早发性卵巢功能不全（premature ovarian insufficiency,POI）的发病具有家族遗传性，高达30%的特发性POI患者存在早绝经家族史[1]。并且，POI在遗传学上存在着高度异质性。随着全外显子测序技术、全基因组测序等测序技术的不断发展，越来越多的基因被证实与POI的发病有关。早期发现POI的遗传学病因并揭示其分子机制，在临床上对该病的风险预测具有重要意义。

1、X染色体异常和基因缺陷

POI相关基因缺失或断裂会影响X染色体失活、减数分裂中染色体配对，从而影响卵巢发育。研究发现，在所有性腺发育不良的患者中，约50%的核型为45,X0,25%的核型为X染色体嵌合型或结构异常。其中，对引起卵巢功能衰竭的45,X0/46,XX/47,XXX等嵌合型的研究发现，X染色体的数量与卵巢功能存在明确的相关性。另有学者对POI患者X染色体长臂缺失或易位进行了研究，提出X染色体长臂Xq21-Xq25区域对卵巢功能至关重要；还有研究将其中Xq26-Xq27定义为POI1基因，将Xq13-Xq21定义为POI2基因，这两段基因或染色体末端的缺失，都会造成不同程度的卵巢功能衰竭表型。有研究将Xq21区域与11个断裂点有关的15Mb的片段进行了分析，鉴别出8个基因与卵巢功能有关，但亦报道了1例POI2基因有断裂但卵巢功能正常，提示不是所有该区域的中断都会引起卵巢功能减退。目前关于X染色体上与POI有关的候选基因有以下几种。

1.1

脆性X智力低下1基因（familiar mental retardation 1gene,FMR1) FMR1定位于Xq27.3，是伴发脆性X染色体综合征（fragile X syndrome）的POI患者的前突变基因。FMR1基因5'端非翻译区具有三核苷酸CGG多态性重复序列，正常重复数目为5～50个，当重复数目为50～200个时被定义为前突变；当重复数目大于200个时被定义为完全突变，此时CGG重复序列及相邻的Cp G岛均发生了DNA甲基化，甲基化DNA结合蛋白直接抑制了启动子，使FMR1基因不表达，从而诱发脆性X染色体综合征的相关临床症状。目前研究表明，FMR1的前突变与POI相关，大约11%～14%家族性POI病例和2%～6%的散发性POI病例存在FMR1前突变。另外，FMR1等位基因的多重关联研究提示灰色区域和正常范围FMR1前突变，如CGG重复数目>36个、41～58个、45～54个和35～54个可能与POI发病相关。FMR1CGG重复的分布也存在种族差异，亚洲的POI患者较少携带FMR1前突变[2]。FMR1前突变在中国女性中的致病作用存在争议。有研究表明，中国POI患者的前突变携带者患病率非常低（<1%），低于西方国家的研究。因此，FMR1前突变可能不是中国女性POI的常见解释[3]。

1.2

FSHPRH1 FSHPRH1(FSH primary response rat homo-logue 1）定位于Xq22，编码756个氨基酸，被认为是与人类性腺功能失调相关的候选基因之一。有学者对携有FSHPRH1突变的女性行组织学研究，发现FSHPRH1突变的女性存在原始卵泡发育不全，提示卵泡刺激素（FSH）受体基因突变导致可遗传的高促性腺激素型的卵巢早衰。然而，另一研究者对散发或有家族史的POI患者的筛选研究未能确认POI患者的FSH受体缺失或突变，提示FSH受体缺陷是POI的一个罕见病因，有可能FSH受体基因下游的某些基因参与了卵巢发育。

1.3

孕激素受体膜组分1(progesterone receptor membrane components 1,PGRMC1) PGRMC1定位于Xq22-q24,1998年首次被描述为潜在的孕酮膜受体，与生殖系统中的孕酮信号传导相关，介导孕酮对颗粒细胞的抗凋亡作用[4]。Mansouri等[5]在1对患有POI的母女中发现，她们都携带X-常染色体易位[t(X;11)(q24;q13）]，并且该母女的PGRMC1表达明显减少；进一步对67例患有特发性POI的女性进行突变筛查，发现3例患者具有PGRMC1基因错义突变。深入研究表明，PGRMC1突变或表达水平降低可能通过损害微粒体细胞色素P450活化和增加卵巢细胞凋亡导致POI。最近一项针对中国POI患者的研究发现了一种新的错义突变（C.556C>T,p.P186S），但暂无功能性研究证实其对卵巢功能的有害影响[6]。

