Описание редкого случая наследственной тугоухости с Х-сцепленным рецессивным типом наследования, ассоциированной с геном POU3F4

Читать метаданные

Врожденная потеря слуха — одна из самых частых наследственных патологий человека, она встречается у 1—2 из 1000 новорожденных. Тугоухость с Х-сцепленным типом наследования встречается в 1—5% случаев всех врожденных нарушений слуха. Обратившийся пробанд (мужчина) имеет больного брата, у обоих прелингвальная несиндромальная нейросенсорная тугоухость IV—V степени. Родители здоровы. Цель исследования — определение причины тугоухости в данной семье и оценка популяционной частоты найденного патогенного генетического варианта. Методом NGS обнаружен патогенный вариант c.907C>T (p.Pro303Ser) в гене POU3F4 (Xq21.1). Это второй случай Х-сцепленной тугоухости (DFNX2, OMIM 304400) в Европе, вызванный вариантом c.907C>T в гене POU3F4. DFNX2-тугоухость проявляется аномалиями развития внутреннего уха, предрасполагающими к явлению «эффект Gusher» — это обильная отоликворея при проведении стапедопластики. У брата был диагностирован вариант c.907C>T в гене POU3F4 в гемизиготном состоянии, у матери — в гетерозиготном состоянии, у отца — не обнаружен. Молекулярно-генетический анализ показал, что генетический вариант c.907C>T в контрольной выборке здоровых индивидов женского пола из популяции ногайцев не выявлен, что предполагает его низкую частоту в популяции.

Ключевые слова:

Х-сцепленная тугоухость

ген POU3F4

вариант c.907C>

T (p.Pro303Ser)

Авторы:

Петрина Н.Е.

ФГБНУ «Медико-генетический научный центр им. акад. Н.П. Бочкова»

Марахонов А.В.

ФГБНУ «Медико-генетический научный центр им. акад. Н.П. Бочкова»

Зинченко Р.А.

ФГБНУ «Медико-генетический научный центр им. акад. Н.П. Бочкова»;
ФГБНУ «Национальный НИИ общественного здоровья им. Н.А. Семашко»

Дата поступления:

11.06.2019

Дата принятия в печать:

25.04.2020

Список литературы:

