李 华,马明义,杜 亭,雷 娟,覃 维,张宇翔
(1.泸州医学院附属医院内分泌科,四川泸州 646000;2.泸州医学院医学细胞生物学与遗传学教研室,四川泸州 646000;3.泸州医学院临床医学系,四川泸州 646000)
雄激素对男性个体发生、生长发育和生殖功能等都起着十分重要的作用。雄激素必须通过靶器官上特异的雄激素受体(androgen receptor,AR)而起作用。雄激素不敏感综合征(androgen insensitivity syndrome,AIS)是由于AR基因缺失、突变导致AR功能障碍或缺失引起雄激素的作用减弱或消失。遗传方式为X-连锁隐性遗传,发病率为出生男婴的1/64 000~1/20 000[1]。本研究通过对一AIS个体家系成员AR基因突变的检测,探讨AIS发病的分子病因。
1.1 病例 患者,28岁,因男性发育不足,无腋毛,阴茎短小、阴毛稀疏来泸州医学院附属医院内分泌科求诊。性激素检查:睾酮(T)升高41.32mmol/L,卵泡刺激素(FSH)87.45IU/L,雌二醇(E2)106.43pmol/L,促黄体素(LH)升高24.75IU/L;细胞遗传学检查核型为:46,XY,临床诊断该患者为AIS。签署知情同意书后,患者及其父母静脉各抽血5mL供研究。
1.2 方法
1.2.1 外周血基因组DNA的提取 患者及其家系成员、150名健康男性外周血基因组的DNA采用天根生化科技有限公司试剂盒提取,操作按说明书进行。
1.2.2 聚合酶链反应(polymerase chain reaction,PCR)扩增根据GenBank中AR基因序列(NM 000044.3),用Primer 5.0软件设计引物,对AR基因的全部8个外显子及外显子和内含子交界区分别进行扩增,PCR扩增产物送测序。引物合成和测序均由上海Invitrogen公司完成。外显子1扩增片段为2 100bp,除用正向和反向引物测序外,还设计了两条测序引物,以期把该片段测通。引物序列、退火温度、扩增片段的大小及测序引物序列见表1。扩增条件及参数:PCR反应体系为50μL,其中dNTP 10pmol/L,MgCl21.5mmol/L,0.2μg基因组DNA,引物10pmol,TaKaRa Taq酶2U。PCR扩增反应在PTC-200型热循环仪(MJ Research)上进行,扩增参数:冷启动,94℃预变性5min,94℃变性30s,55~59℃复性30s,72℃延伸30s至2min,35个循环,最后72℃延伸10min。PCR产物经1.5%琼脂糖凝胶电泳分离,溴乙啶染色,Gel Doc1000凝胶成像分析系统观察并保存电泳结果。
1.2.3 AR基因外显子1c.528C>A变异在健康男性中的检测 c.528C>A变异导致了该处限制性核酸内切酶AluI酶切位点的消失,用Primer 5.0软件设计一对引物,F:5′-AGC TGC CCC ATC CAC GTT GTC C-3′;R:5′-GGA AGT GGG AGC CCC CGA GG-3′,扩增片段为187bp,内切酶AluI购置于NEB,酶切产物经3%琼脂糖凝胶电泳分离,溴乙啶染色,Gel Doc1000凝胶成像分析系统观察并保存电泳结果。酶切后野生型片段为:133bp+54bp;突变型为:187bp。
表1 雄激素受体基因各外显子及c.528C>A位点PCR扩增条件和测序引物
续表1 雄激素受体基因各外显子及c.528C>A位点PCR扩增条件和测序引物
AR基因8个外显子PCR扩增的电泳结果,见图1。c.528C>A位点突变型和野生型男性AluI酶切后电泳结果,见图2。c.528C>A位点突变型和野生型男性测序结果,见图3。
图1 AR基因8个外显子PCR扩增的电泳结果
图2 c.528C>A位点突变型和野生型男性AluI酶切后电泳结果
图3 c.528C>A位点突变型和野生型男性测序结果
AR基因是一单拷贝的X染色体基因。AIS可分为完全型雄激素不敏感综合征(complete androgen insensitivity syndrome,CAIS)和部分型雄激素不敏感综合征(partial androgen insensitivity syndrome,PAIS)。CAIS的临床表现较为特异,诊断和鉴别较为容易。PAIS的临床诊断和鉴别较为困难,容易与其他病因所致的男性性发育异常混淆。在AR基因克隆之前,测定外阴皮肤成纤维细胞对雄激素的结合力一直作为诊断AIS的金标准,但随后的研究发现了AR结合力正常的AIS[2-3],因此AR基因的分子检测是诊断PAIS患者较为准确的方法。迄今,人类基因组突变数据库收录了AIS患者AR基因的343条突变。AR基因外显子2~8是AIS的突变“热区”[4]。目前国内文献对AR基因突变的筛查仅筛查外显子2~8[5-6],虽外显子1的突变较罕见,但也有外显子1突变导致AIS的病例报道[7-9]。
