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圆锥角膜究竟会不会遗传?

目前,学界对于圆锥角膜的致病机理尚无定论,社区中该问题也受到了圆友的普遍关注。很多圆友患病时还尚未生育后代,大家在择偶过程中都对疾病是否遗传存在担心。现在比较公认的研究结论认为圆锥角膜患病与遗传及环境因素相关。具有对应易感基因的人群更易被相关环境因素诱发圆锥角膜。本文总结了目前对圆锥角膜复杂遗传特性的最新研究进展1 [^2]。

圆锥角膜的家族积聚

虽然临床上常见的情况下,圆锥角膜并没有呈现出家族积聚。但许多研究报道了大量家族性圆锥角膜的存在,并有强有力的证据表明圆锥角膜存在家族聚集,也就是说患者的家属有明显的高患病率。

大多数家族性圆锥角膜是通过常染色体显性模式遗传的。其他遗传模式,如常染色体隐性遗传模式,尤其在高血缘关系人群中也已被发现。然而圆锥角膜在大多数情况下,似乎是多基因遗传。患者的直系血亲比正常人群存在更高的患病风险。正是这些证据的存在,支持了对圆锥角膜遗传效应的研究。圆锥角膜患者中有10%表现出积极的家族患病史。

双胞胎研究已成为确定遗传对疾病表现的影响的有力工具。一项小型研究(《圆锥遗传特性的双生子研究【最新研究】》)表明圆锥形角膜在同卵双胞胎中的一致性高于异卵双胞胎,并且同卵双胞胎中表型的相似性更高,这与该疾病的强遗传因素一致。Gordon-Shaag等人指出,对于近亲结婚的父母,其子女圆锥角膜的发病率也要几倍于无血缘关系的父母的子女。但有趣的是,这些研究更倾向于圆锥角膜是常染色体隐性遗传。

无论圆锥角膜基因传递是如何进行的,与一般人群相比,直系亲属中圆锥角膜的高发都强有力的证明了其遗传特性。

连锁分析

连锁分析是遗传学常用于分析单基因遗传病的一种方法。复杂的遗传现象及其相互作用使得识别致病基因变得很困难,连锁分析可以用于定位致病基因。

在一个多家族的连锁分析研究中,研究人员研究了超过一代的家族成员,对其中表现与未表现出圆锥角膜的成员都进行了基因分析。该连锁研究最终确定了至少19个候选基因位点,其中可能包含圆锥角膜的基因突变。这意味着圆锥角膜在不同的血缘家族中,可能是由许多不同基因的突变引起的。

在过去的几年中,大量候选基因已经被发现与圆锥角膜的发病机理有关。我们将重点关注VSX1,MIR184、DOCK9和SOD1。

潜在致病基因

由于圆锥角膜病因复杂,所以导致对其遗传风险因素的判别较为复杂。“候选基因”法可用于研究多因素复杂疾病,并使研究人员能够利用大型病例对照组识别出甚至很小的致病基因。与圆锥角膜相关的潜在候选基因是那些与其他角膜营养不良、结缔组织疾病或唐氏综合症相关的基因。

VSX1(Visual System Homeobox 1)位于染色体20p11-q11上的连锁基因座内。该基因已经发现与一种称为后多形性营养不良(PPCD)的角膜营养不良疾病相关,并且临床上已经观察到PPCD和圆锥角膜具有相似的角膜曲率。在这两种疾病中,角膜的后表面、尤其是后弹力层,在病症中都发挥着明显作用。但近来也有研究发现VSX1在圆锥角膜的发病机制中可能不起重要作用。

miR-184是一种microRNA,它的发现来自于针对一个三代北爱尔兰大家庭的研究中。该家庭中,所有患病家属都有严重的圆锥角膜和早发前极性白内障。该基因的遗传方式是常染色体显性遗传,且miR-184变异并不是导致圆锥角膜的充分因素。未来的研究可能会针对miR-184是否可以调控其他圆锥角膜候选基因的表达展开。

另一个连锁分析确定的潜在致病基因是DOCK9。DOCK9(细胞分裂素9的专用因子)的发现来源于对一个厄瓜多尔血统的大型圆锥角膜家族的研究。

SOD1

SOD1(超氧化物歧化酶1)编码一种主要的细胞质抗氧化酶,并且与唐氏综合征相关。由于氧化应激和唐氏综合征都被发现与圆锥角膜相关,因此该基因被选为圆锥的候选基因。然而,在圆锥患者中未发现SOD1的突变,SOD1是否在圆锥角膜的发病机制中发挥作用仍未确定。

基因组关联研究

基因组关联研究(GWAS)同时研究几十万到几百万个核苷酸,用于复杂遗传病的研究。 已经有许多GWAS报道了角膜中央厚度与包括ZNF469、COL5A1、RXRA-COL5A1在内的30多条基因序列有关。而其中两个角膜中央厚度相关的基因组区域(FOXO1和FNDC3B)与圆锥角膜风险有关。相似的结果也在全球多个国家与地区的实验中得到重复。

相关的眼部和全身疾病

虽然大多数圆锥角膜患者并未与其他疾病同时发病,但是圆锥角膜已报道与至少十余种其它眼部和全身性疾病有关,包括马凡综合征、二尖瓣脱垂、胶原血管病、色素性视网膜病、莱伯先天性黑朦、唐氏综合症等。有研究报道,约有0.5至15%的唐氏综合症患者表现出圆锥角膜迹象。大约35%莱伯先天性黑蒙病(一种以常染色体隐性遗传病,临床上表现为异质性儿童视网膜变性)患者也患有圆锥角膜。与圆锥角膜相关的疾病提供了圆锥形角膜发病机理中遗传特性的进一步说明。

此外,环境因素可能也会诱发圆锥角膜。这些因素包括隐形眼镜磨损、慢性揉眼、缺镁等。值得注意的是,越来越多的证据支持遗传性过敏与圆锥角膜之间的潜在关联。病理学上,圆锥角膜患者的角膜地形和厚度特征与普通人相比有所不同。个人体质特征诱发的眼部瘙痒可能会让这些患者更喜欢揉眼,进而增加圆锥角膜的风险。


[2]: Wheeler J, Hauser MA, Afshari NA, Allingham RR, Liu Y. The Genetics of Keratoconus: A Review. Microscopy (Oxford, England). 2012;(Suppl 6):001. doi:10.4172/2161-038X.S6-001. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3686480/

Footnotes

  1. Dietrich M, Reitsamer H. Keratoconus Genetics - What's new? Open eye journal. 2017; 11:201-210. DOI: 10.2174 / 1874364101711010201. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5585456/