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先天尿道下裂病因研究进展

发表者:潮敏 2376人已读

先天尿道下裂是常见的男性外生殖器畸形,最早由希腊盖伦医生(Galen,公元129~200)提出,表现为指前尿道发育不全而导致尿道开口达不到正常位置的泌尿系统常见畸形,即尿道口可能出现在正常尿道口近端至会阴部之间,如异位于阴茎腹侧、阴囊或会阴部,多并发阴茎下弯,主要见于男性。严重者尿道开口位于会阴部,阴囊中缝向两侧裂开,酷似女性外阴,导致患者排尿异常、阴茎短小、婚后性功能障碍。外生殖器畸形对患者心理健康有一定的影响,表现为:自我认知和自信心不足、抑郁、焦虑、甚至自杀倾向等。严重的病例即使经过多次纠正手术,也难以恢复到正常外生殖器的外观和功能。近年来,大量流行病学的研究表明,先天尿道下裂的发生率在许多国家和地区持续上。虽手术成功率较前有较大幅度的体改,但并发症仍较多,促使加强对该病的病因学研究,期望从病因学上来预防先天尿道下裂的发生及对其治疗提供指导[1]安徽省儿童医院泌尿外科潮敏

解剖和组织胚胎学研究发现:外生殖器和尿道在胚胎第8周开始发生、发育,15周完成。6周,尿生殖窦的腹侧开始出现突起,形成尿生殖嵴,不久,两侧尿生殖嵴沿着阴茎腹侧从近端向远端逐渐融合,最终使尿道板卷成管状,形成尿道。7~9周开始出现性别分化,第10周在双氢睾酮(DHT)作用下,形成阴茎。来自内胚层的尿生殖窦被尿道襞引导延伸至龟头的顶点,并且一直都是敞开和连续的。整个尿道,包括龟头部尿道都是由背侧的尿道板向腹侧延伸融合而成,各种原因导致尿道板的融合障碍,停顿于不同发育阶段,则发生不同类型的先天尿道下裂,其中生殖器的异常主要表现在三个方面:尿道外口异常、阴茎弯曲和外生殖器皮肤分布异常[2]

    1. 遗传因素

目前,国内对家族性先天尿道下裂的报道为散在临床病例,但是从全球范围来看仍有不少关于该病具有家族倾向性的报道。由于尚未有科学的统计分析、发生比例、遗传度等报告,因此,先天尿道下裂的遗传一直备受关注。

1.1 基因突变

1.1.1 雄激素合成及作用过程相关基因 早期的研究认为尿道下裂主要呈常染色体显性或隐性遗传。其中,最受人们关注的是Ⅱ型5α-还原酶(SRD5A2)、3β-羟类固醇脱氢酶和17α-羟化酶的缺陷。

近年来,国内有作者[3]采用突变扩增系统对23例先天性尿道下裂患儿进行了SRD5A2基因的检测。发现3例存在第4外显子突变,2例为纯合子突变(Arg 227 Gln),1例为双重合型突变(Arg 227 Gln/Phe 186/Leu)。与此研究类似, Wang等[4] 应用PCR技术及基因序列测定对90名中国尿道下裂患儿的常染色体进行研究发现其中的24名患儿存在SRD5A2、AR及WT1等基因的不同突变,特别是SRD5A2基因的突变更明显。徐家杰等[5]对96例国人尿道下裂患儿SRD5A2基因的全部外显子进行测序后发现14例存在8种突变(5 种错义突变及同义突变、无义突变、移码突变各1种),其中11例为第4外显子突变,其中还新发现尿道下裂存在Q6X, H232H, F234L及移码突变4个突变位点。虽然5α-还原酶缺陷病在我国并不少见, 已发现其基因突变在尿道下裂患者中所占比例很高,但与先天性尿道下裂发生的关系仍有待进一步研究。

