內(nèi)耳畸形的影像分類及相關(guān)基因研究

蔣刈高搏蔣詩(shī)瑤潘旭烽林祥航唐書頻王彥許燕玲戴樸

1福建醫(yī)科大學(xué)省立臨床醫(yī)學(xué)院、福建省立醫(yī)院耳鼻咽喉科（福州350001）

2中國(guó)人民解放軍總醫(yī)院耳鼻咽喉頭頸外科（北京100853）

隨著影像學(xué)技術(shù)的發(fā)展，大量?jī)?nèi)耳畸形被認(rèn)識(shí)；而隨著人工耳蝸植入技術(shù)的廣泛開(kāi)展，部分人工耳蝸植入后效果不佳，認(rèn)為與耳蝸畸形程度相關(guān)。如何準(zhǔn)確的通過(guò)對(duì)內(nèi)耳畸形的分類進(jìn)行術(shù)前評(píng)估，并指導(dǎo)聽(tīng)覺(jué)植入實(shí)踐，是值得探討的問(wèn)題。同時(shí)隨著分子診斷技術(shù)的飛速進(jìn)步和臨床應(yīng)用，對(duì)內(nèi)耳畸形相關(guān)的分子診斷能幫助對(duì)內(nèi)耳畸形的精準(zhǔn)認(rèn)識(shí)。本文對(duì)內(nèi)耳畸形的分類及相關(guān)基因研究進(jìn)行系統(tǒng)回顧和綜述。

1 內(nèi)耳畸形的影像分類

耳聾依據(jù)不同表型還存在著不同的分類方式，其中內(nèi)耳畸形的影像學(xué)分類是耳聾表型分類方式的一種。內(nèi)耳是人體聽(tīng)覺(jué)和平衡感覺(jué)的重要器官，內(nèi)耳功能和結(jié)構(gòu)的異常是導(dǎo)致感音神經(jīng)性耳聾的主要原因，在所有的感音神經(jīng)性耳聾患者中，伴有內(nèi)耳畸形的患者約占總數(shù)的20%[1]。然而由于內(nèi)耳結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尚未形成內(nèi)耳畸形統(tǒng)一分類共識(shí)。國(guó)際上最早報(bào)道內(nèi)耳畸形分類方法是Jackler等1987年報(bào)道的[1]，隨著影像技術(shù)發(fā)展，CT和MRI對(duì)骨性和神經(jīng)結(jié)構(gòu)有較高的分辨能力，拓寬了對(duì)內(nèi)耳畸形的理解，部分學(xué)者提出對(duì)耳蝸前庭畸形分類的依據(jù)和建議，形成相應(yīng)的耳蝸前庭畸形分類標(biāo)準(zhǔn)（CVM，classification of cochleovestibular malformation）。

1.1 Jackler分類標(biāo)準(zhǔn)[1]

依據(jù)內(nèi)耳的胚胎發(fā)育過(guò)程結(jié)合多軌跡體層掃描,將內(nèi)耳畸形分成伴有耳蝸畸形的內(nèi)耳畸形和不伴有耳蝸畸形的內(nèi)耳畸形兩大類。伴有耳蝸畸形的內(nèi)耳畸形包括：迷路缺如（Michel deformity）、耳蝸未發(fā)育（Cochlear aplasia）、耳蝸發(fā)育不全（CH、Cochlear hypoplasia）、不完全分隔型（IP、Incomplete partition(Mondini deformity)）和共同腔畸形（Common cavity）；不伴有耳蝸畸形的內(nèi)耳畸形包括前庭外半規(guī)管發(fā)育不全和前庭水管擴(kuò)大。

