USH2综合征型耳聋的基因型与表型特征研究进展*

吴玉森 王秋菊

USH2综合征型耳聋，是最常见的Usher综合征亚型，表现为先天性中至重度听力损失，迟发型渐进性视网膜色素变性(又称色素性视网膜炎)，且不伴有前庭功能异常，其发病率约占Usher综合征的56%～67%。Usher综合征又称遗传性耳聋-色素性视网膜炎综合征，是一个涉及听力下降、视网膜色素变性，伴或不伴有前庭功能障碍的常染色体隐性遗传病；根据其表型可分为三种亚型，分别为USH1、USH2、USH3型。Usher综合征发病率占2/10万～6.2/10万，最新报告的美国新生儿发病率达1/6 000(2015年)。目前国际上对USH2综合征型耳聋的视网膜色素变性特征研究较为丰富，但对听力学表型特征及前庭功能特征研究分析较为欠缺。由于USH2综合征型耳聋发病年龄、听力损失程度不同、迟发性视网膜色素变性、基因型表型异质性等特点，热点变异及基因区域限制变异的存在，使得临床医生对于USH2综合征型耳聋的早期发现、诊断、干预及预后的判断较为困难。本文对近年来对USH2综合征型耳聋的表型特征、检查、临床表型-基因型相关性、表型异质性、治疗及预后等综述如下。

1 USH2综合征型耳聋临床表型特征及相关检查

USH2综合征型耳聋作为临床上发病率最高的Usher综合征亚型，患者听力损失的发病年龄约为8月龄～14岁(平均年龄5岁)[1]，视网膜色素变性发病年龄约为10～38岁(平均年龄15±8.4岁)[1,2]。由于技术水平及认知的限制，人们最初认为USH2综合征型耳聋的听力损失为非进行性，但近些年随着对该疾病研究的深入及认识的进步，人们倾向于认为USH2综合征型耳聋表现为进行性听力损失[3]。USH2综合征型耳聋患者视觉损伤最初表现为夜盲症状，随着年龄的增加及病情的进展，最佳矫正视力及视敏度下降、视杆细胞缺损导致视野进展性缺损，视锥细胞功能缺失导致中心视力逐步退化，白内障等症状也将逐步表现出来，其视觉损伤最终进展为全盲或管状视野。

USH2综合征型耳聋患者纯音听阈测试常表现为中-重度感音神经性听力损失(部分USH2A基因突变患者为轻度听力损失)，缓降型听阈曲线(少数表现为谷型曲线、陡降型曲线、平坦型曲线)，约45%的患者纯音听阈曲线于500～1 000 Hz出现陡降至平坦的拐点[2]。USH2综合征型耳聋患者常见的眼科学检查特征：①视网膜电图：暗适应异常、视网膜电图波形消失；②视野缩窄：暗点、局限性缺损、周围视野退行性变、视野向心性缩窄、生理盲点扩大；③眼底镜检查：双侧视网膜色素上皮斑点状影、血管狭窄(以动脉较重)、蜡状视盘；④光学相干断层扫描(OCT)：视网膜厚度逐渐减小[1,4]。

2 USH2基因

USH2型共有USH2A、ADGRV1、WHRN三个基因，USH2A基因又名RP39，位于1q41(NC_000001.11),转录本NM_206933.2，含有91个外显子，编码USHERIN蛋白；ADGRV1基因又名USH2C/GPR98/VLGR1/FEB4/MASS1，位于5q14.3-q21.3(NC_000005.10),转录本NM_032119.3，含有72个外显子，编码粘附G蛋白偶联受体V1(又名VLGR-1/GPR98)；WHRN基因又名USH2D/DFNB31，位于9q32-q34(NC_000009.12),转录本NM_015404.3，含有20个外显子，编码WHIRLIN蛋白(表1)。

