王欣，吳勇，孟慶婭，關(guān)勇

尿道下裂（hypospadias）是指在胚胎發(fā)育過(guò)程中，陰莖結(jié)構(gòu)不完全閉合，尿道口沿陰莖腹側(cè)移位形成畸形。男性新生兒尿道下裂的發(fā)病率為5‰～8‰，且呈上升趨勢(shì)，是發(fā)病率僅次于隱睪的先天性睪丸未降畸形（undescended testis）[1]。法國(guó)人Barcat按矯正下彎后尿道口退縮的位置對(duì)尿道下裂進(jìn)行分型，分為前段型（尿道口位于陰莖頭腹側(cè)面，正常尿道口的下端或冠狀溝）、中段型（尿道口位于陰莖干）及后段型（尿道口位于陰莖根部及陰囊之間、陰囊、會(huì)陰）[2]。這種分類(lèi)和評(píng)估方式雖然簡(jiǎn)單，但是并沒(méi)有將組織發(fā)育不良、陰莖大小、龜頭大小及尿道板數(shù)量、海綿體分裂程度及陰囊異常等這些對(duì)矯正術(shù)有重要影響的因素考慮進(jìn)去，因此，更加詳細(xì)的分類(lèi)也只有在術(shù)中才能完成。與尿道下裂相關(guān)的綜合征約有200多種，主要包括腎母細(xì)胞瘤、無(wú)虹膜、泌尿生殖系統(tǒng)畸形及精神發(fā)育遲滯[3]。目前，研究發(fā)現(xiàn)多種因素均與尿道下裂有關(guān)，包括遺傳因素、產(chǎn)前激素不足、母體胎盤(pán)因素及環(huán)境影響，因此，尿道下裂往往是多因素結(jié)合的產(chǎn)物[4]。從基因及遺傳因素分析，尿道下裂具備明顯的家族聚集性，7%的患兒會(huì)影響第一、第二或第三代親屬。其中，前段性和中段性的遺傳易感性表現(xiàn)得更為明顯[5]。尿道下裂受父母雙方等同的遺傳影響，約占57%～77%[6]。30%的尿道下裂可以找到明確的遺傳因素[7]?，F(xiàn)對(duì)近年尿道下裂分子遺傳研究的進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 尿道下裂直接相關(guān)的染色體異常

目前已有報(bào)道提出，許多睪丸發(fā)育異常可能造成性腺發(fā)育不良，例如Swyer綜合征。因此，睪丸發(fā)育相關(guān)的遺傳因素改變，可能也是尿道下裂的病因之一。有研究顯示，WT1（wilms tumor 1）基因雜合突變與嚴(yán)重的尿道下裂及生殖器畸形有關(guān)[8]。SF1基因是一類(lèi)由NR5A1編碼的轉(zhuǎn)錄因子，位于染色體9q33.3，屬于NR5A家族，是參與性腺、腎上腺、下丘腦發(fā)育的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子。SF1突變導(dǎo)致性別障礙、腎上腺皮質(zhì)功能不全、無(wú)精及尿道下裂，與孤立尿道型下裂有關(guān)[9]。SOX9、DMRT1和GATA4在性腺發(fā)育成睪丸前就開(kāi)始發(fā)揮功能，且其基因遺傳的改變可能與包括嚴(yán)重尿道下裂在內(nèi)的男性性發(fā)育障礙（disorders of sex development，DSD）有關(guān)。其中SOX9及其調(diào)控區(qū)域突變會(huì)影響睪丸發(fā)育，繼而導(dǎo)致DSD。進(jìn)一步檢測(cè)顯示，SOX9蛋白在尿道板上皮、包皮腺、陰莖海綿體和腹壁外胚層中均有表達(dá)，在小鼠模型中調(diào)控其表達(dá)可能改善尿道下裂的情況[10]。此外，有約7%的尿道下裂患兒可檢測(cè)出性染色體異常（例如Krimelelter綜合征、48，XXYY） 及其他嵌合突變 [如45，X/46，XYq－、45，X/46，Xidic（Yp）、45，X/69，XXY等][11]。

