【佳學(xué)基因檢測】青春期延遲的多種表現(xiàn)及其基因解碼、基因檢測的重要作用

遺傳病、罕見病基因檢測導(dǎo)讀：

青春期延遲應(yīng)歸為兒科內(nèi)分泌疾病，但由于國內(nèi)兒科內(nèi)分泌醫(yī)生的匱乏，并且常延遲就診，出生和微小青春期時常被漏診，就診年齡偏大，此類患者多數(shù)于成人內(nèi)分泌科就診，成為內(nèi)分泌醫(yī)生面臨的常見問題。

青春期延遲的困難在于：

• 診斷

• 預(yù)測后期發(fā)育結(jié)局。

青春期啟動：

• 主動變化過程；

• 復(fù)雜；

• 近20年，其基因調(diào)控機制才逐漸清晰；

• 很多方面并未清楚；

重要問題：

• 青春期延遲的表型與成人健康風險和常見病因有關(guān)；

• 普通人群的青春期啟動、性別特異性和表觀遺傳存在多基因調(diào)控。

• 已經(jīng)認識到青春期延遲和相關(guān)疾病的單基因和雙基因病因；

• 近年來對GnRH缺乏的寡基因遺傳也有深入認識。

• 賊近，在自限性青春期延遲領(lǐng)域中有新發(fā)現(xiàn)，涉及GnRH神經(jīng)元生物學(xué)、新陳代謝和體質(zhì)聯(lián)系的進展。這些數(shù)據(jù)共同突顯該疾病表型的異質(zhì)性，并為未來研究指明了方向。

基本要點

• 青春期啟動時間分布在普通人群中接近正態(tài)分布，對青春期提前或青春期延遲的定義進行了統(tǒng)計學(xué)描述

• 青春期啟動的時間由遺傳決定，但也與環(huán)境因素（如體重、營養(yǎng)、社會心理因素以及潛在破壞內(nèi)分泌的化學(xué)物質(zhì)）有關(guān)

• 自限性青春期延遲是男女青春期延遲的賊常見原因，但只已知少數(shù)導(dǎo)致自限性青春期延遲遺傳因素

• 導(dǎo)致青春期延遲的其他遺傳因素包括GnRH缺乏基因突變和原發(fā)性腺功能減退癥

• 通過新一代測序和全基因組關(guān)聯(lián)方法，正在迅速擴展青春期延遲的相關(guān)基因

• 表觀遺傳控制青春期啟動的重要性以及表觀遺傳機制如何介導(dǎo)環(huán)境因素對青春期啟動的影響，是近期有關(guān)青春期研究領(lǐng)域的熱點

先進部分

定義、病因和鑒別診斷

青春期延遲：定義

青春期

• 女孩：青春期啟動的標志是乳腺Tanner分期從B1到B2的轉(zhuǎn)變，包括乳腺組織生長。

• 男孩：青春期啟動的標志是外生殖器Tanner分期從G1到G2的轉(zhuǎn)變，包括睪丸增大（即體積 ＞ 3 mL或長度 ≥ 25 mm）

• 陰毛的發(fā)育（陰毛初現(xiàn)）可能是由于腎上腺成熟（腎上腺功能初現(xiàn)）而引起的，所以其通常不被認為是青春期啟動的標志，且陰毛出現(xiàn)可獨立于下丘腦-垂體-性腺（HPG）軸的激活。

腎上腺功能初現(xiàn)

• 腎上腺網(wǎng)狀帶的成熟；

• 可引起腎上腺雄激素產(chǎn)生增加，并伴隨第二性征的出現(xiàn)，如陰毛和腋毛的發(fā)育以及體臭和痤瘡的出現(xiàn)。

• 腎上腺功能初現(xiàn)一般開始于8歲，但賊早可出現(xiàn)在6歲。

• 腎上腺發(fā)育類似于性腺發(fā)育（青春期），是一個漸進成熟的過程，始于兒童早期，隨著腎上腺雄激素產(chǎn)生進一步增加而明顯顯現(xiàn)。

• 腎上腺發(fā)育可能比正常的青春期早1 ~ 2年，但臨床特征出現(xiàn)的時間可能有所不同。盡管腎上腺初現(xiàn)和青春期經(jīng)常重疊，但二者為不同過程，受到各自獨立調(diào)控。

青春期啟動年齡

• 95%的女孩青春期啟動年齡為8.5 ~ 13歲；

• 95%的男孩青春期啟動年齡為9 ~ 13.5歲。

• 多數(shù)人群如此，但并非所有種族；

• 啟動年齡受各種生理、病理因素影響。

青春期延遲定義

• 從19世紀末到20世紀中葉，已經(jīng)有報道稱青春期啟動的年齡有所下降，尤其是女孩。在此之后，這種趨勢趨于平穩(wěn)。

• 青春期啟動年齡的變化可能與衛(wèi)生、營養(yǎng)狀況的改善以及社會經(jīng)濟條件的穩(wěn)定提高有關(guān)。

• 近幾十年來，又提起了青春期啟動年齡提早的話題，尤其在女孩中，這可能反映了生活方式和/或環(huán)境因素的變化，這些因素可以是獨立的調(diào)節(jié)者，也可以依靠環(huán)境相互作用通過基因介導(dǎo)其影響。另外，肥胖、胰島素抵抗、缺乏運動、心理因素和改變飲食習慣等變量均可能與青春期啟動的年齡變化有關(guān)。

• 在過去的幾十年中，男性青春期啟動年齡下降是有爭議的。1997年Herman-Giddens 等人提出肥胖的增加導(dǎo)致青春期啟動年齡的增加。但是迄今為止，有關(guān)肥胖是如何影響青春期啟動的研究結(jié)論并不一致，尤其在男孩中，因此該領(lǐng)域很有必要在將來開展更多的研究。

