女性生殖道畸形的病因学研究现状

孟戈，段华，马晓黎

女性生殖道畸形是由于胚胎期女性生殖系统发育障碍所致的以生殖系统形态学破坏为特征的先天性疾病，可引起闭经、性交困难、不孕、反复流产、痛经等一系列临床症状，严重影响女性患者的生殖生理与身心健康。临床上生殖道畸形并不罕见，由于部分患者无明显临床症状，真正的患病率难以确定。文献报道，在各类生殖道畸形中，子宫畸形最为常见，其在普通人群中发生率为5.5%（3.5%～8.5%），不孕妇女中为8.0%（5.3%～13.3%），反复流产妇女中为13.3%（8.9%～24.5%）[1-2]。由于女性生殖道发育受多种基因网络调控，具有极其精细的时间顺序和空间关系，是一个极其复杂的连续动态过程，目前女性生殖道畸形的确切病因尚未明确。近年来，随着高通量测序等临床基因诊断技术的飞速发展，基因敲除小鼠和鸡胚模型等动物实验研究的广泛应用，已筛选出多个发育关键基因。掌握女性生殖道发育各阶段的分子调节机制有助于更好地理解和诊治生殖道畸形。现对女性生殖道畸形的病因学研究进展进行综述。

1 女性生殖道的胚胎形成与发育异常

女性生殖道的胚胎发育起源于覆盖胚胎全长的间介中胚层，发育过程分为性未分化阶段和性分化阶段。胚胎第6周时，生殖管道具有双向潜能，形成双套生殖管道，无论男性或女性都有一对中肾管和一对副中肾管（苗勒管）。中肾管由中胚层细胞增生形成，苗勒管发生于中肾管外侧，由体腔上皮向间充质内凹陷形成纵沟。女胎的性腺分化为卵巢，因无雄激素与抗苗勒管激素的作用，中肾管退化，苗勒管向尾部迁移、延伸、扩展，穿过中肾管并在泌尿生殖窦处融合，形成Y形结构的子宫阴道原基，随后分化衍生形成女性生殖管道。双侧苗勒管上段保持分离，发育为双侧输卵管；下段于中线处合并形成子宫、子宫颈及阴道上段（2/3～4/5）。最初子宫底遗留一个中隔，在胚胎第9周开始吸收，至妊娠20周完全消失，形成一个单一的宫腔、子宫颈及阴道上段。以上任一阶段停止发育或发育不全均可导致不同类型的生殖道畸形，例如苗勒管未发育或其尾端发育停滞而未向下延伸，可致阴道和（或）子宫的缺失或闭锁，即MRKH综合征；苗勒管发育不全可致幼稚子宫；一侧苗勒管发育不全或缺失可致单角子宫、残角子宫；双侧苗勒管未融合或融合不全可致双子宫或双角子宫；融合后吸收障碍可致纵隔子宫等[3-5]。

2 苗勒管发育的关键基因

苗勒管是女性生殖道的原基，胚胎发育的不同阶段受到多个转录因子和信号分子的协同调控。近年来，研究者通过DNA测序、变性高效液相色谱（DHPLC）等基因诊断技术，结合基因敲除小鼠和鸡胚模型等动物实验研究，已筛选出多个苗勒管发育关键基因，且不同研究团队之间研究结果具有较高的吻合度。在苗勒管与中肾管交互作用、苗勒管形成及分化衍生过程中，发挥重要作用的基因主要包括Lim1、配对盒基因2（paired box gene 2，PAX2）、TCF2、Wnt基因家族（Wnt4、Wnt5a、Wnt7a、Wnt9b）和同源盒基因（HOX基因）家族（HOXA9、HOXA10、HOXA11、HOXA13）等[6-8]。