2 與尿道下裂直接相關(guān)的基因突變

越來(lái)越多的研究者開(kāi)始關(guān)注尿道下裂與基因突變之間的關(guān)系，然而，隨著研究的不斷深入，仍有許多重要基因的功能值得探索。目前，后段型尿道下裂更傾向于是一種單基因突變疾病，而前段型的病因則常伴有多基因突變或多種其他因素[6]。

影響男性外生殖器發(fā)育的三大途徑包括雄激素非依賴(lài)型、雄激素依賴(lài)型、內(nèi)分泌及環(huán)境因素[12]。在生殖結(jié)節(jié)發(fā)育的早期，雄激素非依賴(lài)型途徑是最重要的激活途徑，同時(shí)此途徑依賴(lài)于骨形成蛋白（bone morphogenetic protein，BMP）、Wnt5a（winglesstype MMTV integration site family member 5A）、成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子（fibroblast growth factor，F(xiàn)GF）、SHH（sonic hedgehog）以及同源盒基因A（homeobox A，HOXA）的功能[13]。

陰莖的發(fā)育需要HOXA、HOXB、HOXD基因的參與，敲除小鼠這些基因均會(huì)誘發(fā)生殖器發(fā)育缺陷[14]。其中，HOXA4和HOXB6是中國(guó)人群中最常見(jiàn)的突變基因，此外，還檢測(cè)出BMP4和BMP7的基因突變[15]，HOXA13突變常出現(xiàn)于手足生殖器綜合征（hand-foot-genital syndrome，HFGS）人群[16]。一些特有的FGF基因家族成員與生殖器官發(fā)育有關(guān)，有研究在動(dòng)物模型試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)HOXA13通過(guò)BMP7和FGF8調(diào)節(jié)雄激素受體（androgen receptor，AR）表達(dá)和平滑肌血管生成[17]，還有研究在小鼠動(dòng)物模型中發(fā)現(xiàn)FGF10與雄激素信號(hào)有關(guān)[18]。有研究表明SHH表達(dá)于尿道板上皮細(xì)胞，在生殖器發(fā)育中發(fā)揮重要作用，參與細(xì)胞生長(zhǎng)分化[19]。

3 尿道下裂相關(guān)激素合成及功能障礙的基因

越來(lái)越多的證據(jù)表明，雄激素合成或者AR及其信號(hào)通路異常與尿道下裂密切相關(guān)。如5α-脫氫酶Ⅱ，可以將睪酮轉(zhuǎn)化為脫氫睪酮，在一些嚴(yán)重的尿道下裂并伴有其他生殖系統(tǒng)畸形的患者中，可以檢測(cè)到相關(guān)基因SRD5A2的突變[20]。

黃體生成激素受體（luteinizing hormone receptor，LHR）基因的改變與尿道下裂及小陰莖有關(guān)[21]。3β-羥基類(lèi)固醇脫氫酶功能障礙導(dǎo)致睪丸、腎上腺功能異常，最終造成尿道下裂及腎上腺功能障礙，這類(lèi)患兒往往伴有高水平的脫氫表雄酮和17-羥基孕烯醇酮[22]。還有一些少見(jiàn)的基因缺陷，如STAR和CYP11A1，由于此類(lèi)基因缺陷導(dǎo)致嚴(yán)重的去雄激素化。此類(lèi)尿道下裂患兒常伴有17α-羥化酶或CYP11A1氧化還原酶的缺乏[23]。總之，激素相關(guān)基因異常所導(dǎo)致的尿道下裂約占全部患兒的20%[24]。

4 尿道下裂與雄激素抵抗

AR基因定位于X染色體上，介導(dǎo)雄激素的生物功能[25]，其表達(dá)貫穿于陰莖和尿道發(fā)育的全過(guò)程。在尿道下裂患兒中，研究者檢測(cè)出睪酮（testosterone）和二氫睪酮（dihydrotestosterone，DHT）與AR的結(jié)合能力下降，進(jìn)一步研究顯示，此類(lèi)患兒存在嚴(yán)重的AR基因突變[15]。此類(lèi)患兒血漿中睪酮水平往往是正常的，但其對(duì)雄激素的敏感性下降。除了基因突變，AR基因氨基端多聚谷氨酰胺重復(fù)域的長(zhǎng)度也會(huì)影響AR的轉(zhuǎn)錄激活，其中被CAG重復(fù)編碼的較長(zhǎng)的多聚谷氨酰胺重復(fù)序列增加尿道下裂的風(fēng)險(xiǎn)[26]。