第二部分

評估

• 性成熟暫時性延遲并不少見，但會隨著時間而緩解，從而恢復(fù)正常的發(fā)育、達到理想正常成人身高和生育能力。

• 對于具有潛在器質(zhì)性病變的患者，早期診斷和治療對于確保正常的青春期發(fā)育和達到正常的成人身高至關(guān)重要。

完整個人病史（圖1）

• 身高和體重圖；

• 營養(yǎng)狀況；

• 藥物；

• 慢性病病史和/或癥狀：有慢性疾病的病史，如乳糜瀉和炎性腸病，可能提示有青春期暫時性或繼發(fā)性延遲

• 社會心理狀況。

• 注意是否有厭食癥和運動訓(xùn)練強度；

• 家族史應(yīng)完整：患者普遍有陽性家族病史，應(yīng)包括童年的生長方式、父母和兄弟姐妹的青春期發(fā)育年齡以及父母和兄弟姐妹的任何不育、失眠和大腦中線異常的病史。

圖1. 青春期延遲的評估流程圖

查體：

• 青春期分期評估，包括男性患者的陰莖大小以及睪丸位置、大小和一致性。

• 評估Tanner分期：有助于確定以往未曾注意到的青春期早期跡象。

• 體重：身高矯正后體重低的兒童有可能存在HPG 軸的激活延遲。

• 雙側(cè)隱睪癥或出生時小陰莖和嗅球發(fā)育不良引起的嗅覺減退或喪失可能提示CHH。可以通過詳細詢問病史或客觀地通過正規(guī)的嗅覺測試（如賓夕法尼亞州的嗅覺測試）來評估與KS相關(guān)的嗅覺缺乏。

• 其他體征：如唇腭裂、雙手聯(lián)帶運動、先天性上瞼下垂和視覺空間異常、眼球運動異常、感覺神經(jīng)性聽力障礙、一顆或多顆牙齒的發(fā)育不全（齒孔不足）、肥胖癥和CHARGE綜合征的相關(guān)特征以及手指和其他骨骼異常，有助于診斷CHH。

• 肥胖癥或畸形特征相關(guān)的認知發(fā)育延遲可能提示潛在的遺傳綜合征。

• 化療或放療史可能表明原發(fā)性性腺功能衰竭或促性腺激素缺乏癥，這取決于接受的具體治療方法。

提示CHH診斷的表現(xiàn)

• 年齡通常在20或30歲左右。

• 常見的癥狀為青春期發(fā)育延遲、第二性征發(fā)育不良、類宦官體型或不育。

• 在某些情況下，如上文所述的青春期發(fā)育之前，在微小青春期可以診斷CHH。

• 是否存在“警示性特征”仍然是孤立性青春期延遲和HH賊大的區(qū)別。主要警示性特征為隱睪癥或小陰莖，提示缺乏微小青春期，而KS其他相關(guān)特征的存在（如失眠、唇腭裂、單側(cè)腎發(fā)育不全）也有助于其診斷。

自限性青春期延遲與CHH的鑒別：

• 二者可能表現(xiàn)出相同的臨床和激素特征，因青春期延遲就診的男孩進行這兩種情況之間的鑒別診斷通常是困難的。

• 只有有效的青春期表現(xiàn)才能區(qū)分孤立性青春期延遲和CHH（部分或有效）。

• 身高生長速度：在評估青春期延遲的患者中是非常重要的：

  在大多數(shù)體質(zhì)性青春期延遲的受試者中，兒童早期會延遲成熟，因此他們的身高可能比同齡人矮。青春期發(fā)育延遲的患者在童年時期成長也很差，未能充分利用其遺傳身高潛力，從而導(dǎo)致成年身高低于遺傳身高，若未經(jīng)治療其平均身高會降低4.2 cm。然而其他研究表明，即使未接受任何干預(yù)的青春期延遲患者，其成人身高的差異微乎其微。這可能意味著除了性激素缺乏外，還存在其他病理生理機制參與了部分青春期延遲患者的生長表型。
  相反，CHH患者在兒童時期具有穩(wěn)定的線性增長，僅在沒有青春期生長突增的情況下，相對他們的年齡來說身高變矮。然而身材矮小和生長速度緩慢不能排除促性腺激素低的可能。
• 腎上腺功能初現(xiàn)：（自限性）在青春期延遲患者中，腎上腺功能初現(xiàn)也會比平時晚，孤立性HH患者的腎上腺初現(xiàn)發(fā)生在正常年齡。（自限性）青春期延遲的骨齡（根據(jù)已定義的標準并通過非優(yōu)勢手和腕部X線片評估骨齡）通常落后于實際年齡，但正常骨齡時啟動青春期發(fā)育。也就是說，女孩骨齡為13歲和男孩骨齡為13.5歲時開始出現(xiàn)青春期發(fā)育的跡象。促性腺激素和睪酮的濃度隨著骨齡的增長而增加。因此，患者青春期發(fā)育的所有階段都比正常年齡晚。

初步篩查：

根據(jù)以上分析，青春期延遲的初步篩查應(yīng)包括：

• 骨齡、

• 基礎(chǔ)LH和FSH（明確高促性腺激素性性腺功能減退癥）、

• 清晨睪酮；

• 生化分析來尋找無癥狀的全身性疾?。喝毎嫈?shù)、紅細胞沉降率（或C反應(yīng)蛋白）、腎功能、腹腔掃描、肝功能、電解質(zhì)；

• 其他垂體激素水平：通過甲狀腺功能檢查、IGF-I和催乳素來評估。

• 核型分析：對患有原發(fā)性性腺功能減退癥很重要，尤其是女性。

• 頭顱MRI（檢查嗅球和嗅溝）用于排除嗅覺發(fā)育不全或其他下丘腦-垂體病變。

基礎(chǔ)促性腺激素水平：

• 原發(fā)性性腺功能減退癥患者中，基礎(chǔ)促性腺激素水平通常是增高的，如Turner或Klinefelter綜合征，

• 基礎(chǔ)促性腺激素水平對自限性青春期延遲和CHH的鑒別診斷沒有幫助。

生理刺激試驗：

• 對自限性青春期延遲和CHH的鑒別診斷有幫助；

• 有多重方法：

  通過頻繁采樣評估LH脈沖性；
  催乳素激發(fā)試驗；
  促性腺激素對GnRH的反應(yīng)；
  睪酮對hCG的反應(yīng)
  先進次晨尿中FSH和LH水平

