中国医科大学学报  2020, Vol. 49 Issue (3): 249-252

文章信息

王晶, 惠莲
WANG Jing, HUI Lian
沈阳地区50例听力损失儿童及其父母耳聋基因芯片筛查结果分析
Analysis of screening results with a heritable deafness gene chip in 50 children with hearing loss and their parents in Shenyang, China
中国医科大学学报, 2020, 49(3): 249-252
Journal of China Medical University, 2020, 49(3): 249-252

文章历史

收稿日期:2019-03-13
网络出版时间:2020-03-17 9:20
沈阳地区50例听力损失儿童及其父母耳聋基因芯片筛查结果分析
王晶 , 惠莲     
中国医科大学附属第一院耳鼻喉科, 沈阳 110001
摘要目的 应用基因芯片对沈阳地区非综合征性先天性重度及以上感音神经性听力损失儿童及其父母进行耳聋相关基因检测,了解沈阳地区耳聋儿童常见的致聋基因。方法 应用遗传学耳聋基因芯片,对来自沈阳地区的50例非综合征性先天性感音神经性听力损失患儿及其父母进行我国人群中比较常见的4个耳聋基因(GJB2、GJB3、SLC26A4、mtDNA)中13个突变热点的基因检测。结果 150例受检者中,发现24个家庭的63例筛查结果阳性,其中,GJB2基因235delC纯合突变5例,235delC杂合突变20例,176del16杂合突变2例,299delAT杂合突变1例;SLC26A4基因IVS7-2A>G纯合突变3例,IVS7-2A>G杂合突变19例,2168A>G杂合突变10例,1229C>T杂合突变2例,IVS7-2A>G、1229C>T杂合突变1例。50例受检儿童中,24例(48%)检出基因突变,其中,GJB2基因突变11例(235delC纯合突变5例,杂合突变5例,176del16杂合突变1例),SLC26A4基因突变13例(IVS7-2A>G纯合突变4例,杂合突变4例,2168A>G杂合突变4例,IVS7-2A>G、1229C>T杂合突变1例)。结论 沈阳地区儿童先天性耳聋基因以SLC26A4基因和GJB2基因突变为主。
关键词GJB2    GJB3    SLC26A4    mtDNA    听力损失    儿童    
Analysis of screening results with a heritable deafness gene chip in 50 children with hearing loss and their parents in Shenyang, China
WANG Jing , HUI Lian     
Department of Otolaryngology, The First Hospital, China Medical University, Shenyang 110001, China
Abstract: Objective To detect deafness-related genes in children with non-syndromic congenital severe hearing loss and their parents using a gene chip and identify the genes most commonly underlying childhood deafness in Shenyang, China. Methods We applied a heritable deafness gene chip to genetic analysis of 50 patients in the Shenyang area with non-syndromic congenital sensorineural hearing loss and their parents to assess the frequency of mutations in 13 deafness associated hotspots in four genes (GJB2, GJB3, SLC26A4, and mtDNA) that are more common in deaf patients in China. Results Of the 50 fanmilies tested in Shenyang, 24 were found positive in gene mutations. We detected 11 GJB2 gene mutations (five GJB2 235delC homozygous mutations, five heterozygous mutations, and one 176del16 heterozygous mutation), 13 SLC26A4 gene mutations (four cases with SLC26A4 IVS7-2A >G homozygous mutations, four cases with 2168A >G heterozygous mutations, five cases with IVS7-2A >G, and one case heterozygous for 1229C >T). Conclusion SLC26A4 and GJB2 gene mutations are the main causes of congenital deafness in the Shenyang region.
Keywords: GJB2    GJB3    SLC26A4    mtDNA    hearing loss    children    

研究[1]发现,耳聋不仅可以由单一基因突变或不同基因的复合突变引起,也可以由环境因素(如医疗、环境暴露、创伤和药物等),或基因突变与环境因素共同作用导致。

KALATZIS等[2]和MORTON等[3]发现,遗传性耳聋中有75%~80%为常染色体隐性遗传,18%~20%为常染色体显性遗传,其余为X连锁遗传/线粒体DNA(mitochondrial DNA,mtDNA)母系遗传或染色体疾病。我国遗传性耳聋患者涉及的主要是mtDNASLC26A4GJB2GJB3这4种基因的突变。其中,mtDNA基因突变主要包括1494M、1555M,SLC26A4基因突变主要包括IVS7-M、2168M,GJB2基因突变主要包括35M、176M、235M和299M,GJB3突变主要以538M为主。

基因检测手段在新生儿先天性耳聋筛查中日益得到推广[4],基因筛查有助于确定高危人群,及早发现可能的晚发性听力损失,还可使患者及家庭成员获得更有效的基因咨询。本研究对沈阳地区50例听力损失儿童及其父母进行了耳聋基因检测,旨在了解该地区先天性耳聋患者的致聋基因类型。

