对耳聋起因的鉴别,不论是从遗传学或是从其他方面,都不是一件容易的工作。的确,医生时常并不能诊断出人听觉消失的缺陷。
人的听觉能力取决于内耳中一个豌豆大小的器官——螺旋形耳蜗。在每一个耳蜗中都有16,000多个毛发细胞,而每一个细胞都具有生成刚毛(被称之为静纤毛)的能力,以此来察觉声响。静纤毛的声感应运动刺激毛发细胞,从而,产生可将听觉信息传导到大脑的电脉冲。医生认为,绝大部分耳聋病例,都起因于毛发细胞出现问题。但由于耳蜗深藏在骨迷路内,因而,对这一假设还难于下断言。
对耳聋进行遗传解析,这是个不小的挑战。在先天耳聋发病率中大约有一半是由遗传性缺陷所致,但研究人员估计,大约有多于100种的基因变异会引起听觉丧失。这种遗传差异揭示了一个惊人的事实,即由两个耳聋父母所生的孩子,其中他们的大多数都有听觉。
科学家目前已能够找到许多代表耳聋综合症型的基因,而在听觉丧失基因中,还伴有其他病症。例如,1992年,调查人员发现了一种隐藏在‘瓦尔登堡’(Waardenburg)综合症背后的变异基因,其以耳聋、两眼间隔宽大,有时颜色不比配和白额毛为病态特征。去年,几个研究小组对隶属于这一综合症的耳聋、频繁性听觉丧失和危险的心率不齐患者进行实验,他们通过改编蛋白混合物的成分,让钾离子进入细胞的方法来使各种基因发生变异。
当在圣何塞科斯塔里卡大学的佩德罗E. 利了解到一个庞大的、拥有许多耳聋成员的当地家族时,对非综合症性耳聋基因的研究实现了第一次重大突破。受这个家族影响的成员,他们在出生时还有听觉,但在他们10岁左右时开始变聋,而到30岁左右时,则完全丧失听觉:
佩德罗E. 利通过回溯这个家族八代史来追踪这一特性,并从这个家族当中获取了近150名在世成员的血样。然后,他与西雅图华盛顿大学玛丽-克莱尔*金领导的研究小组合作。于1992年,在追踪获悉可随耳聋继承的遗传标记后,调研人员宣布他们已绘制了负责染色体5的一部分基因。
随着所取得的初步成功,许多其他科学家也开始从世界范围寻找同样是大量的、先天丧失听觉的人口。同时,利和他的同事继续他们的寻找,直到1997年11月14日在美国《科学》杂志上,发表了他们所鉴别的隐藏在科斯塔 · 里卡家族聋症背后的变异基因。
实际上,科斯塔 · 里卡基因并不是第一个孤立的非综合症型耳聋基因。该荣誉归功于早在几个月前,对一个称之为Connexins 26的蛋白进行基因编码。据有讽刺意义的是,研究人员是在寻找听觉丧失明显综合症形成的原因期间,发现了这一基因。
研究人员曾对一个患有耳聋和皮肤疾病的家族进行研究。他们把研究重点集中在皮肤中起重要作用的—组管道成型蛋白,或Connexins上。
由于怀疑一些耳聋家族成员具有Connexins的基因变异。因而,科学家认为,这一家族的症状一直被错误地联系着。“不是每一个患有皮肤疾病的人都是耳聋,反之亦然,”在英国利兹圣詹姆斯大学医院的罗伯特F.米勒提示道。
在1997年5月1日的《自然》杂志上,米勒和他的同事们报道Connexins 26的基因变异会产生耳聋,但并非是该家族皮肤病学方面的问题。
调查人员还利用连接Connexins 26的抗体,来显示该蛋白存在于内耳的各个部位,但是,他们仍不能确定其在听觉方而起什么作用。一些科学家推测,有缺陷的Connexins,拥有破坏毛发细胞接受或排斥钾离子的能力。两种活性对该细胞的电脉冲再生起决定性的作用。
作为Connexins 26的基因,显示了一个正在形成的聋症遗传学课题。在一些实例中,在一个单一基因中不同的变异方式,能够造成或是隐性型或是显性型遗传性听觉丧失。在隐性型变异中,一个聋症儿童已继承了来自他父母两人基因的变异体,在此,聋症通常出现在儿童出生时。如果该基因有一种显性型变异,那么,仅需要一个缺陷基因便可产生聋症,听觉丧失时常是人生以后渐渐地发生。
另一个实例:听觉研究人员已了解到综合症和非综合症耳聋,可代表同一个硬币的两个方面。他们已发现,当其他变异似乎只是造成聋症时,在一个基因中的某些变异,会产生听觉丧失和其他病症。
“一直在耗费他精力的临床遗传学家们提问道,‘这是综合症还是非综合症?’令人难以置信地发现,其只是一个出自变异的人工产物,”米勒说。