• 血清抑制素B：賊近一項研究發(fā)現(xiàn)，在青春期發(fā)育前男孩中，單次測定血清抑制素B < 35 pg/mL可區(qū)分CHH與自限性青春期延遲，這種方法具有高度敏感性，但這一發(fā)現(xiàn)并未在其他研究中重復(fù)驗證，并且未在女孩中得以賊終證實。

• 聯(lián)合睪丸體積和基礎(chǔ)抑制素B：有人提出聯(lián)合使用睪丸體積（切點1.1 mL）、GnRH興奮后的LH峰值水平（切點4.3 IU/L）和基礎(chǔ)抑制素B水平是從自限性青春期延遲中鑒別出CHH的賊為有效的鑒別指標。但做出賊終診斷之前，通常需要進行隨訪。

其他相關(guān)檢查：

• 由于嗅蛋白 1（Anosmin 1，ANOS1）基因突變可引起腎臟畸形或單側(cè)發(fā)育不良，因此，還需要進行其他相關(guān)檢查，

• 例如在X連鎖CHH患者中懷疑有ANOS1基因突變時，行性腺和子宮評估的盆腔超聲以及腎臟超聲檢查。

• CHH男孩在出生時可能表現(xiàn)為小陰莖和/或隱睪。

• 當性腺依賴促性腺激素時，原發(fā)性性腺功能減退癥男嬰出生時可能出現(xiàn)伴有生殖器發(fā)育不良，

• 如果是胎兒早期起病則導(dǎo)致性別發(fā)育障礙，其生殖器可能是模棱兩可的或女性型。

3 ~ 6個月內(nèi)嬰兒基礎(chǔ)性激素類固醇和促性腺激素水平：

• 3 ~ 6個月內(nèi)嬰兒如果懷疑出現(xiàn)先天性性腺功能減退，可測定基礎(chǔ)性類固醇和促性腺激素水平，

• 無需進行刺激試驗。

• 解釋：

  健康嬰兒的促性腺激素水平在出生后的先進周開始增加，到6個月時下降，但女孩FSH水平直到3 ~ 4歲才開始下降。
  男孩睪酮水平隨著LH水平的升高而升高，并在1 ~ 3個月時達到峰值，
  女孩雌二醇水平是波動的，這可能反映了卵巢卵泡的生長和萎縮。女孩雌二醇水平在兩歲時下降。
  微小青春期HPG軸激活對以后男女青春期發(fā)育起著重要作用：在男孩中，有助于陰莖和睪丸的生長；在女孩中，有助于卵巢卵泡的成熟和雌二醇水平的增加。
  相關(guān)研究缺陷：1. 大多數(shù)關(guān)于微小青春期激素水平的研究都采用橫斷面設(shè)計，因此鑒于微小青春期開始時間、持續(xù)時間和程度存在個體差異，佳學(xué)基因檢測正在進行進一步探討; 2. 對健康嬰兒行連續(xù)血液采樣是有創(chuàng)性的，因此存在困難，而尿液或唾液采樣是解決這一問題的一種方法。3. 尿液和唾液分析并未在臨床上廣泛開展
  進展：賊近多項縱向數(shù)據(jù)研究提供了激素模式的新觀點，包括激素峰值的時間和隨著年齡增長激素活性的降低。

• （先天的）原發(fā)性性腺功能減退微小青春期性腺/促性腺激素表現(xiàn)

  由性腺發(fā)育不全、無睪癥或睪丸退化所致原發(fā)性性腺功能減退時，微小青春期時促性腺激素水平通常會升高，但在之后的兒童期可能會降至正常水平。
  在特納綜合征中，具有45,X核型女嬰的FSH水平高于健康女孩，并且在數(shù)年內(nèi)FSH水平仍保持在高水平。而且具有其他核型的特納綜合征的女孩，其FSH水平接近正常，表明這些患者的卵巢對垂體FSH分泌有一定的反饋作用。
  Klinefelter綜合征（47,XXY核型）的男嬰抑制素B、AMH和INSL3水平正常，說明盡管其LH和FSH水平升高，但嬰兒期有正常的支持細胞和睪丸間質(zhì)細胞功能。

新的性腺功能標記物：

• 有助于對剛出生和微小青春期之后性腺功能減退癥患者進行診斷，尤其對男性患者。

• 抑制素B：

  是評估從新生兒期到幼兒期的支持細胞功能的標記物，可用于評估男嬰中樞性和原發(fā)性性腺功能減退癥患者的小陰莖和/或隱睪癥。
  抑制素B在女嬰中的作用尚不清楚。

• AMH：

  從睪丸分化到青春期，支持細胞高度表達AMH，
  女性從出生到更年期，顆粒細胞AMH表達水平很低。
• AMH和抑制素B在嬰兒期診斷價值：
  檢測不到AMH和抑制素B可診斷為無睪癥；
  嚴重CHH患者中二者水平也很低，甚至檢測不到。
  女嬰在出生后的賊初幾個月中AMH有類似的變化，但AMH水平明顯很低。
   

• 在小于3 ~ 6個月的嬰兒中，低水平的性類固醇和促性腺激素提示患有中樞性性腺功能減退癥伴微小青春期缺乏。

• 高促性腺激素水平伴有低水平甚至無法測出的基礎(chǔ)睪酮和低水平INSL3（在男孩中），可診斷為原發(fā)性性腺功能減退癥。

• 過了微小青春期之后，抑制素B和AMH是評估促性腺功能減退癥的有用指標。

第三部分

遺傳學(xué)

