李藍(lán) 張博文 趙志河

[摘要] 先天缺牙屬于牙齒發(fā)育異常中牙的數(shù)目異常，在臨床中是較為常見的疾病，不僅影響患者的咀嚼功能，而且影響其發(fā)音、容貌和心理健康。目前遺傳連鎖和分子生物學(xué)研究使得部分綜合征性和非綜合征性牙缺失的基因突變得以定位。盡管作用機(jī)制尚未明了，但現(xiàn)已知涉及的重要突變因子有很多，本文就近年來與綜合征性和非綜合征性牙缺失相關(guān)的基因研究作一綜述。

[關(guān)鍵詞] 非綜合征性先天缺牙； 綜合征性先天缺牙； 基因

[中圖分類號] Q 786 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [doi] 10.7518/hxkq.2013.04.027

先天缺牙是指牙發(fā)育過程中牙的數(shù)目異常，包括個(gè)別牙先天缺失、多數(shù)牙先天缺失和先天無牙癥。牙缺失根據(jù)是否有伴發(fā)癥狀又分為綜合征性和非綜合征性兩種。牙缺失是人類比較常見的先天性顱面畸形，正常人群中患病率為3.5%～6.5%；乳牙也存在缺失，但發(fā)生率低，為0.5%～0.9%[1]。

目前，遺傳連鎖和分子生物學(xué)研究使得部分非綜合征性和綜合征性牙缺失的基因突變得以定位。本文就非綜合征性先天缺牙和綜合征性先天缺牙有關(guān)基因的研究進(jìn)展作一綜述。

1 非綜合征性牙缺失相關(guān)基因

非綜合征性牙缺失是指由牙齒數(shù)目先天不足引起的牙缺失，缺牙數(shù)目為1顆或幾顆，甚至全口無牙。缺牙數(shù)目在6顆以上稱多數(shù)牙先天缺失，6顆以下稱少數(shù)牙先天缺失。其常見遺傳模式是常染色體顯性遺傳，但隱性遺傳、X連鎖遺傳、多基因多因子遺傳方式也有報(bào)道。

目前，非綜合征性牙缺失的分子生物學(xué)發(fā)生機(jī)制還未全部了解，除了肌節(jié)同源盒基因1（muscle seg-ment homeobox gene 1，MSX1）和人類成對盒基因9（paired box homeotic gene 9，PAX9）上的一些確定突變與牙缺失有關(guān)之外，軸抑制基因-2（axis inhibi-

tion protein-2，AXIN-2）突變可能是牙缺失的誘因[2]。目前對先天缺牙的研究多集中于MSX1和PAX9基因，已有研究[3-4]證明其各自發(fā)生突變均可引起非綜合征性先天性缺牙。MSX1和PAX9是牙齒正常發(fā)育過程中必要的轉(zhuǎn)錄因子，Ogawa等[5]發(fā)現(xiàn)它們具有協(xié)同作用，PAX9基因通過與MSX1基因啟動子區(qū)域的直接結(jié)合而與MSX1蛋白之間存在遺傳上位性，這兩個(gè)分子還能聚合并協(xié)同激活骨形態(tài)發(fā)生蛋白（bone mor-phogenetic protein，BMP）-4的轉(zhuǎn)錄。

1.1 PAX9

PAX9是轉(zhuǎn)錄因子配對盒基因家族成員之一，在動物和人類的胚胎、牙齒發(fā)育過程中起重要調(diào)控作用。PAX9位于14q12～13，mRNA長度為1 630 bp，由4個(gè)外顯子構(gòu)成。其中第4～131位氨基酸是PAX9基因的DNA結(jié)合域，位于第2個(gè)外顯子內(nèi)的這個(gè)序列高度保守，是PAX9的重要功能域，具有和某些基因啟動子的固定核苷酸序列結(jié)合而啟動基因轉(zhuǎn)錄的功能，在胚胎發(fā)育過程中對多種組織器官的發(fā)育起重要調(diào)控作用。自從2000年Stockton等[6]首次報(bào)道PAX9的框移突變導(dǎo)致先天性缺牙后，國內(nèi)外已出現(xiàn)了該基因多個(gè)不同位點(diǎn)的不同突變類型導(dǎo)致先天性缺牙的報(bào)道，涉及的突變類型包括錯(cuò)義突變、無義突變、同義突變、插入突變、移碼突變和基因缺失[6-8]。