USH2A基因突变患者约占USH2型的58%～90%[5]，USH2A基因突变可导致遗传性耳聋及视网膜色素变性症状(USH2综合征型耳聋)，亦可仅导致视网膜色素变性症状(RP39)而不伴听力损失。ADGRV1/GPR98基因突变患者约占USH2综合征型耳聋的5%～19%[6]，其基因突变可导致遗传性耳聋及视网膜色素变性症状，最新研究表明，ADGRV1/GPR98突变与反射性癫痫相关[7]。WHRN(USH2D/DFNB31)基因突变患者约占USH2综合征型耳聋的0%～9.5%[6]，其基因突变可导致遗传性耳聋及视网膜色素变性症状(USH2综合征型耳聋)，亦可仅导致单纯的听力损失(DFNB31)而不伴视网膜色素变性。这些基因的表型异质性及复杂性也使得Usher综合征的正确诊断更为困难。截至到近期，已报道的USH2A基因变异位点约1 272个，其中致病位点792个；已报道的ADGRV1基因变异位点约779个，明确致病位点133个；WHRN基因变异位点约92个，致病位点16个(Usher-specific Leiden Open Variation Database：https://grenada.lumc.nl/LOVD2/Usher_montpellier/USHbases.html)。参考Leiden Open Variation Database、deafness variation database及ACMG/AMP 2015 guideline总结了已报道的中国人群部分USH2基因致病突变位点见表2。

表1 USH2综合征相关基因及表型特征

2.1USH2A突变基因的表型USH2A基因突变患者听力损失发病平均年龄约5.9岁[2]，听力损失程度为中度至重度，且听力损失呈进行性下降，听力曲线类型为缓降型或陡降型[3]。其听力损失范围特征：低频听力损失为15 dB，高频听力损失为60 dB；听力损失年平均下降阈值范围特征：低频0.4 dB/年，高频7 dB/年[3]。Pennings等[8]研究认为，在0.25～0.5 kHz，USH2A基因突变患者听力平均下降阈值为每倍频程9 dB，听力损失年平均下降阈值为0.5 dB。目前对USH2A基因突变患者的畸变产物耳声发射(DPOAE)幅值的变化、听性脑干反应(ABR)潜伏期及阈值的改变等客观听力学检查研究分析尚不明确。USH2A基因突变患者视网膜色素变性症状发病年龄多在13岁之前，多数患者早期出现夜盲症状、最佳矫正视力及视敏度下降，随着病情的进展，视杆细胞及视锥细胞功能逐步缺损，将分别导致视野进展性缺损和中心视力的逐步退化，后期多数患者将出现白内障等症状，至患者年龄约50岁时，患者视力进展为全盲或管状视野等极严重的视觉损伤症状[3,9]。目前，人们普遍认为USH2综合征型耳聋患者的前庭功能正常，然而，Magliulo等[10,11]通过对临床结合分子诊断的USH2A基因突变患者前庭功能检查表明，部分USH2A基因突变患者前庭功能可能存在潜在损伤。

动物模型的一致性：通过对Ush2a基因突变小鼠的研究表明，随着年龄的进展，突变小鼠表现出与人相似的基因表达及疾病进展过程，即：遗传性中至重度听力损失、视网膜渐进性萎缩[4,10]。USH2A编码的usherin蛋白表达于小鼠内耳毛细胞静纤毛底部、前庭毛细胞束、视网膜光感受器[12～14]，其听力学及眼科学检查表现为ABR阈值升高，视网膜电图的改变、进行性色素性视网膜炎。Yao等[13]的研究表明，2周龄的Ush2a突变小鼠ABR阈值明显升高，视网膜电图低振幅且无明显波形；3周龄时，Ush2a突变小鼠视网膜损伤进一步加重，表现为视网膜血管变细、视神经节变白、脉络膜血管清晰可见、视网膜各层逐渐萎缩。Yao等[13]进一步从分子表达层面动态显示小鼠视网膜逐步萎缩变性的原因及过程[13]，也进一步揭示了Ush2a突变小鼠视网膜进展性损伤表型的基因表达方面的部分因素，他们通过qPCR对小鼠视网膜中Ush2amRNA表达数量的动态检测发现，3周龄的Ush2a突变小鼠视网膜中表达的Ush2amRNA数量逐渐下降。Liu等[14]通过研究Ush2a突变小鼠耳蜗毛细胞形态发现，突变小鼠耳蜗顶端内外毛细胞形态正常而耳蜗基底部外毛细胞大量脱落，但内毛细胞及其静纤毛正常，这也对应了听力学上高频听力出现下降的表现；通过研究基因突变小鼠视网膜光感受器的动态细胞形态学变化过程，进一步证实了视网膜表型正常至迟发性色素性视网膜炎的表型变化过程；通过对比Ush2a突变小鼠的视网膜光感受器与正常对照组视网膜光感受器发现，新生Ush2a突变小鼠的视网膜光感受器与正常对照组组织学及视网膜电图并无明显区别，但10个月后，Ush2a突变小鼠视网膜光感受器细胞逐渐退化。

