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嬰︱幼︱兒︱專︱欄

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遺傳性耳聾之基因突變檢測
 醫師分享許權振主任

現任台大醫院主治醫師、台大醫學院副教授,專欄內容:人工耳蝸、人工耳蝸之電刺激誘發全神經電位 、遺傳性耳聾之基因突變檢測。

許權振主任、吳振吉醫師

(一)前言

聽力障礙是各種感覺系統缺陷中最為常見的。臨床醫師或聽力師在處理聽力障礙的病人時,通常必須先找出原因,才能做出進一步的決定,而常見的原因包括感染、外傷、噪音、耳毒性藥物、老化、遺傳等等。這些原因的致病機轉和預防治療,大多早已為臨床醫師所熟知,惟獨吾人對於遺傳性耳聾(hereditary hearing loss)的瞭解,一直到最近幾年才有重大突破。

 

在開始介紹遺傳性耳聾的新發現之前,有兩點觀念是諸位讀者必須先釐清的。第一,廣義的遺傳性耳聾,除了吾人所熟知發生於嬰兒、幼童及青少年時期之遺傳性耳聾外,尚可包括老年性失聰、美尼爾氏症及耳硬化症等基因因素可能扮演一定角色的耳疾,惟這些疾病受太多環境因素所干擾與影響,因此不包含在下面我們將要介紹的內容之內。第二,遺傳性耳聾並不等於先天性耳聾(congenital hearing loss)。先天性耳聾是指出生時就發生的聽障,其中當然由基因遺傳所引起的佔有相當大的比重,但是其他因素如母子病毒垂直感染或週產併發症等,也會導致先天性耳聾。另一方面,遺傳性耳聾的病人,也不全是先天性耳聾,因為一部份病人於出生時聽力可能為正常,隨年紀漸長才逐漸變差。

 

一般而言,在已開發國家如台灣,剛出生的嬰兒約1000人中有1人是兩耳聽障,其中三分之二可歸因於遺傳因素。乍看之下,讀者們或許會認為遺傳性耳聾是一種罕見的疾病。然而事實上在各種遺傳疾病中,遺傳性耳聾可以說是相當常見的了。由於小孩罹患遺傳性耳聾對個人、家庭和醫療體系都是沈重的負擔,所以如果能夠在產前或嬰幼兒早期就能夠及早做出正確的診斷,對於病童、家屬及社會,都將有極其正面的助益。

 

(二)遺傳性耳聾之分類與流行病學

遺傳性耳聾可依是否合併身體其他器官的異常,區分為症候群型(syndromic)與非症候群型(non-syndromic)兩類,其中以後者為多數,兩者比例約為30:70。症候群型遺傳性耳聾的病人除了聽障外,尚會合併有眼睛、肌肉、骨骼、腎臟、神經或色素等各種異常,而較常見的症候群型耳聾有:Pendred氏症候群(耳聾合併甲狀腺腫)、Usher氏症候群(耳聾合併色素性視網膜炎)、Waardenburg氏症候群(耳聾合併前額白髮及內眥異位)、Jervell & Lange-Nielsen 氏症候群(耳聾合併心率不整)等等。由於症候群型遺傳性耳聾有其他身體表徵可供辨識,而有助於病例的收集與分類,因此吾人對於症候群型遺傳性耳聾的致病基因,有較多的瞭解,目前已知約有100個基因與症候群型遺傳性耳聾有關。

 

反之,佔較多數的非症候群型遺傳性耳聾之基因研究,則一直到6、7年前才有突破性的進展。目前已經發現約有30多個基因與非症候群型聽障的發生有關,包括Cx26 (GJB2)、Cx3l (GJB3)、Cx30 (GJB6)、Cx32 (GJB1)、DIAPH1、MYO7A、MYO15、OTOF、SLC26A4 (PDS)‥等。其中,臨床上較為常見發生異常的基因有:Cx26基因、SLC26A4基因、粒線體DNA突變以及OTOF基因等。而如同讀者們中小學所學過的生物學,吾人又可根據這些聽障基因的遺傳形式,將之區分為:體染色體顯性遺傳、體染色體隱性遺傳、性聯遺傳、以及粒線體遺傳等四種形式。一般而言,體染色體隱性的遺傳性耳聾,聽力障礙程度通常較嚴重,也多發生在習語前(pre-lingual);而體染色體顯性的遺傳性耳聾,聽力障礙程度則相對較輕微,且較常發生在習語後(post-lingual)。非症候群型遺傳性耳聾中,以體染色體隱性遺傳為最多,常見聽障基因如Cx26基因、SLC26A4基因以及OTOF基因的多數突變,都是以這種方式遺傳的。遺傳性耳聾之分類與流行病學資料整理於圖一。

 

(三)遺傳性耳聾之常見致病基因及其突變

 如上所述,臨床上較常發生異常的基因有:Cx26 (GJB2)基因、SLC26A4 (PDS)基因、粒線體DNA突變、以及OTOF基因等,茲分別介紹於下:

 

