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兒童構(gòu)音阻礙研究

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兒童構(gòu)音阻礙研究

本文作者:趙云靜 麻宏偉 作者單位:中國醫(yī)科大學(xué)附屬盛京醫(yī)院發(fā)育兒科

FOXP2基因

發(fā)育性言語失用(DAS;DVD)是在語言交流過程中,中樞神經(jīng)系統(tǒng)中構(gòu)音運動程序編制和激活障礙,致外周構(gòu)音器官在肌力、共濟運動正常的情況下出現(xiàn)音素、音節(jié)等語言符號的生成障礙,最終表現(xiàn)為運動性交流障礙,可伴有失語、構(gòu)音障礙、口吃和吞咽障礙等癥狀[6]。

1990年,Hurst等[7]發(fā)現(xiàn)一個患有嚴(yán)重的語言及言語障礙的大家系,稱為“KE家族”,這個家族3代24人中有16人患有發(fā)育性言語失用,同時伴有構(gòu)音障礙,對語詞不能正確發(fā)音,患病成員口面部的精細(xì)運動存在障礙,并且伴有嚴(yán)重的口頭及書面語言的理解和表達障礙。2001年,Lai等[8]研究發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致“KE家族”語言及言語障礙的基因為位于SPCH1區(qū)域的FOXP2基因。

FOXP2基因是人類所發(fā)現(xiàn)的第一個言語相關(guān)基因,屬于“FOX”基因家族。FOXP2基因包括19個外顯子,其中3a和3b進行選擇性剪切,外顯子5和6編碼多谷氨酸鹽束,外顯子12~14編碼foxhead區(qū)域?!癒E家族”所有患病個體均存在FOXP2基因第14外顯子G→A的轉(zhuǎn)換,導(dǎo)致精氨酸突變?yōu)榻M氨酸(R553H)。作者認(rèn)為在胚胎發(fā)育關(guān)鍵期FOXP2基因表達量不足導(dǎo)致影響語言及言語發(fā)育的重要神經(jīng)結(jié)構(gòu)發(fā)育不良,從而導(dǎo)致語言及言語障礙。新近的一項研究發(fā)現(xiàn)FOXP2基因第14外顯子G→A的轉(zhuǎn)換破壞核定位及DNA結(jié)合性,從而導(dǎo)致FOXP2基因的功能嚴(yán)重受損[9]。

基于KE家族成員大腦結(jié)構(gòu)及功能研究,人們推測FOXP2基因可能與影響運動控制的腦區(qū)和調(diào)節(jié)語言及言語神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的發(fā)育有關(guān)。在很多脊椎動物中,F(xiàn)OXP2基因高度相似,而且在與感覺運動整合及運動學(xué)習(xí)有關(guān)神經(jīng)回路的表達上高度保守[10]。Groszer等[11]建立了與“KE”家族存在相同F(xiàn)OXP2基因突變小鼠模型,發(fā)現(xiàn)攜帶雜合型FOXP2基因突變(R552H)鼠在種族特異性運動技能的學(xué)習(xí)方面存在嚴(yán)重缺陷,并且存在紋狀體和小腦神經(jīng)回路的神經(jīng)突觸可塑性異常。FOXP2基因在人發(fā)育中的大腦皮層存在表達的特異性,尤其在與高級認(rèn)知功能和語言有關(guān)的腦區(qū)呈高度表達[12]。Spiteri等[13]報道FOXP2基因在人腦紋狀體高度表達,而紋狀體與認(rèn)知和運動協(xié)調(diào)功能有關(guān)。

FOXP2蛋白作為一種轉(zhuǎn)錄因子可以調(diào)控其他基因的表達。在與語言學(xué)習(xí)有關(guān)的神經(jīng)回路發(fā)育中,F(xiàn)OXP2及其下游靶基因可能構(gòu)成了起決定性作用的基因網(wǎng)絡(luò)[14]。對于FOXP2基因功能的研究不僅能夠明確神經(jīng)發(fā)育障礙性疾病的病因,而且可能有助于解釋人類語言及言語的起源問題[15]。

Spiteri等[13]通過染色質(zhì)免疫沉淀和微點陣分析(ChIP-chip)在胎兒腦組織基底神經(jīng)節(jié)和額皮質(zhì)下層發(fā)現(xiàn)285個FOXP2的靶基因并在體外證實FOXP2基因的調(diào)控作用。其中很多靶基因?qū)τ谥袠猩窠?jīng)系統(tǒng)發(fā)育如神經(jīng)軸突的生長起到關(guān)鍵性作用,例如EFNB3基因、HESX1基因和CER1基因[13]。Konopka等[16]的研究確定FOXP2基因可以顯著上調(diào)61個基因、下調(diào)55個基因的表達。