Van Camp G, Willems PJ, Smith RJ. Nonsyndromic hearing impairment: unparalleled heterogeneity. Am J Hum Genet. 1997; 60(4):758-764.
Близнец Е.А., Галкина В.А., Матющенко Г.Н., Кисина А.Г., Маркова Т.Г., Поляков А.В. Изменения в гене коннексина 26 — GJB2 — при нарушениях слуха у российских пациентов: результаты многолетней молекулярной диагностики наследственной несиндромальной тугоухости. Генетика. 2012; 48(1):110-121.
Mehl AL, Thomson V. The Colorado newborn hearing screening project, 1992—1999: on the threshold of effective population-based universal newborn hearing screening. Pediatrics. 2002;109(1):E7. https://doi.org/10.1542/peds.109.1.e7
Зинченко С.П., Кириллов А.Г., Абрукова А.Г., Сорокина Т.В., Шаронова Е.И., Хидиятова И.М., Джемилева Л.У., Шокарев Р.А., Близнец Е.А., Зинченко Р.А., Гинтер Е.К. Генетико-эпидемиологическое исследование наследственных (изолированных и синдромальных) нарушений слуха в Республике Чувашии. Мед. генетика. 2007;6(5):19-29.
Шокарев Р.А., Амелина С.С., Кривенцова Н.В., Ельчинова Г.И., Хлебникова О.В., Близнец Е.А., Тверская С.М., Поляков А.В., Зинченко Р.А. Генетико-эпидемиологическое и молекулярно-генетическое исследование наследственной тугоухости в Ростовской области. Мед. генетика. 2005;4(12):556-567.
Kenneson A, Van Naarden Braun K, Boyle C. GJB2 (connexin 26) variants and nonsyndromic sensorineural hearing loss: a HuGE review. Genet Med. 2002;4(4):258-274. https://doi.org/10.1097/00125817-200207000-00004
Xing G, Yao J, Liu C, Wei Q, Qian X, Wu L, Lu Y, Cao X. GPRASP2, a novel causative gene mutated in an X-linked recessive syndromic hearing loss. Journal of Medical Genetics. 2017; 54:426-430. https://doi.org/10.1136/jmedgenet-2016-104320
Hildebrand MS, de Silva MG, Tan TY, Rose E, Nishimura C, Tolmachova T, Hulett JM, White SM, Silver J, Bahlo M, Smith RJH, Dahl H-HM. Molecular characterization of a novel X-linked syndrome involving developmental delay and deafness. Am J Med Genet A. 2007;143A(21):2564-2575. https://doi.org/10.1002/ajmg.a.31995
Petersen MB, Wang Q, Willems PJ. Sex‐linked deafness. Clinical Genetics. 2008;73(1):14-23. https://doi.org/10.1111/j.1399-0004.2007.00913.x
Stenson PD, Mort M, Ball EV, Evans K, Hayden M, Heywood S, Hussain M, Phillips AD, Cooper DN. The Human Gene Mutation Database: towards a comprehensive repository of inherited mutation data for medical research, genetic diagnosis and next-generation sequencing studies. Hum Genet. 2017;136(6):665-677. https://doi.org/10.1007/s00439-017-1779-6
Van Camp G, Smith RJH. The Hereditary Hearing Loss Homepage. Available online. 2017. https://hereditaryhearingloss.org
Corvino V, Apisa P, Malesci R, Laria C, Auletta G, Franzé A. X-Linked Sensorineural Hearing Loss: A Literature Review. Curr Genomics. 2018;19(5):327-338. https://doi.org/10.2174/1389202919666171218163046
Cremers FPM, Cremers CWRJ, Ropers H-H. The Ins and Outs of X-Linked Deafness Type 3. Adv Otorhinolaryngol. 2000;56:184-195. https://doi.org/10.1159/000059101
Karczewski KJ, Weisburd B, Thomas B, Solomonson M, Ruderfer DM, Kavanagh D, Hamamsy T, Lek M, Samocha KE, Cummings BB, Birnbaum D; The Exome Aggregation Consortium, Daly MJ, MacArthur DG. The ExAC browser: displaying reference data information from over 60 000 exomes. Nucleic Acids Res. 2017;45(D1):840-845. https://doi.org/10.1093/nar/gkw971
Phippard D, Lu L, Lee D, Saunders JC, Crenshaw EB. Targeted mutagenesis of the POU-domain gene Brain4/Pou3f4 causes developmental defects in the inner ear. The Journal of Neuroscience. 1999;19;5980-5989. https://doi.org/10.1523/jneurosci.19-14-05980.1999
