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尿道下裂相关基因的突变研究

作　者: 陈太基
导　师: 沈岩
学　校: 中国协和医科大学
专　业: 生物化学与分子生物学
关键词: 医科大学生殖结节博士学位论文尿道雄激素受体泌尿生殖系统外生殖器阴茎体协和阴茎头
分类号: R695
类　型: 博士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

尿道下裂是男性泌尿生殖系统最常见的先天性畸形之一，是由于正常尿道、包皮以及阴茎腹侧方面的发育缺陷所致，主要表现为尿道外口异位，阴茎弯曲畸形，阴茎背侧包皮堆积等。其发病原因至今仍不清楚。一般报道其发生率在1／300-1／125的出生男婴之间，并且在许多国家中尿道下裂的发病率具有逐年增加的趋势。男性性器官的发育是完全雄激素依赖性的。在孕龄8周时，男女生殖器官还处于模糊状态。从第8周开始，未分化性腺在SPY等的启动下分化为睾丸。在性分化的级链反应中，SOX9是SRY的直接靶点，SOX9与SRY结合后也参与Sertoli细胞特异的抗米勒氏激素的表达调节和胎儿睾酮的表达调节。WT1是一个长效表达基因，在胚胎发育的早期到晚期均有特异的男性发育调节作用。性分化启动后，胎儿睾丸的Leydig细胞受到母体hCG的刺激，hCG与LHR结合使Leydig细胞活化并分泌睾酮等雄性激素，睾酮在SRD5A2的催化下转变为DHT，一种更高活性的雄激素形式。睾酮、DHT与雄性激素受体(AR)结合后，性分化发育的级链反应继续进行。因此从传统意义上讲，尿道下裂的发生应该是由于雄激素代谢途径的缺陷所致。文献报道，雄激素代谢途径的一些分子的缺陷，包括SRD5A2、AR、WT1、SOX9等缺陷确实可导致尿道下裂。但这些缺陷，甚至包括其它的异常如染色体异常、综合征相关尿道下裂等只能解释不到30％的尿道下裂的病因。这个事实突显了应该从其它方面寻找尿道下裂的遗传学解释。对于正常男性尿道发育过程分子机制的理解可能会揭示尿道下裂的病因，在很大程度上，正常男性尿道的发育与肢体、上腭、心脏等的发育相似，它们都经历一个组织表型的转换。这个转换的本质是表皮细胞向间充质细胞的改变，或间充质细胞到表皮细胞的转化。这个转化涉及一个信号级链反应，这个级链反应包含Hedgehog、TGFβ信号途径及一些HOX等分子。这些分子总是作为细胞-细胞的相互作用的介质。该信号级链反应在从果蝇到人的许多组织，如骨骼、肢体、肺、肠及生殖器都保守，在这些分子中SHH、HOXA13、BMP4、BMP7和一些FGF是主要分子。文献显示这些分子单独或联合的功能缺陷或功能丧失可导致包括尿道下裂在内的泌尿生殖系统的异常。另外，因为阴茎体皮肤及包皮的发育也是正常男性尿道发育的基本阶段，在这阶段的任何紊乱也可导致尿道下裂。在阴茎皮肤及包皮的发育过程中，除可能涉及上述一些信号分子外，HOXA4、HOXB6(以前称HOX2.2)也有重要作用。资料显示，在尿道皮肤及包皮发育阶段(孕期10-17周)，HOXA4、HOXB6在胚胎体的各组织皮肤均高表达。此外，在鼠及鸡的动物模型研究中，已显示HOXB6涉及肢体发育的样式形成；HOXA4在成年鼠的睾丸可特异表达。基于以上这些知识，我们推测SHH、HOXA13、BMP4、BMP7、FGF8、FGF10等分子的突变有可能导致包括尿道下裂在内的泌尿生殖系统的异常。由于已有文献报道其中一些分子，如HOXA13、FGF10等的缺陷作为尿道下裂病因的可能性较小，因此，在本研究中我们选取BMP4、BMP7、HOXA4、HOXB6作为候选基因，探查是否它们在尿道下裂病例中存在核苷酸的变异存在。