ＴＧＦ－β基因與非綜合征性唇腭裂相關(guān)性研究進(jìn)展

劉 寧 綜述，萬偉東 審校

唇腭裂是口腔頜面部最常見的一種先天性發(fā)育畸形， 在新生兒的發(fā)生率因人種、民族和地區(qū)而異，約為1/1 000～1/500，占所有先天性畸形的65%左右，在我國發(fā)生率約為1.82‰[1]。非綜合征性唇腭裂（nonsydromic cleft of lip with or without palate ，NSCL/P）是指單發(fā)的唇裂、腭裂或唇裂合并腭裂，占唇腭裂的70%以上，它是一種排除了其他系統(tǒng)畸形和綜合征的唇腭裂，如范德伍德綜合征（Van de Woude sydromy）[2]。目前認(rèn)為，非綜合征性唇腭裂是一種復(fù)雜的、由遺傳和環(huán)境因素相互作用所致的多基因多因素遺傳病，絕大多數(shù)不符合孟德爾遺傳模式[3]。國內(nèi)外學(xué)者研究大量的NSCL/P的候選基因，包括TGFA（2p13)、F13A （6p24-25）、BCL3（19q13.2)、MSX1（4p)、RARA（17q)、TGF-β3 （14q24)等[4-5]。TGF-β基因可以調(diào)控多種細(xì)胞的增值分化、間質(zhì)形成、在組織損傷修復(fù)、骨質(zhì)再生尤其是在胚胎發(fā)育時期的表達(dá)起著關(guān)鍵性的作用，近年對TGF-β基因進(jìn)行了大量的研究。本文就TGF-β基因與非綜合征性唇腭裂的關(guān)系進(jìn)行綜述，為該病的病因?qū)W研究提供一個線索。

1TGF-β基因的分子生物學(xué)特征

TGF-β至少有6個結(jié)構(gòu)相關(guān)的分子(TGF-β1、TGF-β2、TGF-β3、TGF-β4、TGF-β5、TGF-β6)[6]，在哺乳動物中只發(fā)現(xiàn)3個亞型即TGF-β1、TGF-β2、TGF-β3，而且結(jié)構(gòu)相關(guān)，有60%～80%的序列同源。TGF-β1、2、3的基因分別定位于染色體19q13.1～q13.3、1q41和14q23～24，人類編碼TGF-β1 的基因位于染色體19q13上。TGF-β1前體有7個外顯子和6個內(nèi)含子，大小約為100kb。TGF-β的mRNA的范圍在1.7～6.5kb，典型的TGF-βmRNA含有1 200個核苷酸編碼序列；不同種類的非編碼序列差異較大，TGF-β1的非編碼區(qū)G-C富集，TGF-β2則A-T富集，其它介于兩者之間。人TGF-β1mRNA有兩個主要轉(zhuǎn)錄起始點，相距271個核苷酸。有兩個啟動子區(qū)域，一個位于第一轉(zhuǎn)錄起始點上游1 400kb處，另一個位于兩個起始點之間。在第一個轉(zhuǎn)錄起始位點的上游存在正調(diào)控序列、負(fù)調(diào)控序列和增強(qiáng)子序列，這些序列對TGF-β1 基因啟動子的活性具有重要作用。人TGF-β3基因的5′側(cè)翼序列已獲克隆，它有一個長的5′非翻譯區(qū)（1104bp）及一個主要的轉(zhuǎn)錄起始點，該位點位于TATA盒下游216bp處。它還包括一個CRE（cAMP反應(yīng)成分）序列和一個AP2結(jié)合序列，這兩個序列分別位于TATA盒上游12bp和23bp處。有學(xué)者研究，人類TGF-β3啟動子中有一個25bp的3XTCCC序列，這個序列與一個新的DNA結(jié)合蛋白結(jié)合。