1.4

X染色体失活特异性转录本（X-inactivation-specific transcript,XIST) XIST定位于Xq13。X染色体失活在正常人群中是随机发生的，但在POI家族史的女性中，则表现为失活方式的极端不平衡。有研究在2个独立的POI家族中发现有9例女性患者的XIST最小启动子发生突变，表现出携带这种基因突变的X染色体优先失活表型，提示XIST表达异常与X染色体失活之间存在相关性。人类XIST的突变可能导致对卵巢发育极其重要的单基因剂量不足，或造成减数分裂的失败，启动细胞程序性死亡，最终导致卵细胞的衰竭。另有学者通过文献检索进行了1项X染色体失活偏倚与POI发病相关性的Meta分析，提示两者并无明显相关性[7]。

1.5

DIA DIA(diaphanous）基因定位于Xq22，属于果蝇黑色素透明基因的人类同源体。研究发现，果蝇DIA突变型等位基因影响精子和卵子的发生从而导致不孕，在雌性中还可出现卵细胞分化的改变。人类DIA基因表达的蛋白属于FH1/FH2(forming homology）蛋白家族，该家族参与细胞极化、细胞分裂、肌动蛋白骨架调节的形态发生，这些生物学过程都是发育早期所必需的。有学者在1个POI家族中发现1例X染色体与12号染色体的平衡易位[t(X;12)(q21;p1.3）]，该易位导致DIA基因上存在断裂点，提示DIA基因突变可能影响卵细胞增殖。

1.6

FRAXE FRAXE[fragile site,folic acid type,rare,fra(X)(q28)E]又称FMR2(familiar mental retardation 2 gene），定位于Xq28，高表达于脑、胎盘、肺等组织器官中，与智力低下和肿瘤发生有关。有学者对209例POI患者进行了筛查，发现3例有不多于11个重复序列的FRAXE等位基因增多，是由于与FRAXE有关的FMR2基因缺失造成的。POI人群中FMR2基因缺失的比例为1.5%，明显高于正常人群中的比例0.04%。因此认为，FMR2的缺失影响了其自身或其相邻基因的表达，可能是POI发病的重要原因之一。

1.7

雄激素受体（androgen receptor,AR) AR定位于Xq12，参与性别分化和生育。在卵巢中，AR在发育中的卵泡中表达，尤其是颗粒细胞层。动物实验证实，雌性小鼠缺乏AR会导致POI样表型及许多卵泡发育的重要基因的表达紊乱，表明正常的卵泡发生需要AR介导的雄激素作用。研究显示，AR基因1号外显子中CAG重复长度可能与POI的发生相关，期待进一步研究证实[8]。

2、常染色体异常和基因缺陷

常染色体异常与POI的相关性报道并不多见。曾有18和13-三体综合征的POI病例报道；另有研究报道了2个家系3号染色体（3q22-q23）区域的缺失与Ⅰ型睑裂狭小（blepharophimosis-ptosis-epicanthus inversus syndrome,BPES）伴发卵巢早衰有关。睑裂狭小综合征是一种常染色体显性遗传性疾病，对睑裂狭小综合征进行基因定位和致病基因突变分析，发现叉头框家族基因L2(forkhead box L2,FOXL2）是其致病基因。FOXL2基因不同的突变将引起2种不同的临床表现类型，其中Ⅰ型患者表现为眼睑畸形伴女性患者卵巢功能早衰和不孕。有学者在芬兰家系的数例原发性闭经妇女中，鉴别出2号染色体（2p21）上FSH受体的第7个外显子上的基因点突变与卵巢功能衰竭有关。另有研究发现，男性性早熟的家系中同样定位在2p上的黄体生成素（LH）受体基因发生突变，其中有1名女性家族成员表现为卵巢功能衰竭。

2.1生殖有关的重要的酶变异

半乳糖血症患者因半乳糖磷酸尿苷转移酶缺陷，半乳糖及其代谢产物在体内堆积，出现肝细胞、眼、肾和神经系统的损害。研究发现，70%～80%的半乳糖血症妇女由于半乳糖过多，影响生殖细胞向生殖嵴迁移，导致卵子数目减少，从而诱发POI。17α羟化酶及17,20碳链裂解酶等是性激素合成中非常重要的甾体激素合成关键酶，其突变会导致性激素合成障碍，性激素水平低下。

