唇腭裂相關(guān)病因?qū)W研究進(jìn)展*

蔡尚宏 綜述，桂文武 審校

（重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院，重慶400016）

唇腭裂相關(guān)病因?qū)W研究進(jìn)展*

蔡尚宏 綜述，桂文武 審校

（重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院，重慶400016）

唇裂/病因?qū)W；腭裂/病因?qū)W；基因；綜述

唇腭裂是由于胚胎發(fā)育過程中頜腭組織發(fā)育不全或受阻的頜面部先天性畸形，根據(jù)是否伴其他先天畸形分為綜合征性唇腭裂和非綜合征性唇腭裂（non syndrome cleft lip with or without palate，NSCLP），后者包括單純性唇裂、單純性腭裂及唇腭裂。唇腭裂是人類最常見的出生缺陷，全球平均每出生700名嬰兒中就有1名患唇腭裂，我國(guó)目前公認(rèn)的唇腭裂發(fā)病率為（1.25～1.38）/ 1 000。唇腭裂不僅嚴(yán)重影響面部美觀，還因畸形本身存在的生理發(fā)育缺陷、外科手術(shù)創(chuàng)傷造成的頜面外形繼發(fā)改變，語言、聽力等功能障礙，對(duì)患者及家屬均會(huì)造成嚴(yán)重心理創(chuàng)傷，故研究唇腭裂的病因?qū)θ祟惤】禈O其重要。目前，公認(rèn)的遺傳和環(huán)境因素為其主要的致畸因素，本文以此兩點(diǎn)為重點(diǎn)將先天性唇腭裂發(fā)病因素研究情況綜述如下。

1　遺傳與唇腭裂

對(duì)唇腭裂高發(fā)家系進(jìn)行遺傳學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，其親屬發(fā)病率高低與血緣關(guān)系近遠(yuǎn)相關(guān)，與先證者血緣關(guān)系越近的親屬患病率越高，遺傳方式表現(xiàn)為明顯的家族聚集現(xiàn)象，符合多基因遺傳，證明唇腭裂為多基因遺傳病。目前，多基因遺傳病基因的識(shí)別主要沿用單基因遺傳病的研究模式。

1.1候選基因與唇腭裂目前，唇腭裂的遺傳研究以篩選出更多的候選基因?yàn)橹?，以下為已取得一定研究成果的候選基因。

1.1.1干擾素調(diào)節(jié)因子-6（interferon regulatory factor-6，IRF-6）編碼IRF-6的基因位于VWS綜合征的關(guān)鍵區(qū)域——染色體1q32～41位點(diǎn)，該病是一種常染色體顯性遺傳性唇腭裂。最早應(yīng)用單核苷酸多態(tài)性（single nucleotide polymorphism，SNPs）分析在多個(gè)國(guó)家地區(qū)和不同人種包括歐洲、亞洲、北美洲和巴西的VWS綜合征患者中發(fā)現(xiàn)了IRF-6的錯(cuò)義、無義和移碼突變［1］，證明了IRF-6對(duì)VWS綜合征的作用至關(guān)重要。而Fakhouri等［2］對(duì)巴西VWS綜合征患者家庭進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，在IRF-6基因的增強(qiáng)子元件MSC9.7中出現(xiàn)了一種罕見的基因突變——350dupA，這種突變會(huì)擾亂MSC活性的損耗和增益的作用機(jī)制，為研究IRF-6如何導(dǎo)致唇腭裂提供了新的證據(jù)、猜想和思路，也為篩查提供了新的手段。近年來，對(duì)NSCLP的研究也有顯著突破，唯一的病因相關(guān)性IRF-6基因rs642961位點(diǎn)多態(tài)性被證明并不與NSCLP相關(guān)，故Leslie等［3］建議，將IRF-6作為驗(yàn)證唇腭裂嚴(yán)重程度的基因標(biāo)記。