1.2 Casselman分類標(biāo)準(zhǔn)[2]

Casselman基于內(nèi)耳胚胎學(xué)發(fā)育研究，提出依據(jù)CT成像進(jìn)行外中耳畸形分類的同時(shí)，強(qiáng)調(diào)了MRI在畸形分類中的作用，通過(guò)MRI三維重建評(píng)估膜迷路的容積，建議結(jié)合MRI對(duì)內(nèi)耳道(IAC)和橋小腦角(CPA)的測(cè)量，評(píng)估內(nèi)聽(tīng)道及蝸神經(jīng)畸形。將內(nèi)聽(tīng)道狹窄分成兩類，第Ⅷ對(duì)顱神經(jīng)缺如的內(nèi)聽(tīng)道狹窄是1型畸形，前庭蝸神經(jīng)發(fā)育不良的內(nèi)聽(tīng)道狹窄是2型畸形，其中伴有其他內(nèi)耳畸形的2型畸形定義為2A型，而沒(méi)有其他內(nèi)耳畸形的2型畸形定義為2B型。通過(guò)MRI三維重建評(píng)估膜迷路的容積。但是這一分類方法對(duì)于臨床手術(shù)上的借鑒意義較少，沒(méi)有獲得推廣。

1.3 Sennaroglu分類標(biāo)準(zhǔn)

2002年Sennaroglu教授根據(jù)內(nèi)耳組織學(xué)特點(diǎn)及耳蝸分隔不全的影像學(xué)特點(diǎn)，在Jackler教授內(nèi)耳畸形分類基礎(chǔ)上，將耳蝸分隔不全（IP）分成兩種不同類型，并命名為IP-I和IP-II[3]。2010年Sennaroglu基于X-連鎖耳聾相關(guān)內(nèi)耳畸形CT影像特點(diǎn)及耳聾家系研究結(jié)果，增加了耳蝸分隔不全I(xiàn)II（IP-III）分型[4]。2013年Sennaroglu根據(jù)CT檢測(cè)提出初級(jí)聽(tīng)泡和耳蝸孔狹窄的概念。2015年Sennaroglu通過(guò)內(nèi)耳畸形的病理組織學(xué)研究，發(fā)現(xiàn)在耳蝸分隔不全和耳蝸發(fā)育不良的病例中，蝸軸的發(fā)育程度分成7級(jí)，并提出根據(jù)蝸管內(nèi)間隔和耳蝸蝸軸發(fā)育程度不同，將耳蝸發(fā)育不全分成三型[5]。2017年Sennaroglu對(duì)耳蝸、前庭、半規(guī)管、內(nèi)聽(tīng)道、前庭水管和耳蝸導(dǎo)水管的畸形進(jìn)行了最新的系統(tǒng)性分類[6]，其中根據(jù)耳蝸前庭發(fā)育程度不同分為：耳蝸和前庭完全缺失的Michel畸形；耳蝸完全缺失前庭不同程度發(fā)育的耳蝸未發(fā)育；耳蝸和前庭形成囊性結(jié)構(gòu)的共同腔畸形；耳蝸和前庭分化,但根據(jù)耳蝸大小、耳蝸內(nèi)蝸軸和蝸管內(nèi)間隔發(fā)育程度，又分為四種類型的耳蝸發(fā)育不全和三種類型的耳蝸分隔不全。Sennaroglu的內(nèi)耳畸形分類是目前臨床上最常用的標(biāo)準(zhǔn)，將其詳細(xì)分型列出：（一）耳蝸畸形包括：

1、Michel畸形（Michel deformity）：耳蝸和前庭結(jié)構(gòu)完全缺失；2、初級(jí)聽(tīng)泡（Rudimentary otocyst）：聽(tīng)囊的不完全發(fā)育，僅毫米大小，沒(méi)有內(nèi)聽(tīng)道與之相通；3、耳蝸未發(fā)育（Cochlear aplasia）：耳蝸完全缺失，前庭結(jié)構(gòu)可見(jiàn)；4、共同腔畸形（Common cavity）：耳蝸與前庭融合呈一囊腔，內(nèi)聽(tīng)道開(kāi)放至共同腔中央；5、耳蝸發(fā)育不全（Cochlear hypoplasia，CH）：耳蝸大小比正常要小，根據(jù)蝸管內(nèi)間隔和耳蝸蝸軸發(fā)育程度不同，主要分成四類；CH-I型：泡狀耳蝸，耳蝸像個(gè)小泡與內(nèi)聽(tīng)道相通，蝸軸與蝸管內(nèi)間隔不能分辨；CH-II型：囊性發(fā)育不全耳蝸，底轉(zhuǎn)見(jiàn)蝸軸，蝸軸上1/2段缺陷，蝸管內(nèi)間隔部分缺如；CH-Ⅲ型：耳蝸一轉(zhuǎn)半，均存在較短的蝸軸和蝸管內(nèi)間隔；CH-Ⅳ型：耳蝸底轉(zhuǎn)與正常耳蝸底轉(zhuǎn)大小相似，存在蝸軸及蝸管內(nèi)間隔，耳蝸?lái)斎Τ市∧覡睿佪S發(fā)育不全；6、耳蝸不完全分隔（Incomplete Partition，IP）：耳蝸大小與正常耳蝸相似，根據(jù)蝸管內(nèi)間隔和耳蝸蝸軸發(fā)育程度不同，主要分成三型：IP-I型：囊性耳蝸前庭，耳蝸呈囊狀，缺乏蝸管內(nèi)間隔及蝸軸，伴有大的囊狀前庭；IP-II型：Mondini畸形，耳蝸底轉(zhuǎn)正常，耳蝸中間周與頂周融合一囊狀頂，伴有前庭水管擴(kuò)大；IP-Ⅲ型：X-連鎖耳聾，耳蝸內(nèi)沒(méi)有耳蝸蝸軸，內(nèi)聽(tīng)道底膨大與耳蝸底轉(zhuǎn)相通。