前文已述，就臨床實踐而言，青春期延遲是小兒內(nèi)分泌科醫(yī)生經(jīng)常遇到的問題。盡管青春期啟動延遲賊常見的潛在情況是自限性（或體質(zhì)）青春期延遲，但其他病因可能是這些情況的基礎(chǔ)，因此必須排除。特別是在區(qū)分自限性青春期延遲和有效、悠久、長期、很久性 HH方面依然困難，但當疑診時，后者可在嬰兒期被診斷出來。青少年青春期疾病的治療取決于其根本病因。保守觀察適用于青春期良性變異，也適用于那些較輕的青春期延遲變異，并沒有預(yù)測到這些變異會有負面結(jié)果。雖然有效、悠久、長期、很久性性腺功能減退癥的患者需要更復(fù)雜的相關(guān)治療，但治療更顯著的性早熟或青春期延遲涉及藥物阻斷或誘導(dǎo)HPG軸的活性。為實現(xiàn)中樞性腺功能減退癥患者生育，需要促性腺激素治療。而相關(guān)內(nèi)容可見前文：

• 青春期延遲--表型多樣性、分子遺傳機制和賊新發(fā)現(xiàn)

• ER筆記 l 青春期延遲：評估**（轉(zhuǎn)）

另外CHH相關(guān)的臨床內(nèi)容可見：

• 罕見病 l 2019先天性低促性腺激素性性腺功能減退癥（CHH）（全譯文）**

另外，需要清楚，青春期并非如環(huán)境變化發(fā)生的適應(yīng)過程，而是一個主動變化的過程，這是向成年生殖能力、身體組分和身高過渡的性成熟時期。其生物控制是復(fù)雜的，涉及以有序和漸進方式相互作用的多個內(nèi)分泌系統(tǒng)。這些生物學(xué)過程的起源始于胎兒早期，胎兒和新生兒的發(fā)育對于青春期有序、及時地啟動很重要。究竟是什么導(dǎo)致了微小青春期后HPG軸的休眠，又是什么觸發(fā)了“青春期剎車”的釋放，這些謎團仍沒有答案。在一般人群中，青春期時機受到多種因素影響，在胎兒和出生后的不同時期，影響HPG軸不同方面的各種遺傳、表觀遺傳和環(huán)境因素可能會導(dǎo)致青春期延遲和紊亂。

目前基因檢測可能有助于診斷相關(guān)的綜合征特征、疾病的自然病程和為家族成員提供遺傳信息，并且也可能成為將來鑒別自限性青春期和 GnRH缺乏癥的診斷工具（CK注：2019年CK針對CHH及延遲發(fā)育患者與第三方合作相關(guān)的Gene Panel，涵蓋當時已經(jīng)描述的75種基因，近期會做更新補充，可關(guān)注）。在診所對患者進行快速有效的診斷，將是患者治療領(lǐng)域的巨大飛躍，并可能帶來顯著的經(jīng)濟優(yōu)勢。

CHH的基因和遺傳學(xué)

CHH家系和家族性性早熟患者的近親家系中采用缺失定位、純合子定位、靶向測序及賊近的二代測序等方法，已鑒定出一些HPG軸關(guān)鍵調(diào)控因子。目前已經(jīng)報道有> 30個導(dǎo)致青春期嚴重延遲或缺失的獨立基因存在遺傳突變，賊近也在CPP患者中發(fā)現(xiàn)了一些重要基因。

HH的相關(guān)基因包括：

• ANOS1（OMIM 300836）、

• FGF受體1（FGFR1；OMIM 136350）、

• FGF8（OMIM 600483）、

• prokineticin 2（PROK2；OMIM 607002）、

• PROK2受體（Prokineticin 2 Receptor，PROK2R；OMIM 607123）、

• CHD7（OMIM 608892）、

• NMDA受體突觸核信號和神經(jīng)元遷移因子（Neuronal Migration Factor，NSMF；OMIM 608137）、

• GNRH1（OMIM 152760）、

• GnRH受體（GnRH Receptor，GNRHR；OMIM 138850）、

• KISS1（OMIM 603286）、

• KISS1R（OMIM 604161）、

• 速激肽3（Tacykinin 3，TAC3；OMIM 162330）、

• TACR3（OMIM 162332）、

• 軸突導(dǎo)向因子3A（Semaphorin 3 A，SEMA3A；OMIM 603961）、

• SRY盒10（SRY-box 10，SOX10；OMIM 602229）、

• IL-17受體D（IL-17 Receptor D，IL17RD；OMIM 606807）、

• FEZ家族鋅指1（FEZ Family Zinc Finger 1，F(xiàn)EZF1；OMIM 613301）、

• WD重復(fù)結(jié)構(gòu)域11（WD Repeat domain 11，WDR11；OMIM 606417）、

• AXL受體酪氨酸激酶（AXL receptor tyrosine kinase，AXL；OMIM 109135）、

• 硫酸肝素6-O-磺基轉(zhuǎn)移酶1（Heparin Sulfate 6-O-sulfotransferase 1，HS6ST1；OMIM 604846）

• FGF17（OMIM 603725）[49,51,57,193-205]以及

CPP相關(guān)基因：

• MKRN3（OMIM 603856）、

• KISS1R（OMIM 604161）

• DLK1（OMIM 176290）。

這些基因參與：

• 調(diào)控GnRH神經(jīng)元遷移和分化、

• GnRH分泌

• 與GnRH上下游通路有關(guān)。

CHH遺傳：

• 以散發(fā)的形式更常見，也有家族性報告；

• 賊初認為家族性CHH是一種單基因病；

• 有幾種遺傳模式：X連鎖隱性遺傳、常染色體隱性遺傳、常染色體顯性遺傳或與印記位點相關(guān)的遺傳（表2）。

• 孤立性CHH是常染色體隱形遺傳，

• 主要是由于3對神經(jīng)肽及其受體突變。

• 通過連鎖分析的方式可以在信息比較齊全的家系中描述以下基因功能失活突變：

  KISS1（OMIM 603286）及其受體KISS1R（OMIM 604161）
  TAC3（OMIM 162330）和TACR3（OMIM 162332）編碼的神經(jīng)激肽B。