1.1.2轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-α（transforming growth factor alpha，TGF-α）編碼TGF-α的基因定位于2p13。自TGF-α被發(fā)現(xiàn)與NSCLP相關(guān)以來，目前仍以通過對(duì)各國(guó)人口進(jìn)行SNPs分析研究以期明確TGF-α與NSCLP的相關(guān)性為主。近年來，Carter等［4］對(duì)愛爾蘭唇腭裂患者進(jìn)行了大樣本調(diào)查包括509例唇腭裂患者、383例單純性腭裂患者、838名唇腭裂患者母親和719名父親、902名對(duì)照者，并比較了他們的31個(gè)外顯子SNPs剪接位點(diǎn)及保守的非編碼區(qū)，最后以病例對(duì)照和家庭為基礎(chǔ)的統(tǒng)計(jì)測(cè)試結(jié)果提示，TGF-α與NSCLP相關(guān)。Lu等［5］對(duì)TGF-α多態(tài)性與唇腭裂的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了薈萃分析，針對(duì)的是TGF-α基因主要的3種多態(tài)性包括TaqI內(nèi)切酶多態(tài)性、BamHI內(nèi)切酶多態(tài)性和RasI內(nèi)切酶多態(tài)性，結(jié)果表明，TaqI內(nèi)切酶多態(tài)性與唇腭裂風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)，而A1等位基因可能會(huì)降低唇腭裂風(fēng)險(xiǎn)。目前，對(duì)TGF-α的認(rèn)識(shí)仍處于初步探索階段，TGF-α影響唇腭裂的機(jī)制尚不明確。

1.1.3TGF-βTGF-β至少有6個(gè)結(jié)構(gòu)相關(guān)分子（TGF-β1、TGF-β2、TGF-β3、TGF-β4、TGF-β5、TGF-β6），在哺乳動(dòng)物中只發(fā)現(xiàn)3個(gè)亞型（TGF-β1、TGF-β2、TGF-β3），分別定位于染色體19q13.1～13.3、1q41和14q23～24。TGF-β目前已被確認(rèn)為是腭裂的遺傳危險(xiǎn)因素，目前，主要的研究方向?yàn)榱私釺GF-β及其信號(hào)通路的表達(dá)。Krivicka等［6］對(duì)唇腭裂伴或不伴牙槽裂患者的分裂組織進(jìn)行了局部組織生長(zhǎng)因子和生長(zhǎng)因子受體檢測(cè)，應(yīng)用人體組織形態(tài)學(xué)分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，TGF-β受體Ⅲ在結(jié)締組織中高表達(dá)，有別于骨形態(tài)發(fā)生蛋白2/4和纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子受體。Sasaki等［7］為了解信號(hào)因子如何對(duì)唇腭裂產(chǎn)生的影響，應(yīng)用CL/Fr小鼠胎兒模型比較mRNA表達(dá)譜，在腭裂形成過程中根據(jù)mRNA變化，篩選出與細(xì)胞增殖基因網(wǎng)絡(luò)（細(xì)胞周期、促分裂素原活化蛋白激酶、Wnt和TGF-β通路）相關(guān)的候選基因——重組人Tyr-3/ Trp-5單氧酶激活蛋白β（14-3-3proteinbeta/alpha，Ywhab）、NIMA相關(guān)蛋白激酶2（NIMA-related kinase-2，NEK2）、轉(zhuǎn)錄相關(guān)酸性卷曲蛋白1（transforming acidi ccoiled-coil proteins，TACC1）和FRK，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，Ywhab、NEK2、TACC1在模型中顯著表達(dá)。Tang等［8］對(duì)大樣本病例對(duì)照進(jìn)行薈萃分析結(jié)果表明，特別是在亞洲人群中TGF-β3基因多態(tài)性可能有助于NSCLP易感性，進(jìn)一步肯定了TGF-β系列對(duì)唇腭裂的影響。目前，對(duì)TGF家族及其信號(hào)通道已進(jìn)行了深入研究，結(jié)合前人豐富的數(shù)據(jù)、知識(shí)及分析方法，探索TGF-β對(duì)唇腭裂的影響已進(jìn)入較深層次，從建立小鼠模型、人群基因分析到信號(hào)通路均取得了成果，證實(shí)了TGF-β與唇腭裂的關(guān)聯(lián)性，但不同區(qū)域及人種分析存在差異［9］，尚需進(jìn)一步研究。