表2 已报道的中国人群USH2A、ADGRV1、WHRN基因的外显示序号、致病位点及核酸、氨基酸改变

基因外显子序号位点及核酸改变氨基酸改变参考文献42ic.8559-2A>Gp.(Tyr2854_Arg2894del)Dai 2008, Jiang 2015, Qu 2014, Zhao 2014, Chen 2014, Sun 201843c.8602delAp.(Asn2868Ilefs∗6)Huang 201344c.8769delTp.L2924FfsTer20Sun 201847c.9259-?_10182+?del-Sun 201847c.9319G>Tp.E3107XJiang 201548c.9450G>Ap.(Trp3150∗)Dai 2008, Sun 201848c.9453T>Ap.Y3151XJiang 2015, Sun 201848c.9469C>Tp.Q3157XJiang 2015, Huang 2013, Sun 201848c.9492_9498delTGATGATp.D3165fsXu 2011, Sun 201848ic.9570+1G>A-Huang 2013, Yang 2013, Qu 201449c.9723C>Ap.(Tyr3241∗)Jiang 201550c.9958G>T p.G3320CSun 201853c.10450C>Tp.R3484XHuang 201354c.10612C>Tp.(Arg3538∗)Jiang 201554c.10636G>T p.G3546XSun 201854c.10712C>Tp.Thr3571MetQu 2014-c.10962C>A p.Y3654XSun 201857c.11156G>Ap.(Arg3719His)Chen 2014, Sun 201852c.11235C>Gp.(Tyr3745∗)Chen 2014-c.11381+1delG-Sun 201861c.11806A>C p.T3936PSun 201862c.12275_12279delGAACCinsTGTGATGTGATTAAGGTp.R4092MfsTer2Sun 201863c.12868C>T p.Q4290XSun 201863c.12409delGp.R4137fsJiang 201563c.13040_13062delinsTCAGAAGTCAp.T4347IfsTer22Sun 201863c.13060_13063delp.4354_4355fsdelJiang 201563c.13339A>G p.M4447VSun 201865ic.14343+5G>A-Sun 201866c.14403C>Gp.(Tyr4801∗)Xu 2011, Sun 201866c.14556delCp.M4853CfsTer31Sun 201867c.14667delGp.G4889fsJiang 201567c.14720T > Ap.V4907DWang 201770c.15104_15105delCAp.Thr5035ArgfsX142Qu 201470c.15178T>Cp.S5060PSun 2018ADGRV18c.1379delAp.Q462RfsX36Yang 201322c.4878_4879insTTTGCTAATAp.A1630IfsX1Yang 201331c.6912dupG p.Leu2305Valfs∗4Wei C 201832c.7006C>Tp.R2336XJiang 201548c.10088_10091delTAAGp.V3363DfsX10Yang 201355c.11547delA p.I3849fsJiang 201570c.14451_14452del p.4817_4818delJiang 2015-c.14720T > Ap.V4907DWang 2017WHRN3ic.963+1G>A-Jiang et al., 2015

基因型表型异质性：USH2A基因存在表型异质性，部分USH2A突变患者表现出遗传性耳聋及视网膜色素变性症状，而另一些患者仅表现出视网膜色素变性症状[4]。Pierrache等[4]研究了表现出色素性视网膜炎症状的225例USH2A基因突变患者，其中152例患者表现为USH2型症状，而另外73例患者首发症状为视网膜色素变性且儿童时期未出现听力损失症状,USH2A基因突变的USH2型患者视网膜色素变性的发病年龄较仅有视网膜色素变性的USH2A基因突变患者早。USH2A基因不同位点甚至相近位点的USH2A基因突变可导致不同的临床表型，目前引起这种异质性的具体机制尚不清楚。有研究表明，不同USH2A基因突变类型患者表型严重程度不同：在USH2A型患者中，有两个截短变异的患者听力损失严重程度较没有两个截短变异的USH2A型患者更严重[3]。