AR基因異常是染色體正常的嚴(yán)重性DSD患者的經(jīng)典突變基因。然而，仍有約3%的單純尿道下裂患兒存在此基因突變[27]。即使是很小的突變形式，已經(jīng)可能造成嚴(yán)重的生殖器畸形或者孤立性不孕。還有更多的AR突變型尚待研究，辨別這些AR突變的生物學(xué)意義有助于揭示激素水平與這些患兒性成熟的關(guān)系，同時(shí)向父母提供準(zhǔn)確的遺傳咨詢(xún)信息。

5 尿道下裂相關(guān)的其他基因突變

有許多其他的基因與尿道下裂有關(guān)。通過(guò)全基因組測(cè)序和病例對(duì)照研究發(fā)現(xiàn)，編碼甘油二酯激酶K的DGKK基因的2個(gè)單核苷酸多態(tài)性（SNP）位點(diǎn)（rs1934179和rs7063116）與尿道下裂密切相關(guān)[6]。特定的等位基因可以使尿道下裂的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)增加1倍，然而DGKK基因的功能和作用還有待進(jìn)一步研究。在小鼠模型中，DGKK基因參與了尿道板和周?chē)g質(zhì)細(xì)胞的分化[28]，當(dāng)此類(lèi)遺傳變異與環(huán)境因素，特別是農(nóng)藥暴露相結(jié)合時(shí)，顯著增加了尿道下裂的風(fēng)險(xiǎn)[29]。

MAMLD1（mastermind-like domain containing 1）是近年發(fā)現(xiàn)的性發(fā)育障礙主要致病基因，其主要的臨床表現(xiàn)為尿道下裂[30]。大量體外實(shí)驗(yàn)提示，MAMLD1突變影響性發(fā)育關(guān)鍵時(shí)期的睪酮分泌，從而產(chǎn)生尿道下裂等性發(fā)育障礙，MAMLD1基因也是目前的研究熱點(diǎn)。

ATF3也是尿道下裂的熱點(diǎn)基因，其在尿道下裂患兒皮膚中的表達(dá)顯著高于正常兒童[31]。其mRNA的表達(dá)量受小鼠雌激素水平調(diào)節(jié)。尿道下裂患兒包皮中ATF3蛋白表達(dá)量遠(yuǎn)高于正常兒童。在體外試驗(yàn)中，乙炔雌二醇激活A(yù)TF3啟動(dòng)子及下游序列的表達(dá)，同時(shí)，尿道下裂患兒也被檢測(cè)出了多種ATF3基因的變異，而正常兒童尿道中不表達(dá)ATF3基因[32]。當(dāng)然，盡管有證據(jù)提示ATF3基因與尿道下裂有關(guān)，其具體的功能和變異仍需要進(jìn)一步研究。

6 結(jié)語(yǔ)和展望

大多數(shù)情況下，尿道下裂是基因及多種因素共同作用的產(chǎn)物，例如新生兒低體質(zhì)量、母親高血壓、子癇前期、抗癲癇藥物和糖尿病等。而與尿道下裂有關(guān)的基因包括BMP、FGF、HOXA、SRD5A2、CYP11A1等。此外，還有一些嚴(yán)重的綜合征與尿道下裂相關(guān)，例如HOXA13基因突變引起的HFGS等。盡管目前有許多研究發(fā)現(xiàn)了大量尿道下裂相關(guān)基因，但仍需大樣本病例對(duì)照研究來(lái)明確這些標(biāo)志物的診斷效能及生物學(xué)意義。同時(shí)，隨著測(cè)序技術(shù)的發(fā)展，外顯子或者全基因組測(cè)序也將揭示基因與基因、基因與環(huán)境的相互作用，更好地探索尿道下裂的分子機(jī)制，從而探尋合適分子標(biāo)記物及治療干預(yù)的靶點(diǎn)。