研究背景與動機

一、 卡曼氏症候群（Kallmann Syndrome）簡介

卡曼氏症候群患者（Kallmann Syndrome）是一群屬原發性促性腺激素分泌不 足的性腺發育低下症（idiopathic hypogonadotropic hypogonadism；簡稱 IHH）且伴 隨嗅覺低下（hyposmia）或嗅覺喪失（anosmia）的患者。這樣的患者由於下視丘 不分泌「促性腺激素釋放激素」（gonadotropin releasing hormone；GnRH），導致腦 下垂體分泌黃體激素（luteinizing hormone；LH）、濾泡刺激素（follicle stimulating hormone；FSH）不足、或是 LH 與 FSH 雖分泌正常，但性腺對於這兩種激素卻毫 無 反 應 或 是 反 應 遲 滯 ， 以 致 性 腺 激 素 分 泌 不 足 ， 男 性 睪 丸 分 泌 的 睪 固 酮 素

（testosterone）或女性卵巢分泌女性激素雌二醇（estradiol）不足，而導致性發育 遲滯（Pallais, Caudill, Pitteloud, Seminara, & Crowley, 2007）。

卡曼氏症雖是西元 1944 年德裔醫生 Franz Josef Kallmann 所報告發生於家族性 類無睪症患者的一種嗅覺喪失之促性腺激素分泌不足的性腺發育低下症。但其實 追溯歷史在西元 1856 年，更早於 Kallmann 醫師 90 年的西班牙病理學家 Maestre de San Juan 就曾報告其在解剖一位性腺機能不足的男性病患遺體時，發現未發育的性 器與嗅覺球的喪失之情況。其後，西元 1954 年 De Mosier、西元 1963 年 De Mosier 與 Gauthier 的發現，建議此症可能病因源頭為下視丘區域。之後的研究者才逐漸 揭開卡曼氏症候群在病理上的病因基礎（Fechner, Fong, & McGovern, 2008）。

目前已知位於下視丘的「促性腺素釋放激素」（GnHR）的神經原細胞（neurons）

在人類正常性發育與生育上扮演著關鍵的控制者角色。但有趣的是正常的「促性 腺素釋放激素」（GnHR）的神經原細胞在胚胎發育早期，並不在腦內，而是在嗅 板，其需要倚靠嗅覺神經系統的軸突（axon）的引導，而逐漸從鼻腔移行（migration）

至腦的下視丘部位。若因為基因突變導致這類神經原的細胞移行失敗，便會造成 此類神經原組織發育駐足下視丘失敗，無法正常分泌「促性腺素釋放激素」（GnHR）

於腦下垂體門脈循環系統（pituitary portal system）中。因而無足夠的 GnHR 去刺 激腦下垂體前葉分泌黃體激素（luteinizing hormone；LH）與濾泡刺激素（follicle stimulating hormone；FSH）。而也由於嗅覺神經原細胞亦移行失敗，胚胎在之後的 發育無法讓嗅覺神經纖維正常發育，因此此類患者的嗅覺呈現遲鈍或是喪失的現 象（Herbison, 2007）。

二、 卡曼氏症候群（Kallmann Syndrome）的臨床表徵與診斷

臨床上病患通常是因為性器官短小與隱睪症狀、生長緩慢與體型瘦小或是青 癬、智能障礙等（Pallais, et al., 2007, Diagnosis section）。

其臨床表徵包括：

在診斷上除了前述青春期男女第二性徵發育不全之臨床徵候以外，還需要血 性荷爾蒙低下（男性 testosterone 小於 100ng/dl；女性 estradiol（雌二醇 E2）

小於 50pg/ml）。

2. 須測試甲狀腺功能包括 TSH 和 free T4 和泌乳激素（PRL）及 ACTH 誘發 測試。

3. 為與血色素沈著病（hemochromatosis）做鑑別診斷，須檢驗血清鐵、鐵蛋 白及運鐵蛋白（Pallais, et al., 2007）。

三、 卡曼氏症候群（Kallmann Syndrome）的分類

Kallmann Syndrome 1（KAL1），為 X 染色體性聯遺傳（X-linked），主要為 KAL-1 gene 上突變（包含 deletions、missense、nonsense、splice variant mutations），KAL-1 gene 位於 X 染色體 Xp22.3 的位置，包含 14 個 exons，主要負責製造具有 680 個胺 基酸組成的 Anosmin-1 蛋白，其功能主要於神經原細胞與纖維的附著（adhesion）、

軸突樹突的伸長、生長以及與 GnHR 神經原細胞的移行與上皮細胞的成形叢生有 關。目前已知有點突變與整段序列丟失（deletion），14 個 exons 上均有不同類型點 突變與缺失、丟失，沒有突變常發生的熱點（hot spot）傾向（Tsai & Gill, 2006）。