• 通過候選基因方法可以鑒定以下基因突變：

  GNRH1（OMIM 152760）和GNRHR（OMIM 138850）中的突變。GNRHR中賊常見的致病突變p.Gln106Arg僅引起受體活性的部分失活，這解釋了該變異在正常人群中頻率相對較高的原因，其賊小等位基因頻率為0.3%。

• 如孤立性CHH中兩個等位基因中變異相同則提示患者父母血緣較近，但復(fù)合雜合變異比純合子變異更常見。

• 此遺傳模式僅出現(xiàn)于KS（伴有嗅覺障礙的CHH）。

• ANOS1（OMIM 300836）是迄今為止被報道的位于X染色體上的一個少有KS致病基因。1991年通過定位克隆策略鑒定出先進個KS基因ANOS1（以前被稱作KAL1）

• ANOS1突變的男性發(fā)病，而女性表型正常，僅為攜帶者。

• 顯性遺傳的KS中的常染色體基因罕見變異。

• 部分基因單個等位基因致病性突變即可導(dǎo)致KS，而另一些基因則需要其他的遺傳事件才能充分解釋表型。

• 在KS中CHH的顯性遺傳比孤立性CHH更為常見。對于導(dǎo)致成年不育的生殖系統(tǒng)疾病而言，這種顯性遺傳方式是相對令人意外的。

• 這種突變可能導(dǎo)致部分表型或促性腺激素缺乏癥的嚴重程度不同。

• 在同一個家庭中，可能同時存在孤立性促性腺激素缺乏癥、KS或孤立性嗅覺缺失3種表型。

近年CHH / KS分子遺傳學(xué)研究出兩類單個等位基因變異的基因：

• 先進類包含一些被獨立研究證實了的罕見單等位基因變異；

• 第二類包含一些致病意義不明確的單等位基因變異，但變異頻率顯著高于對照人群；此類基因型和表型的關(guān)系不固定，無法確定；未知意義突變的不有效外顯性已有假設(shè)遺傳模式，即青春期不發(fā)育的可能性以及疾病的嚴重性是由幾種候選基因罕見變異的共同作用所致，但尚不知這種寡基因的遺傳頻率。

  青春期的AAM和年齡具有涉及數(shù)百個基因位點的多基因性，這一事實有力地支持了這樣一個假設(shè)，即某些青春期延遲甚至青春期缺失病例是以寡基因的特點進行遺傳，甚至可被認為是多基因疾病的一部分。
  CHH可能在成年后逆轉(zhuǎn)，這在很大一部分患者中可能與這種多基因效應(yīng)有關(guān)。高達20%的病例表現(xiàn)出生殖功能的自發(fā)恢復(fù)，這對以下兩個理念提出了質(zhì)疑：（i）CHH是終身性疾??；（ii）CHH是一種和自限性青春期延遲不同的疾病。我們可假設(shè)在GnRH先進缺乏癥和青春期延遲之間存在一個疾病譜系，其中嚴重的青春期延遲、部分性CHH和可逆的CHH可能均存在其中。這些患者的遺傳學(xué)診斷可能會很好地剖析其臨床復(fù)雜性。盡管CHH和青春期延遲基因譜的某些方面是截然不同的，但在病情更嚴重、攜帶純合或多種致病突變（雙基因或寡基因）的KS或CHH患者中存在更大的突變負荷可能支持我們的假設(shè)。

• 畸形癥等相關(guān)臨床特征可以高度預(yù)測致病變異（表3）。

表3 與青春期相關(guān)的綜合征

且已鑒定有> 40個與該疾病有關(guān)基因，但仍不清楚約50% CHH患者的病理生理學(xué)基礎(chǔ)（圖3）。

• 表型變異程度的多少取決于所涉及的基因？不同的基因可能所占的比重不同，幾乎ANOS1（OMIM 300836）的所有突變都會導(dǎo)致伴有嗅覺損傷的HH（KS），而卻在KS、嗅覺正常HH和青春期延遲的家系中鑒定出FGFR1（OMIM 136350）的功能失活突變。

• 環(huán)境因素可部分解釋這些多樣性，但是日漸清晰的是CHH中的基因-基因相互作用是一個重要現(xiàn)象，且鑒定家庭中這種雙基因甚至寡基因遺傳的策略也在逐漸發(fā)展。

• 在這些家系中，患病人群的模式可能不符合經(jīng)典的孟德爾遺傳學(xué)定律和生物信息篩選流程，且需要修訂統(tǒng)計建模技術(shù)以識別基因-基因相互作用下的新候選基因。

圖3 已明確的青春期啟動/CHH(IHH/KS)/性早熟和青春期延遲

常見遺傳變異的遺傳基礎(chǔ)及其重疊

GnRH系統(tǒng)的不同環(huán)節(jié)缺陷可導(dǎo)致青春期不發(fā)育：

• GnRH合成缺陷主要是由于在妊娠早期GnRH神經(jīng)元從嗅基板向下丘腦的遷移異常所致；

• kisspeptin 或神經(jīng)激肽B等GnRH促分泌素生物活性缺陷所導(dǎo)致的GnRH合成減少；

• GnRH神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)不成熟；

• GnRH自身失活，也稱為GnRH或其受體的生物活性缺陷。

遷移過程

遷移過程存在關(guān)鍵指引和誘導(dǎo)運動信息

• 控制細胞間相互作用的信號，如膜受體（如neuropilin-2）、粘附分子（如NCAM）、細胞外基質(zhì)分子（如肝素硫酸轉(zhuǎn)移酶）、細胞因子（如白血病抑制因子和肝細胞生長因子）和轉(zhuǎn)錄因子（如Ebf-2）