Minowa O, Ikeda K, Sugitani Y, et al. Altered cochlear fibrocytes in a mouse model of DFN3 nonsyndromic deafness. Science. 1999;285;1408-1411. https://doi.org/10.1126/science.285.5432.1408
Douville PJ, Atanasoski S, Tobler A, Fontana A, Schwab ME. The brain-specific POU-box gene Brn4 is a sex-linked transcription factor located on the human and mouse X chromosomes. Mammalian Genome. 1994;5:180-182. https://doi.org/10.1007/bf00352353
De Kok YJ, van der Maarel SM, Bitner-Glindzicz M, Huber I, Monaco AP, Malcolm S, Pembrey ME, Ropers HH, Cremers FP. Association between X-linked mixed deafness and mutations in the POU domain gene POU3F4. Science. 1995;267:685-688. https://doi.org/10.1126/science.7839145
Bitner-Glindzicz M, Turnpenny P, Höglund P, Kääriäinen H, Sylvere E-M, Van der Maarel SM, De Kok YJM, Ropers H-H, Cremers FPM, Pembrey M, Malcolm S. Human Molecular Genetics. 1995;4(8):1467-1469. https://doi.org/10.1093/hmg/4.8.1467
Phelps PD, Reardon W, Pembrey M, Bellman S, Luxom L. X-linked deafness, stapes gushers and a distinctive defect of the inner ear. Neuroradiology. 1991;33(4):326-330. https://doi.org/10.1007/bf00587816
Barashkov NA, Klarov LA, Teryutin FM, Solovyev AV, Pshennikova VG, Konnikova EE, Romanov GP, Tobokhov AV, Morozov IV, Bondar AA, Posukh OL, Dzhemileva LU, Tomsky MI, Khusnutdinova EK, Fedorova SA. A novel pathogenic variant c.975G>A (p.Trp325*) in the POU3F4 gene in Yakut family (Eastern Siberia, Russia) with the X-linked deafness-2 (DFNX2). International Journal of Pediatric Otorhinolaryngology. 2018;104:94-97. https://doi.org/10.1016/j.ijporl.2017.11.001
Melo CE, Ferreira TC, Higino TC, Maia MS, Boccalini MС. “Gusher” in Stapedotomy — A Case Report. International Archives of Otorhinolaryngology. 2010;14(2):239-242.
Cassano P, Decandia N, Cassano M, Fiorella ML, Ettore G. Perilymphatic gusher in stapedectomy: demonstration of a fistula of internal auditory canal. Acta Otorhinolaryngol Ital. 2003; 23(2):116-119.
Song MH, Lee HK, Choi JY, Kim S, Bok J, Kim U-K. Clinical evaluation of DFN3 patients with deletions in the POU3F4 locus and detection of carrier female using MLPA. Clin Genet. 2010;78:524-532. https://doi.org/10.1111/j.1399-0004.2010.01426.x
Rosen S. Mobilization of the stapes to restore hearing in otosclerosis. N Y State J Med. 1953;53:22:2650-2653.
Lee HK, Lee SH, Lee KY, Lim EJ, Choi SY, Park RK, Kim UK. Novel POU3F4 mutations and clinical features of DFN3 patients with cochlear implants. Clin Genet. 2009;75(6):572-575. https://doi.org/10.1111/j.1399-0004.2009.01181.x
Lalwani AK, Brister JR, Fex J, Grundfast KM, Pikus AT, Ploplis B, Agustin T. San, Skarka H, Wilcox ER. A new nonsyndromic X-linked sensorineural hearing impairment linked to Xp21.2. Am J Hum Genet. 1994;55(4):685-694.
Xue Zhong Liu, Dinghua Xie, Hui Jun Yuan, Arjan PM de Brouwer, John Christodoulou, Denise Yan. Hearing loss and PRPS1 mutations: Wide spectrum of phenotypes and potential therapy. Int J Audiol. 2013;52(1):23-28. https://doi.org/10.3109/14992027.2012.736032
Zinchenko RA, Makaov AKh, Kadyshev VV, Galkina VA, Dadali EL, Mikhailova LK, Shurygina MF, Marakhonov AV, Petrova NV, Petrina NE, El’chinova GI, Gundorova P, Tanas AS, Strelnikov VV, Polyakov AV, Ginter EK. Diversity and Prevalence of Hereditary Diseases among Nogais of the Karachay-Cherkess Republic. Russian Journal of Genetics. 2018;54(7):858-865. https://doi.org/10.1134/s0016675818070160