区域限制突变：USH2A基因存在区域限制突变，即不同人种及不同国家人群热点突变不同。USH2A的突变位点c.2299delG (p.Glu767Serfs*21)约占欧洲USH2综合征型耳聋人群的15%～50%[9,15]，且欧洲不同国家人群的USH2A热点突变仍有较大差异。该突变被认为是祖先变异的结果，由于突变人群的迁徙运动，造成该突变在欧洲和其他大陆蔓延的现象[1]。而该位点在中国、日本等亚洲蒙古人种以及中东的非德系犹太人中并非热点突变[15]，通过总结中国人群致病位点同样可以发现，中国人群很少发现c.2299delG致病位点。与欧洲人群不同的是，Sun等[16]通过对119例USH患者的研究分析认为，中国人群中USH2A最常见的热点突变为c.8559-2A>G，约占中国USH2综合征型耳聋人群的19.1%。

基因位点及蛋白表达：USH2A位于染色体1q41,共72个外显子，基因编码USHERIN蛋白，USHERIN蛋白有2个亚型，分别为21号外显子编码的174 kDa的短同工型[17]及51号外显子编码的580 kDa的长同工型[18]。USHERIN作为黏附蛋白，在内耳毛细胞的Ankle连接及突触中表达，同时，在光感受器纤毛膜复合体及突触中也有表达(表1)。USHERIN蛋白及USH2蛋白复合体在内耳和视网膜细胞的发育和维持中发挥重要作用[19,20]。

2.2ADGRV1：USH2C/GPR98/VLGR1突变基因的表型ADGRV1/GPR98基因突变患者听力损失平均发病年龄约为8.1岁，其听力损失程度为中度至重度，听阈曲线类型为缓降型或陡降型。Abadie等[2]研究认为，ADGRV1/GPR98基因突变患者中度听力损失约占76%，缓降型听阈曲线约占66%，高频听力损失可能较USH2A基因突变患者重，其平均纯音听阈及听力损失程度与USH2A型患者无明显区别。ADGRV1/GPR98基因突变患者色素性视网膜炎发病年龄(或确诊年龄)约在8～76岁(中位年龄34.5岁)，发病特征表现为典型的进行性加重的视网膜色素变性症状,即：夜盲、视敏度下降、周围视野进展性缺损逐步出现，中心视力逐步退化及中晚期伴发白内障等。

动物模型的一致性：Adgrv1/Gpr98突变小鼠同样表现出与人的表型类似的遗传性听力损失，渐进性色素性视网膜炎等USH2综合征型耳聋表型特征。McGee等[21]研究表明，约3周龄的Gpr98/Adgrv1纯合突变小鼠表现出重度听力损失，但该时期视网膜未表现出异常，6月龄的Adgrv1/Gpr98纯和突变小鼠出现与年龄相关的视网膜退化。Adgrv1/Gpr98纯合突变小鼠表现出与表型相吻合的毛细胞形态学及听力学改变：出生后的小鼠外毛细胞出现渐进性紊乱，Corti器基底部外毛细胞出现缺失；ABR阈值明显提高，DPOAE无反应[21]。Yagi等[22]对Adgrv1/Gpr98纯和突变小鼠研究同样表明，Adgrv1/Gpr98突变小鼠表现出先天性听力损失，耳蜗毛细胞形态学及听力学检测表现为耳蜗静纤毛形态渐进性退变、Corti器外毛细胞缺失、ABR阈值增高、DPOAE异常。

临床表型异质性：ADGRV1/GPR98基因也存在临床表型异质性，部分ADGRV1/GPR98突变患者表现为USH2综合征型耳聋，而另一些ADGRV1/GPR98突变患者仅表现出肌阵挛性癫痫症状[7]。Myers等[7]研究认为，杂合错义突变的ADGRV1导致肌阵挛性癫痫，且由ADGRV1突变导致的肌阵挛性癫痫比例约为6%。