（二）前庭畸形包括：

Michel畸形、共同腔畸形、前庭缺失、前庭發(fā)育不全、前庭擴(kuò)大。其中前庭寬度＞3.2mm，認(rèn)為是前庭擴(kuò)大。

（三）半規(guī)管畸形包括：

半規(guī)管缺失、半規(guī)管發(fā)育不全、半規(guī)管擴(kuò)大。半規(guī)管缺失：上半規(guī)管、外半規(guī)管、后半規(guī)管中的一個(gè)或多個(gè)結(jié)構(gòu)缺失

半規(guī)管發(fā)育不全：外半規(guī)管：中央骨島寬度＜3.6mm

上半規(guī)管：管腔寬度＜1.2mm

后半規(guī)管：管腔寬度＜1.2mm（四）內(nèi)聽(tīng)道畸形包括：

內(nèi)聽(tīng)道缺失、內(nèi)聽(tīng)道狹窄、內(nèi)聽(tīng)道擴(kuò)大。其中內(nèi)聽(tīng)道寬度＜4mm為內(nèi)聽(tīng)道狹窄；內(nèi)聽(tīng)道寬度＞6mm為內(nèi)聽(tīng)道擴(kuò)大。

（五）前庭水管、耳蝸導(dǎo)水管畸形包括：

前庭/耳蝸導(dǎo)水管擴(kuò)大。

前庭水管擴(kuò)大：總腳與外口之間中點(diǎn)處寬度＞1.5mm或外口寬度＞20mm。

1.4 Kim分類標(biāo)準(zhǔn)[7]

2015年Jeong和Kim認(rèn)為人工耳蝸的植入往往關(guān)注電極在蝸管的位置以及電極刺激蝸軸的情況。依據(jù)這蝸管及蝸軸發(fā)育情況作為分類標(biāo)準(zhǔn)有助于評(píng)估耳蝸的植入效果。

依據(jù)顳骨CT中耳蝸和蝸軸的形態(tài)分類：A型：耳蝸與蝸軸正常，包含前庭水管擴(kuò)大、半規(guī)管/前庭發(fā)育不良；B型：耳蝸畸形、蝸軸部分缺失，包含不完全分隔II型和耳蝸發(fā)育不全I(xiàn)II型；C型：耳蝸畸形、蝸軸完全缺失，包含不完全分隔I型和耳蝸發(fā)育不全I(xiàn)型和II型；D型：耳蝸與蝸軸完全缺失，包含共同腔畸形和耳蝸不發(fā)育。結(jié)合MRI評(píng)估蝸神經(jīng)寬度，建議蝸神經(jīng)寬度標(biāo)準(zhǔn)參考其他顱神經(jīng)寬度，1.4mm以上為正常，反之為狹窄或缺失。提出分類中的C型和D型面神經(jīng)缺失概率高，建議常規(guī)MRI檢查。Michel畸形，耳蝸分隔不全I(xiàn)II型和內(nèi)聽(tīng)道狹窄不納入該分類方式中的任何一種，需特殊處理。