2.2卵巢功能相关的基因变异

2.2.1 FSHR

卵泡刺激素/卵泡刺激素受体（follicle stimu-lating hormone/follicle stimulating hormone receptor,FSH/FSHR）信号通路参与调节卵泡生长、雌激素产生和卵母细胞成熟。FSHR突变是POI病因分析中的第1个常染色体突变。早年通过75例原发性或继发性闭经病例研究，在FSHR的G蛋白受体的细胞外部分发现了纯合突变，该突变导致结合和信号转导能力显著降低[9]。在芬兰人群中，FSHR的c.566C>T突变的频率为0.96%[10]。对中国192例散发性POI患者和192名对照组妇女研究显示，在POI患者中鉴定出2种杂合错义变体：c.793A>G(p.M265V）和c.1789C>A(p.L597I）；进一步功能研究表明，2种突变体均可在细胞表面表达，而p.L597I与野生型FSHR相比，膜电位降低；且FSH诱导的c AMP产生和ERK1/2磷酸化降低。此外，在POI组和对照组中均鉴定出2个单核苷酸多态性（SNP），分别为rs1394205(c.-29G>A）和rs140106399(c.*111T>C），两组基因型和等位基因分布差异均有统计学意义，提出突变或SNP导致的FSHR功能障碍参与了POI的发病[11]。

2.2.2 FIGLA

FIGLA(folliculogenesis specific b HLH tran-scription factor）定位于2p13.3，为生殖细胞特异性的碱性螺旋-环-螺旋（b HLH）转录因子，在原始卵泡的形成和协调透明带基因的表达中起关键作用。Zhao等[12]对100例中国POI患者进行基因突变筛查，在4例患者中发现了3种变异，进一步通过酵母双杂交试验的功能分析发现，p.140del N突变破坏了FIGLA与TCF3螺旋-环-螺旋（HLH）结构域的结合。最近，研究者对113例中国特发性POI患者和100名健康对照者进行FIGLA变异研究，在POI患者中发现了3种不同的FIGLA突变，2例患者携带错义突变c.11C>A(p.A4E），另外2例患者分别携带错义突变c.625G>A(p.V209I）和c.84C>A(p.D28E）。荧光素酶报告基因检测表明，FIGLA突变的个体ZP1、ZP2和ZP3的转录活性显著降低。进一步通过染色质免疫共沉淀法证实，FIGLA突变导致其与ZP1、ZP2和ZP3启动子的结合显著降低[13]。以上结果均提示，FIGLA基因突变可能与POI发生发展有关。

2.2.3

新生儿卵巢同源盒基因（newborn ovary homeobox gene,NOBOX) NOBOX定位于7q35，是一种卵母细胞特异性同源盒基因，在早期卵泡发生中发挥关键作用。研究发现，NOBOX缺乏会破坏早期卵泡发生和卵母细胞特异性基因表达。NOBOX缺乏加速了产后卵母细胞的丢失，并抑制原始卵泡向生长卵泡的转变[14]。在NOBOX敲除的雌性小鼠中，卵泡被纤维组织取代，其方式类似于女性的非综合征型卵巢功能衰竭。另有动物研究显示，NOBOX缺陷小鼠POI的发生是由于胚胎发育过程中体细胞和生殖系统成分之间的错误信号传导所致[15]。有学者2007年报道了NOBOX突变与白人女性POI相关[16]，且在高加索和非洲血统的2个大型POI队列验证中，新的NOBOX突变患者分别占6.2%和5.6%。在中国POI患者中发现了NOBOX基因的一种新型纯合截断变体chr7:144098161del C，对NOBOX转录激活产生了显著的功能丧失效应，导致NOBOX失去诱导G2/M期阻滞的能力[17]。最近，研究者通过1例比利时POI患者及其父母的全外显子测序，发现了NOBOX基因的2个新的复合杂合截断突变，并在先证者具有相同表型的姐姐身上得到证实，结果提示NOBOX突变可能是POI发生的原因[18]。

2.2.4

核受体亚家族5A1(nuclear receptor subfamily 5,group A,member 1,NR5A1) NR5A1定位于9q33.3，编码孤儿核受体，参与调节生殖、类固醇生成和男性性分化的基因转录，包括抗米勒管激素（anti-Mullerian hormone,AMH）；核受体亚家族0，组B，成员1(nuclear receptor subfamily 0,group B,member 1,NR0B1）；细胞色素P450家族11，亚家族A，肽1(cytochrome P450,family 11,subfamily A,polypeptide 1,CYP11A1）；类固醇激素合成急性调节蛋白（steroidogenic acute regulatory protein,St AR）等。动物实验证实，NR5A1在小鼠颗粒细胞中的失活与卵巢功能不全相关的不孕症有关。有学者对有46,XY性发育障碍和46,XX早发性卵巢功能不全病史的4个家系以及25例散发性POI患者进行了NR5A1测序，结果提示2例患者存在NR5A1突变[19,20]。近年来研究者也在不同种族中发现了POI患者的NR5A1突变。这些结果均提示NR5A1基因突变可能与POI发生发展相关。