2TGF-β基因在顱面發(fā)育過程中的表達(dá)和作用

基因隨機(jī)插入和靶基因敲除小鼠技術(shù)的應(yīng)用證明TGF-β基因各亞型在胚胎時期顱面部發(fā)育過程中起到重要作用。超過50%的TGF-β1基因敲除小鼠在胚胎期死于卵黃囊缺失。存活者均發(fā)生炎癥反應(yīng)并且典型的于一個月內(nèi)死亡[7]。Kinoshita[8]發(fā)現(xiàn)TGF-β1基因突變編碼的多肽導(dǎo)致進(jìn)行性骨干發(fā)育不全綜合征，并未發(fā)現(xiàn)與唇腭裂有關(guān)聯(lián)。TGF-β2突變的小鼠出現(xiàn)了各種顱面缺陷和四肢骨骼的缺失。缺乏TGF-β3基因的小鼠發(fā)生了圍產(chǎn)期的死亡及明顯的腭裂和肺部的延遲發(fā)育[9-10]。Sanford[11]研究發(fā)現(xiàn)缺乏TGF-β3基因的小鼠顯示了不完全的腭架的融合障礙導(dǎo)致了腭裂，并不伴隨其它的顱面畸形表明其不同于小鼠缺失TGF-β2引起的顱面畸形，TGF-β3抑制腭架融合是其主要作用機(jī)制。盡管TGF-β1基因敲除的小鼠并沒有顯示任何形式的唇裂，但在體外模型中TGF-β1和TGF-β3在正常和裂開的腭部的成纖維細(xì)胞的表達(dá)差異表明TGF-β各亞型可能作用不同甚至相互拮抗[12]。

3TGF-β基因多態(tài)性與非綜合征性唇腭裂的關(guān)系

Stoll C等[13]研究高加索人TGF-β1基因與非綜合征性唇腭裂的關(guān)系，病例組對照組各60人，各組性別、年齡無明顯差異。多態(tài)標(biāo)志物為SNP（單核苷酸多態(tài)性），分別位于TGF-β1基因密碼子10、25、263，對應(yīng)的點突變及編碼氨基酸改變?yōu)門869C（Leu10Pro）、G915C(Arg25Pro)、C788T(Thr263Ile)?？紤]到密碼子263極性的蘇氨酸被非極性的異亮氨酸所取代，可能會影響到血中TGF-β1的濃度，故對TGF-β1血漿濃度同時做了檢測，統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)病例組和對照組Arg25Pro基因型具有顯著差異（P<0.035），而Thr263Ile未發(fā)現(xiàn)差異，病例組和對照組Arg25Pro和（或）Thr263Ile基因型差異更加顯著（P<0.015）。而TGF-β1血漿濃度與年齡、性別、唇裂類型未見關(guān)聯(lián)，病例組與對照組血漿濃度沒有明顯差異，但發(fā)現(xiàn)對照組中雜合子基因型的TGF-β1血漿濃度顯著低于純合子基因型的血漿濃度。

目前對TGF-β2基因與非綜合征性唇腭裂的關(guān)系研究中，根據(jù)TGF-β2基因3′非編碼區(qū)ACA重復(fù)序列的數(shù)目不同（7ACA、8ACA、9ACA），將研究對象TGF-β2等位基因分為三種。Tanabe等[14]對日本人群的非綜合征性唇腭裂研究，發(fā)現(xiàn)TGF-β2基因等位基因2（8ACA）在病例組和對照組中都比較常見，病例組與對照組中等位基因2的比例有顯著差異（P<0.0001），并且推測TGF-β2可能與TGF-α聯(lián)合促進(jìn)唇腭裂的發(fā)生。臧光祥[15]選取吉林省272例唇腭裂、251例單純性腭裂研究TGF-β2基因、吸煙與非綜合征唇腭裂的關(guān)系，結(jié)論是TGF-β2基因多態(tài)性、吸煙與非綜合征性唇腭裂關(guān)聯(lián)，但TGF-β2基因與吸煙在非綜合征性唇腭裂的發(fā)生中無交互作用。焦曉輝[16]按唇腭裂嚴(yán)重程度對124名非綜合征性唇腭裂患者進(jìn)行分組，以TGF-β2基因頻率與各組做統(tǒng)計分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)TGF-β2基因頻率在病例組和對照組、單獨(dú)發(fā)生唇裂或腭裂與唇裂伴發(fā)腭裂組比較中，均有統(tǒng)計學(xué)意義。