除SRD5A2基因的突变会导致SRD5A2缺陷并可能最终引起尿道下裂外,3β-羟类固醇脱氢酶(3βHSD)和17α-羟化酶的缺陷亦被发现可能与尿道下裂的发生有关。如Aaronson等[6]报道50%的尿道下裂患儿存在睾酮生物合成缺陷,33%的尿道下裂患儿存在3β-羟类固醇脱氢酶单独或复合(与17α-羟化酶或17,20-裂解酶)缺陷。然而,在国内唐华建等[7]对47例尿道下裂患儿的静脉血进行PCR及SCCR分析,筛查Ⅱ型3βHSD基因突变情况时只发现2例外显子突变的Ⅱ型3βHSD基因。因此,3βHSD的缺陷在国人尿道下裂中的发生是较少见还是其基因的突变少见尚待进一步研究。

1.1.2 雄激素受体基因 雄激素受体(AR)的异常和尿道的发育,如对尿道下裂的发病具有重要影响。国人资料也表明AR基因的突变与尿道下裂有相关性[2]。李强等[8]利用酚/氯仿变性法提取了92例尿道下裂患儿的外周抗凝血基因组DNA,再通过PCR扩增和DNA测序,检测到4例AR基因外显子突变(突变率4.3%),1例为第4外显子突变(664 ATT-ACT),3例为第7外显子突变(840 CGT-CAT、855 CGC-CAC、859 CTC-CTA)。此外国内还报道一家系5代14人患尿道下裂,其中6人被确认有AR基因第7外显子的突变(840 CGT-TGT)[2]。这些研究提示国人尿道下裂中AR基因的突变率可能较国外报道的高(国外为1%),而且可能更常见于第7外显子的突变。另有研究表明AR基因中的CAG重复序列越长,AR基因的表达就越少,CAG的重复多态性在正常人中存在种族差异性。徐哲等[9]应用PCR技术对26例患儿外周静脉血进行提取AR基因第一外显子中含CAG重复多态性的DNA片段,再进行DNA自动测序,发现国人尿道下裂患儿中CAG的重复序列明显高于常人,也比国外某些种族高。提示CAG重复序列的异常可能与先天性尿道下裂有一定关系,但这是否增加了国人患尿道下裂的易感性还需进一步探索。

尿道下裂的临床表现形式多样,这些存在及差异可能与雄激素的代谢及其受体的数量、质量及结构等密切相关,也可能还涉及到与雄激素相关的其它生殖内分泌异常,也与更多的相关内分泌基因有关,如INSL、LH受体基因等。尿道下裂可能是一个系统性的生殖内分泌发育异常的结果。

1.1.3 性分化相关基因 随着Y染色体的性别决定作用被逐渐认识,性别决定相关基因与男性生殖发育的关系受到普遍关注。其中SRY、SOX9、WT1、HOX以及DAX1等基因均有研究表明其与尿道下裂的发生有一定的相关性。特别是对男性性别决定的关键基因SRY基因与尿道下裂的关系近年来在国内外很受关注。刘国庆等[10]报道42例尿道下裂中有2例SRY基因缺失,李强等[11]发现95例尿道下裂中有4例SRY基因缺失,其患儿均为重度尿道下裂。部分尿道下裂患儿有SRY基因的缺失或突变,可能与细胞分裂过程中受内外环境有害因素的影响有关[10]。但同时周李、王艳平等应用相同的PCR分析方法分别对随机选择的23例、90例先天性尿道下裂进行了SRY基因的检测却未发现有此基因的突变。因此尽管SRY基因在男性生殖发育中的作用是非常明确的,但其与尿道下裂的关系还有待进一步研究。