2.2.5

G蛋白偶联受体3(G protein-coupled receptor 3,GPR3) GPR3定位于1p36.1-p35。GPR3主要在卵母细胞中表达，在卵泡中维持减数分裂停滞。研究发现，GPR3敲除的小鼠中，窦卵泡中的大多数卵母细胞过早恢复减数分裂[21]，卵巢过早发生衰竭[22]。通过对100例中国POI患者的GPR3编码区进行的GPR3基因变异体的筛选，结果提示，除了3例受试者的3'UTR区域中的1个新突变体和1个受试者的另一个新的同义突变体（c.135G>A）外，编码区没有发现变化[23]。另一项研究也未能在82例患有POI的北美高加索女性中发现任何潜在的疾病相关变化[24]。因此，GRP3基因变异与POI的发生相关。

2.2.6

转录因子p63(Transcription factor p63,TP63) TP63定位于3q28，属于p53基因家族成员，国内学者最新报道其一种功能获得性突变与POI的发病相关[25]。在1030例中国POI患者中，鉴定了TP63基因的6个杂合突变，这些突变破坏了TAp63α蛋白的C端反式激活抑制结构域（transactivation-inhibitory domain,TID），并导致突变蛋白的四聚体形成和组成型激活，突变蛋白在体外通过增加凋亡诱导因子的表达来诱导卵母细胞凋亡。

2.3 DNA损伤修复及同源重组相关基因变异

2.3.1

Mut S同源物4、5(Mut S homolog 4 and 5,MSH4、MSH5) MSH4、MSH5分别定位于1p31.1,6p21.33，均属于DNA错配修复基因家族。哺乳动物MSH4和MSH5蛋白形成异二聚体复合物，在减数分裂进程中，参与联会复合体的组装及染色体重组。动物实验证实，雌性小鼠中MSH4或MSH5的破坏会导致不孕、卵巢退化和卵母细胞进行性丧失[26,27]。在41例高加索POI患者的病例对照研究中，2例患者均发现了MSH5的1个杂合错义突变。另有报道在患有POI的哥伦比亚家系的全外显子组测序鉴定出MSH4的1种新的纯合供体剪接位点突变[28]。在1个有多名男女均发生性腺功能衰竭的伊朗家系中，报道了1个罕见的MSH4纯合错义突变（c.2261C>T），而在800名健康伊朗人群以及30例散发性POI患者中均未检测到[29]。通过对患有POI的中国家系的全外显子组测序，在2个POI姐妹的MSH5基因中亦发现了一种新的纯合错义突变（c.1459G>T,p.D487Y）。另外，在200例散发性POI患者的MSH5的Sanger测序中，亦得到3个杂合突变位点（c.1057C>A,p.L353M;c.1459G>T,p.D487Y;c.2107 A>G,p.I703V)[30]。以上研究均提示参与DNA损伤修复的基因突变可能导致散发性POI的发生发展。

2.3.2

微小染色体维持蛋白8、9(minichromosome mainte-nance complex component 8 and 9,MCM8、MCM9) MCM8、MCM9分别定位于20p12.3、6q22.31，与双链DNA断裂的同源重组和修复密切相关。研究发现，MCM8和MCM9敲除小鼠过早表现出生殖细胞耗竭[31]。影响西班牙裔女性初潮和绝经年龄的全基因组研究显示，MCM8基因座与早期绝经风险相关[32]。有学者在POI近亲家族中发现了MCM8和MCM9基因的纯合突变[33]。Desai等[34]在一组173例POI患者中研究MCM8和MCM9变异情况，其中有3例患者携带有MCM8可能具有破坏性的杂合变体，7例患者携带有MCM9可能具有破坏性的杂合变体。但MCM8/MCM9基因突变在特发性POI患者中的作用需要进一步探索。

2.3.3

ATP依赖的DNA解旋酶同源物（ATP-dependent DNA helicase homolog,HFM1) HFM1定位于人类1p22.2染色体，包含44个外显子。HFM1基因编码的蛋白质与酿酒酵母的DNA解旋酶Mer3具有相似的结构域，因此被认为是ATP依赖的DNA解旋酶，优先在睾丸和卵巢中表达。2013年国外学者通过动物实验证实，HFM1缺失雌性小鼠的卵巢和卵泡数量显著减少，基质细胞数量增加[35]；笔者团队的研究也表明，HFM1条件敲除雌性小鼠卵巢储备功能过早耗竭，影响生殖寿命[36]。2014年，笔者团队参与的一项研究显示，在POI家系中发现先证者姐妹存在HFM1基因复合杂合突变（c.1686-1G>C和c.2651 T>G/p.Ile884Ser)[37]；随后在近200例散发性中国汉族POI患者中进一步研究，发现HFM1基因的9种变异（涉及11例患者），这些变异在316名健康对照女性中均未发现，且从千人基因组计划和NHLBI外显子测序的数据库中均未检索到[38]。近年来，更多与POI相关的HFM1杂合错义突变被陆续报道[39]。更为重要的是，HFM1在POI发生发展中的作用及机制正在被进一步阐明。

