隱睪癥相關基因的研究進展

李樂樂 綜述 鞏純秀 審校

隱睪癥是指胎兒期睪丸未能按照正常發育過程通過腹股溝管沿腹膜鞘突遷移，導致一側或雙側睪丸未能下降至同側陰囊內的現象，是男性生殖系統先天畸形中最常見的一種［1］。 其在足月兒中的患病率為2%～9%，不同國家報道其患病率略有不同，隱睪癥是成年男性不育和睪丸腫瘤的重要危險因素，臨床上可僅表現為隱睪，或者同時合并身體其他部位畸形［2，3，4］。 其病因可能與基因、激素合成與分泌、解剖以及環境因素等有關。 近年來隱睪癥的研究主要集中在致病基因/易感基因及環境因素與隱睪癥的關系。 不同致病基因導致的隱睪癥可伴隨不同的癥狀，治療方式及預后亦有所不同，因此盡早明確分子診斷對于擬定治療方案、了解疾病預后、進行臨床隨診以及產前咨詢至關重要。 為更好地了解隱睪癥的發病機制，本文檢索相關文獻，就其相關基因的研究進展作一綜述。

一、正常睪丸發育與下降的調控程序

睪丸下降是一個多階段、多因素參與的復雜生理過程，包括經腹下降階段和經腹股溝陰囊下降階段［5，6］。 性腺在分化之前位于腎周，被背側韌帶和腹側韌帶松散固定。 背側韌帶也稱顱懸韌帶（cranial suspensory ligament，CSL），腹側韌帶后分化為引帶。 在第一階段，睪酮首先誘導CSL 退化，胰島素樣因子-3（insulin-like factor-3，INSL-3）刺激引帶生長牽拉睪丸，將其從腎周分離出來，使睪丸接近腹股溝區；此階段發生于胚胎第10 ～23 周，主要由INSL-3 介導，有HOXA10、HOXA11、INSL3、LGR8/GREAT、P450arom 等基因參與；在第二階段，腹股溝管和陰囊形成，引帶促進睪丸下降至陰囊。 此階段始于胚胎第26、28 周，至出生完成，主要由睪酮調控生殖股神經（genliafemoral nerve，GFN）細胞釋放神經遞質，即降鈣素基因相關肽（calcitonin gene-related peptide，CGRP）介導，期間有GnRH/GnRHR、LHR、AR、ERα、Desert、CGRP 等基因參與。

整個下降過程依賴胎兒睪丸Leydig 細胞功能。在孕早期，胎盤分泌的絨毛膜促性腺激素（human chorionic gonadotropin，hCG）可調節睪丸Leydig 細胞功能；孕中期，胎兒下丘腦-垂體-性腺軸（hypothalamic-pituitary-gonadal axis，HPG 軸）建立后，也可調節Leydig 細胞功能，并持續至出生后3 ～6 個月，即“微小青春期”，繼續促使陰莖、睪丸發育和睪丸進一步下降，此小青春期是男性生殖系統發育的另一個關鍵時期［2］。

胚胎期睪丸的分化發育和移行下降過程需要多種基因、蛋白、信號分子以及內分泌激素進行復雜而精確地配合才能完成，期間任何影響和阻礙該進程的因素，比如基因突變、應激狀態、環境生物化學制劑、機械性解剖學因素等，均可能導致睪丸發育不良或下降不全。 近年來，分子生物學技術不斷進步，高通量基因檢測技術不僅能夠快速對靶基因的突變狀態進行準確、高效地檢測，而且有助于發現罕見的致病基因，動物實驗模型也證實了一些隱睪癥候選基因，為揭示深層次的發病機制提供了線索和依據，也有助于深入了解睪丸下降的具體機制。