對小鼠胚胎發(fā)育的研究發(fā)現(xiàn)，在形態(tài)學(xué)特征未出現(xiàn)前，PAX9已局限表達(dá)于將要形成的牙齒間充質(zhì)細(xì)胞中，因此PAX9可作為牙齒萌出位置的標(biāo)志物，PAX9缺失的胚胎，牙齒發(fā)育阻止在蕾狀期[9]。Zhao

等[10]發(fā)現(xiàn)PAX9部分突變引起人類恒磨牙的缺失，而PAX9的全部丟失可能涉及乳磨牙和恒磨牙的缺失[11]。影響牙齒發(fā)育的PAX9突變分布在第1、2、4外顯子上，Pereira等[7]研究發(fā)現(xiàn)718位核苷酸堿基由G變成C與牙缺失沒有聯(lián)系；但Kobielak等[8]認(rèn)為它與第三磨牙的缺失有關(guān)，研究發(fā)現(xiàn)1031位G到A以及912位T到C的多態(tài)性改變都對牙缺失有影響。

1.2 MSX1

MSX1早期又叫Hox7，位于4p16.1上，mRNA長度為1 713 bp，是一種重要的轉(zhuǎn)錄因子，包括一個(gè)高度保守的編碼60個(gè)氨基酸長度、具有DNA結(jié)合能力的同源異型結(jié)構(gòu)域的同源異型框序列。MSX1基因包括兩個(gè)外顯子，第二個(gè)外顯子包括一個(gè)同源異型結(jié)構(gòu)域，該域可捆綁DNA，促進(jìn)MSX1與PAX9或者其他器官形成相關(guān)分子之間的蛋白質(zhì)交互作用[5]。MSX1引起牙缺失是由于單倍計(jì)量不足導(dǎo)致的常染色體顯性遺傳[12]。但是，MSX1常染色體隱性遺傳突變也有報(bào)

道[13]。

首例由MSX1基因突變導(dǎo)致的人類常染色體顯性遺傳缺牙，是在研究1例有嚴(yán)重常染色體顯性遺傳缺牙癥家族時(shí)被報(bào)道。患者第二磨牙和第三磨牙先天性缺失，4p16位點(diǎn)上MSX1同源異型框序列發(fā)生G587C錯(cuò)義突變。隨后的序列分析確定是31位精氨酸轉(zhuǎn)變?yōu)楦彼幔瑥亩鴮?dǎo)致蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)改變[14]。2002年Lidral等[15]又發(fā)現(xiàn)，MSX1基因發(fā)生T182A的錯(cuò)義突變，導(dǎo)致第61位蛋氨酸變?yōu)橘嚢彼?，可能干擾了MSX1與遠(yuǎn)端缺失同源異型盒（distal-less homeobox，DLX）聚合體的形成，進(jìn)而引起牙發(fā)育障礙和先天缺失。近年的多項(xiàng)研究[16]已證明：發(fā)生在MSX1基因第一個(gè)外顯子的3個(gè)突變，第二個(gè)外顯子的4個(gè)突變都與牙缺失有關(guān)，主要影響第二前磨牙、第三磨牙。也有學(xué)者[17]報(bào)道，MSX1和一些綜合征有關(guān)：如witkop

牙-甲綜合征，他們發(fā)現(xiàn)MSX1基因突變可能導(dǎo)致與唇裂有關(guān)的牙缺失，并且MSX1也可導(dǎo)致非單純性牙缺失，即牙齒缺失發(fā)生在唇腭裂區(qū)域外。