2.1 Lim1基因 Lim1也称为LHX1，编码Lim同源结构域转录因子。Lim1基因位于染色体17q12，除了在胚胎头部和肾脏发育中发挥作用，还在女性生殖系统形成过程中起重要作用[9]。有研究发现，Lim1基因是苗勒管前体细胞增生、内陷及延伸的必要条件[10-11]。在小鼠胚胎发育的不同阶段，中肾管和苗勒管上皮细胞中均可检测到Lim1基因的表达，Lim1基因敲除的雌性小鼠虽然拥有正常卵巢形态，但是苗勒管衍生物完全缺失，即无子宫、阴道上段和输卵管。Huang等[12]发现，在小鼠苗勒管延伸过程中，Lim1能保持苗勒管上皮初始细胞的自主性，Lim1基因缺失可导致苗勒管延伸失败，表现为子宫发育不全、子宫内层环形肌层和子宫内膜缺失。Sandbacka等[13]和Ledig等[14]在MRKH综合征的成年女性患者中检测到Lim1基因存在杂合突变，而在健康对照女性的基因组中未发现该突变。因此，上述研究均提示Lim1基因是苗勒管胚胎发育的重要先决条件，Lim1基因突变可能是女性生殖道畸形的致病原因之一。

2.2 PAX2基因 其位于染色体10q24，是PAX基因家族中的一员，在胚胎发育过程中通过编码核转录因子，促进组织增生、抑制细胞凋亡以及协调细胞特殊分化，在泌尿生殖系统的发育和肿瘤形成中发挥重要调控功能[15-16]。Mullen等[17]发现，PAX2基因缺失的雌性鼠胚中苗勒管逐渐退化，最终导致生殖系统和肾脏缺如。Torres等[18]在PAX2基因敲除小鼠模型中发现，胚胎发育初期中肾管呈尖端短小状，未发生延伸并逐渐退化，苗勒管正常萌生并沿着逐渐缩短的中肾管进行延伸，随后与中肾管一同消失。Atsuta等[19]在鸡胚实验中发现苗勒管形成受Fgf/Lim1和Bmp/PAX2信号通路的共同调控，位于中肾头侧区域的Bmp信号分子启动该区域体腔上皮中PAX2表达，随后协同Bmp通过转化生长因子受体2（FGFR2）介导激活了苗勒管前体细胞中Lim1表达，启动苗勒管细胞进入萌生发育阶段。由此可见，PAX2基因是苗勒管胚胎发育中必不可少的条件。

2.3 TCF2基因 其位于染色体17q12，也称HNF1β，是子宫畸形患者中发现的首个致病突变体。据报道，在99例携带TCF2基因缺失或点突变的女性队列中，女性生殖道畸形的发生率为18.2%。Lindner等[20]首次报道一个青少年起病的成人型糖尿病（maturity-onset diabetes of the young，MODY）家系，该家系中2例携带TCF2基因杂合突变的女性均患有MRKH综合征、肾脏疾病及MODY。随后多项研究发现散发MRKH综合征患者也存在TCF2基因突变，除1例外均合并肾脏疾病和糖尿病[21-22]。Oram等[23]报道在同时合并子宫和肾脏畸形的患者中存在TCF2基因突变者约占18%，而在单纯子宫畸形患者中未发现TCF2基因突变。先天性肾脏和泌尿道畸形患者中TCF2缺失和突变的平均检出率为19%（5%～31%）。亦有研究认为TCF2基因突变体与双角子宫、双子宫、双宫颈等生殖道畸形有关[14]。因此推测，TCF2基因突变或缺失可能与复杂性泌尿生殖道畸形有关。