二、隱睪癥相關基因以及臨床表現

（一）INSL-3 和INSL-3 受體基因

INSL-3 又稱松弛素因子，是胰島素樣激素超家族中的一員，其編碼基因位于19p13.2-p12，僅含有一個外顯子。 INSL-3 蛋白包括信號肽、B 鏈、A 鏈和C 肽，與其特異的受體即松弛素/胰島素家族肽受體2（relaxin/insulin family peptide receptor 2，RXFP2），也稱為富含亮氨酸G 蛋白偶聯受體8（leucine-rich G-protein-coupled receptor 8，LGR8），在睪丸曲細精管細胞膜表面結合，激活G 蛋白，使位于內膜表面的腺苷酸環化酶活性上調，細胞內環磷酸腺苷（cyclic AMP）濃度增加，從而促進引帶細胞分化，睪丸位置下降。 INSL-3 基因突變可能影響INSL-3 蛋白結構、活性及表達量，進而導致引帶退化而使睪丸下降受阻，最終導致隱睪［9，10］。 INSL-3 突變導致隱睪的發生也與環境因素有關。 有研究表明，小鼠在孕期受到塑料工業廣泛使用的增塑劑鄰苯二甲酸二己酯（dihexylphthalate，DEHP）的影響，可使INSL-3 mRNA 表達下調，造成睪丸引帶發育畸形而發生隱睪［11］。 既往曾用于妊娠婦女的乙烯雌酚（diethylstilbestrol，DES）被禁用，也是因為該藥物可使INSL-3 mRNA 表達下調，導致使用該藥物的婦女分娩出隱睪患者比例更高［12］。

（二）雄激素合成和作用過程中涉及的基因

雄激素在睪丸下降過程中發揮至關重要的作用。 因此，體內完整的HPG 軸對睪丸的下降至關重要［2］。 相反，HPG 軸任何部位的缺陷都將導致雄激素缺乏或作用障礙，進而影響睪丸下降過程。 比如，在先天性低促性腺激素性性腺功能減退（congenital hypogonadotropin hypogonadism，CHH）、雄激素受體基因缺陷所致的雄激素抵抗/不敏感（androgen insensitivity syndrome，AIS）以及睪丸發育不良綜合征（testicular dysplasia syndrome，TDS）患者，均可能出現不同程度的隱睪。 此外，在LHCGR 基因失活突變的患者中，也存在隱睪表現。

1. CHH 相關基因：茅江峰教授團隊針對特發性低促性腺激素性性腺功能減退癥（idiopathic hypogonadotropin hypogonadism，IHH）患者基因突變與臨床表型關系的研究結果顯示，在明確基因突變組，Kallmann 綜合征（Kallmann syndrome，KS）和nIHH 的隱睪發生率相似，分別為30%和23%，在未檢測到基因突變組的情況下，KS 和nIHH 的隱睪發生率分別為26%和7%（P ＜0.05）［13］。 本性腺疾病研究團隊對低促性腺激素性性腺功能減退（hypogonadotropin hypogonadism，HH）患者的研究結果顯示：孤立性隱睪占7%，隱睪伴小陰莖是該組患者的主要表現（占39%），可作為兒童CHH 的早期診斷線索［14］。 上述研究提示隱睪是HH 較常見的表現。目前已發現的與HH 相關的基因包括：KAL-1（編碼anosmin 蛋白）、 FGFR1/FGF-8、 PROKR2/PROK2、

IL17RD、CHD7、DAX-1、Leptin/Leptin R、FSHB、PCSK1、 HS6ST1、 SOX2、 SEMA3A、 NELF、 GnRH1/Gn-RHR、KISS1/KISS1R、TAC3/TACR3、WDR11 等。 其中，KAL-1 和DAX-1 突變導致的CHH 為X 染色體顯性遺傳病。 還有研究對孤立性隱睪的HH 患者進行基因突變分析（GnRH1/GnRHR、FGFR1、PROKR2/PROK2、TAC3/TACR3），顯示54 例HH 患者均未發現FGFR1、PROKR2/PROK2、TAC3/TACR3 基因突變，僅2 例單側隱睪患者存在GnRHR 突變，且在對照組中也同樣發現存在該突變［15］。 因此，HH 相關基因可能并非孤立性隱睪的直接致病基因，二者的關系仍有待進一步研究，不伴有小陰莖的單純隱睪患者可能另有獨特的病因基礎。

