半面短小征遗传学病因及临床表现的研究进展

蔡天翼 综述 柯荣湖 穆雄铮 审校

半面短小征是仅次于唇、腭裂的颅颌面常见的先天性畸形，发病率约1/5 500[1]，男性多见。1963年，Gorlin首次提出了半面短小征(Hemifacial microsomia，HFM)的概念[2]，也可称为Goldenhar综合征(Goldenhar syndrome，GS)、第一二腮弓综合征(First and second brachial arch syndrome)、眼耳脊柱发育不良(Oculo-auriculo-vertebral dysplasia，OAVD)、眼耳脊柱谱(Oculo-auriculo-vertebral spectrum，OAVS)等，表现为眼球皮样囊肿、耳前肉赘、面部不对称和脊柱畸形。此外，还可累及其他器官或系统，包括骨骼、心血管、泌尿生殖和呼吸系统等[3]。

半面短小征病因复杂，发病方式以散发为主，但仍有常染色体显性遗传的家系被报道[4]。该病的病因及致病机制尚不明了。近年来，半面短小征在遗传学方面的研究已取得进步，并逐步成为该领域的研究热点之一。本文就半面短小征的遗传学、基因学及临床表现等方面进行综述。

1 半面短小征的遗传学病因研究

半面短小征多呈散发，但也可见于一些遗传性家族中，且该病的临床表型存在遗传异质性[5]。目前，有报道认为该病呈常染色体显性遗传，但也有报道支持隐性遗传[3-4]。致病基因或分子遗传学机制尚未明了，以下是现已报道的与该病相关的染色体异常，以及潜在的致病位点或致病基因。

1.1 半面短小征的染色体异常

5号染色体缺失和易位:Wang等[6]在对1例半面短小征患者进行FISH分析时发现，在5p13.3区域有介于29.4 Mb到31.2 Mb大小的缺失，该缺失片段位于5p远端，且为大片段缺失，较好地避开了染色体区域5p15.2，一种常见于猫叫综合征(5p deletion syndrome)的染色体核型。Huang等[7]通过单核苷酸多态性微阵列扫描(SNP arrays)技术对1名患者进行研究发现，在5q13.2染色体区域有1 Mb和167 Kb两个片段存在缺失，该缺失区域包含有两个调控细胞凋亡的基因，即BIR1C和OCLN基因。有关这两个基因与半面短小的相关性研究目前尚未见报道。除了缺失，5号染色体不平衡易位也见于半面短小征。Josifova等[8]在对一个家系中父亲及其两子女，共3例半面短小征的染色体分析发现，这些患者异常的染色体核型表现为46,XY,t(5;8)(p15.31;8p23.1)。由此认为，该家系的发病是由于t(5;8)(p15.31;p23.1)的不平衡易位所致，与5p15.31到5pter变为单体和8p23.2到8pter的三体密切相关。

14q32异常突变:Kelberman等[9]在对两个半面短小征家系进行大范围基因组筛选和遗传连锁分析(Linkage Analysis)发现，其中一个家系发病的基因位置靠近14q32，约10.7 cM的区域内，微卫星标记物D14S987和D14S65之间最大优势比的对数值为3.00。认为14q32很可能与半面短小的发病有关。通过查询位于该染色体区域内的基因谱，筛选出潜在致病基因GSC(goosecoid 138890)，该基因作为转录因子在腮弓胚胎形成过程中高表达，提示该基因在颌面部的发育过程中扮演重要角色。然而，在对120例散发病例进行该等位基因Southern印迹杂交(Southern blot)检测，却未发现编码区域存在有任何突变。而Northup等[10]通过FISH技术发现，1名患者上述致病区域14q32未见异常，但该染色体出现新的异常，即q11.2与q22.3之间有臂间倒位，认为位于该区域的3个基因SIX1、SIX6及OTX2可能与此类疾病相关。最近，Gimelli等[11]在一对母女患者中发现，14q31.1与q31.3中间存在缺失，且呈现单倍剂量不足，可见染色体14q某些区域基因的缺失与半面短小的发病密切相关。

22q11缺失与拷贝数异常:22q11缺失是一种常见的遗传性疾病，累及人体多个系统，最多见的表现为先天性心脏病。Derbent等[12]对30例先天性心脏病患者进行FISH分析发现，30%(9/30)患者出现22q11.2缺失，其中有1例患者伴发有眼耳脊柱发育不良。Xu等[13]通过细胞遗传学和CGH技术，在1例Goldenhar综合征患儿中发现，该染色体即22q11.2存在1段新的1.12 Mb长度的片段缺失。Digilio等[14]利用荧光原位杂交技术，在3例眼耳脊柱发育不良患者中均检测到22q11.2微缺失。Quintero-Rivera等[15]对1例半面短小征患者进行染色体分析，检测到22q11.1到11.21之间部分区域的缺失和重复突变。最近，还有研究报道了该区域的染色体拷贝数存在异常[16]。因此，22q11.2缺失和该染色体拷贝数异常在该病的诊断中可能具有重要作用。