1.2 染色体畸变

近年来对国人尿道下裂患儿的细胞遗传学分析也发现尿道下裂患儿中存在染色体数目及结构的异常。通过取尿道下裂患儿外周血做G显带染色体分析发现异常的染色体核型可为49,XXXXY、45,XO、46,X/46,XY/47,XYY、46,XX、46,XX/46,XY、46,X,-Y,5ace/45、46,XY,大Y等[2324,26]。但染色体核型异常的比例却未有数据显示。特别的是游慧灵等[12]报道14例我国云南省的尿道下裂患儿外周血染色体检查发现其中的半数存在性染色体核型异常。云南是我国著名的多民族省份,因此先天性尿道下裂性染色体异常是否存在种族差异性需待进一步研究。尿道下裂染色体核型分析对明确性别模糊的尿道下裂患儿的发病基因、发病机制以及确定临床诊断、选择治疗方案等均有非常重要的意义。

2.环境因素

在以往的研究中,遗传与疾病关系的研究较多,近年来环境与疾病最终表现间的关系也愈来愈受到重视,在生殖系统畸形方面,大量流行病学的研究表明环境污染特别是许多外源性相关激素的影响与之关系密切[27]

2.1 外源性雌激素

环境雌激素物质(environment estrogens, EEs),包括用作药物使用的合成类雌激素、源于食物中的植物性雌激素、谷物中的真菌性雌激素以及大量日化用品中和工业污染物,以及农药中的雌激素成份等逐渐被发现能干扰机体正常内分泌功能,作用于激素合成、分泌、传输、作用位点及代谢,影响雄性性分化。国外发现孕期暴露于外源性雌激素所生的尿道下裂患儿的血清雌激素含量明显增高[27]。新近国人尿道下裂的流行病学资料也显示,随着我国工农业发展,尿道下裂发生率显著增加,且明显集中在经济发达地区[28]。EEs与尿道下裂增加的关系近年来备受关注,主要集中在以下几个方面:

2.1.1 外源性拟雌激素 许多EEs具有受体-介导效应,能通过结合雌激素受体(ER)影响基因表达和细胞功能,增加生殖系统组织中雌激素含量和(或)抑制间质细胞发育功能,间接使睾酮下降等,从而导致雄性性分化异常。这些EEs被称为外源性拟雌激素。Kun等[15]利用合成的雌激素成功诱导出了C57/6小鼠的尿道下裂模型。Willingham等[16] 则利用能够干扰体内甾体激素受体表达的抗组胺药氯雷他定成功诱导出小鼠尿道下裂。在国内,龚春雨等[17]用己烯雌酚(DES)复制出了SD大鼠的先天性尿道下裂模型。在人的研究方面,2002年荷兰曾有报道女性服用DES后,其后代尿道下裂的患病风险增加了20倍[18]。同年在瑞典的一项研究表明当孕妇服用氯雷他定时,婴儿尿道下裂的患病率是普通人的两倍[19]。与这些阳性发现相对的是Brouwers等[20]于2006年同样对荷兰女性进行问卷调查却未得到2002年调查研究的高风险结果。Palmer等[21]对3916名和1746名服用和不服用DES药物的女性进行病例对照研究未发现DES能增加尿道下裂的风险。2003年,美国疾病预防与控制中心(CDC)通过一项前瞻性研究认为孕妇妊娠早期服用氯雷他定不会增加婴儿Ⅱ度和Ⅲ度尿道下裂的患病风险[22]。分析这些研究结果的差异,提示在EEs与尿道下裂发生的关系可能与易感个体的患病风险以及人种和种族亚群的差异等有关。

2.1.2 外源性抗雄激素 在性分化关键期,具有外源性抗雄激素作用的EEs可以影响雄激素的合成、分泌、运输和代谢,竞争性结合雄激素受体(AR),并改变受体结构或降低靶基因转录活化水平,从而影响雄性生殖系统的发育,导致尿道下裂的发生。国内贺厚光[23]、韩雪冰[24]等分别利用有抗雄激素作用的氟他安、氟丁酰胺成功诱导出昆明小鼠的尿道下裂模型。李岩等[25]用氟他胺诱导出SD大鼠的尿道下裂模型。张炜[26]等则用有抗雄激素作用的,目前我国使用量最大的增塑剂邻苯二甲酸二丁酯(DBP)诱导出SD大鼠的尿道下裂模型,同时他们的研究还发现阳性大鼠睾酮生物合成路径中的3种关键酶的mRNA水平和产物酶含量都明显下降。国内外的研究都一致表明父母接触这些药物有可能增加胎儿尿道下裂发生的风险[2728]