(1) Cx26 (GJB2)基因

Cx26為製造connexin26分子的基因,而connexin26被認為與鉀離子的運送有關,如果connexin的合成發生問題,則可能影響到細胞之間鉀離子的運送,進而影響到內耳的電生理,導致聽障。在臺大醫院耳鼻喉部與基因醫學部針對國人所進行的一項大規模研究中,我們發現,在總共324名先天性聽障的患者中,高達48 (14.8%)人顯現Cx26的突變,可見Cx26基因突變是造成國人先天性聽障的重要基因之一。各種Cx26的突變中,以「235delC」這種突變最為常見,而與過去日本、韓國的聽障基因研究結果相吻合。根據過去數年的研究,吾人逐漸歸納出帶有Cx26基因突變之病人的一些臨床表徵,包括病人之聽障多為習語前的中或重度聽障、聽障程度因人而異、有些病人的聽力可能會逐漸變差、以及病人顳骨影像學未合併異常等特徵。圖二顯示一典型Cx26基因突變病人之家族譜及聽力圖。

 

(2) SLC26A4 (PDS)基因

SLC26A4 (PDS)基因最早是於1997年被證實為導致症候群型遺傳性耳聾—Pendred氏症候群的致病基因。除了甲狀腺腫外,Pendred氏症候群尚常會合併兩種常見的內耳畸形—大前庭導水管(enlarged vestibular aqueduct)和Mondini氏發育不全(Mondini’s dysplasia)。後來則發現,在單獨只有大前庭導水管或Mondini氏發育不全,而未合併甲狀腺腫的病人,也可以找到SLC26A4基因的突變。換言之,SLC26A4基因突變,除了導致Pendred氏症候群,也會導致非症候群型遺傳性耳聾。SLC26A4基因,或稱PDS基因,所製造的蛋白質為pendrin,是一個氯及碘離子的運輸蛋白。一般以為其在內耳中主要是扮演調節離子均衡與內淋巴液的作用,若發生突變,就會導致內耳發育畸形及聽障。過去臺大醫院耳鼻喉部曾經針對聽障病童是否合併內耳畸形做過一大規模之流行病學研究,我們發現大約有兩成五的病人合併大前庭導水管或Mondini氏發育不全兩種內耳畸形。而在這兩成五的病人中,又約有八成至九成可找到SLC26A4基因突變,故保守估計聽障病童中,約一成五至兩成帶有SLC26A4基因突變,因此其重要性可能不下於Cx26基因突變。而我們的研究也證實,國人SLC26A4基因的突變,以「IVS7-2A>G」這種突變最為常見,約佔所有突變之79%,而與日本人及歐美人大不相同。帶有SLC26A4基因突變之病人的臨床特徵主要有二:其一為合併大前庭導水管或Mondini氏發育不全等兩種內耳畸形;其二則為波動性的聽力喪失(fluctuating hearing loss),亦即聽力極易因外在因素如頭部撞擊而變差,也因此病人之聽障程度彼此之間也有很大差異。圖三顯示典型SLC26A4基因突變病人之家族譜、影像學結果及聽力圖。

 

(3) 粒線體DNA突變

人體中每個細胞都含有數百到數千個粒線體,它們是細胞進行氧化磷酸化產生能量的地方,所以可以說是細胞的發電廠。每個粒線體又含有2至10套的DNA。由於粒線體是細胞的發電廠,因此粒線體的DNA突變,特別容易影響人體中能量代謝需求較大的組織,如神經或肌肉系統等,而內耳毛細胞由於是屬於特化的神經細胞,所以也是易受影響的器官之一。粒線體DNA突變可以導致症候群型遺傳性耳聾,也可以導致非症候群型遺傳性耳聾。前者以3243A>G突變最為常見,患病病人除聽障外,還會有糖尿病的症狀;後者則以1555A>G突變最為常見,病人臨床表徵以聽障為主。由於1555A>G的突變,會使得其所製造的12S rRNA更易與「胺基酸甘醣體」(aminoglycoside) 這類的抗生素結合,而加重胺基酸甘醣體的耳毒性,因此,帶有這種突變的人,若不小心接受到胺基酸甘醣體的治療,聽力將特別容易受到傷害。另外,粒線體位於細胞質中,而精卵結合時,由於只有卵子含有大量的細胞質,因此,僅有母親的粒線體DNA會遺傳給下一代,父親的粒線體DNA則是不會遺傳下去的。這種母系遺傳,也是粒線體遺傳疾病的一大特徵。一般估計,東方的聽障人口,約有3%帶有1555A>G的突變。然而,在由「胺基酸甘醣體」耳毒性所引起的聽障中,則有15-25%的病人可以找到1555A>G突變。另一方面,在糖尿病人口中,約有2-6%的病人帶有3243A>G突變,若病人同時有糖尿病和耳聾,則有五分之三的機會帶有此一突變。不論是1555A>G突變還是3243A>G突變,所引起的聽障多為習語後聽障。聽障情形在不同家族間、甚至同一家族的兄弟姊妹間存在著極大的差異,然而一般而言,聽損程度較其他遺傳性耳聾輕微。聽力會隨著年紀而逐漸變差,聽力圖則顯示高頻聽力較易受影響。圖四顯示一典型粒腺體DNA 1555A>G突變病人之家族譜及聽力圖。