• 化學(xué)引誘物和化學(xué)排斥物（如Reelin）。

• 趨化因子的梯度（如SDF1，也稱為CXCL12）可能對促進GnRH神經(jīng)元的運動尤其重要。

冗余：

• GnRH神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在生殖功能中起重要作用，冗余是有價值的和必須的

• 分子信號冗余：上述涉及的分子信號存在冗余

• 神經(jīng)元細胞冗余：整個遷移過程涉及小鼠每個大腦半球數(shù)百個神經(jīng)元，而靈長類動物或人類中是數(shù)千個，而相對于青春期發(fā)育所需的GnRH神經(jīng)元先進數(shù)量可能存在冗余，雖然這一數(shù)量的具體值尚不知曉。嚙齒類動物中約12%的GnRH神經(jīng)元足以促進脈沖式的促性腺激素分泌和青春期啟動，而成年雌性小鼠的激素周期性控制則需要12% ~ 34%的GnRH神經(jīng)元。此外，成年Reeler小鼠下丘腦中的GnRH神經(jīng)元顯著減少，且表現(xiàn)出青春期成熟延遲和生育力低的表型。

ANOS1和軸突尋路

• ANOS1（OMIM 300836）編碼anosmin-1，這是一種調(diào)節(jié)軸突尋路和細胞粘附的細胞外基質(zhì)蛋白，可促進嗅球神經(jīng)元發(fā)出分支。

• 在ANOS1功能失活突變患者的篩狀板上同時捕獲了GnRH神經(jīng)元和嗅球神經(jīng)元，說明ANOS1的功能缺失可能會導(dǎo)致GnRH神經(jīng)元無法達到正常位置（下丘腦）。

• 尚不清楚anosmin-1的作用是否僅限于嗅神經(jīng)元的發(fā)育或是否對GnRH神經(jīng)元具有額外的趨化作用[235]。

• 目前沒有可用的小鼠模型，只有魚類和線蟲的研究以及體外實驗進一步闡明了ANOS1的作用。

青春期啟動主控制器：

• GnRH脈沖的分泌和作用方式：

  GnRH通過位于正中隆起的神經(jīng)末梢以脈沖方式分泌到下丘腦-垂體-門脈系統(tǒng)，到達垂體前葉后刺激促性腺激素細胞分泌促性腺激素LH和FSH。
  GnRH的釋放是周期性的，且其脈沖分泌在GnRH神經(jīng)元之間是同步的，因此GnRH神經(jīng)元整合放電頻率，使得產(chǎn)生適當?shù)腉nRH爆發(fā)釋放至門脈系統(tǒng)，這種同步過程是一個涉及自發(fā)性神經(jīng)元電活動、鈣和cAMP信號傳導(dǎo)、經(jīng)GnRH受體的自分泌調(diào)節(jié)及這些神經(jīng)元上的其他細胞膜受調(diào)節(jié)的復(fù)雜過程。

• 主控制器控制GnRH神經(jīng)脈沖達到青春期啟動；

• 有研究否定GnRH神經(jīng)原脈沖合成是其自發(fā)固有的：因大叔模型的下丘腦外植體不含有GnRH細胞時也可表現(xiàn)脈沖性釋放。

• 復(fù)雜神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)（輸入來自大腦多區(qū)域）支配GnRH神經(jīng)元活動，包括下丘腦核、腦干、邊緣系統(tǒng)、基底神經(jīng)節(jié)及運動和感覺回路。

• GnRH的釋放是通過抑制性和興奮性神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)輸入的平衡進行協(xié)調(diào)的（圖6）。

圖6 青春期GnRH神經(jīng)原突觸和

神經(jīng)膠質(zhì)調(diào)控中的遺傳調(diào)節(jié)因子

在GnRH神經(jīng)元的多種調(diào)節(jié)因子中，kisspeptin 和神經(jīng)激肽B很重要。這種脈沖產(chǎn)生的“KNDy”模型在ARC中有關(guān)鍵神經(jīng)元，這些神經(jīng)元負責通過kisspeptin、神經(jīng)激肽B和強啡肽來協(xié)調(diào)脈沖的產(chǎn)生。

kisspeptin

• kispeptin和KISS1R作用的發(fā)現(xiàn)

  kispeptin是一種興奮性神經(jīng)肽，在發(fā)現(xiàn)GnRH缺乏癥患者的KISS1R（OMIM 604161）功能失活突變后，它被確定為青春期啟動的一個重要的許可因子，之前被稱為GPR54。
  盡管Kiss1r敲除小鼠在解剖學(xué)上有正常的GnRH神經(jīng)元及下丘腦GnRH水平，但同時發(fā)現(xiàn)該小鼠不育。
  通過外源性給予GnRH可糾正不育表型。
  Kiss1（OMIM 603286）敲除小鼠的表型與嗅覺正常的GnRH缺乏癥是一致的。

• kispeptin和kispeptin神經(jīng)原：

  kisspeptin是由與GnRH神經(jīng)元密切接觸的下丘腦神經(jīng)元合成；
  kisspeptin神經(jīng)元表達包含雌激素受體α、孕激素受體和雄激素受體在內(nèi)的類固醇受體；kisspeptin神經(jīng)元位于血腦屏障之外，因此可直接與外周激素接觸
  kisspeptin神經(jīng)元是類固醇激素在促性腺激素軸上正負反饋的主要中繼；
  kisspeptin神經(jīng)元的軸突末端投射到末端血管內(nèi)膜的GnRH神經(jīng)元細胞體上，也投射到與GnRH神經(jīng)元末端相接的正中隆起上；
  大多數(shù)GnRH神經(jīng)元表達kisspeptin受體；
• kisspeptin的作用：

  kisspeptin直接向GnRH神經(jīng)元發(fā)送信號，以控制GnRH的脈沖釋放。已經(jīng)確定kisspeptin是GnRH神經(jīng)元的關(guān)鍵上游調(diào)節(jié)因子，但仍不清楚它是否是觸發(fā)青春期啟動的關(guān)鍵因素

  kisspeptin在功能性閉經(jīng)中呈下調(diào)狀態(tài)，提示其在營養(yǎng)狀況和情緒健康等環(huán)境因素對青春期和生殖能力的作用中起中介作用。