此外,既有弱的雌激素作用,也同时具有抗雌激素样作用的植物雌激素也已被认为能导致雄性动物生殖系统的发育异常。其与尿道下裂的可能相关性也逐渐引起关注,但是能否导致尿道下裂以及可能的作用机制等目前尚未明确。就EEs引起尿道下裂的机理方面,还有研究发现大部分尿道下裂患者的转录激活因子3(ATF3)蛋白和mRNA明显上调。ATF3是细胞应激反应中最早表达的转录因子,编码ATF3蛋白的基因具有雌激素易感性。尽管适量的ATF3表达能保护细胞。因此提示EEs也有可能通过ATF3的途径引起尿道下裂[29]。国人尿道下裂与植物雌激素及ATF3的关系还尚待研究。

2.2 孕激素

研究发现孕激素类药物亦与尿道下裂的发病有关。国外通过动物实验证实孕酮能导致大鼠雄性后代出现尿道下裂,病例对照研究发现孕激素可能增加患尿道下裂的危险性[30],且发现体外受精儿在母体内第8周时暴露于外源性孕酮后,尿道下裂的发病率为正常对照组的5倍[31]。外源性孕激素常被用于国人的避孕和先兆流产的治疗,这有可能增加胎儿尿道下裂的风险[27],但其与国人尿道下裂发生率增长程度间的关系尚缺乏系统的研究。

2.3 其他环境因素

母亲孕前自然流产史、孕期发生先兆流产、孕早期感冒伴发热、孕中期用抗感染和/或解热止痛药、父亲职业性接触农药、胎儿低出生体重等都可能增加胎儿发生尿道下裂的危险。父亲的生育能力及母亲的年龄和初产与尿道下裂之间的关系也成为关注的危险因素。

综上,国人先天性尿道下裂病因学的研究已经涉及到有关的染色体、基因以及环境雌激素等诸多国际上颇受重视的遗传和环境因素。研究方法上,既应用先进的细胞分子学技术,也运用较大规模临床流行病学的研究方法。目前,在尿道下裂病因学研究的深度和系统性方面国内的研究还与国际先进水平存在较大差距,但由于我国是实施计划生育基本国策的人口众多的多民族国家,地域辽阔,环境差异大,因此,先天性尿道下裂病因学的研究无论对国人还是对国际社会的贡献都有着特别重要的意义,有待进一步加强。

3. 内分泌因素

3.1 雄性激素及受体

睾酮(T)可诱导中肾管的男性化,形成精囊、输尿管和附睾;二氢睾酮(DHT)是T经5α-还原酶的作用转化而成。在阴茎的发育及尿道的形成中,DHT依次诱导外生殖器、尿道和前列腺的形成。Kim等发现在妊娠14~20周尿道上皮细胞雄性激素受体(AR)密度最高,5α-还原酶在尿道周围基质中有较高的表达。孕14~20周,母体胎盘产生的绒毛膜促性腺激素(HCG)可以刺激胎儿睾丸分泌T,胎儿自身的下丘脑-垂体-性腺轴还未能起到作用(吴向明)。Kiely等发现母体在夏季HCG水平比冬季高,导致妊娠早期在冬季的胎儿尿道下裂发生率较夏季高,Mylchreest等用抗雄性激素药物邻苯二甲酸酯累喂养孕小鼠,小鼠的雄性后代产生了尿道下裂。因此,在胚胎早期,胎盘功能障碍,HCG分泌不足或者胎儿睾丸对HCG不敏感,致使T生成减少,导致先天尿道下裂的发生。