1.1.4肌節(jié)同源盒基因1（muscle segment homeobox gene 1，MSX1）MSX1定位于染色體4p16，作為核轉(zhuǎn)錄因子是器官發(fā)育過程中的主調(diào)控基因，突變的主要表現(xiàn)為唇腭裂、顱面畸形及牙發(fā)育不全等。目前研究仍以對(duì)各國(guó)各人種進(jìn)行SNPs分析探索其與唇腭裂的易感性為主，近年來，Kim等［10］研究結(jié)果顯示，韓國(guó)NSCLP患者M(jìn)SX1基因rs3821949位點(diǎn)等位基因A會(huì)顯著增加NSCLP風(fēng)險(xiǎn)。Souza等［11］研究結(jié)果顯示，巴西南方NSCLP患者M(jìn)SX1基因CA重復(fù)序列多態(tài)性可能會(huì)對(duì)NSCLP有一定影響。Gurramkonda等［12］研究結(jié)果顯示，印度南方NSCLP患者M(jìn)SX1基因rs11726039位點(diǎn)多態(tài)性與疾病發(fā)生呈正相關(guān)。表明MSX1與唇腭裂的相關(guān)性在不同人種及地區(qū)間存在差異，尚需進(jìn)一步擴(kuò)大樣本研究證實(shí)。

1.1.58q248q24作為唇腭裂的候選基因，目前發(fā)病機(jī)制尚不明確，近年來，仍在擴(kuò)大樣本研究8q24與唇腭裂的相關(guān)性，其結(jié)果也充滿爭(zhēng)議。對(duì)歐洲人口進(jìn)行的全基因組關(guān)聯(lián)研究發(fā)現(xiàn)，8q24參與了唇腭裂發(fā)病，而對(duì)日本唇腭裂患者的研究則顯示沒有證據(jù)表明8q24和易感性與日本人相關(guān)［13］。Xu等［14］應(yīng)用以家庭為基礎(chǔ)的關(guān)聯(lián)分析發(fā)現(xiàn)，8q24與唇腭裂在中國(guó)廣東省漢族人口中也無明顯關(guān)聯(lián)。研究結(jié)果的不同導(dǎo)致有學(xué)者猜想，8q24發(fā)病機(jī)制可能與種族差異有關(guān)。隨后Murray等［15］對(duì)歐洲血統(tǒng)與亞洲血統(tǒng)人口8q24基因區(qū)域進(jìn)行了SNPs分析，結(jié)果表明，確實(shí)存在種族異質(zhì)性，同時(shí)提供了亞裔家庭8q24缺乏強(qiáng)信號(hào)可能只是反映了亞洲人基因頻率低的新證據(jù)。

1.2基因相互作用與唇腭裂大量研究證據(jù)及臨床實(shí)踐表明，復(fù)雜疾病的性狀受多個(gè)位點(diǎn)相互作用的共同影響，基因-基因相互作用是常見疾病發(fā)病的普遍原因，目前，對(duì)唇腭裂基因交互作用亦有陽性發(fā)現(xiàn)。Suazo等［16］對(duì)唇腭裂患者TGF-α、視黃酸受體α（retinoic acid receptor，RARA）和B細(xì)胞淋巴瘤/白血病基因等候選基因的基因標(biāo)志物進(jìn)行基因型數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，等位基因239 bp（D2S443TGF-α）、172 bp（D17S800RARA）在雜合子父母中表現(xiàn)出明顯的優(yōu)先傳輸給下一代的優(yōu)勢(shì)。Iwata等［17］則應(yīng)用小鼠模型研究最終發(fā)現(xiàn)，IRF-6和Smad4對(duì)內(nèi)側(cè)緣上皮細(xì)胞（medial edge epithelium，MEE）具有協(xié)同作用，TGF-β調(diào)控IRF-6的表達(dá)活性是導(dǎo)致小鼠在腭融合過程中MEE發(fā)生變性的主要原因。雖然基因交互作用對(duì)唇腭裂的發(fā)病具有影響，但目前大量研究是將唇腭裂的候選基因作為獨(dú)立風(fēng)險(xiǎn)因素，仍以發(fā)現(xiàn)更多陽性候選基因?yàn)橹鳎芯炕蚪换プ饔貌⒎侵髁鳌?/p>

2　環(huán)境與唇腭裂

目前，多數(shù)研究主要針對(duì)母親因素包括葉酸、農(nóng)藥、吸煙、飲酒、肥胖、壓力事件、低血鋅、妊娠期間發(fā)熱史等。Molina-Solana等［18］指出，在妊娠早期缺乏葉酸是高危因素，農(nóng)藥、吸煙、飲酒、肥胖、壓力事件、低血鋅、妊娠期間發(fā)熱史是危險(xiǎn)因素。Mastroiacovo等［19］指出，妊娠期間補(bǔ)充葉酸為保護(hù)因素。但也有研究發(fā)現(xiàn)，農(nóng)藥、吸煙與唇腭裂發(fā)生無關(guān)［20］。但總體而言，目前較為公認(rèn)的是補(bǔ)充葉酸為保護(hù)因素，環(huán)境污染為危險(xiǎn)因素。