針對TGF-β3基因與唇腭裂的關(guān)系，國內(nèi)外學(xué)者做了較多研究。Lidral[17]對美國愛荷華州高加索人做了非綜合征性唇腭裂易感基因的分析，把患者分為病例對照組和核心家庭組，發(fā)現(xiàn)TGF-β3的幾個多態(tài)標(biāo)志位點：①5′UTR.1（5′非翻譯端距轉(zhuǎn)錄起始點50個堿基一個6核苷酸重復(fù)序列 AGAGGG）；②X2.1 383 A→GLys128Arg；③X5.1 在內(nèi)含子4與外顯子5交界處-24位 T→C；④X7.11116 C→G Ala372Ala；⑤ CA重復(fù)序列。其中，X2.1 、X7.1屬于稀有突變。病例對照分析未發(fā)現(xiàn)任何位點與非綜合征性唇腭裂有連鎖不平衡。核心家庭TDT分析顯示TGF-β3 X5.1 、TGF-β35′UTR.1與CL/P（唇裂伴或不伴腭裂）連鎖不平衡。TGF-β3 5′UTR.1- X5.1單體型與CL/P有顯著關(guān)聯(lián)，但未發(fā)現(xiàn)任何TGF-β3基因位點與CPO（單純型腭裂）有連鎖不平衡。Myung-Hee Kim[18]研究韓國人非綜合征性唇腭裂時，發(fā)現(xiàn)TGF-β3一處SNP---IVS5+104A>G（內(nèi)含子5處104位堿基A變?yōu)镚），堿基突變后成為內(nèi)切酶SfaN1酶切位點?；蚍中徒y(tǒng)計后發(fā)現(xiàn)含有G的等位基因增加男性唇腭裂的發(fā)病風(fēng)險（OR=15.92%，95%CI=6.3-41.0）。Lidral[19]對菲律賓人非綜合征性唇腭裂的易感基因進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)在TGF-β3 基因的3′非編碼區(qū)的CA重復(fù)片段不同，出現(xiàn)了3種等位基因（166bp、168bp、170bp），前兩種等位基因比較常見，統(tǒng)計分析未發(fā)現(xiàn)各等位基因與唇腭裂發(fā)生關(guān)聯(lián)。Tanabe[14]、Sato[20]對日本人群研究只檢測出2種等位基因（166bp，168bp），Sato統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)等位基因1（166bp）從唇腭裂的患者父母傳遞給患者的頻率有顯著意義（P=0.014）。而Tanabe未發(fā)現(xiàn)TGF-β3各等位基因與唇腭裂有關(guān)聯(lián)。焦曉輝[5]在中國人群中檢測出全部3種等位基因，且統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)TGF-β3 的基因頻率在患病組與對照組和有無家族史的病例比較中均有統(tǒng)計學(xué)意義。李志萍[21]以TGF-β3 基因X5.1多態(tài)性與唇腭裂進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)研究未發(fā)現(xiàn)有關(guān)聯(lián)。Mitchell[22]對丹麥人的非綜合征性唇腭裂研究，TGF-β3CA重復(fù)序列、X5.1為多態(tài)標(biāo)志物，結(jié)果發(fā)現(xiàn)TGF-β3CA多態(tài)性與單純性腭裂相關(guān)聯(lián)。

4問題與展望

TGF-β基因在胚胎發(fā)育時期尤其是在正常的唇及腭突組織發(fā)育的關(guān)鍵時期中表達(dá)，并與其他因聯(lián)合作用調(diào)節(jié)頜面部發(fā)育。TGF-β基因的突變導(dǎo)致了顱頜面的畸形造成了患兒、家庭及社會的負(fù)擔(dān)。國內(nèi)外學(xué)者對TGF-β基因與唇腭裂做了大量的研究，結(jié)果卻并不一致，究其原因可能跟種族、地域、樣本含量以及研究方法的差異有關(guān)。此外，TGF-β在胚胎時期顱面部發(fā)育過程中的作用機(jī)制尚未闡明，是否與其他基因聯(lián)合作用以及環(huán)境-基因相互作用導(dǎo)致唇腭裂的發(fā)生也有待于進(jìn)一步的研究。

[參考文獻(xiàn)]

[1]Slavkin HC. Congenital craniofacial malformations:indentifying individuals at risk [J ]. Ear No se Th roat J ， 1979， 58(1):7-20.

[2]Carinci F， Pezzetti F， Scapoli L， et al. Recent developments in orofacial cleft genetics[J].J Craniofac Surg，2003 ，14(2):130-143.

[3]Davies AF， Stephens RJ， Olavesen MG， et al. Evidence of a locus for orofacial clefting on human chromosome 6p24 and STS content map of the region[J].Hum Mol Genet，1995 ，4(1):121-128.

[4]靜廣平，焦曉輝. 家族性非綜合征性唇裂伴或不伴腭裂的基因研究[J].口腔醫(yī)學(xué)研究 ，2004 ， 20(2) : 216-218

[5]焦曉輝， 王麗 ， 徐旭光. 中國人群非綜合征性唇腭裂與TGF-β3 多態(tài)性的關(guān)系[J]. 哈爾濱醫(yī)科大學(xué)學(xué)報，2003 ，37(5):415-418.