2. 雄激素合成和作用相關基因：LHCGR 基因位于2p21，包含12 個外顯子，編碼黃體生成素/絨毛膜促性腺激素受體（luteinizing hormone/chorionic gonadotropin receptor，LHCGR）。 LHCGR 主要表達于性腺，尤其在睪丸Leydig 細胞中呈高表達，在男性胚胎發育早期，胎盤分泌的絨毛膜促性腺激素作用于Leydig 細胞表面的LHCGR，誘導雄激素合成，促進外生殖器分化；在胚胎發育晚期，雄激素的合成主要由垂體分泌的黃體生成素（luteinizing hormone，LH）作用于LHCGR 來維持，LHCGR 基因失活突變會導致LH 抵抗，睪酮水平低，在人群中非常罕見［16］。

POR 基因位于7q11.2，包括15 個外顯子，編碼細胞色素P450 氧化還原酶（cytochrome P450 oxidoreductase，POR），作為傳遞電子的介質，POR 對很多藥物和類固醇代謝起到非常重要的作用。 P450氧化還原酶缺陷癥（P450 oxidoreductase deficiency，PORD）是由于POR 基因失活突變導致，可干擾腎上腺和性腺類固醇激素的生物合成，且不同的突變位點對酶活性的影響不同，可以表現為不同程度的男性化不足，如小陰莖、尿道下裂、隱睪以及性腺發育不全［17］。

HSD17B3 基因位于9q22，包含11 個外顯子，編碼17β 羥類固醇脫氫酶3（17β hydroxysteroid dehydrogenase 3，17β-HSD3），主要在睪丸組織中表達，促進雄烯二酮轉化為活性更高的睪酮，進一步促進性腺分化。 HSD17B3 基因突變可導致17β-HSD3 缺陷癥，由于雄烯二酮向睪酮轉化障礙，患者血清睪酮水平不足，出生時可表現出完全女性外陰、女性陰蒂肥大，也可表現出外生殖器模糊、男性小陰莖、隱睪、尿道下裂等［18］。 我們中心性腺疾病研究團隊2018 年報道了2 例兒童17β-HSD3 缺陷癥，均以雙側腹股溝腫物、外生殖器模糊就診［19］。

AR 基因位于Xq11-12，包含8 個外顯子和7 個內含子，編碼雄激素受體（androgen receptor，AR）。AR 基因突變可導致AR 功能障礙，患者對雄激素抵抗或不敏感，又稱雄激素不敏感綜合征（androgen insensitivity syndrome，AIS），表現為不同程度的雄性化不足，呈X 染色體連鎖隱性遺傳。 分為完全型（complete androgen insensitivity syndrome，CAIS）、部分型（partial androgen insensitivity syndrome，PAIS）及輕微型（mild androgen insensitivity syndrome，MAIS）三類。 有學者對文獻中報道的100 例AIS（包括CAIS 和PAIS）進行回顧分析，發現86%的CAIS 患者隱睪位于腹腔，而PAIS 患者中僅3%位于腹腔，提示CAIS 患者隱睪的發生機制可能是發育不良的睪丸INSL-3 產生不足，導致睪丸經腹下降的過程受阻，而輕型AIS 患者隱睪的發生機制則是雄激素作用障礙致睪丸經腹股溝陰囊下降受阻［20］。本研究團隊對AIS 患者臨床表型及基因型的分析結果顯示：28 例患者中，13 例為隱睪（46%），其中11例為雙側隱睪。 不少患者同時伴小陰莖和尿道下裂［21］。 相反，對孤立性隱睪患者進行AR 基因突變篩查并未顯示陽性結果［22］。 Ferlin［22］對123 例因不育就診且既往有隱睪病史的患者進行AR 基因突變篩查，發現有2 例（1.7%）患者存在AR 基因突變，提示AR 基因突變并非孤立性隱睪的常見病因。 因此，需要更深層次的研究來進一步探討AR 基因突變與睪丸下降之間的關系。