1.5 Olgun內(nèi)耳畸形評(píng)級(jí)系統(tǒng)[8]

2016年Olgun提出將內(nèi)耳結(jié)構(gòu)分為五個(gè)解剖亞組：內(nèi)聽(tīng)道（I）、耳蝸神經(jīng)（N）、耳蝸（C）、前庭水管（A）和前庭（V）。每個(gè)解剖亞組均根據(jù)畸形程度不同被劃分為不同等級(jí)，通過(guò)CT和MRI檢測(cè)后，對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行INCAV的畸形程度評(píng)級(jí)。Olgun通過(guò)43例內(nèi)耳畸形病例的CT和MRI下INCAV系統(tǒng)評(píng)級(jí)與Sennaroglu的內(nèi)耳畸形分類進(jìn)行比對(duì)后，認(rèn)為臨床中不典型內(nèi)耳畸形存在比例高，多種內(nèi)耳畸形可能同時(shí)存在，INCAV系統(tǒng)評(píng)級(jí)能夠更加準(zhǔn)確的描述內(nèi)耳畸形情況。

2 內(nèi)耳畸形相關(guān)的基因研究

內(nèi)耳發(fā)育畸形表型多樣，致病基因通過(guò)不同途徑影響內(nèi)耳的發(fā)生和發(fā)育過(guò)程。內(nèi)耳畸形發(fā)育主要是因?yàn)榕咛グl(fā)育的不同階段出現(xiàn)停滯導(dǎo)致[1,5]。胚胎發(fā)育第3周停滯出現(xiàn)Michel畸形，第3周后期內(nèi)耳發(fā)育停滯出現(xiàn)耳蝸未發(fā)育，第4周內(nèi)耳發(fā)育停滯出現(xiàn)共同腔畸形，第5-7周內(nèi)耳發(fā)育停滯出現(xiàn)耳蝸分隔不全，如果胚胎發(fā)育第8周前未出現(xiàn)內(nèi)耳發(fā)育停滯，則形成正常形態(tài)的耳蝸。Sennaroglu[5]還提出，雙側(cè)對(duì)稱的耳蝸前庭畸型的病因可能是遺傳性的，而雙側(cè)不對(duì)稱者多可能受外界因素影響。目前，明確報(bào)道與內(nèi)耳畸形相關(guān)基因有以下幾類：

表1 INCAV系統(tǒng)評(píng)級(jí)Table 1 The INCAV system for inner ear malformation

1、SLC26A4基因與大前庭水管綜合征（前庭水管擴(kuò)大、Pendred綜合征和耳蝸分隔不全I(xiàn)I型（IP-II））

SLC26A4基因編碼Pendrin蛋白，是一種氯離子轉(zhuǎn)運(yùn)體跨膜蛋白，在細(xì)胞內(nèi)外形成Cl-/I-或Cl-/HCO3-離子互換。SLC26A4基因在內(nèi)耳的內(nèi)淋巴管、內(nèi)淋巴囊及Corti器的外溝細(xì)胞和螺旋突起區(qū)域表達(dá)[9]，與維持內(nèi)淋巴液離子環(huán)境的動(dòng)態(tài)平衡有密切聯(lián)系。SLC26A4基因敲除的大前庭水管小鼠模型的內(nèi)淋巴液離子成分分析證實(shí)，SLC26A4基因突變可能導(dǎo)致內(nèi)淋巴液離子環(huán)境的失衡，進(jìn)而形成耳聾[10]。解放軍總醫(yī)院聾病分子診斷中心對(duì)2,352例無(wú)血緣關(guān)系的中重度感音神經(jīng)性耳聾患者的基因檢測(cè)結(jié)合顳骨CT分析，顯示中國(guó)大前庭水管相關(guān)畸形的比例高達(dá)11%[11]，SLC26A4基因突變是大前庭水管相關(guān)內(nèi)耳畸形的主要致病原因，存在廣泛的基因突變譜，目前報(bào)道的突變位點(diǎn)已超過(guò)300個(gè)。