Закрыть метаданные

Введение

Врожденное нарушение слуха — одно из частых заболеваний человека, оно встречается у 1—2 из 1000 новорожденных [1—3]. В зависимости от того, какая структура слухового анализатора поражена — звукопроводящая или звуковоспринимающая, вся тугоухость подразделяется на три группы: нейросенсорная (сенсоневральная), кондуктивная и смешанная. Наследственная потеря слуха бывает синдромальной (30—40%) и несиндромальной (изолированной) (60—70%). [4, 5]. Чаще всего встречается аутосомно-рецессивная несиндромальная нейросенсорная тугоухость — в 70—80% случаев наследственного снижения слуха, половина которых вызвана мутациями в гене GJB2 [6].

Тугоухость с Х-сцепленным типом наследования встречается в 1—5% случаев врожденных форм нарушений слуха. По данным разных авторов, ее распространенность составляет 1:50 000—200 000 [7—9]. На сегодняшний день выделяют 7 локусов (DFNX1-7) и 6 генов, ответственных за Х-сцепленно наследуемую тугоухость (см. табл.).

Х-сцепленная несиндромальная тугоухость: гены и их клиническая манифестация [7, 9—12]

Локус	Локализация	Ген	Начало заболевания	Тип / степень
DFNX1	Xq21.32-q24	PRPS1	Постлингвальное	Нейросенсорная / прогрессирующая до тяжелой и глубокой
DFNX2	Xq21-q24	POU3F4	Прелингвальное	Нейросенсорная либо смешанная / прогрессирующая до глубокой
DFNX3	Xq21.2	—	Прелингвальное	Нейросенсорная, смешанная / глубокая
DFNX4	Xq22.12	SMPX	Постлингвальное	Нейросенсорная / прогрессирующая до средней и глубокой
DFNX5	Xq26	AIFM1	Прелингвальное	Прогрессирующая слуховая нейропатия
DFNX6	Xq22	COL4A6	Прелингвальное	Нейросенсорная / прогрессирующая до тяжелой и глубокой
DFNX7	Xq22.1	GPRASP2	—	Кондуктивная, смешанная

Х-сцепленная тугоухость DFNX2 характеризуется нейросенсорной либо смешанной потерей слуха [13]. Изменения в гене POU3F4 вызывают подавляющее большинство случаев Х-сцепленной тугоухости (DFNX2, OMIM 304400). Описано около 80 патогенных мутаций, приводящих к DFNX2-тугоухости [10, 14]. Ген POU3F4 имеет один экзон, кодирует транскрипционный фактор POU4, который экспрессируется в мезенхимальных клетках развивающейся ушной капсулы и играет жизненно важную роль в нормальном развитии лабиринта [15, 16]. P. Douville и соавт. в 1994 г. показали, что ген Pou3f4 у крыс, называемый Brn-4, экспрессируется во время эмбрионального развития в головном мозге, нервной трубке и слуховом пузырьке уже через 15,5—17,5 дня после зачатия [17].

Кондуктивный компонент DFNX2-тугоухости развивается за счет фиксации стремечка из-за утолщения подножной пластины стремечка, у части пациентов проводящий компонент отсутствует [13, 18].

Нейросенсорный компонент развивается из-за аномалий развития внутреннего уха, препятствующих движению эндолимфы, соответственно препятствующих колебанию волосковых клеток и преобразованию механических колебаний в электрические импульсы. На компьютерной томографии пирамиды височной кости выявляются дилатация внутреннего слухового прохода, неполноценный или отсутствующий модиолюс (стержень улитки), деформирование улитки [18—21]. Данные аномалии предрасполагают к повышенному перилимфатическому давлению во внутреннем ухе. В результате возникает «эффект Gusher» (обильная отоликворея, перилимфатическое фонтанирование). «Эффект Gusher» — редкое, но опасное осложнение при стапедопластике [22—25].

Описаны случаи удачной кохлеарной имплантации у детей с DFNX2-тугоухостью [26]. При проведении данной операции не затрагивается подножная пластина стремечка в отличие от стапедопластики.

Несмотря на то что DFNX2-тугоухость связана с Х-сцепленным рецессивным типом наследования, заболевание может развиваться и у женщин — облигатных носителей. В большинстве случаев они имеют снижение слуха от легкой до умеренной степени, потеря слуха может быть симметричной и асимметричной [27, 28]. Женщинам, гетерозиготным по мутациям в гене POU3F4, стапедопластика также не рекомендуется.

Пациенты и методы

В ходе генетико-эпидемиологического исследования в Карачаево-Черкесской Республике (КЧР) выявлена семья ногайцев с клиническими признаками врожденной глухоты [29]. Больной 27 лет, глухонемой с рождения, не воспринимает ни разговорную, ни громкую, ни шепотную речь.

При обследовании сурдологом кондуктивный компонент не определен. Тональная пороговая аудиометрия показывает, что звуковой порог у пациента повышен до уровня 90—92 дБ (глубокая степень нейросенсорной тугоухости) с обеих сторон.

Патологии других органов и систем не выявлено, что исключает наличие синдромальных форм наследственной тугоухости. Составлена родословная (см. рисунок), пациент (III:2) имеет больного брата (III:3) с тем же заболеванием — тяжелой прелингвальной тугоухостью (82—90 дБ). У матери (II:2) не наблюдается снижения слуха. Была взята кровь у больного, родного брата и их родителей для проведения ДНК-диагностики заболевания. От компьютерной томографии пирамиды височной кости и более полного обследования семья отказалась.

Цель исследования — определение причины тугоухости в данной семье и оценка популяционной частоты найденного патогенного генетического варианта.

