四例Usher综合征患者致病基因突变位点的鉴定和Ush2a敲除小鼠表型的初步观察

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Usher综合征(Usher syndrome,USH)又称为遗传性耳聋-视网膜色素变性综合征,是指先天性感音神经性耳聋,并同时伴有视网膜色素变性(Retinitis pigmentosa,RP)的常染色体隐性遗传病,是引起耳聋伴视觉功能障碍的最主要原因,全球发病率约为3.5/10万-6.2/10万。目前根据听力受损程度、视网膜色素变性发生的年龄以及是否并发前庭功能障碍,将Usher综合征分为为三型:I型表现为重度-极重度感音性神经性耳聋,前庭功能异常,青春期前(通常18岁前)出现视网膜色素变性症状;II型表现为中度-重度非渐进性感音神经性耳聋,前庭功能多为正常,视网膜色素变性症状发生在在青春期后(约20岁左右);III型为语后聋,听力受损程度渐进性加重,前庭功能多为正常,视网膜色素变性发生的年龄及严重程度不一。目前已发现14个Usher综合征的致病基因,其中MYO7A是Usher综合征Ⅰ型最常见的致病基因,USH2A是Usher综合征Ⅱ型最常见的致病基因,CLRN1是Usher综合征Ⅲ型最常见的致病基因。Usher综合征具有高度的临床和遗传异质性,其发病机制尚不完全清楚,临床上缺乏特异性的诊断手段和有效治疗方法。本研究应用目标捕获芯片技术结合一代测序验证对四例Usher综合征家系(USH-001,002,003,004)进行基因突变位点鉴定研究,并对前期构建的Ush2a敲除小鼠表型进行初步观察,为探索USH2A在Usher综合征发病机制中的作用奠定基础。本研究利用目标捕获芯片联合一代PCR(Polymerase chain reaction)测序验证对Usher综合征患者进行致病基因检测。四个家系遗传方式均符合常染色体隐性遗传。所有Usher综合征患者均表现为双眼夜盲和听力下降,视野检查均呈双眼管状视野,视网膜电图(Electroretinogram,ERG)检查均呈双眼熄灭型波形。USH-001家系患者周边视网膜可见散在细小色素沉着,USH-002家系患者视网膜未见骨细胞样色素沉着,USH-003家系患者全视网膜可见骨细胞样色素沉着,USH-004家系患者周边视网膜可见散在少量骨细胞样色素沉着。USH-001、USH-002、USH-003家系先证者都携带USH2A突变,为Usher综合征Ⅱ型,其中USH-001家系先证者携带USH2A由c.2187C>A(p.C729X),c.997T>C(p.S333P)和c.538T>C(p.S180P)三个突变位点组成的复合杂合突变,c.2187C>A(p.C729X)和c.997 T>C(p.S333P)杂合突变来源于父亲,c.538T>C(p.S180P)错义突变来源于母亲。USH-002家系先证者携带USH2A由c.8559-2A>G(splicing)和28~33号外显子缺失组成的复合杂合突变,其中c.8559-2A>G(splicing)剪接突变来源于父亲,患者缺失的外显子两端位置尚不清楚,也不能断定是否来源于母亲,正在做全基因组测序进行验证。USH-003家系先证者携带USH2A由c.3996C>A(p.Y1332X),c.2187C>A(p.C729X)和c.997T>C(p.S333P)三个突变位点组成的复合杂合突变,其中c.3996C>A(p.Y1332X)无义突变来源于母亲,因先证者父亲样本未取得,无法判断c.2187C>A(p.C729X)和c.997T>C(p.S333P)突变来源。USH-004家系先证者携带MYO7A由c.1003+1G>A(splicing)和c.5957_5958del(p.G1987Lfs*50)组成的复合杂合突变,其中c.5957_5958del(p.G1987Lfs*50)移码突变来源于父亲,c.1003+1G>A(splicing)剪接突变来源于母亲,为Usher综合征Ⅰ型。在上述突变位点中首次发现了两种在USH2A上的新复合杂合突变分别由c.2187C>A、c.997T>C、c.538T>C组成和由c.3996C>A、c.2187C>A、c.997T>C组成。发现了一种在MYO7A上由c.1003+1G>A和c.5957_5958del组成的新复合杂合突变。本研究对Ush2a敲除小鼠表型进行了初步观察。在小鼠6月龄时分别对WT、Ush2a+/-、Ush2a-/-小鼠进行黑白箱视觉行为测试,结果发现各组小鼠在暗室中的时间差异无统计学意义(P>0.05)。在小鼠3月龄和6月龄时分别对WT、Ush2a+/-、Ush2a-/-小鼠进行视网膜电图检查,发现三组小鼠在明适应及暗适应条件下a波及b波振幅大小均无统计学差异(P>0.05)。这些结果提示Ush2a-/-小鼠6月龄时尚未出现明显的视网膜功能障碍改变。在小鼠6月龄时分别对WT、Ush2a+/-、Ush2a-/-小鼠进行听觉脑干反应(Auditory brainstem response,ABR)测试,结果发现Ush2a-/-小鼠在短声(Click)和4kHz、8kHz、12kHz、16kHz短纯音(Tone burst,TB)刺激下ABR的反应阈值明显高于WT和Ush2a+/-小鼠,表明Ush2a-/-小鼠6月龄时出现听觉功能损害。这些结果提示Ush2a-/-小鼠视网膜功能损害可能更为迟发、发展更为缓慢,并迟于其听力功能损害。本研究发现了Usher综合征USH2A及MYO7A新的复合杂合突变,扩大了中国人Usher综合征致病基因突变谱,为疾病的基因诊断、遗传咨询及未来基因治疗提供依据;同时通过对Ush2a敲除小鼠进行了扩繁及初步表型鉴定,发现了Ush2a-/-小鼠6月龄听觉功能存在损害,3月及6月龄未见视网膜功能明显损害,为后续进一步探索USH2A在Usher综合征的发病机制奠定基础。
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