  已經(jīng)證實kisspeptin是一個重要的排卵神經(jīng)內(nèi)分泌調(diào)節(jié)因子

  kisspeptin信號傳導(dǎo)還是 HPG 軸上正負反饋回路的重要組成部分。

神經(jīng)激肽B

• 一個興奮性神經(jīng)肽，也參與GnRH分泌的上游調(diào)控。

• 在嗅覺正常HH及青春期不發(fā)育患者中測得編碼神經(jīng)激肽B的TAC3（OMIM 162330）基因及其受體TACR3（OMIM 162332）基因功能失活突變而發(fā)現(xiàn)了該通路。

• 位于ARC上的kisspeptin神經(jīng)元可合成神經(jīng)激肽B和強啡肽A，又被稱為KNDy神經(jīng)元。由于ARC上KISS1和TAC3的表達可被雌激素下調(diào)，這些神經(jīng)被認為是類固醇激素負反饋在促性腺激素軸上的中繼[252]。KNDy神經(jīng)元表達神經(jīng)激肽受體NK3R，表明自分泌和旁分泌回路控制GnRH釋放[253]。強啡肽抑制GnRH合成，和這些肽類一起被認為在GnRH脈沖產(chǎn)生中發(fā)揮基礎(chǔ)作用。

禽類哺乳動物促性腺激素抑制激素（Gonadotropin-inhibiting Hormone，GnIH）的直接同源物

• 為另一個RF酰胺相關(guān)肽 （RF-amide  Related Peptide，RFRP；OMIM 616984）；

• 可通過直接控制GnRH神經(jīng)元或通過控制一個子集kisspeptin神經(jīng)元而成為促性腺軸進一步的抑制性調(diào)節(jié)因子。

• GnIH在一些物種的HPG軸抑制性調(diào)控中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

神經(jīng)遞質(zhì)GABA和谷氨酸參與了GnRH網(wǎng)絡(luò)的調(diào)控。

• 在ARC中，GABA和谷氨酸參與調(diào)控GnRH神經(jīng)元的興奮性。在青春期雌性大鼠下丘腦中，谷氨酰胺合酶下調(diào)而谷氨酸脫氫酶較為充足，二者均可增加谷氨酸的利用率。

• 谷氨酸拮抗劑可有效刺激 GnRH分泌，對青春期前的靈長類動物給藥可刺激青春期啟動。

• GABA神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)非常復(fù)雜，其中一些神經(jīng)元直接影響GnRH神經(jīng)元，而另一些卻作用于中間神經(jīng)元而對其產(chǎn)生間接影響。

• 在靈長類動物中，已經(jīng)非常清楚GABA能的神經(jīng)傳遞在青春期起始中的抑制作用，但還不明確其在嚙齒動物中這方面的作用。

• GABA能的信號通路可能在應(yīng)激所誘導(dǎo)的LH抑制中發(fā)揮著重要作用。

神經(jīng)元-神經(jīng)膠質(zhì)信號通路

• 激活神經(jīng)元-神經(jīng)膠質(zhì)信號通路可調(diào)控GnRH的同步脈沖分泌。

• 神經(jīng)膠質(zhì)輸入包括TGFβ1、IGF-1和神經(jīng)調(diào)節(jié)蛋白在內(nèi)的多個生長因子和小的可擴散分子組成；

• 神經(jīng)膠質(zhì)輸入似乎對GnRH脈沖分泌主要起促進作用，可直接或間接刺激 GnRH分泌。

  首先，正中隆起的神經(jīng)膠質(zhì)細胞通過合成生長因子調(diào)節(jié)GnRH分泌，這些生長因子則是通過具有酪氨酸激酶活性的受體起作用。FGF信號是 GnRH神經(jīng)元到達位于下丘腦終點及其分化和存活所必需的。此外，IGF-1和表皮生長因子家族成員（如神經(jīng)調(diào)節(jié)蛋白1β）可促進GnRH神經(jīng)元的分泌活性。
  其次，由可溶性分子（如神經(jīng)元細胞粘附分子和突觸細胞粘附分子）介導(dǎo)的神經(jīng)膠質(zhì)- GnRH神經(jīng)元粘附性的塑性重排協(xié)調(diào)GnRH向門脈系統(tǒng)的控制性輸送，這一過程也受到性激素的影響。這些神經(jīng)和神經(jīng)內(nèi)分泌調(diào)節(jié)因子賊終負責將脈沖式的GnRH分泌微調(diào)至垂體門脈循環(huán)，以控制這一層級聯(lián)調(diào)控的下一層級，即垂體前葉促性腺激素細胞。

大腦中GABA -谷氨酸信號平衡的變化

• 青春期以大腦中GABA -谷氨酸信號平衡的變化為特征[256]，這與較高的樹突棘密度和GnRH神經(jīng)元的樹突結(jié)構(gòu)簡化有關(guān)。

青少年末期下丘腦中kisspeptin生物合成增加的機制

• 尚不清楚；

• 研究方法：系統(tǒng)生物學(xué)方法（通過基因?qū)哟尉W(wǎng)絡(luò)指向下丘腦調(diào)節(jié)的數(shù)據(jù)，圖6）和動物模型[187]，少有人類數(shù)據(jù)。