1p22.2 -31.1缺失突变:Callier等[17]采用微阵列比较基因组杂交技术(Array-CGH)，对30例伴有智力发育迟滞和先天畸形的散发性半面短小病例进行染色体分析，发现1例患者染色体1p22.2-31.1存在缺失，该染色体异常通过荧光原位杂交技术(FISH)得到进一步证实。因此，染色体1p22.2-31.1的缺失可能与该病密切相关。

12p13缺失:Rooryck等[18]对1例伴发心脏传导异常的半面短小征患者研究发现，该患者12p13.33染色体区域存在长度为2.3 Mb的新的片段缺失，并筛选出其区域内的可能致病基因即WNT5B和CACNA1C，而有关这两个基因与半面短小的相关性研究目前尚未见报道。

1.2 半面短小征的致病基因

BAPX1基因:Fischer等[19]报道了1例半面短小征患者，该患者染色体t(4;8)易位，4号染色体的断裂点长约74.6 kb，该断裂区域恰好位于BAPX1基因，由此推断该等位基因在颅面发生过程中起到重要作用。随后，虽然在105个患者的基因研究中没有发现BAPX1基因的突变，但在其中5个患者的成纤维细胞中发现有BAPX1等位基因的显著差异表达，且这种表达差异还在两个遗传家系中得到证实。研究表明，组蛋白脱乙酰酶抑制剂可逆转BAPX1基因的下调，并影响下游的edn1和wnt9a/frzb/fzd7a吗啡啉突变体，最终导致下颌骨发育异常。因此，推断BAPX1基因表达下调在半面短小征的发生中起到重要作用[20]。

GSC(goosecoid 138890)基因:除了BAPX1基因，另一同源异形盒基因即GSC基因正逐步成为一个被认可的潜在致病基因。自2001年Kelberman在1例半面短小征家系中发现了染色体14q32缺失，GSC基因越来越受关注。如前文所述，转录因子在腮弓胚胎形成过程中高表达。GSC基因敲除的杂合性小鼠表现为多发性的颅面部畸形，其中以颌面部、鳃弓以及外耳道发育不全等表型最为突出。因此，GSC基因可能成为半面短小的致病基因。除了GSC基因，染色体14q32区域还存在其他基因。潘博等[21]从7个相关基因中选出了vrk1(vaccinia related kinase 1)基因，该基因与细胞凋亡有关。通过聚合酶链反应和直接测序技术分析了第2、3号外显子，但是没有发现能改变蛋白功能的缺失突变，而只在先证者中发现了新的单核苷酸多态性(SNP)。

同源异形盒基因家族(homobox family):Msx基因在颅面部第一腮弓的外胚层-间叶的分化中发挥重要作用。Msx基因作为重要的促凋亡因子，可通过调节几种胱门蛋白酶来诱导神经嵴细胞凋亡或程序性死亡[22]。对Msx基因敲除小鼠的研究发现，该基因对于诱导组织发生和正常的颅面肢体的发育具有重要作用，改变小鼠的Msx基因可导致第一腮弓及其衍生物的结构异常[23]。因此，Msx基因作为半面短小的候选基因，可能通过诱导胚胎期第一腮弓的分化影响颌面发育。

2 其它相关疾病的分子遗传学病因研究

尽管半面短小征存在典型症状，但其表型呈多样化，且与小耳畸形和Treacher Collins综合征的表型都存在着不同程度的重叠。

小耳畸形:研究表明，诊断为小耳畸形的患者可伴发其他畸形，如面部不对称、心脏畸形、小口畸形等。而几乎所有半面短小征都伴有小耳畸形或者耳前肉赘，所以遇见这两种疾病的重叠临床表型时，会导致诊断困难。Tasse等[24]建议将单独的小耳畸形或耳前畸形作为半面短小征的最小诊断标准，所以对小耳畸形的致病基因进行研究，将有助于探索半面短小征的遗传学病因[25]。林琳等[26]对小耳畸形家系进行全基因组扫描和连锁分析，通过精细定位排除了2号、12号、15号和16号染色体，并最终选出4号和11号染色体作为可能的致病染色体。根据染色体不同的作用，从靠近D4S419、D4S412和D11S4191区域内筛选出3个基因，分别为FGF3、FGFR3和HMX。然而，这些基因未见任何突变，仅能检测出几个新的单核苷酸多态性(SNP)。因此，这些基因是否是该病的候选基因，还有待于进一步证实。

Treacher Collins综合征(Treacher Collins syndrome，TCS):一种常染色体显性遗传性疾病，其中有53%～93%的病例会被检测出在TCOF1基因上有突变[27]。Thiel等[28-29]发现，在TCS患者中，有部分患者同时患有半面短小征，对这些患者的TCOF1基因上27个编码外显子和两个额外外显子6a和16a进行直接测序后发现，在第10、12、16号外显子以及16a和21号内含子上有已在公共数据库中被描述过的突变，而且大部分的突变是无义突变和移码突变。Su等[30]通过对12名半面短小征患者进行基因测序发现，其中6位患者均在TCOF1基因的24号外显子上发现有新的移码突变(TCOF1 nt.4127 G mutation)，进一步提示TCOF1基因在该病遗传学研究中的重要性。