1 材料与方法 1.1 材料

1.1.1 临床资料

选择2018年1月至3月在潮州凯普生物化学有限公司进行耳聋基因检测的50个沈阳地区家庭,包括50例患儿及其父母,共150例受检者。患儿年龄5个月~13岁,女19例,男31例。

1.1.2 试剂和仪器

耳聋易感基因检测试剂盒(PCR+导流杂交法)由潮州凯普生物化学有限公司提供。ABI 9700 PCR扩增仪购自美国生物应用公司。

1.2 方法

抽取被检者静脉血2 mL于无菌抗凝管中(EDTA抗凝),立即低温保存送检。取100μL血液样本提取DNA,取2μL作为模板。利用生物素标记的引物对耳聋易感基因mtDNASLC26A4GJB2GJB3的突变部分进行特异性扩增,然后在导流杂交仪上将扩增产物与不同突变类型耳聋易感基因探针杂交膜进行导流杂交,通过化学显色对结果进行判读。

2 结果 2.1 患儿的耳聋易感基因检测情况

50例受检患儿中,共检出基因突变24例,阳性率48%。其中,GJB2基因突变11例(22%),SLC26A4基因突变13例(26%)。见表 1

表 1 沈阳地区50例听力损失儿童基因检测结果 Tab.1 The results of 50 hearing loss children gene tests in Shenyang
Gene Mutation site Mutation type n Percentage (%)
GBJ2 235del Homozygous 5 10
235del Heterozygous 5 10
176del Heterozygous 1 2
SLC26A4 IVS7-2 Homozygous 4 8
IVS7-2 Heterozygous 4 8
2168 Heterozygous 4 8
IVS-1229 Heterozygous 1 2
Total 24 48

2.2 150例受检者的基因筛查结果

表 2所示,50个家庭(150例受检者)中,24个家庭(63例受检者)筛查结果阳性,其余26个家庭筛查结果阴性。63例筛查阳性结果具体如下:GJB2基因235纯合突变5例,235杂合突变20例,176杂合突变2例,299杂合突变1例;SLC26A4基因IVS7-2纯合突变3例,IVS7-2杂合突变19例,2168杂合突变10例,1229杂合突变2例,IVS7-2、1229杂合突变1例。GJB3基因和mtDNA基因突变在本组受检者中均为阴性。

表 2 150例受检者的耳聋基因芯片筛查结果 Tab.2 The results for 150 subjects deafness gene chip screening
Hearing loss children Father Mother Family
GJB2 235 del C homozygous GJB2 235 del C heterozygous GJB2 235 del C heterozygous 5
GJB2 235 del C heterozygous GJB2 235 del C heterozygous GJB2 235 del C heterozygous 1
GJB2 235 del C heterozygous GJB2 235 del C heterozygous N 1
GJB2 235 del C heterozygous N GJB2 235 del C heterozygous 3
GJB2 176 del C heterozygous N GJB2 176 del C heterozygous 1
SLC26A4 IVS7-2 homozygous SLC26A4 IVS7-2 heterozygous SLC26A4 IVS7-2 heterozygous 4
SLC26A4 IVS7-2 heterozygous N SLC26A4 IVS7-2 heterozygous 3
SLC26A4 IVS7-2 heterozygous SLC26A4 IVS7-2 heterozygous N 1
SLC26A4 2168 heterozygous N SLC26A4 2168 heterozygous 3
SLC26A4 2168 heterozygous SLC26A4 2168 heterozygous N 1
SLC26A4 IVS-1229 heterozygous SLC26A4 IVS7-2 heterozygous SLC26A4 1229 heterozygous 1
N,normal.

3 讨论

耳聋是单基因疾病,具有高度遗传异质性。研究[5]认为,一半以上的先天性耳聋是由遗传性因素导致,还有一半的先天性耳聋是由于患者本身的基因缺陷所致,或者是由于基因缺陷和基因多态性造成对致聋环境因素的易感性增加而致病。

GJB2基因定位于人13号染色体,全长4 804 bp,有2个外显子,其编码区位为678 bp,编码外显子只有1个,编码产物为缝隙连接蛋白26(connexin 26,Cx-26)。Cx-26是缝隙连接蛋白家族的一员,主要在耳蜗的血管纹、基底膜、螺旋缘、前庭间质细胞、神经感觉上皮等处表达,在内耳非感觉细胞中也有表达。王辉兵等[6]认为,Cx-26蛋白是钾离子回流到内淋巴的通道,在维持耳蜗正常渗透压及听觉机制中起着不可替代的重要作用。GJB2基因突变可致Cx-26异常,从而导致耳聋[7-10]GJB2基因是第一个被发现可导致常染色体隐性遗传性耳聋的基因[11],纯合突变时发生耳聋,一般情况下,杂合突变不足以致聋,但也有文献[12-13]报道GJB2单杂合突变致聋。本研究中,纯合及杂合突变均可致聋。