1.3 AXIN-2

AXIN-2是WNT/β-連環(huán)蛋白信號途徑的重要組成成分，其表達(dá)產(chǎn)物是Wnt信號轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)的負(fù)性調(diào)控因子，而Wnt信號轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)在組織發(fā)育和腫瘤發(fā)生過程中起重要作用。AXIN-2的無義突變可引起家族性牙缺失，這種牙缺失比MSX1和PAX9突變引起的表現(xiàn)型更嚴(yán)重。AXIN-2突變導(dǎo)致大部分恒磨牙、前磨牙、下頜切牙和上頜側(cè)切牙缺失，但上頜中切牙完整。除牙缺失外，AXIN-2突變個(gè)體還傾向于患大腸結(jié)腸癌。Lammi等[18]發(fā)現(xiàn)，在伴有大腸結(jié)腸癌易

感性的牙缺失患者中，AXIN-2基因上1966位C變成T。最近，Mostowska等[19]調(diào)查了一群已排除MSX1和PAX9基因突變的先天缺牙人群，發(fā)現(xiàn)AXIN-2的兩個(gè)異常突變，956+16位的A變成G，2062位的C變成T，使牙缺失風(fēng)險(xiǎn)增高，特別是C到T的突變，很有可能干擾拼接過程，從而影響AXIN-2在細(xì)胞中的作用。

2 綜合征性牙缺失相關(guān)基因

綜合征性先天缺牙是指先天缺牙并伴隨全身其他器官系統(tǒng)的發(fā)育異常，臨床上較常見的伴發(fā)疾病有單純性唇腭裂、少汗性外胚葉發(fā)育不全、角膜和虹膜中胚層發(fā)育障礙、witkop牙-甲綜合征等。近幾年的研究發(fā)現(xiàn)，綜合征性牙缺失可能與P63、垂體同源盒2（pituitary homeobox 2 gene，PITX2）、成纖維細(xì)胞生長因子（fibroblast growth factor，F(xiàn)GF）、音猬因子（sonic hedgehog，SHH）、干擾素調(diào)節(jié)因子6

（interferon regulatory factor 6，IRF6）、外胚葉發(fā)育不全（ectodysplasin，EDA）等的基因突變有關(guān)。

2.1 P63基因

P63與口腔組織的生長分化有關(guān)，在牙早期形成中，P63對FGF信號與BMP信號的正確表達(dá)起重要作用，在小鼠實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，P63失活小鼠的牙齒在早期發(fā)育中發(fā)生了阻滯[20]。

Brunner等[21]發(fā)現(xiàn)P63的3q27基因突變可以導(dǎo)致

嚴(yán)重的常染色體顯性遺傳綜合征，包括唇腭裂相關(guān)綜合征型外胚層發(fā)育不良、無甲畸形先天性缺指綜合征、唇腭裂三型綜合征、臉緣粘連、外胚層發(fā)育不良-唇腭裂綜合征等。

2.2 PITX2基因

PITX2最先在Axenfeld-Rieger綜合征（Axenfeld-

Rieger syndrome，ARS）家系中通過定位克隆技術(shù)被發(fā)現(xiàn)。PITX2基因定位在4q25～q2，是第一個(gè)表達(dá)在既定的牙上皮中的轉(zhuǎn)錄因子，功能定位在牙齒上皮的增厚期，在蕾狀期關(guān)閉，表達(dá)于正在濃縮的間質(zhì)細(xì)胞。PITX2缺失的老鼠牙齒發(fā)育阻止在蕾狀期。

Rieger綜合征包含多種組織器官發(fā)育異常導(dǎo)致的復(fù)雜癥狀，主要特征為眼前房發(fā)育不良、牙齒發(fā)育不全和臍帶殘端異常。在口腔頜面部主要表現(xiàn)為先天性部分缺牙、小牙、錐形牙、頜骨發(fā)育不足、輕度的下頜前突。對兩個(gè)Rieger綜合征家系的研究顯示：PITX2基因第5外顯子cDNA717～720ACTT 4個(gè)堿基缺失是引起家系Ⅰ患者Rieger綜合征的致病突變[22]。