2.4 HOX基因家族 HOX基因属于同源异型盒基因家族，在女性生殖道分化过程中起重要作用。研究表明，HOX基因家族沿着苗勒管长轴呈节段性表达，其排列顺序与作用顺序和位置有关，具有高度的时空特异性[24]。在女性生殖道发育过程中，HOXA9表达在输卵管，HOXA10表达在子宫体，HOXA11表达在子宫体和子宫颈，HOXA13表达在阴道上段[25]。文献报道，HOXA10基因突变可致苗勒管前轴同源异型转化，约1/4子宫上段转化为输卵管，发生苗勒管融合异常，形成双子宫、双宫颈等。HOXA11基因缺失或被HOXA13替代时，可影响子宫辐射轴结构形成，子宫下段形成宫颈阴道样结构。HOXA13基因调控苗勒管下段衍生物的分化，HOXA13基因敲除小鼠表现为苗勒管下段发育不全。HOXA13基因突变可以引起女性手-足-生殖道综合征（Hand-Foot-Genital Syndrome，HFGS），主要特征是肢体和生殖道畸形。其典型表现为拇指宽短和食指短小，大脚趾宽短甚至缺失。手/足X射线显示手足的第一掌骨均缩短，腕部梯形舟骨融合和足部楔形舟骨融合。生殖道畸形包括双/分隔子宫、宫颈和阴道，临床表型严重程度不一。HOXA9、10、11、13基因敲除雌性小鼠表现为生殖道的发育缺陷[26-28]。因此可见HOX基因家族在苗勒管分化阶段起关键作用。

2.5 Wnt基因家族 该家族通过调节细胞间信号传导通路在生殖道胚胎发育过程中发挥重要作用。有研究报道，Wnt4是首个在人类胚胎中被发现与子宫畸形密切相关的基因，可调控苗勒管形成细胞的迁移启动、细胞分化，是苗勒管内陷（invagination）的必要条件[29-31]。Wnt4缺失的雌性小鼠苗勒管系统结构缺如。Wnt4对于子宫内膜腺体和子宫肌层组织发育不可或缺。人Wnt4基因突变可能是合并高雄激素血症的MRKH综合征患者的致病因素。因此，对于高雄激素血症合并苗勒管衍生物发育不良的患者应高度怀疑Wnt4基因突变的可能，部分患者可合并先天性心脏病或泌尿系统异常。Wnt5a对苗勒管后部（子宫颈、阴道）及出生后子宫腺体的发育是必需的。Wnt5a突变的雌性小鼠子宫短小而卷曲，子宫颈及阴道发育不良，且内膜腺体形成受阻。Wnt7a在苗勒管分化及维持HOX基因表达中起重要作用，Wnt7a基因敲除雌性小鼠子宫体积极小，阴道与子宫及子宫与输卵管间界限缺陷，子宫肌层菲薄且子宫内膜腺体缺失。Wnt9b对苗勒管后部延伸及生殖管道形成很关键。Wnt9b基因敲除的雌性小鼠卵巢组织正常，但输卵管、子宫、阴道上部及肾脏缺失。Wnt基因家族与HOX基因家族协同作用，确保生殖道沿机体前后轴正常发育[32-35]。

3 结语与展望

女性生殖道承载着卵子受精、早期胚胎发育、着床、胎儿发育和分娩的关键生殖事件，也是妇科疾病多发的部位。生殖道发育畸形严重影响女性患者的生殖力与生理功能。因此了解生殖道的发育过程和分子调节机制有利于理解各类生殖道畸形疾病和改善患者生殖力。生殖道发育是一个多因素、多阶段、多基因相互作用的复杂过程，需要众多分子和信号通路高度协调的参与完成。既往胚胎发育相关研究绝大多数为小鼠模型或鸡胚实验等动物实验研究，缺乏临床数据支持。近年来，通过微阵列-比较基因组杂交（array-CGH）、DNA测序、DHPLC等技术可以发现潜在的染色体畸变、差异表达基因、基因突变和单核苷酸多态性（SNP）。随着人类基因组序列的明确，高通量三代（PacBio）全长转录子测序技术的应用，大数据人工智能分析系统的研发，今后的研究有待更多的临床实验数据加以证实，从全基因组层面研究该疾病，进一步阐明生殖道畸形的病因学机制，及早发现潜在基因靶点，将有助于进行产前诊断和宫内靶向基因治疗，纠正生殖道畸形造成的生殖缺陷。