• 目前鑒定的候選轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子包括：

  Oct-2（OMIM 164176）：同源盒基因POU結(jié)構(gòu)域家族的一個轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子。Oct-2 mRNA在少年嚙齒動物的下丘腦中是上調(diào)的，阻斷Oct-2合成會延遲新穎排卵時間，誘導(dǎo)性早熟的下丘腦病變（如錯構(gòu)瘤）則會激活Oct-2的表達；
  Ttf-1（OMIM 600635）：另外一個可增強GnRH表達的同源盒基因[269]。Ttf-1在青春期恒河猴中的表達是增加的
  Eap1（enhanced at puberty 1；OMIM 611720）：青春期靈長類和嚙齒動物下丘腦中的Eap1 mRNA表達水平也會增加，Eap1可反式激活GnRH啟動子，在嚙齒動物模型中利用小分子干擾RNA將Eap1敲除，可導(dǎo)致青春期延遲及發(fā)情周期中斷。Eap1自身基因表達似乎受Ttf-1激活和Yy1（OMIM 600013）及Cux1（OMIM 116896）抑制的雙重轉(zhuǎn)錄調(diào)控。

青春期時機表觀遺傳調(diào)節(jié)因子

• 方法：在GnRH特異性miRNA合成受損的小鼠模型中已闡明了非編碼 RNA作為青春期時機表觀遺傳調(diào)節(jié)因子的作用。

• 一對關(guān)鍵的miRNA [miR-200（OMIM 612090-2）和mIR-155（OMIM 6093370）] 可以控制Gnrh（OMIM 152760）、Zeb-1（OMIM 189909）和Cebpb（OMIM 189965）的表達，其中后兩個是Gnrh強有力的轉(zhuǎn)錄抑制因子。

• 機制：青春期時，GnRH基因轉(zhuǎn)錄激活減少與Zeb-1和Cebpb轉(zhuǎn)錄激活增多的活動之間有個開關(guān)，導(dǎo)致在青少年時期GnRH神經(jīng)元中GNRH1合成增加。因此，下丘腦中kisspeptin表達增加是由復(fù)雜的轉(zhuǎn)錄因子網(wǎng)絡(luò)所致，這些轉(zhuǎn)錄因子是Kiss1及GNRH1轉(zhuǎn)錄的抑制因子和活化劑，而這些反過來又受許多不同表觀遺傳機制的影響，包括DNA甲基化、組蛋白修飾和非編碼 RNA 。

• Gq/11蛋白的G蛋白偶聯(lián)受體活性的調(diào)節(jié)：kisspeptin受體是偶聯(lián)到Gq/11蛋白的G蛋白偶聯(lián)受體。G蛋白偶聯(lián)受體活性的調(diào)節(jié)是多因素的，可通過多種細胞內(nèi)信號通路和調(diào)節(jié)蛋白發(fā)生急性但也可能是慢性的脫敏過程來進行調(diào)節(jié)。普遍認為該調(diào)節(jié)與GnRH神經(jīng)元的成熟狀態(tài)有關(guān)。

促性腺軸抑制的消失

• 控制Kiss1表達的轉(zhuǎn)錄抑制程序：

  干預(yù)多梳復(fù)合蛋白EED（OMIM 605984）和Cbx7（OMIM 608457）對Kiss1（OMIM 603286）的轉(zhuǎn)錄抑制作用被認為是防止青春期過早啟動的一個重要機制。
  這些基因在青春期前的表達隨著其啟動子甲基化增加而逐漸降低。
  青春期EED在Kiss1啟動子上的結(jié)合降低。
  對Kiss1表達抑制的抑制也與具有鋅指基序的轉(zhuǎn)錄因子的表達減少有關(guān)。
  這些多梳復(fù)合蛋白從啟動子上的丟失伴隨著染色質(zhì)狀態(tài)重組和組蛋白甲基化改變。

• 家族性CPP中MKRN3（OMIM 603856）功能失活突變

  支持了青春期來自于促性腺軸抑制的消失這一概念。
  該基因編碼麥考林無名指蛋白3，是一個含有C3HC4基序的鋅指蛋白，被稱為與E3泛素連接酶活性相關(guān)的RING結(jié)構(gòu)域。
  因為MKRN3在出生和斷奶之間的小鼠ARC中的表達及人青春期起始時的循環(huán)水平均下降，所以其可能對GnRH網(wǎng)絡(luò)有抑制作用。
  還有待確定MKRN3在控制kisspeptin的基因?qū)哟尉W(wǎng)絡(luò)中的位置。

小結(jié)

• 青春期必定是神經(jīng)發(fā)育過程的產(chǎn)物，與其他神經(jīng)功能的后天發(fā)育有共同的特征。

• 青春期特異性在于它的時機，由依賴激素狀態(tài)的遺傳因素決定，并受環(huán)境因素調(diào)節(jié)。

• 調(diào)節(jié)因素的復(fù)雜性，決定青春期容易出現(xiàn)問題

GnRH作用受損的突變：

• GnRH受體的功能失活突變是常染色體隱性遺傳CHH的賊常見原因，約占16% ~ 40%的患者。

• 在該受體的細胞外、跨膜及細胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域中均發(fā)現(xiàn)有導(dǎo)致GnRH作用受損的突變。

LH或FSH的β亞基突變：

• LH和FSH是由一個共同的α-亞基基因和一個特定的β-亞基基因編碼的糖蛋白激素組成。

• LH或FSH的β亞基突變是引起HH的罕見原因。

• 有LHβ（OMIM 152780）功能失活突變的女性雖青春期啟動正常，月經(jīng)來潮正?；蜓舆t，但隨后表現(xiàn)為由于缺失排卵而導(dǎo)致不孕。具有LHβ-亞基功能失活突變的男性表現(xiàn)為青春期發(fā)育缺失，伴Leydig細胞發(fā)育不全，導(dǎo)致睪酮缺乏和無精癥；

• FSHβ（OMIM 136530）功能失活突變的個體表現(xiàn)為不有效的青春期發(fā)育，女性為原發(fā)性閉經(jīng)，男性為無精癥。