基因位点及蛋白表达：ADGRV1/GPR98位于染色体5q14.3～q21.3，共91个外显子，该基因编码黏附G蛋白偶联受体V1蛋白，GPR98表达于视网膜光感受器突触、外界膜、连接纤毛及耳蜗内外毛细胞束静纤毛基底部[21,23](表1)。

2.3WHRN：USH2D/DFNB31突变基因的表型WHRN/DFNB31基因突变患者约占USH2型的0～9.5%[6]，其听力损失平均发病年龄约为5岁[2],表现为典型的中度至重度听力损失，迟发型进行性视网膜色素变性的USH2型表型特征。由于基因突变频率较低，针对该基因突变患者的听力学及眼科学研究分析较少。

临床表型异质性：与USH2的其他基因一样，WHRN/DFNB31也存在基因型表型的异质性,其基因突变可导致遗传性耳聋及视网膜色素变性症状(USH2综合征耳聋)，亦可仅导致单纯的听力损失(DFNB31)而不伴视网膜色素变性。其临床表型的异质性在基因层面表现为WHRN/DFNB31基因突变导致其编码的Whirlin蛋白N端和C端区域翻译的提前终止，往往会分别导致USH2D(遗传性耳聋及视网膜色素变性症状)和DFNB31(单纯的听力损失，不伴视网膜色素变性)两种表型[24,25]。这种基因型及表型的相关性同样体现在小鼠模型上,Dfnb31基因突变小鼠第1外显子变异，导致小鼠听力损失及迟发性视网膜色素变性，然而，Dfnb31小鼠第6～9外显子变异，导致小鼠仅出现听力损失但并未表现出视觉损伤[26]。

基因位点及蛋白表达：WHRN/DFNB31位于9q32～q34，共20个外显子，该基因编码WHIRLIN蛋白，WHIRLIN蛋白位于内耳毛细胞静纤毛顶部、底部连接复合体、视网膜光感受器细胞和前庭器官(表1)。Whirlin N端区突变损伤了全链Whirlin于内耳及视网膜的表达，导致中至重度听力损失及视网膜变性，而Whirlin C端区变异仅导致听力损失，而视网膜仍保留部分功能，未产生视网膜变性[26～30]。这可能解释了人类的不同DFNB31位点突变导致不同表型的原因。

2.4USH2其他相关基因PDZD7基因曾被认为是USH的修饰基因，但研究表明，PDZD7基因可通过与USH2基因共同作用而加重USH2表型。伴有PDZD7突变的USH2综合征型耳聋患者与单纯USH2基因突变患者相比，其听力损失的发病年龄提前、色素性视网膜炎的严重程度增加[31]。PDZD7基因通过交互PDZ结构与WHRN、USH2A、ADGRV1基因相互作用，且对正常听力及静纤毛的适当功能、发育及形态非常重要。PDZD7蛋白作为Usher蛋白复合体的一部分，与Usher蛋白GPR98、USHERIN相互作用，且作为高表达的支架蛋白存在于内耳毛细胞静纤毛、光感受器连接纤毛中[32]。有研究证实，PDZD7位于引起ARNSHL的基因DFNB57基因座，PDZD7基因突变可引起常染色体隐性非综合征型听力损失(ARNSHL)[31]。

3 USH2蛋白相互作用

Usher基因表达及编码蛋白形成相互作用组进而引起相似的表型[33～35]。Usher综合征的发病基础是内耳毛细胞发育的缺损及视网膜感光细胞的维护缺失。USH2蛋白在毛细胞中参与毛细胞的形成、机械电信号的转导及毛细胞突触囊泡的运输,动物实验证实，USH2蛋白(Usherin，Vlgr-1，Whirlin)组成毛细胞静纤毛Ankle连接复合体的主要组成部分，有研究认为Ankle连接可能参与了毛细胞静纤毛的形成[36]。Whirlin-Cib2-Myosin15a构成相互作用组，共同组成内耳毛细胞静纤毛顶部连接机械传导复合体，参与机械电信号转导，且共同参与维持毛细胞结构及功能。USH蛋白(Protocadherin 15，Cadherin 23，Harmonin，Clarin-1，Usherin，Vlgr-1，Whirlin)均表达于发育或成熟阶段的毛细胞机械电信号传导的二阶神经元突触中，这些蛋白形成复杂的复合体，可能参与毛细胞突触的运输[36]。