2、POU3F4基因、COL4A6基因與耳蝸分隔不全Ⅲ型（IP-Ⅲ）

POU3F4基因：位于Xq21.1區(qū)域，僅有一個(gè)外顯子，外顯子區(qū)域全長(zhǎng)1,491bp，開(kāi)放閱讀框架全長(zhǎng)1,083bp，編碼的蛋白含有361個(gè)氨基酸，POU3F4基因是一種轉(zhuǎn)錄因子。屬于POU結(jié)構(gòu)域家族成員之一，該家族基因均含有一個(gè)由高度保守的看家區(qū)域（含60個(gè)氨基酸同源結(jié)構(gòu)域）和POU特異區(qū)（含76-78個(gè)氨基酸）組成的POU區(qū)域，其特異性結(jié)構(gòu)域能夠增強(qiáng)同源結(jié)構(gòu)域與DNA結(jié)合的能力，調(diào)節(jié)下游靶基因[12]。目前已有十余篇文獻(xiàn)報(bào)道了IP-Ⅲ家系的POU3F4基因突變。HGMD（人類基因突變數(shù)據(jù)庫(kù)）已有80個(gè)致病突變及大片段缺失的變異報(bào)道。

COL4A6基因：位于染色體Xq22.3區(qū)域，外顯子區(qū)域全長(zhǎng)283,891bp，編碼的蛋白含有1,691個(gè)氨基酸，屬于Ⅳ型膠原基因家族，在人類染色體中Ⅳ型膠原基因是成對(duì)出現(xiàn)的，其中COL4A1/COL4A2位于13q35-37區(qū)域、COL4A3/COL4A4位于2q35-37區(qū)域、COL4A5/COL4A6位于Xq22-24區(qū)域，形成頭對(duì)頭的構(gòu)象，因此每對(duì)基因具有共同的啟動(dòng)子，也可以單獨(dú)啟動(dòng)具有組織特異性表達(dá)。COL4A6基因編碼基底膜Ⅳ型膠原的六個(gè)亞基之一α6鏈，與COL4A5編碼的兩條α-5鏈形成異三聚體。所有IV型膠原都是基底膜的組成部分：α1(IV)和α2(IV)廣泛表達(dá)，其余的α鏈僅存在于特定的組織中。COL4A5在腎臟、皮膚、氣管、眼睛和神經(jīng)肌肉交界處的基底膜中表達(dá)，除腎小球基底膜外，COL4A6在這些組織中也有表達(dá)[13]。COL4A5/COL4A6連接處缺失可以導(dǎo)致Alport綜合征，單獨(dú)的COL4A6基因突變尚未在Alport綜合征家系中報(bào)道，但在一個(gè)IP-Ⅲ家系中存在表型-基因型共分離現(xiàn)象，在小鼠內(nèi)耳模型中COL4A6在螺旋韌帶血管紋的膜和骨結(jié)構(gòu)中強(qiáng)表達(dá)[14]。

3、SOX10基因與Waardenburg綜合征（WS）

SOX10基因：性別決定區(qū)盒基因（sex determining region Y(SRY)-box 10），位于染色體22q13.1，編碼的蛋白含有466個(gè)氨基酸，是神經(jīng)嵴細(xì)胞遷徙、分化中關(guān)鍵的轉(zhuǎn)錄因子，由高活性組分結(jié)構(gòu)域(High mobility group,HMG)、Group E結(jié)構(gòu)域和C 端轉(zhuǎn)錄激活域(TA)構(gòu)成，其中HMG域的主要功能是直接或間接結(jié)合KROX-20、PAX3、PAX6、HOXA3等靶基因的上游啟動(dòng)子順時(shí)作用元件，來(lái)調(diào)控靶基因表達(dá)。SOX10基因是導(dǎo)致WS 2型的主要致病基因。Elmaleh-Bergès等[15]對(duì)攜帶有SOX10突變的15例WS患者進(jìn)行了影像學(xué)研究，發(fā)現(xiàn)4例攜帶SOX10基因突變患者存在雙側(cè)內(nèi)耳異常，顳骨影像學(xué)檢查以半規(guī)管的缺如和發(fā)育不全、前庭水管擴(kuò)大以及耳蝸畸形較常見(jiàn)。

4、EYA1基因、SIX1基因與腮耳腎綜合征(Branchio-oto-renal syndrome，BORS)