本研究发现一PAIS患者外显子1存在c.528C>A变异,该变异由他母亲传递而来,查阅相关生物信息学数据库证实该变异还未见报道。c.528C>A变异虽未导致氨基酸的改变,但由于近年来的研究表明该类变异有可能影响mRNA的稳定性和外显子的剪接[10],因患者拒绝提供外阴皮肤成纤维细胞,为评估该变异是否是AIS的致病病因,作者用限制性片段长度多态分析法对150名健康男性AR基因c.528C>A变异进行检测,结果发现该变异在健康男性中也存在,频率很低(3/150),所以该变异并不是该患者致病的病因,该患者致病位点的探寻还有待于进一步研究。
目前报道的AIS患者的突变多位于外显子上,但基因诊断中常发现有相当数量的PAIS患者全部外显子检测均未见异常,这些患者发病的病因很有可能是内含子深处的变异导致AR基因mRNA的错误剪接或剪接效率改变所致,但相关的研究获得病人外阴皮肤成纤维细胞是关键。每一条新的AR基因功能性变异的发现都将丰富AR基因的突变谱,为诊断和预防AIS患者的出生提供理论依据和可能。
[1]Joshi RR,Rao S,Desai M.Etiology and clinical profile of ambiguous genitalia an overview of 10years experience[J].Indian Pediatr,2006,43(11):974-979.
[2]Amrhein JA,Meyer WJ 3rd,Jones HW Jr,et al.Androgen insensitivity in man:evidence for genetic heterogeneity[J].Proc Natl Acad Sci U S A,1976,73(3):891-894.
[3]Quigley CA,Friedman KJ,Johnson A,et al.Complete deletion of the androgen receptor gene:definition of the null phenotype of the androgen insensitivity syndrome and determination of carrier status[J].J Clin Endocrinol Metab,1992,74(4):927-933.
[4]Brown TR.Human androgen insensitivity syndrome[J].J Androl,1995,16(4):299-303.
[5]张蔚,李修琪.雄激素受体基因剪接受点突变G3346→T引起一例完全型雄激素不敏感综合征[J].中华医学遗传学杂志,2001,18(1):14-16.
[6]田秦杰,黄尚志,郁琦,等.完全型雄激素不敏感综合征中雄激素受体基因突变的检测与分析[J].生殖医学杂志,1995,4(4):196-200.
[7]Lagarde WH,Blackwelder AJ,Minges JT,et al.Androgen receptor exon 1mutation causes androgen insensitivity by creating aphosphorylation site and inhibiting melanoma antigen-A11activation of N/C interaction-dependent transactivation[J].J Biol Chem,2012,287(14):10905-10915.
[8]Hannema SE,Scott IS,Hodapp J,et al.Residual activity of mutant androgen receptors explains wolffian duct development in the complete androgen insensitivity syndrome[J].J Clin Endocrinol Metab,2004,89(11):5815-5822.
[9]Choong CS,Quigley CA,French FS,et al.A novel missense mutation in the amino-terminal domain of the human androgen receptor gene in a family with partial androgen insensitivity syndrome causes reduced efficiency of protein translation[J].J Clin Invest,1996,98(6):1423-1431.
[10]Wang GS,Cooper TA.Splicing in disease:disruption of the splicing code and the decoding machinery[J].Nat Rev Genet,2007,8(10):749-761.