5α-还原酶分Ⅰ型和Ⅱ型,Ⅱ型在雄性激素靶器官如前列腺、附睾中占优势,可使T转化为活动更高的DHT,因此,5α-还原酶Ⅱ在尿道下裂形成中起着非常重要的作用。Hiort等研究发现5α-还原酶Ⅱ基因(SRD5A2)在尿道下裂的患儿中有较高的突变率,说明雄性激素SRD5A2基因突变也是尿道下裂的病因之一。

雄性激素与靶器官的AR结合才能发挥作用。靶器官内AR数量的减少或异常,能影响T和DHT发挥作用。Kojimay, Bentvelsen等用雄性激素拮抗剂喂养孕早期的小鼠,导致其雄性后代发生尿道下裂发生率较对照组明显升高。近年,分子生物学技术的应用表明,AR基因改变与尿道下裂的形成有很大关系。AR基因位于X染色体长臂Xq11~12区,采用PCR-单链构想多态性分析银染法检测到严重尿道下裂的患儿染色体上有AR基因突变,而未见单纯尿道下裂患儿有此改变。因而得出结论:AR基因突变是严重尿道下裂的病因之一。

正常的性别分化依赖于睾酮及其代谢产物和相关受体的存在,雄性激素代谢途径中的任一环节基因突变,是导致重度尿道下裂的因素之一,但是不能解释中度和轻度尿道下裂的病因。

3.2 雌激素类

雄性激素的某些功能可以被雌激素类物质所阻断。在妊娠早期,母体如接触较大剂量的雌激素,它们与雄性激素竞争结合AR或不释放受体关联蛋白,影响AR与T或DHT的结合,从而抑制了雄性激素反映基因的转录激活。有研究表明,大剂量雌激素可使胎鼠睾丸间质P450侧链裂解酶在mRNA和蛋白质水平表达下降,降低类固醇合成因子1mRNA和蛋白水平的表达,使睾酮合成下降,致雄性胎鼠尿道下裂较对照组高5倍。但mau报道,孕激素的摄入不影响尿道下裂的发生。

4. 食物

4.1 饮食方式的改变

过多地食用脂肪、蛋白质和精制碳水化合物,能影响雌激素的分泌和代谢。从上世纪40~50年代开始,发达国家已开始消耗很大数量的牛奶产品,这种饮食习惯的改变导致人体内雌激素代谢的变化。在现代农场喂养的多数是怀孕奶牛,跟人类不同的是,奶牛不间断的产奶,因此,牛奶中含有一定数量的雌激素。现在饮食增加了内源性雌激素的接触,孕妇食用这类食品能增加男性天儿暴露于足量的雌激素导致尿道下裂的发生。

4.2 植物雌激素

在过去的几年,已经发现许多国家居民食谱中的蔬菜和菌类含有植物性雌激素。实验动物摄入植物雌激素将导致生殖功能异常。大豆是含植物雌激素最丰富的素食品,它作为动物蛋白的替代品,人们的食用量迅速增加。研究发现,吃素食母亲的男性后代2.2%发生尿道下裂,而均衡饮食的母亲男性后代尿道下裂发生率为0.6%(P<0.01),他们调查发现素食者比均衡饮食者使用更多大豆及土豆制品。

2.3 食品包装

接触食品的包装塑料有弱的雌激素活性,包括易拉罐的内层(涂层)塑料纸,虽然这些物质大多数已不再使用,且被作为有毒物品管理利用,但其他来源的污染在食物制造过程中仍然是存在的。

综上所述,尿道下裂的病因涉及遗传、内分泌、环境等诸多因素,但是要确定具体病因还是非常困难的,尤其在细胞和分子生物学水平上对阴茎的发育水平认知不足。尿道下裂与隐睾、睾丸肿瘤、精子质量水平下降属于一个整体,对其研究还需要一个更全面的考虑,需要更整体的观点来看待尿道下裂的病因

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发表于:2012-11-21 20:20

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