 

(4) OTOF基因

 OTOF基因,位於第2對染色體短臂上,於1999年被發現是導致非症候群型遺傳性聽障DFNB9的致病基因。所製造的蛋白質稱為otoferlin,主要分佈於內耳的內毛細胞,一般認為它在內耳的功能,與內毛細胞產生神經訊號時,胞內小囊與細胞膜融合的過程有關。在西班牙裔非症候群型聽障人口中,約有3.5%的病人,可以找到OTOF的基因突變,其中絕大多數為2485C>T (Q829X)突變。由於國內目前仍欠缺相關資料,因此吾人已著手研究此一基因突變在國人聽障病人中的盛行率。帶有OTOF基因突變的病人,其臨床特徵主要為聽神經病變(auditory neuropathy)。病人呈現先天性、重度之聽障,然而其耳聲傳射檢查(otoacoustic emission,OAE)卻為陽性反應,這是此種病人最大之特徵。

 

(四)其他罕見遺傳性耳聾基因之發現

至於其他罕見之致病基因,由於只出現在全世界單獨一個或少數幾個家族,因此由遺傳諮詢的觀點而言,並不具顯著的臨床價值。然而,其之於吾人對於內耳功能的瞭解,卻具有極大的貢獻。較著名者,如吾人關於內耳中之「鉀離子再循環」(potassium recycling),以及內耳毛細胞中多種「非典型肌凝蛋白」(unconventional myosin)及其相關分子等的知識,有一大部分乃是建構於這些罕見致病基因的研究工作之上的。

 

(五)未來展望

由於分子生物學的進步和人類基因體的解碼,最近數年來,吾人對於導致遺傳性耳聾的成因有了顯著的進展。相較於過去所扮演被動、消極的角色,今日的臨床醫師或聽力師在面對病人時,已有更進步的技術來更正確地找尋出病因及做出診斷,並且更精確地評估預後。我們也希望,今日的努力能夠在將來為病人謀求更大的福祉,而將所有最新的研究發現,廣泛地應用於遺傳諮詢,甚至基因治療之上。而就病人及家屬的觀點而言,能夠由迄今之研究成果直接受益的,大概就在遺傳諮詢方面了。由於目前已知的常見遺傳性耳聾基因均屬體染色體隱性遺傳,因此大部分病童的父母親,可能都只是帶有單一突變對偶基因的正常人,然而生下的小孩卻有四分之一的機率會產生聽障。故在此也要呼籲家族中有先天性聽障的親友,應考慮做這些基因突變的檢測,以確保下一代的健康。

 

可惜的是,這些基因檢測健保目前並不給付,而國內有能力、且願意進行這些檢測的醫療機構並不多。不過讀者們也不必灰心,目前臺大醫院耳鼻喉部許權振教授的實驗室,提供了幾種常見耳聾基因突變之免費檢查,包括前述之Cx26基因、SLC26A4基因、及粒線體1555A>G突變等。若讀者有這方面的需要,可逕行至臺大醫院耳鼻喉部星期三下午許教授的聽力語言特別門診求診,我們將為您安排一系列完整的聽力檢查、基因檢查以及遺傳諮詢,也隨時歡迎您以其他方法與我們聯繫。

 

圖例之標題及說明

圖一、遺傳性耳聾之分類與流行病學資料

遺傳性耳聾之分類

圖二、典型Cx26基因突變病人之家族譜及聽力圖

典型CX26基因突變族譜

說明:

家譜中正方形代表男性,圓形代表女性,黑色填滿代表患病,而箭頭則代表家族中之初始受試者(proband)。患病幼童為4歲女孩,其基因型為235delC同型接合子突變(homozygous mutation),父母親則各帶有一235delC之對偶基因(allele)。由於235delC為體染色體隱性遺傳,故單獨帶有一對偶基因並不會發病,必須如患病女孩一樣,同時具有兩個突變的對偶基因才會發病。(wt, wild type)

患者聽力圖呈現極重度之感音性聽力喪失。

 

圖三、典型SLC26A4基因突變病人之家族譜、影像學結果及聽力圖

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說明:

SLC26A4突變之遺傳形式如Cx26之235delC,為體染色體隱性遺傳,故可見家族中患病姊妹皆帶有兩個突變的IVS7-2A>G對偶基因。病人之高解析度電腦斷層掃瞄顯示大前庭導水管(箭頭)以及Mondini氏發育不全(M)。患者聽力呈現波動性的聽力喪失,聽損程度會受頭部外傷等因素影響,故可為中度或重度之感音性聽力喪失。

 

圖四、典型粒線體DNA 1555A>G突變病人之家族譜及聽力圖

說明:

家譜顯示典型的母系遺傳,同一母親的兄弟姊妹會同時患病。粒線體DNA 1555A>G突變所引起的聽障多為習語後聽障,一般而言,聽損程度較其他遺傳性耳聾輕微,但會隨著年紀而逐漸變差。聽力圖顯示高音漸傾型感音性聽力喪失。