FOXP2基因可能通過這些靶基因影響大腦中的語言功能區(qū)域和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),另一些受影響的基因與咽喉部位的軟組織發(fā)育有關(guān),從而影響與語言功能有關(guān)的器官的發(fā)育[16]。Vernes等[17]估計FOXP2基因可能與人類基因組中300~400個基因的啟動子相結(jié)合。2008年,Vernes等[18]發(fā)現(xiàn)一個FOXP2基因的重要靶基因CNTNAP2基因,F(xiàn)OXP2基因可以直接調(diào)控CNTNAP2基因的表達。CNTNAP2基因位于7q35,編碼一種神經(jīng)黏附分子突觸前膜外伸蛋白(neurexin),在人發(fā)育中的大腦皮層表達[19]。突觸前膜外伸蛋白通過與位于突觸后膜的neuroligin相互結(jié)合,在突觸的組裝、分化以及突觸發(fā)揮其傳遞信息的功能方面起到核心的調(diào)控作用[20]。FOXP2通過與CNTNAP2基因內(nèi)含子1的調(diào)節(jié)序列相結(jié)合而調(diào)控其表達。FOXP2和CNTNAP2均被認(rèn)為是影響語言及言語發(fā)育的重要基因。通過分析典型特殊語言障礙兒童CNTNAP2基因多態(tài)性,發(fā)現(xiàn)其與無意義言語重復(fù)有顯著的定量關(guān)系[18,21],Whitehouse等[22]發(fā)現(xiàn)CNTNAP2基因第13~15外顯子常見變異與早期語言獲得有關(guān),提示FOXP2-CNTNAP2通路與特定的語言障礙相關(guān)[18,21]。此外,針對與FOXP2基因相互影響的FOXP1基因的研究也可能為語言及言語障礙性疾病提供新的線索[23]。

FOXP2基因作為人類所發(fā)現(xiàn)的第一個言語相關(guān)基因已成為人們研究語言及言語障礙和相關(guān)疾病的熱點。2005年,MacDermot等[24]發(fā)現(xiàn)3例發(fā)育性言語失用患兒中存在新的FOXP2基因編碼區(qū)突變,這些突變能夠?qū)е翭OXP2蛋白序列的變異。有關(guān)發(fā)育性言語失用患兒的染色體核型分析方面的研究進一步支持FOXP2基因在言語發(fā)育中的重要作用,并且不同雙親來源的FOXP2基因表達存在差異。

2006年,F(xiàn)euk等[25]發(fā)現(xiàn)5名發(fā)育性言語失用患兒存在包括FOXP2基因所在區(qū)域的父源染色體缺失;Zeesman等[26]報道一個患有嚴(yán)重交流障礙的女孩存在包括FOXP2基因的父源7q31-q32缺失。2007年,Lennon等[27]報道了一個語言障礙伴有發(fā)育性言語失用病例,染色體分析顯示7q31.1-7q31.31缺失,這是包括FOXP2基因在內(nèi)的最小范圍的染色體缺失病例,進一步證明FOXP2基因在語言及言語發(fā)育中的重要作用。

Wilcke等[28]運用機能性磁共振成像與遺傳學(xué)相結(jié)合的技術(shù)即成像遺傳學(xué)研究FOXP2基因遺傳變異與閱讀障礙患者腦活化的相關(guān)性,提示FOXP2基因遺傳變異可能與閱讀障礙特異性腦區(qū)的活化障礙有關(guān)。

本課題組選擇FOXP2基因的5個多態(tài)位點進行了FOXP2基因與功能性構(gòu)音障礙的相關(guān)性研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn)rs1852469T等位基因可能是決定疾病易感性的重要因素[29],提示FOXP2基因可能與功能性構(gòu)音障礙相關(guān),尚有待于進一步研究。以上研究提示FOXP2基因在語言及言語發(fā)育和語言障礙相關(guān)疾病中起到重要作用。

3p12-13

2001年,Nopola-Hemmi等[30]發(fā)現(xiàn)了一個患有誦讀困難的芬蘭大家系,通過全基因組掃描發(fā)現(xiàn)3號染色體pericentromeric區(qū)域(3p12-13)與誦讀困難存在連鎖關(guān)系。由于功能性構(gòu)音障礙與誦讀困難有共同的臨床特征,2004年,Stein等[31]研究了77個功能性構(gòu)音障礙家系,對3號染色體上pericentrometric區(qū)域跨越56cM的15個標(biāo)記進行了連鎖分析,其中12個標(biāo)記與Nopola-Hemmi等[30]所研究的發(fā)育性誦讀困難的遺傳標(biāo)記相一致。結(jié)果發(fā)現(xiàn)在這12個標(biāo)記中,D3S2465和D3S3716與功能性構(gòu)音障礙兒童的音韻記憶存在很強的連鎖關(guān)系,有意義字閱讀與D3S2465相連鎖,無意義字閱讀與D3S1595連鎖。