約佔卡曼氏症患者 5%-10%。

Kallmann Syndrome 2（KAL2），為體染色體顯性遺傳，主要為FGFR1 gene上 發生屬於功能喪失（loss of function）之突變（包含deletions、missense、nonsense、

splice variant mutations），而且似乎呈現出半型不足（haplo-insufficiency）的現象

（Hebert, Lin, Partanen, Rossant, & McConnell, 2003）。FGFR1 gene位於染色體 8p11.2-12，包含18個exons，主要負責製造纖維母細胞生長因子接受體-1（Fibroblast Growth Factor Receptor-1；FGFR1），為纖維母細胞生長因子四種接受體之ㄧ，對 於神經系統細胞之間訊息傳遞扮演著重要功能。嗅覺神經系統的嗅覺受體神經原 正常發育需要此受體蛋白與Anosmin-1蛋白的交互作用。已知與嗅球發育發展有 關，具有此基因之突變而導致嗅球發育受阻似乎間接引起「促性腺激素釋放激素 神經原細胞」（GnRH neurons）的移行異常，而造成卡曼氏症候群的症狀。目前已 知FGFR1 gene上發生突變而導致卡曼氏症約佔10%-17%，雖是顯性遺傳模式，但 臨床症狀的表現型卻差異頗大，呈現非完全穿透型式（incomplete penetrance），特 別是在有家族性病史之個案。彼此間表現型的變異性從性腺發育不良且嗅覺喪失 之卡曼氏症到「具有正常嗅覺之促性腺激素分泌不足的性腺發育低下症」

（normosomic IHH）、甚至到青春期發育遲滯（delay puberty）之較輕症狀者都有。

其它臨床表徵包括缺牙、隱睪、唇顎裂、單側腎發育不全等。目前研究者懷疑FGFR1 應該與KAL-1 gene在共通的路徑上具有某種交互作用，它們在「促性腺激素釋放激 素神經原細胞」（GnRH neurons）的發育與移行（migration）都扮演著重要角色

（Pitteloud, et al., 2006）。

Kallmann Syndrome 3（KAL3），為體染色體隱性遺傳，主要為 PROKR2

（prokineticin receptor-2）gene 上發生突變（missense 與 nonsense mutations），約佔 卡曼氏症患者 5%。PROKR2 基因有 2 個 exons，目前此基因突變在人類功能性上 的效應仍不清楚，只知在基因剔除鼠（knock out mice）實驗上，發現會導致嗅球 喪 失 ， 與 下 視 丘 缺 乏 合 成 有 關 「 促 性 腺 素 釋 放 激 素 」（ gonadotropin-releasing

hormone）的神經原細胞相關之嚴重的生殖系統萎縮。

Kallmann Syndrome 4 （ KAL4 ）， 為 體 染 色 體 顯 性 遺 傳 ， 主 要 為 PROK2

（prokineticin-2）基因突變（missense 與 nonsense mutations，以及 translation start sites 的改變 alterations），約佔卡曼氏患者不到 5%。 PROK2 基因具有 4 個 coding exons，

還包含一個 alternative exon 3。正常的 PROK2 基因的產物就是 PROKR2 的 ligand

（

）

或是其他（Trarbach, Silveira, & Latronico, 2007）。

2. 僅由 DNA 序列分析（Sequence analysis）的方式檢測，對於女性個案因 不同 X 染色體上是否有某單一 X 染色體（父方或是母方）缺失或丟失一

段，因基因劑量（gene dosage）不同而致病（haplo-insufficiency），此法 無法檢測出。

這是 DNA 序列分析的限制。

無法如：螢光原位雜交（FISH）、或是微陣列晶片 array-CGH 去比對發現 出是否有某一 X 染色體具有微缺失，以及確切缺失的位置（Pallais, et al.,

（Hardelin, et al., 1993）所記載僅 primers 序列與 PCR cycle 的溫度、時間 條件，並未述及其用何種 Taq polymerase 或是其他種 PCR 聚合酶，以及 重新審視，企圖重新按照（Hardelin, et al., 1993）檢測的條件再確認檢測一遍，以

作為是否朝卡曼氏症其他基因突變（另外 75%-80%）的方向去尋找的基礎。

若是因為改換正確聚合酶、PCR 條件，PCR 產物純度提高，而能找到 KAL-1 基因上的突變最好。若一再確認上述假說中所提及之因素已排除，仍找不到 KAL-1 的基因突變，或許可作為將來學弟、學妹們或台大其他研究者往 KAL-2~KAL-4 或 其他基因突變的方向去努力思考與搜尋的基礎。