尽管，有大量研究报道了诸多染色体变异或基因突变，但至今仍没有一个确切的致病染色体或基因被证实，其中虽有一些染色体或基因受到重视，譬如14q22.3或22q11.2染色体的缺失，GSC基因、BAPX1基因及TCOF1基因，但半面短小征是以散发报道为主，所以，未来对于半面短小征的遗传学探究不仅需要进一步对上述染色体或基因位点进行检测研究，更需要收集更多拥有遗传背景的患者家系，才可能最终确定出致病基因。

3 半面短小征的临床表现

半面短小征的临床表现复杂多样，可涉及全身多个器官或系统。

3.1 半面短小征的典型临床表现

参照常用的Rollnick诊断标准[31]，半面短小征的典型表现包括:先天性下颌骨发育不良、眼球皮样囊肿、小耳畸形以及脊椎畸形。

下颌骨发育不良:单侧下颌骨的发育不良是半面短小最基本的症状，严重程度不一，轻者仅表现为关节的轻微错位，如患侧髁突的发育不良；重者则出现单侧髁突和/或下颌支不发育，甚至同侧关节窝缺如等。其中，髁突不发育的发生率约50%～70%[32]。下颌骨体各个方向的缩小，可引起腭部的宽度受限，进而影响上颌骨的生长发育，最终导致咬牙合关系紊乱。此外，下颌骨的发育不良亦累及附着于其上的肌肉，导致其发育不良，包括咬肌、颞肌、翼内肌和翼外肌等。其中，最显著的症状表现为大口畸形，即口角向患侧外延1～2 cm[33]。

眼部畸形:半面短小征常见的眼部畸形为眼球皮样囊肿和眼睑裂，两者的发病率分别为35%和10%，偶尔可伴发小眼畸形或无眼畸形[34]。

耳部畸形:半面短小征主要的耳部畸形是外耳畸形和中耳异常。对于前者，患者可出现小耳畸形以及从单纯的发育不良到完全卷曲萎缩的外耳畸形，外耳畸形中25%的患者会伴发耳前肉赘；对于中耳异常，患者常表现为传导性耳聋，发病率大约为30%～50%[35]。

脊柱畸形:主要表现为脊椎骨融合，发病率为40%～60%，常表现为枕骨和寰椎的融合，其次也可表现为相邻两个或多个颈椎部分或完全的融合。脊柱畸形也可表现为脊柱裂和肋骨的畸形[36]。

3.2 半面短小征的非典型临床表现

鼻、咽、喉部:鼻翼软骨发育不良或者鼻中隔软骨赘生物、悬雍垂裂鼻咽管狭窄伴腺样组织充填、喉软骨软化伴患侧会厌肥大、患侧舌肌不发育(为健侧1/4长)等[37-38]。

眼部:兔眼、内眦赘皮、上眼睑下垂、小角膜、前极性白内障、脉络膜异常和泪管闭锁等[39]。

耳部:外耳道胆脂瘤、持续性中耳炎、鳃裂囊肿和沿着耳前、下颌骨直至颈部皮肤异常的耳毛生长等[40]。

骨骼系统:锥形手指、脚趾畸形、脊柱侧弯、先天性斜颈、短颈等[41]。

心血管系统:先天性心脏病可见于5%～58%的患者，主要有法洛氏四联症、室间隔缺损，也可见大血管转位和主动脉弓畸形等异常。

呼吸系统:先天性肺发育不良。

泌尿生殖系统:直肠-阴道-尿道瘘、双侧肾脏转位异常、尿道下裂、膀胱输尿管反流、多囊肾、输尿管肾盂闭锁和肛门闭锁等[42]。

中枢神经系统:面神经和三叉神经麻痹、感音神经性耳聋、额叶和顶叶的脑沟变宽、大脑镰萎缩和钙化和持续性透明隔空洞伴神经运动发育迟滞等[43]。

4 结语

半面短小征从最初被报道至今已60余年，临床表型多样，病变可累及几乎全身所有的系统，而其诊断标准、病因、发病机制和遗传模式均仍未明了。根据现有的散发病例和遗传家系进行归纳研究后发现，约1%～2%的病例符合常染色体显性遗传的规律，具有不全的外显率和遗传异质性的特点。目前,对半面短小征的分子遗传学研究成为现阶段的重点，但关键性的致病染色体或基因尚无定论。在现已报道的相关异常染色体中，以14q22.3或22q11.2染色体的缺失备受关注。因此，聚焦于这些染色体区域的基因谱检测，将为后续筛选半面短小征的致病基因奠定基础。

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