Поиск GJB2-мутаций проводили с помощью метода ПЦР (полимеразной цепной реакции) и анализа ПДРФ (полиморфизма длин рестрикционных фрагментов), секвенирования кодирующей последовательности по Сэнгеру.

NGS (Next generation sequencing — секвенирование нового поколения) проведено в лаборатории ДНК-диагностики ФГБНУ «Медико-генетический научный центр имени академика Н.П. Бочкова» на секвенаторе нового поколения ThermoFisher (Ion PGM™ System/Ion S5) методом таргетного секвенирования со средним покрытием не менее 100×.

Молекулярно-генетический скрининг выявленной замены в гене POU3F4 у пациентов из обследуемой семьи и скрининг популяции проводился методом ПЦР-ПДРФ анализа.

Результаты

Поиск частых мутаций в гене GJB2, секвенирование по Сэнгеру кодирующей последовательности гена GJB2 у четырех членов семьи (II:2, III:1,2,3) не выявили изменений.

Методом NGS у больного III:2 обнаружен вариант нуклеотидной последовательности c.907C>T (p.Pro303Ser) в гене POU3F4 на Х-хромосоме, приводящий к аминокислотной замене пролина серином и неправильной сборке транскрипционного фактора POU4. Вариант c.907C>T не был зарегистрирован в выборках здоровых индивидов, полученных в различных серверах вариантов экзома (проекты «1000 геномов», ESP6500 и gnomAD). По совокупности данных обнаруженный однонуклеотидный вариант следует рассматривать как патогенный согласно критериям Американского института медицинской генетики и геномики (The American College of Medical Genetics and Genomics — ACMG).

Продолжая исследование, мы диагностировали вариант c.907C>T в гене POU3F4 у брата пробанда в гемизиготном состоянии (т.е. на единственной Х-хромосоме), у матери — в гетерозиготном состоянии, у отца — не обнаружен (см. рисунок).

Фрагмент родословной семьи с Х-сцепленной тугоухостью, вызванной изменением в гене POU3F4.

Был проведен скрининг здоровой популяции. Выборка состояла из лиц женского пола с нормальным слухом, ногаек по национальности. Носителей замены c.907C>T в гене POU3F4 в контрольной выборке (n=102) не обнаружено.

Обсуждение

В Карачаево-Черкесии у ногайцев выявлен редкий семейный случай наследственной тугоухости с Х-сцепленным рецессивным типом наследования. Это второй случай нарушения слуха в Европе, вызванный генетическим вариантом c.907C>T в гене POU3F4. На данный момент описан только единичный случай заболевания, связанного с мутацией c.907C>T в гене POU3F4, который зарегистрирован как патогенный в базе данных Human Gene Mutation Database (База данных мутаций генов человека) [10, 13].

Клиническая картина заболевания пробанда указывает на врожденную нейросенсорную тугоухость IV—V степени, что совпадает с фенотипом больных, описанных в 1995 году M. Bitner-Glindzicz и соавт. [19]. Y. De Kok и соавт. описывали больных со смешанной тугоухостью, уточняя, что глубокая нейросенсорная глухота иногда маскирует кондуктивный компонент [18]. Мать пробанда (гетерозиготный носитель c.907C>T в гене POU3F4) здорова, хотя в литературе описаны случаи DFNX2-тугоухости, когда облигатные женщины-носители имели различную степень снижения слуха, что может быть связано с избирательной инактивацией одной из Х-хромосом [27, 28].

Благодаря проведенной ДНК-диагностике определена генетическая природа тугоухости в данной семье. Результаты ДНК-диагностики мутаций в гене POU3F4 также важны для медико-генетического консультирования.

Молекулярно-генетический анализ показал, что вариант c.907C>T в контрольной выборке здоровых индивидов женского пола из популяции ногайцев не выявлен, что предполагает его низкую частоту в популяции.

Исследование выполнено при частичной финансовой поддержке РНФ №17-15-01051 и государственного задания Министерства науки и высшего образования РФ.

Благодарим медицинский персонал Ногайского района КЧР за аудиологическое обследование пациентов, а также сотрудников лаборатории ДНК-диагностики ФГБНУ«Медико-генетический научный центр им. акад. Н.П. Бочкова» О.Л. Миронович, Е.А. Близнец, О.П. Рыжкову, А.В. Полякова за проведенное NGS.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

The authors declare no conflict of interest.