USH2蛋白复合体在光感受器细胞中参与突触囊泡的融合。USH2蛋白相互作用，活体中形成蛋白复合体[20]，缺失一种USH2蛋白将会影响到另外两种USH2蛋白的定位。Whirlin 蛋白能够将Usherin及Vlgr-1蛋白引导至光感受器纤毛膜复合体，Whirlin、Espin、Vlgr-1是组成USH2蛋白复合体的支架蛋白[37]。Vlgr-1、Protocadherin 15和Clarin-1光感受器突触相互作用，共同参与囊泡的融合。

4 治疗方式及早期诊断的意义

作为最常见的涉及眼睛和耳两个感觉器官的综合征型疾病，USH2综合征型耳聋因其听力损失程度的差异，视觉损伤的迟发性，导致临床上做到早期发现、早期诊断、早期介入较为困难。低龄USH2综合征型耳聋患者可表现为中度甚至轻中度耳聋，其听力损失影响大脑接收声音刺激进而影响其言语发育，患者表现为语后听力下降，因而临床症状不易被早期发现。而听力损失较轻的USH2综合征型耳聋患者多因易被发现及重视的视力问题(夜盲等)首诊于眼科，其初诊为非综合征型色素性视网膜炎的概率也会相应增加。在耳鼻咽喉科门诊中，部分USH2综合征型耳聋的患者，尤其是低龄患者可能已出现听力下降，但视觉异常尚不明显或未得到关注，因此在起始阶段往往被初诊为感音神经性聋；因而对于低龄听力损失患者进行耳聋基因的检测及详细的听力学检查(包括ABR、DPOAE)尤为重要，也使得类似Usher综合征这种表现为迟发型症状的遗传性疾病能够得到早期诊断，进而能够早期介入治疗。

目前对USH2综合征型耳聋的治疗多局限于改善听力损失及延缓视网膜的退化，通过助听器及人工耳蜗植入来矫正听力，口服药物延缓视网膜色素变性，但无法改变色素性视网膜炎进展过程，并没有“真正的”治疗。Lemos等[38]证实，通过使用多佐胺及酮咯酸治疗Usher综合征的色素性视网膜炎，可以提高患者的视敏度。早期服用适量的维生素A棕榈酸酯可能延缓色素性视网膜炎的进展[39]。Berson等[40]通过研究儿童色素性视网膜炎患者服用维生素A棕榈酸酯的效果证实，维生素A棕榈酸酯可以延缓锥体视网膜电图振幅下降；而基因治疗、细胞转化、人工视网膜植入也已取得较大进展[41]，其中备受关注的基因治疗在动物实验中已取得较大进步，人们已可运用腺相关病毒将野生型USH基因植入Ush1基因敲除小鼠，使得Ush1基因敲除小鼠听力及平衡功能可得到一定时间的恢复[42,43]。对Ush2综合征型耳聋治疗的探索可采用相同的方式，对Ush2基因敲除小鼠的听力损失进行基因治疗实验，再进一步扩展到哺乳动物基因治疗实验，但Ush2各基因较大等因素也制约着通过病毒转染方式进行基因治疗实验的进一步实施。目前耳聋基因治疗也存在问题，基因治疗的介入时间、治疗方式、治疗持续性的问题仍需进一步的探索。目前针对Usher突变小鼠的基因介入治疗需要早期通过病毒载体转染的方式，但可能这仅仅只能是个延缓细胞损伤进展的治疗方式，使早期损伤的毛细胞或静纤毛得到一定时间的恢复，已经死亡的毛细胞难以通过基因治疗使其再生，因此，针对发病中晚期的患者的基因治疗可能需要通过干细胞植入引导分化的方式进行。

早期进行分子诊断将有助于未来从遗传方面解决USH2综合征型耳聋患者后代耳聋及视网膜色素变性等问题，对其进行产前干预，也将能够对USH2综合征型耳聋家系进行遗传咨询、婚育指导、产前干预、耳聋治疗；同时，也将进一步完善对于USH2综合征型耳聋的研究、诊疗流程，并进一步了解USH2基因型-表型谱。