在对96例尿道下裂患者进行的BMP4、BMP7、HOXA4、HOXB6筛查中，共在14个病人中发现13个杂合核苷酸变异：BMP4，3个；BMP7，6个；HOXA4，2个；HOXB6，2个。在这13个核苷酸变异中，8个(BMP4：c．619C＞G，c．668G＞A，c．751C＞T；BMP7．c．907C＞T；HOXA4：c．385G＞T，c．869C＞G；HOXB6：c．124C＞A，c．367T＞C)是错义改变；5个(均为BMP7：c．597G＞A，c．1465T＞A(3′UTR)，c．1567A＞G(3′UTR)，c．612-33C＞T，c．1146+39C＞T)是沉寂改变。这13个杂合核苷酸变异在380条正常对照染色体中都未发现。错义改变的残基在大多数脊椎动物种间进化保守。这些表明，我们发现的这些核苷酸改变应该不是随机事件，它们值得进一步进行功能学研究以明确它们与尿道下裂的相关性。当然，我们的工作只是研究发育相关的基因与尿道下裂关系的开始。此外，如上所述，在性发育的启动过程中，母体hCG与Leydig细胞表面LHR结合，促使Leydig细胞分泌睾酮等雄性激素。因此，LHR在正常性发育过程中有着重要的作用，其突变对正常的性发育有明显的影响。文献报道，LHR的突变分为两种：活化突变和灭活突变。活化突变是常染色体显性遗传，热点区是第6跨膜区和第3胞内环上。但至今未在胞外区、铰链区及第4跨膜区、第7跨膜区上发现。灭活突变可引起LCH(Leydig cell hypoplasia)。LCH又分两型，Ⅰ型为严重型：46，XY，临床主要是女性表型，由LHR突变引起。Ⅱ型为轻型：46，XY，也由LHR突变引起，但较轻，症状主要是尿道下裂和／或小阴茎。灭活突变为常染色体隐性遗传，除影响性分化和性成熟外，还可导致男性不育。灭活突变未发现热点突变，可发生在整个分子的任何部位。本研究中，我们也以LHR作为候选基因，在尿道下裂患者中进行突变筛查，并进行功能学证实。对96例尿道下裂病人的LHR的核苷酸序列分析，我们发现了两例尿道下裂患者的LHR核苷酸序列改变，1例(衡某)为p．T108I杂合改变，另一例(苗某)为纯合E188缺失。两例均为会阴型尿道下裂。患者衡某只有单侧睾丸，而患者苗某更严重，阴囊呈分裂状，且有乳腺发育。Confocal研究显示，p．T108I突变体的蛋白移行及cAMP产生均有轻度影响；E188 del突变体的蛋白移行及cAMP产生均为严重影响。所以，综合临床及遗传学分析资料，我们认为，尽管p．T108I突变体在蛋白移行及cAMP产生均有轻度影响，但由于衡某是杂合突变，对他的LHR的杂合核苷酸改变与他的表型的关系尚需进一步研究。而对苗某，纯合E188缺失应该是其致病原因。在分类上，苗某属于Ⅰ型LCH。

全文目录

中文摘要  4-7
英文摘要  7-11
第一部分尿道下裂患者BMP及HOX家族部分基因的核苷酸序列变异筛查  11-40
  前言  12-17
  材料与方法  17-31
  实验结果  31-37
  讨论  37-40
第二部分尿道下裂患者促黄体生成素受体(LHR)突变筛查及功能学研究  40-61
  前言  41-43
  材料与方法  43-52
  实验结果  52-58
  讨论  58-61
小结  61-62
参考文献  62-68
综述  68-93
附录  93-97
个人简历及发表论文  97-98
致谢  98-100

尿道下裂相关基因的突变研究

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