SRD5A2 基因定位于2p23，包括5 個外顯子和4個內含子，編碼254 個氨基酸組成的5α 還原酶2型，該基因突變可導致5α 還原酶2 缺陷癥（5αreductase deficiency，5αRD），這是一種以男性外生殖器雄性化不足為主要表現的常染色體隱性遺傳病。 我們團隊進行的中國5αRD 患者多中心研究發現，65 例（34%）無尿道下裂表現的患者中，14 例（22%）存在孤立性隱睪，3 例（5%）同時合并小陰莖和尿道下裂；在125 例（66%）有尿道下裂表現的患者中，6 例（5%）同時伴有隱睪，34 例（27%）同時合并小陰莖和尿道下裂［23］。

除上述基因外，雄激素合成和作用過程中涉及的相關基因還包括： DHCR7、 StAR、 HSD3B2、CYP17A1、CYB5A 等，這些基因的異常均可導致隱睪。

（三）雌激素受體（estrogen receptor，ER）基因

既往研究已證實孕期應用雌激素可以導致隱睪和其他外生殖器畸形的發病率增加。 機制包括：作用于雌激素受體，干擾下丘腦-垂體-睪丸軸，進而影響睪丸間質細胞的增殖和發育；降低睪酮和INSL-3 的分泌，導致睪丸引帶發育不良和功能障礙［24］；也可以由雌激素受體α 通過一種獨特的機制直接抑制間質細胞睪酮和INSL-3 的分泌，而非間接通過下丘腦-垂體-睪丸軸系統［25］；Kentaro 等［26］研究發現睪丸引帶雄激素受體低表達和雌激素受體高表達可能是隱睪的病因之一；雌激素可抑制胎兒睪丸間質細胞中INSL-3 表達，進而引起HPG 軸負反饋，導致LH 濃度降低，進而影響間質細胞分化［27］。

（四）其他基因

1. 降鈣素基因相關肽（calcitonin gene-related peptide，CGRP）的相關基因：CGRP 是生殖股神經（genliafemoral nerve，GFN）的主要神經遞質，在睪丸下降至腹股溝陰囊階段，雄激素作用于GFN，通過其末端釋放CGRP 與睪丸引帶上的相應受體結合使其發生遷移，進而引導睪丸下降，GFN 和CGRP 在睪丸下降過程中的作用已得到證實。 不過，對隱睪患者CGRP 候選基因（αCGRP、βCGRP、CGRPR 和CGRP-RCP）進行突變篩查并未發現致病突變［28］。

2. 轉錄因子HOX 基因：HOX 基因是一類轉錄調節因子，HOXA10 和HOXA11 基因均是該家族成員。 HOXA10 基因突變雄性小鼠表現為單側或雙側隱睪。 對隱睪患者HOXA10 基因突變篩查也顯示，隱睪癥患者HOXA10 基因1 號外顯子變異頻率高于正常對照組［29］。 HOXA11 基因同樣也被發現在隱睪的發病過程中起重要作用。

3. AMH 和AMHR 基因突變：AMH 基因編碼的抗繆勒管激素（anti-Müllerian hormone，AMH）與AMHR 基因編碼的抗繆勒管激素受體（anti-Müllerian hormone receptor，AMHR）結合，可促進Müllerian 管結構退化。 AMH 和AMHR 基因突變可引起Müllerian 管永存綜合征（persistent Müllerian duct syndrome，PMDS），很多患者因行睪丸固定術時發現輸卵管或子宮而得以確診，其中約50%為雙側隱睪，20%為單側隱睪，25%為橫位隱睪［30］。 我們團隊報道1 例PMDS 患者，以“右側陰囊空虛，左腹股溝腫物”就診，患者為左側橫過異位睪丸，雙側隱睪，高水平血清AMH；基因檢測證實為AMHR-Ⅱ基因突變［31］。

（五）染色體異常

據報道，隱睪患者中3%～4%存在染色體核型異常，孤立性隱睪患者比例略低，為2.4%，若同時合并尿道下裂等其他畸形，則染色體核型異常的概率上升至7.6%。 染色體核型異常者雙側隱睪較單側隱睪更為多見（5% vs.3%）［29］。 最常見的核型異常為47，XXY（Kinefelter 綜合征）46，XY，ivv（Y）（p11q11）、46，XY/47，XXY、46，XX/46，XY 以及46，XX/47，XXY。