EYA1基因：果蠅缺眼基因（Drosophila eyesabsentgene，EYA）同源基因，SIX1基因：同源盒基因（sineoculis homeobox homolog 1,SIX1），均是轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子。在內(nèi)耳中，同源蛋白SIX1與反式激活磷酸酶EYA1交互形成轉(zhuǎn)錄激活EYA/SIX復(fù)合物，調(diào)節(jié)感應(yīng)神經(jīng)細(xì)胞的增殖、存活以及內(nèi)耳發(fā)育過(guò)程中的分化誘導(dǎo)。Dantas等[16]報(bào)道了一個(gè)伴有外、中、內(nèi)耳畸形、頸部瘺管但無(wú)腎功能異常的巴西腮耳腎綜合征大家庭中存在EYA1基因突變。Song等[17]報(bào)道的7個(gè)不相關(guān)的韓國(guó)腮耳腎綜合征家系中，有5個(gè)家系為EYA1基因突變導(dǎo)致，這些家系均存在不同程度的耳蝸發(fā)育不良、前庭水管擴(kuò)大和面神經(jīng)移位。Ito等[18]以SIX1基因突變的腮耳腎綜合征患者為研究對(duì)象，發(fā)現(xiàn)SIX1的Y129C突變可能導(dǎo)致腮耳腎綜合征中前庭水管擴(kuò)大的發(fā)生。5、CHD7基因與CHARGE綜合征

CHD7基因：染色質(zhì)域解旋酶DNA結(jié)合蛋白7(chromodomain helicase DNA-binding protein 7)，位于8q12.1，具有37個(gè)編碼外顯子和1個(gè)非編碼外顯子，編碼的蛋白含有2,997個(gè)氨基酸，參與ATP依賴的染色質(zhì)重塑，對(duì)一系列發(fā)育通路具有調(diào)節(jié)作用。CHD7基因突變可引起常染色體顯性遺傳性CHARGE綜合征，表現(xiàn)為一系列臨床癥狀包括：眼組織病變（C）、心臟疾病（H）、后鼻孔閉鎖（A）、生長(zhǎng)與發(fā)育延遲和/或中樞神經(jīng)系統(tǒng)異常（R）、生殖系統(tǒng)發(fā)育不良（G），以及耳部異常和/或耳聾（E）。Aramaki[19]報(bào)道的24例CHARGE綜合征病例中有17例外耳道畸形，對(duì)其中6例患者進(jìn)行影像檢查發(fā)現(xiàn)不同程度的半規(guī)管發(fā)育畸形伴隨耳蝸發(fā)育不良。Holcomb等[20]報(bào)道的17例CHARGE綜合征病例中發(fā)現(xiàn)耳蝸發(fā)育不良27耳、內(nèi)聽(tīng)道狹窄22耳，其中13耳發(fā)現(xiàn)蝸神經(jīng)變細(xì)或缺如。Grenn GE.等[21]發(fā)現(xiàn)CHARGE綜合征的患兒常伴有半規(guī)管發(fā)育異常，認(rèn)為CHD7基因突變是兒童半規(guī)管未發(fā)育的主要原因。

除了上述相對(duì)明確的導(dǎo)致內(nèi)耳畸形的基因研究外，尚有一些關(guān)于內(nèi)耳畸形的基因檢測(cè)報(bào)道，其內(nèi)耳畸形與基因的相關(guān)性，仍有待大樣本分析得到明確的結(jié)果。

綜上所述，通過(guò)對(duì)內(nèi)耳畸形分類標(biāo)準(zhǔn)化的探索，可以完成對(duì)內(nèi)耳畸形較為精準(zhǔn)的分類，形成通用可交流的內(nèi)耳畸形分類專業(yè)語(yǔ)言，以準(zhǔn)確有效地指導(dǎo)聽(tīng)覺(jué)植入實(shí)踐；同時(shí)內(nèi)耳畸形的精準(zhǔn)分類，將形成鮮明表型特征的耳聾亞群，結(jié)合耳聾基因檢測(cè)和遺傳學(xué)的深入研究，極有可能通過(guò)表型、基因型研究，系統(tǒng)地闡述各種內(nèi)耳畸形的發(fā)生、發(fā)展和內(nèi)在和相互關(guān)系。