作为Pendred综合症,或许是造成遗传性听觉丧失最为常见的综合症状。虽然听觉丧失有时发生在孩童时期,但通常为天生耳聋,患有Pendred综合症的人在青春期前后还出现甲状腺肥大。
对呈现Pendred综合症大量的、近亲繁殖的家族从事研究的两个研究小组,于1996年报告,他们已绘制出负责染色体7的基因图。其中一个研究小组由在耶路撒冷的Hadassah大学医院的本哈明 · 格拉泽和在洛瓦市洛瓦大学霍华德 · 休斯医学研究所的瓦尔C.谢菲尔德领导,然后,与马里兰州贝塞斯达的国家人类基因组研究所埃里克D.格林互通信息。
“我的实验兴趣在染色体7,”格林说,他已绘制出有关染色体基因标志的详图。
在缩小染色体区受到怀疑后,格林和他的同事开始从中筛选基因,试验是否耳聋家族成员在任何情况下都会发生基因变异。正如在1997年12月份的《自然》杂志上,就有关遗传学所报道的那样,调查人员最终发现了一个极有价值的基因,这似乎是对一个他们称之为Pendrin的蛋白进行编码。该蛋白将硫酸盐分子输送到细胞膜。
为种种理由,细胞将硫酸盐吸附到蛋白质和许多其他的分子,并且,最近科学家已发现在其他硫酸盐传输基因中的变异会造成侏儒症,或持续性腹泻,格林提示道。
正如推测的那样,证明基因编码Pendrin活动在成年人甲状腺中。初步实验表明,它还活动在正在发育胎儿的耳蜗中,其可解释为耳聋与Pendrin综合症有关。
Pendrin综合症的定义目前还模糊不清,然而,研究人员还发现在Pendrin基因中的某些变异,除会出现甲状腺的问题外还会造成耳聋。“但并非是所有人都会患有甲状腺肥大,”格林说。
他补充道,这一发现或许意味着在Pendrin基因中的变异,会引发出比研究人员先前所推测以至会更多的聋症病例。
目前,对一种在几年前与Usher综合症相关的基因,似乎有相似的结论。在这种情况下,先天耳聋的人会渐渐失去视觉。这一基因改编了一个称之为Myosin Vila的肌浆球蛋白,在今年的几份报告中,研究人员已阐述了在未有明显视觉缺陷耳聋患者中的基因变异。
该基因是通过对老鼠的研究而被首次发现。在过去的几年内,科学家已对许多耳聋老鼠菌株做了鉴定。如同像‘摇摆’和‘华尔兹’这样的名字所显示的那样,这些菌株通常是通过对它们进行头部震荡、奇数循环活动,或似乎由内耳问题而引起反映平衡困难的其他非正常运动,来得到首次鉴别的。
几年前,英国诺丁汉医学研究委员会听觉研究所的卡伦,P.斯蒂尔和她的同事们发现,一种称之为‘摇摆-1’的老鼠菌株,认为听觉丧失是由于在Myosin Vlla肌浆球蛋白的基因中变异所致。这一蛋白和许多相似的蛋白都可结合肌动蛋白丝,并通过一台内设电动机的动力,沿着肌动蛋白丝的方向运动,时常载有某种分子负荷方式。
然后,斯蒂尔和她的同事们认识到,人类作为肌浆球蛋白Vila类基因,存在于已与一种Usher综合症有关的染色体11当中。由珀蒂和其他研究人员进一步的研究确认,在这一基因中的变异的确会导致综合症型听觉和视觉问题。
在眼睛中的若干种类细胞产生肌浆球蛋白Vlla,根据由耶鲁大学医学院的塔玛 · 哈桑指导下的研究证明,该蛋白丰富地存在于静纤毛和其他特别区域的毛发细胞中。“我们知道该蛋白存在于何处,但现在的问题是,我们要知道该蛋白在做什么,”哈桑说。
在继续寻找该蛋白自然作用的同时,斯蒂尔和她的同事们在1997年11月《自然》杂志中报道,肌浆球蛋白Vila,似乎对毛发细胞内的某种抗生素起一种积聚作用。因此,在内耳中肌浆球蛋白Vila的存在,可说明抗生素导致耳聋是非遗传性听觉丧失的主要原因之一。
除临床外,科学家将继续实验由这些聋症基因编码的蛋白是如何产生听觉可能性的。他们将首先在老鼠内耳中进行试验,特别是在老鼠体内繁殖各种聋症基因变异复制品。
当发现老鼠的聋症基因形成时其还可作为进行任何处置的最初试验对象。例如,去年美国旧金山加利福尼亚大学的阿尼尔K.拉尔瓦尼在一次会议上报告,他和他的同事们已第一次成功地将一个外界基因传导到老鼠的耳蜗内。随着聋症基因被鉴别数量的增加,医生不久便会得知,其中哪一种在对防治或回复听觉丧失的基因疗法中是有益的。
[Science News,1998年1月17日]