如。另外發現中國人的HOXB5 SNPs和HSCR相關。HOXB5中DNA改變導致HSCR[3]。由于所有HOX基因在腸道發育中有重大作用（腸的Hox基因代碼），研究發現，兩個HOX基因位點（50-HOXA13和30UTR HOXB7）的SNPs和HSCR最相關的RET-SNP相互作用，這表明HOX基因位點可能影響RET基因位點的外顯率[4]。

6 NKX2.1基因

研究表明，RET基因轉錄減少是由于HSCR相關的RET啟動子SNPs與NKX2-1轉錄因子結合位點的改變引起，在188位中國HSCR患者和70位白人HSCR患者中，采用直接測序法發現兩位白人患者存在Met3Leu突變。這種突變降低了RET啟動子活性，認為是通過與其他轉錄因子相互作用引起RET基因表達缺陷從而導致HSCR[5]。

7內皮素受體B基因（endothelin receptor type B，EDNRB）

多個近親繁殖群體中 HSCR和WS4的發生導致另一個HSCR主要易感基因EDNRB的發現，該基因突變導致W276C氨基酸改變。相較于在嚙齒動物模型中的完全隱性遺傳，在人類EDNRB突變既不占據主導地位，也不完全隱性遺傳。W276C突變的純合子比雜合子更易遺傳，且外顯率和性別相關；純合子有WS4特征，雜合子則患有HSCR。EDNRB突變占HSCR表型的5%。EDNRB錯義突變功能分析顯示突變細胞內信號肽損害，EDNRB基因突變和短段型巨結腸相關，經由同一個體中RET的HSCR相關SNPs增加外顯率。

8 EDN3和ECE-1基因

目前正在HSCR患者篩查EDN3基因突變，因為通過破壞小鼠EDN3基因發現類似HSCR表型。但EDN3突變極少在HSCR患者中表現出相應特征；一般EDN3突變雜合子與HSCR相關，突變純合子與WS4相關。另一基因敲除小鼠模型發現EDNRB通路的另一成員ECE-1與HSCR相關。該基因編碼內皮縮血管肽轉化酶（ECE-1），把大的無活性的內皮縮血管肽切割成21種氨基酸活性的內皮縮血管肽。ECE-1無效突變（沒有蛋白質合成）小鼠可出現顱面部和心臟畸形，黑色素細胞缺失，遠端腸道神經元缺乏。這種表型與EDNRB通路的其他成員（EDN3和EDNRB）基因突變小鼠表型類似。

9 鋅指同源框1B基因（zinc finger homeobox 1B，ZFHX1B）

通過對HSCR患者（小頭畸形，智力低下，癲癇和特有的面部特征）ZFHX1B基因位點（2q22）的易位觀察，得到ZFHX1B參與這種HSCR綜合癥狀形成的第一手資料。ZFHX1B編碼一種轉錄阻遏蛋白（SIP1，Smad interacting protein 1），與Smad蛋白家族成員相互作用。某些Smad蛋白作為傳感器在胚胎發育信號級聯放大中起關鍵作用。推測SIP1和ENS發育信號通路之間可能存在一個功能鍵，但ZFHX1B突變怎樣導致ENS的缺陷還不甚清楚。

10 KIAA1279基因

通過純合子映射，在近親繁殖家族中找到Goldberg-Shprintzen綜合征（GOSHS）新的基因位點10q21.3-q22.1。這個近親繁殖家族GOSHS的表型特征包括小頭畸形，多小腦回，智力低下以及HSCR。純合子錯義突變位于KIAA1279基因10q22.1位點，這一發現確立了KIAA1279在腸道和中樞神經系統發育中的重要性，然而在單純HSCR患者中還未發現這種基因突變，KIAA1279的作用目前尚不清楚。

11展望

雖然目前對HSCR的治療已取得了較大進展， 但對本病致病基因的進一步認識將有助于提高疾病的診斷、治療和預防。近年來，HSCR發病機制研究的重大突破莫過于已經論證的RET和EDNRB信號通路之間遺傳、功能的相互作用，以及確立它們在ENS的發育中起關鍵作用。這些重要發現將促成對參與ENS起源的完整基因庫的研究。

參考文獻：

[1]Benailly HK， Lapierre JM， Laudier B，et al.PMX2B， a new candidate gene for Hirschsprung's disease[J]. Clin Genet，2003，64：204-209.

[2]Lui VC， Cheng WW， Leon TY，et al.Perturbation of hoxb5 signaling in vagal neural crests down-regulates ret leading to intestinal hypoganglionosis in mice[J]. Gastroenterology，2008，134：1104-1115.

[3]Garcia-Barcelo MM， Miao X， Lui VC，et al.Correlation between genetic variations in Hox clusters and Hirschsprung's disease[J]. Ann Hum Genet，2007，71：526-536.

[4]Garcia-Barcelo M， Ganster RW， Lui VC，et al.TTF-1 and RET promoter SNPs： regulation of RET transcription in Hirschsprung's disease[J]. Hum Mol Genet，2005，14：191-204.

[5]Garcia-Barcelo MM， Lau DK， Ngan ES，et al.Evaluation of the thyroid transcription factor-1 gene （TITF1） as a Hirschsprung's disease locus[J]. Ann Hum Genet，2007，71（Pt 6）：746-754.

編輯/申磊