（六）與隱睪相關的綜合征

1. Robinow 綜合征：又稱胎兒面綜合征。 具有特征性“胎兒面容”、上肢短小侏儒、外生殖器發育不良、脊柱畸形。 常染色體顯性或隱性遺傳，具有遺傳異質性。 據報道在常染色體顯性遺傳患者中隱睪發生率為72%，隱性遺傳患者中發生率為68%［32］。 目前研究認為系Wnt-5a/Ror-2 信號通路基因突變所致。

2. Aarskog 綜合征：又稱面-指-生殖器綜合征。 1970 年由Aarskog 首先描述該病，表現為圓臉、眼間距增寬、眼瞼下垂、上腭發育不全、上耳輪肥厚下垂、人中溝寬長及下唇皺痕等，部分患者還伴有斜視、上下頜咬合不正及唇裂、腭裂等，以身材矮小、指骨畸形、泌尿外生殖器畸形為主。 該類患者隱睪發生率約70%。 屬于X 染色體隱性遺傳性疾病，FGD1 基因突變所致［33］。

3. Noonan 綜合征/LEOPARD 綜合征：Noonan綜合征臨床表現為眼距寬、內眥贅皮、眼瞼下垂并下斜，招風耳、雙耳位置低，短頸、頸蹼等頭頸部表現；心血管系統表現為肺動脈縮窄（50%～60%）、肥厚性心肌病（20%）、房間隔缺損（10%）、主動脈縮窄（10%）、動脈導管未閉、心電圖異常等；身材矮、盾胸、雞胸、漏斗胸、肘外翻、骨齡落后；智能低下（15%）、斜視、屈光不正以及外生殖器畸形。 合并隱睪的概率為70%～80%，系PTPN11 基因激活突變所致［34］。

“LEOPARD”一詞是LEOPARD 綜合征突出表現的縮寫，L（lentigenes，多發雀斑）、E（ECG anomalies，心電圖異常）、O（ocular hypertelorism，眼距寬）、P（pulmonary stenosis，肺動脈狹窄）、A（genital abnormalities，生殖器異常）、R（growth retardation，生長遲緩）、D（deafness，耳聾），其合并隱睪的概率約50%［35］。 與Noonan 綜合征相反，此綜合征是由PTPN11 基因失活突變所致。

4. Cornelia de Lange 綜合征：是一種罕見的生長發育遲緩疾病。 1933 年由Corneliade Lange 首次報道。 臨床表現為多發畸形，包括四肢短小、小頭、大多數患者伴有嚴重智力低下、先天性心臟病（多數為室間隔缺損）、外生殖器發育不良；其他面部表現有連眉、弓形眉、眉毛濃、睫毛長而彎曲、鼻小、塌鼻梁、鼻孔朝天、人中長、上唇薄、口角下垂、腭弓高、耳位低。 其合并隱睪的概率約73%，為常染色體顯性遺傳，是NIPBL 基因突變所致［36］。

5. Rubinstein-Taybi 綜合征：特征性表現為拇指（趾）短粗、精神發育障礙，面部表現有不同程度高眉弓，瞼裂低斜，瞼下垂，偶有內瞼贅皮，眼球突出及斜視，寬鼻梁，上頜發育不全，耳的大小、形狀、位置異常，腭弓高。 可合并椎骨、胸骨和肋骨異常，先天性心臟畸形以及泌尿生殖系統異常等，合并隱睪的概率為78%～100%，系CREB-BP 基因突變所致［37］。 其他還包括Ulnar-mammary 綜合征（TBX3基因突變）、HITCH 綜合征（未明確致病基因）、FG綜合征（X 染色體連鎖，FANCB 基因突變，合并隱睪的概率為24%）、Prader-Willi 綜合征等。

綜上，隱睪癥遺傳背景復雜，涉及基因廣泛，不同致病基因所致臨床表現不同，具體發病機制尚不清楚，仍有待進一步研究。 結合遺傳學研究有助于開展精準診療，使患者及其家庭得到更大的臨床獲益。