2.3.4

基质抗原3(stromal antigen 3,STAG3) STAG3定位于7q22.1，参与编码黏附蛋白的亚基以及减数分裂过程中染色体的正确配对和分离。研究报道，7q21.3-22.2上的10-Mb区域和7p21.1-15.3上的3-Mb区域与POI表型明显相关[40]。另外，研究者在高度近亲的中东家系中鉴定出由STAG3中1 bp缺失（c.968del C,p.F187fs*7）引起的纯合移码突变。动物实验发现，STAG3缺陷可导致雌性小鼠卵巢发育不全，卵巢内缺乏卵母细胞；进一步在胚鼠的卵母细胞中还观察到早期减数分裂停滞和着丝粒染色体凝聚缺陷[41]。近年来随着技术革新，更多研究报道了在POI患者中发现了新SATG3突变位点，并对其作用机制进行初步探索[29,42]。

2.3.5

联会复合中心组分蛋白1(synaptonemal complex central element protein 1,SYCE1) SYCE1定位于10q26.3，是联会复合体蛋白的重要组成部分。SYCE1缺陷的小鼠不孕，性腺较小，卵巢内缺乏明显卵泡[43]。在不同人种的POI患者中均有SYCE1基因突变的报道[44]。在一近亲结婚的以色列阿拉伯家系中，报道了SYCE1中的纯合无义突变（c.613C>T)[45]。另有研究者通过CRISPR/Cas9技术构建了SYCE1 c.721C>T等效基因组改变的人源化小鼠模型，进一步研究其表型及作用机制，以期为POI的诊疗提供有力支持[46]。

2.3.6

范可尼贫血（fanconi anemia,FA) FA通路属于经典的DNA损伤应答通路，在DNA交联损伤修复及复制压力应答方面发挥重要作用。此通路影响了卵巢储备功能的建立过程，因而与POI的发生有关联。Yang等[47]发现，Fanci敲除（Fanci-/-）小鼠和Fancd2泛素化缺陷点突变（Fancd2K559R/K559R）小鼠的原始生殖细胞中FANCD2 foci形成障碍，转录-复制冲突频率及R-loop水平显著升高，复制叉不稳定性增加和DNA损伤水平升高。该研究提示当FA通路受到抑制时，DNA损伤加重，并激活p53信号通路导致生殖储备功能建立不足。

2.3.7

乳腺癌易感基因1、2(breast cancer susceptibilitygene 1 and 2,BRCA1、BRCA2) BRCA1、BRCA2分别定位于17q21.31、13q13.1，其编码产物参与DNA损伤同源性重组修复[48]。研究报道BRCA1、BRCA2与乳腺癌和卵巢癌的高发生率密切相关[49]。然而，BRCA1、BRCA2在POI发生中的作用近年受到重视。Miao等[50]在2例POI患者的卵母细胞中发现，同源重组的核心DNA修复基因BRCA2表达显著降低；进一步构建BRCA2敲除小鼠模型发现，BRCA2敲除小鼠DNA损伤累积、卵泡发育受阻、卵母细胞质量缺陷，提示BRCA2缺乏是POI的驱动因素。Xu等[51]发现，BRCA1在DNA双链断裂后同源重组修复中发挥重要作用，BRCA1可以启动修复机制维持卵泡存活，当BRCA1发生突变则会导致卵泡衰竭，从而诱发POI。

3、结语

随着新的分子生物学技术的不断发展，越来越多的基因被证实与POI的发病相关，这为POI患者的风险预测、遗传咨询、生育指导提供了新思路[52,53]。但是，部分基因与POI的关系尚不明确，而且由于POI在遗传学上存在着高度异质性，未来仍需更多高质量研究。

基金资助:国家自然科学基金面上项目(81771540);江苏省妇幼保健重点学科(FXK201701);江苏省医学创新团队(CXTDA2017004);

文章来源:谭容容,吴洁.早发性卵巢功能不全的遗传学病因[J].中国实用妇科与产科杂志,2023,39(09):872-877.DOI:10.19538