SLC26A4基因编码Pendrin蛋白,该蛋白有12个跨膜区域。Pendrin蛋白在内耳的生理功能尚不明确,可能参与转运阴离子进出内淋巴液,维持内耳中内淋巴液系统的正常离子平衡状态[14]SLC26A4基因突变可导致大前庭水管综合征和Pendred综合征[15]。文献[16]报道,耳聋基因芯片检测结果是SLC26A4杂合突变型的被检者为遗传性耳聋SLC26A4基因突变携带者。但在本研究中发现,SLC26A4基因纯合突变和杂合突变都可导致耳聋,应建议被检者亲属进行基因检测。

GJB2基因是最常见的致聋基因[17-19]。有文献[20]报道,我国最常见致聋基因突变为GJB2-235delC。第二位常见的耳聋突变基因是SLC26A4,临床上与大前庭导水管综合征直接相关[14],中国前庭水管扩大人群SLC26A4基因突变检出率高达97%。携带SLC26A4基因突变的聋儿大部分是在外伤或感冒后出现听力下降,而且不可逆转[21]。但在本研究中,50例受检儿童中,SLC26A4基因突变阳性检出率为26%,是最常见的基因突变,而GJB2基因突变阳性检出率22%,为第二位。

mtDNA基因突变与非综合征性耳聋发生密切相关,突变主要发生于12SrRNA基因和tRNASer基因[22],患者表现为对氨基糖苷类抗生素异常敏感。氨基糖苷类药物先后进入耳蜗和前庭,抗生素在这2个部位发生蓄积,之后氨基糖苷类抗生素与12SrRNA结合,最终导致细胞的损伤、凋亡,进而影响听力,因此12SrRNA基因上的某些突变是氨基糖苷类抗生素致聋的重要分子基础。mtDNA 12SrRNA基因突变是细胞质遗传,属母系遗传。研究[23]表明,由于mtDNA 12SrRNA基因突变而导致的耳聋患者有正常的耳蜗听神经,即使患者有重度的耳聋,也可以通过移植电子耳蜗恢复其听力。本研究中未检出mtDNA 12SrRNA基因突变。

GJB3基因是由夏家辉院士1998年在中国发现、定位并成功克隆的第一个耳聋基因[24],该基因突变可致常染色体显性或隐性遗传性非综合征型耳聋。马占忠等[25]在韶关地区1 242例新生儿耳聋基因筛查中仅发现2例GJB3基因突变,由此可见,GJB3基因突变发生率较低。

本研究对沈阳地区50例耳聋患儿及其父母进行常见耳聋基因筛查检测,发现该地区耳聋患者的致病基因主要为GJB2SLC26A4基因。其中GJB2耳聋基因235delC突变位点的检出频率最高,其次为176del16和299delAT,未检测到35delG和155delTCTG突变;SLC26A4基因检出频率最高的突变位点为IVS7-2A>G,其次为2168A>G、1229C>T;未检测到mtDNA 1494C>T和1555A>G、7445A>G、12201T>G位点突变;未检测到GJB3 538C>T位点突变。