Stein等[31]的研究結(jié)果提示3號染色體上的數(shù)量性狀遺傳位點對于構(gòu)音障礙和誦讀困難具有多效性。2005年,Hannula-Jouppi等[32]研究發(fā)現(xiàn)位于3p12.3的ROBO1基因是誦讀困難的候選基因。

ROBO1基因是與腦發(fā)育有關(guān)的軸突導(dǎo)向受體基因。他們發(fā)現(xiàn)在部分家庭,ROBO1基因部分單倍劑量不足可能是導(dǎo)致誦讀困難的原因。Bates等[33]研究ROBO1基因與語音緩沖缺陷(phonologicalbufferdeficits,與語言獲得、特殊語言損害和功能性構(gòu)音障礙相關(guān)的一種表型)的相關(guān)性,研究結(jié)果支持ROBO1基因在語言獲得中起重要作用。

15q11-21

Prader-Willi綜合征(PWS)和Angelman綜合征(AS)是兩種臨床上明顯不同的神經(jīng)遺傳性疾病。約70%的PWS及AS患者均發(fā)現(xiàn)有染色體15q11-13的缺失。25%PWS患者這兩條15號染色體均正常,但兩條15號染色體均來自母親,即母親單親二體(UPD);2%AS患者的兩條15號染色體均來自父親,即父親單親二體(UPD)。15q11-13缺失型的PWS患者口部運動功能較差,并且存在閱讀障礙、視覺加工障礙和交流障礙[34]。Fisher等[35]的研究進一步提示15q15-q21區(qū)域與閱讀障礙連鎖。近來,Buonincontri等[36]在15q21確認(rèn)了2個閱讀障礙的候選基因:ZNF280D基因和TCF12基因。由于構(gòu)音障礙、PWS/AS綜合征、閱讀障礙有部分相互重疊的臨床癥狀,推測影響這些疾病的15q也可能影響功能性構(gòu)音障礙的易感性。

近來,位于此區(qū)域的一個候選基因EKN1(DYX1C1)被確認(rèn),EKN1基因被定位于15q21.3(OMIM608706)。Wigg等[37]于2004年報道了EKN1基因多態(tài)性與148個閱讀障礙家系的相關(guān)性分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn)EKN1基因與閱讀及閱讀相關(guān)過程如音韻意識、單詞識別、言語短時記憶等存在相關(guān)性。Smith等[38]于2005年首次報道了EKN1基因與構(gòu)音障礙和音韻記憶確實存在連鎖關(guān)系。

2006年,Stein等[39]研究了151個功能性構(gòu)音障礙家系,其中126個為高加索人種,通過功能性構(gòu)音障礙表型與15q14-21區(qū)域微衛(wèi)星標(biāo)記的連鎖分析發(fā)現(xiàn)功能性構(gòu)音障礙與15q14存在連鎖關(guān)系,但未發(fā)現(xiàn)與DYX1C1/EKN1基因的連鎖關(guān)系。另外,在印度人群中,也未發(fā)現(xiàn)DYX1C1多態(tài)性與閱讀障礙相關(guān)[40]。因此構(gòu)音障礙與15q11-21的關(guān)系值得進一步研究。

6p22及1p34-36

除3p12、15q21及15q14外,Smith等[38]報道功能性構(gòu)音障礙還與閱讀障礙的另一個候選區(qū)域DYX2(6p22)有關(guān)。Paracchini等[41]發(fā)現(xiàn)位于DYX2的KIAA0319基因影響閱讀能力。近來,Elbert等[42]的研究進一步顯示KIAA0319基因的5’區(qū)與閱讀障礙的相關(guān)性。此外,位于DYX2的另一個基因DCDC2也被認(rèn)為是閱讀障礙的易感基因[43-45]。2007年,Miscimarra等[46]報道1p34-36即DYX8可能存在功能性構(gòu)音障礙的致病基因。Couto等[47]發(fā)現(xiàn)位于DYX8的KIAA0319-Like基因是閱讀障礙的候選基因。此外,閱讀障礙的其他候選基因區(qū)域是否也是影響功能性構(gòu)音障礙的易感基因尚需進一步研究。

綜上所述,目前研究顯示功能性構(gòu)音障礙可能與FOXP2或鄰近基因以及EKN1基因有關(guān),尚需對不同功能性構(gòu)音障礙樣本進行進一步研究。功能性構(gòu)音障礙作為復(fù)雜性疾病,其發(fā)病機制可能涉及多個基因及環(huán)境的共同作用,因此,3p12、15q14、15q21及其他閱讀障礙相關(guān)基因與功能性構(gòu)音障礙的關(guān)系值得進一步探討。

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