[6]Boesen CC ，Radaev S ，Motyka SA ， et al . The 1. 1 A crystal structure of human TGF - beta type II receptor ligand binding domain[J]. Structure ，2002 ，10(7) :913-919.

[7]Shull MM， Ormsby I， Kier AB， et al. Targeted disruption of the mouse transforming growth factor-β1 gene results in multifocal inflammatory disease[J]. Nature ，1992， 359:693-699.

[8]Kinoshita A， Saito T， Tomita H， et al.Domain-specific mutations in TGFB1 result in Camurati-Engelmann disease[J].Nat Genet，2000，26:19-20.

[9]Barton DE， Foellmer BE， Du J， et al. Chromosomal mapping of genes for transforming growth factors beta-2 and beta-3 in man and mouse: dispersion of TGF-beta gene family[J]. Oncogene Res ，1988， 3:323-331.

[10]Kaartinen V， Voncken JW， Shuler C，et al. Abnormal lung development and cleft palate in mice lacking TGF-β3 indicates defects of epithelial- mesenchymal interaction[J].Nat Genet， 1995， 11:415-421.

[11]Sanford LP， Ormsby I， Gittenberger-de Groot AC， et al. TGF-β2 knockoutmice have multiple developmental defects that are nonoverlappingwith other TGFβ knockout phenotypes[J]. Development，1997， 124:2659-2670.

[12]Bodo M， Baroni T， Carinci F， et al. TGFβ isoforms and decorin geneexpression are modified in fibroblasts obtained from nonsyndromiccleft lip and palate subjects[J]. J Dent Res， 1999， 78:1783-1790.

[13]Stoll C， Mengsteab S， Stoll D， et al. Analysis of polymorphic TGF-β1 codons 10， 25， and 263 in a German patient group with non-syndromic cleft lip， alveolus， and palate compared with healthy adults[J].BMC Med Genet， 2004 ，22(1):15.

[14]Tanabe A， Taketani S， Endo-Ichikawa Y， et al. Analysis of the candidate genes responsible for non-syndromic cleft lip and palate in Japanese people[J].Clin Sci (Lond)，2000 ，99(2):105-111.

[15]臧光祥，穆亞冰，孫宏晨，等.TGF-β2基因多態(tài)性、孕婦吸煙與非綜合征性唇腭裂發(fā)生的關(guān)聯(lián)[J].實用口腔醫(yī)學(xué)雜志， 2006 ，22 (6):827-830.

[16]焦曉輝，王 麗.非綜合征性唇腭裂與TGF-β2多態(tài)性的相關(guān)研究[J].口腔醫(yī)學(xué)研究， 2005，21(3):259-261.

[17]Lidral AC， Romitti PA， Basart AM， et al. Association of MSX1 and TGFB3 with nonsyndromic clefting in humans[J]. Am J Hum Genet，1998 ，63(2):557-568.

[18]Myung-Hee Kim， Hyo-Jin Kim， Je-Yong Choi ，et al Transforming Growth Factor-β3 Gene SfaN1 Polymorphism in Korean Nonsyndromic Cleft Lip and Palate Patients[J]. Journal of Bioche MolecBio， 2003， 36 (6): 533-537.

[19]Lidral AC， Murray JC， Buetow KH， et alStudies of the candidate genes TGFB2， MSX1， TGFA， and TGFB3 in the etiology of cleft lip and palate in the Philippines[J].Cleft Palate Craniofac J， 1997 ，34(1):1-6.

[20]Sato F， Natsume N， Machido J， et al. Association between transforming growth factor beta 3 and cleft lip and/or palate in the Japanese population[J]. Plast Reconstr Surg，2001，107(7):1909-1910.

[21]李志萍，孫宏晨，歐陽喈. TGF-α和TGF-β3基因多態(tài)性與國人非綜合征型唇腭裂發(fā)病關(guān)系的研究[J].實用口腔醫(yī)學(xué)雜志，2006，22(5):667-671.

[22]Mitchell LE， Murray JC， O'Brien S， et al. Evaluation of two putative susceptibility loci for oral clefts in the Danish population[J].Am J Epidemiol，2001， 153(10):1007-1015.

[收稿日期]2007-06-01 [修回日期]2007-08-20

編輯/李陽利