参考文献
[1]
邹凌, 蔡娟, 杨馨婷, 等. 52例听力损失儿童及父母耳聋基因芯片筛查结果分析[J]. 中国听力语言康复科学杂志, 2014, 12(3): 178-180.
[2]
KALATZIS V, PETIT C. The fundamental and medical impacts of recent progress in research on hereditary hearing loss[J]. Hum Mol Genet, 1998, 7(10): 1589-1597. DOI:10.1093/hmg/7.10.1589
[3]
MORTON CC. Genetics, genomics and gene discovery in the auditory system[J]. Hum Mol Genet, 2002, 11(10): 1229-1240. DOI:10.1093/hmg/11.10.1229
[4]
RAMZAN K, AL-OWAIN M, ALLAM R, et al. Homozygosity mapping identifies a novel GIPC3 mutation causing congenital nonsyndromic hearing loss in a Saudi family[J]. Gene, 2013, 521(1): 195-199. DOI:10.1016/j.gene.2013.03.042
[5]
戴朴, 韩东一, 袁慧君, 等. 基因诊断-耳科诊断领域的重大进步[J]. 中华耳科学杂志, 2005, 3(1): 62-64.
[6]
王辉兵, 于飞, 戴朴, 等. GJB2结构功能及致病机制研究[J]. 中华耳科学杂志, 2013, 12(1): 131-137.
[7]
DAI ZY, SUN BC, HUANG SS, et al. Correlation analysis of phenotype and genotype of GJB2 in patients with non-syndromic hearing loss in China[J]. Gene, 2015, 570(2): 272-276. DOI:10.1016/j.gene.2015.06.038
[8]
SALMAN M, BASHIR R, IMTIAZ A, et al. Mutations of GJB2 encoding connexin 26 contribute to non-syndromic moderate and severe hearing loss in Pakistan[J]. Eur Arch Otorhinolaryngol, 2015, 272(8): 2071-2075. DOI:10.1007/s00405-015-3523-y
[9]
TSUKADA K, NISHIO SY, HATTORI M, et al. Ethnic-specific spectrum of GJB2 and SLC26A4 mutations:their origin and a literature review[J]. Ann Otol Rhinol Laryngol, 2015, 124(Suppl 1): 61S-76S. DOI:10.1177/0003489415575060
[10]
TERRINONI A, CODISPOTI A, SERRA V, et al. Connexin 26(GJB2) mutations as a cause of the KID syndrome with hearing loss[J]. Biochem Biophys Res Commun, 2010, 395(1): 25-30. DOI:10.1016/j.bbrc.2010.03.098
[11]
姜志欣, 林宁, 石慧, 等. 耳聋及耳聋高危人群中的GJB2基因热点突变分析[J]. 中国医药导报, 2017, 36(2): 33-36.
[12]
代志瑶, 孙宝春, 戴朴, 等. GJB2基因听力学表型与基因型关系分析[J]. 中华耳科学杂志, 2014, 12(1): 34-36.
[13]
曹颖, 陈婕, 黄蓉, 等. 新生儿筛查发现的非综合征型耳聋病例及其家系进行GJB2基因全编码区变异分析[J]. 中国细胞生物学学报, 2016, 38(2): 135-142.
[14]
朱新蓓, 肖敏敏, 桂晓钟, 等. 芜湖地区109例听障儿童及家属耳聋基因突变检测结果分析[J]. 中国中西医结合耳鼻咽喉科杂志, 2017, 25(6): 405-408. DOI:10.16542/j.cnki.issn.1007-4856.2017.06.002
[15]
KELSELL DP, DUNLOP J, STEVENS HP, et al. Connexin 26 mutations in hereditary non-syndromic sensorineural deafness[J]. Nature, 1997, 387(6628): 80-83. DOI:10.1038/387080a0
[16]
查树伟, 封婕, 周定杰, 等. 孕前耳聋基因芯片检测结果判读及生育风险分析[J]. 中国生育健康杂志, 2017, 28(6): 587-590.
[17]
MORTON CC, NANCE WE. Newborn hearing screening:a silent revolution[J]. N Engl J Med, 2006, 354(20): 2151-2164. DOI:10.1056/NEJMra050700
[18]
CHAI F, ZHAO HL, QIU SQ. An analysis of the mutation in GJB2, GJB3, SLC26A4 and mtDNA12SrRNA in new born[J]. J Clin Otorhinolaryngol Head Neck Surg, 2017, 31(9): 664-666. DOI:10.13201/j.issn.1001-1781.2017.09.003
[19]
DEEPTHI R, KASTHURI A. Validation of the use of self-reported hearing loss and the hearing handicap inventory for elderly among rural Indian elderly population[J]. Arch Gerontol Geriatr, 2012, 55(3): 762-767. DOI:10.1016/j.archger.2012.07.006
[20]
周艾, 方如平, 戴朴, 等. 儿童耳聋家庭GJB2、SLC26A4和mtDNA基因型检测及产前咨询[J]. 郑州大学学报(医学版), 2011, 46(3): 385-388. DOI:10.13705/j.issn.1671-6825.2011.03.062
[21]
HUANG SS, HAN DY, WANG GJ, et al. Sensorineural hearing loss caused by mutations in two alleles of both GJB2 and SLC26A4 genes[J]. Int J Pediatr Otorhinolaryngol, 2013, 77(3): 379-383. DOI:10.1016/j.ijporl.2012.11.031
[22]
XING GQ, CHEN ZB, CAO X. Mitochondrial rRNA and tRNA and hearing function[J]. Cell Res, 2007, 17(3): 227-239. DOI:10.1038/sj.cr.7310124
[23]
张昊昱, 张宁, 张华, 等. 耳聋基因检测在遗传性耳聋诊断及遗传咨询中的应用[J]. 中华耳科学杂志, 2016, 14(5): 639-643.
[24]
XIA JH, LIU CY, TANG BS, et al. Mutations in the gene encoding gap junction protein beta-3 associated with autosomal dominant hearing impairment[J]. Nat Genet, 1998, 20(4): 370-373. DOI:10.1038/3845
[25]
马占忠, 许红雁, 张浔, 等. 韶关地区1242例新生儿耳聋易感基因筛查结果分析[J]. 实用预防医学, 2018, 25(12): 1452-1454. DOI:10.3969/j.issn.1006-3110.2018.12.012