2.3 FGF基因

FGF信號在小鼠面部和牙齒發(fā)育中起重要作用，在轉(zhuǎn)基因小鼠的研究中發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)GF家族可能與牙根的形成生長有一定關(guān)聯(lián)[23]。成纖維細(xì)胞生長因子受

體1（fibroblast growth factor receptor 1，F(xiàn)GFR1）基

因突變（KAL2軌跡在8p12）可導(dǎo)致Kallmann綜合征，

其最常見的特征是牙齒發(fā)育不全和聽力障礙。這種FGFR1/KAL2突變可涉及上頜中切牙、上頜側(cè)切牙和前磨牙的缺失[24-25]。

2.4 SHH基因

SHH基因是果蠅屬脊椎動物同系物的片段極性基因。SHH基因位于7q36，長度8 909 bp。SHH下游的轉(zhuǎn)錄因子GLI3基因（7p13）突變引起的Pallister-Hall綜合征中有頜面部的異常。Pallister-Hall綜合征中牙齒的發(fā)育異?？赡苁怯捎诿嬷胁康娜诤先毕菰斐傻模醒览傩纬勺畛跏钦５?，由于上頜突生長減少，導(dǎo)致左右牙板不成熟的融合，最終導(dǎo)致了中切牙蕾融合，形成單個(gè)中切牙[26]。

2.5 IRF6基因

IRF6屬于轉(zhuǎn)錄因子家族，是口面發(fā)育的關(guān)鍵因子，其基因由10個(gè)外顯子組成，第1、10外顯子以及部分第9外顯子不翻譯。IRF6在轉(zhuǎn)化生長因子發(fā)育信息通路中起重要作用。表達(dá)分析顯示，IRF6在融合腭的中間邊緣、牙蕾、發(fā)囊、生殖器和皮膚有較高水平的表達(dá)。Vieira等[27]認(rèn)為IRF6與人類牙缺失有密切關(guān)系，其中由IRF6基因突變引起的Van der Woude綜合征是最常見的綜合性腭裂形式。除了唇腭裂，患者還伴有切牙和前磨牙的缺失。

2.6 EDA基因

少汗型外胚層發(fā)育不良癥（hypohidrotic ectoder-mal dysplasia，HED）是一種罕見的先天遺傳性疾病，95%為X連鎖隱性遺傳。男性患者表現(xiàn)為典型的汗腺發(fā)育異常、毛發(fā)稀疏、牙齒發(fā)育不全三聯(lián)征；而女性患者癥狀較為多樣。其致病基因EDA定位于Xq12～q13.1，編碼一種新的腫瘤壞死因子（tumor necrosis

factor，TNF）配體家族蛋白EDA。

已知的HED主要有4種遺傳形式。1）常染色體顯性：由2q11～q13的外胚層發(fā)育不良受體（EDA recep-tor，EDAR）基因（GeneID 10913）突變引起；2）常染色體隱性：由EDAR基因（GeneID 10913）和1q42.3～q43與程序性細(xì)胞死亡相關(guān)EDAR基因（EDAR-asso-

ciated death domain，EDARADD）（GeneID 128178）變異引起；3）X連鎖隱性：由Xql2～q13.1的EDA基因（GeneID 1896）變異引起；4）HED伴免疫缺陷（HED and immunodeficiencv syndrome，HED-IDS）：基因突變定位于17q11.2的核因子-κB（nuclear factor-κB，NF-κB）必需調(diào)節(jié)蛋白基因（GeneID 51701）[28]。

綜上所述，分子生物牙科學(xué)為牙缺失提供了更好的治療前景，對牙缺失基因和分子的研究有助于找到更好的方案解決牙缺失問題，只有掌握疾病的病因，才能采取最佳防治措施，但牙缺失的機(jī)制尚需進(jìn)一步的深入研究。

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（本文編輯 杜冰）