3　基因及環(huán)境共同作用于唇腭裂

影響唇腭裂發(fā)生的候選基因與環(huán)境因素多且復(fù)雜，故目前的分析大多以單個(gè)候選基因與單個(gè)環(huán)境因素進(jìn)行相關(guān)性分析，而環(huán)境因素中大多數(shù)選擇與母親孕期吸煙或葉酸相關(guān)。Ibarra-Lopez等［21］在葉酸與亞甲基四氫葉酸還原酶基因多態(tài)性研究中發(fā)現(xiàn)，母親677CT基因型或677TT基因型較母親677CC基因型風(fēng)險(xiǎn)高，妊娠早期缺乏葉酸也是高危因素，且在妊娠早期缺乏葉酸的前提下母親677CT基因型或677TT基因型較母親677CC基因型風(fēng)險(xiǎn)更高。Guo等［22］通過以醫(yī)院為基礎(chǔ)的病例對(duì)照研究了TGF-β3基因的2個(gè)基因位點(diǎn)（c641a、g15572）與唇腭裂母親孕期暴露因素的相互作用，結(jié)果表明，盡管TGF-β3 c641a多態(tài)性的單點(diǎn)分析并不與唇腭裂相關(guān)，但在與孕婦被動(dòng)吸煙的雙因素模型中對(duì)預(yù)測(cè)唇腭裂風(fēng)險(xiǎn)表現(xiàn)出最好的一致性及最大平均測(cè)試精度，故TGF-β3 c641a與孕婦被動(dòng)吸煙的協(xié)同作用可確定唇腭裂的高危個(gè)體并提供了新的證據(jù)。Skare等［23］采用較大規(guī)模分析，結(jié)合病例對(duì)照和親子三聯(lián)設(shè)計(jì)了1個(gè)“混合設(shè)計(jì)”以探討在334個(gè)常染色體性候選基因和母體妊娠早期暴露于吸煙、飲酒、飲咖啡、補(bǔ)充葉酸和維生素A的環(huán)境-基因交互作用，然而結(jié)果顯示，僅有可能TBX4與孤立的葉酸因素相互作用，幾乎沒有證據(jù)表明，基因-環(huán)境交互?；?環(huán)境交互作用的分析方法至今越來越多元化，參與分析的影響因素也越來越廣。但同時(shí)候選基因與環(huán)境因素的多樣化使分析復(fù)雜化，且分析結(jié)果不盡相同，故目前研究基因-環(huán)境交互作用難以成為主流。

4　展望

唇腭裂為多基因遺傳病，病因復(fù)雜，基因、基因-基因交互作用、基因-環(huán)境交互作用均會(huì)影響唇腭裂的發(fā)生。目前，對(duì)唇腭裂的研究方法以篩選出更多的候選基因?yàn)橹鳎饕ㄟ^分析基因多態(tài)性與疾病易感性的關(guān)系明確與疾病的聯(lián)系，以及通過臨床病例對(duì)照觀察候選基因與候選基因之間對(duì)結(jié)局的影響，同時(shí)向更深層次的分子遺傳學(xué)方面進(jìn)行探索，明確候選基因的表達(dá)與調(diào)控。而目前隨著分析方法的多元化，可同時(shí)分析多種環(huán)境因素與多種基因因素共同對(duì)疾病的影響，雖然這并非主流研究方向，但可促使對(duì)唇腭裂病因的認(rèn)識(shí)更加全面。

［1］Birkeland AC，Larrabee Y，Kent DT，et al.Novel IRF6 mutations in Honduran Van der Woude syndrome patients［J］.Mol Med Rep，2011，4（2）：237-241.

［2］Fakhouri WD，Rahimov F，Attanasio C，et al.An etiologic regulatory mutation in IRF6 with loss-and gain-of-function effects［J］.Hum Mol Genet，2014，23（10）：2711-2720.

［3］Leslie EJ，Standley J，Compton J，et al.Comparative analysis of IRF6 variants in families with Van der Woude syndrome and popliteal pterygium syndrome using public whole-exome databases［J］.Genet Med，2013，15（5）：338-344.

［4］Carter TC，Molloy AM，Pangilinan F，et al.Testing reported associations of genetic risk factors for oral clefts in a large Irish study population［J］. Birth Defects Res A Clin Mol Teratol，2010，88（2）：84-93.

［5］Lu XC，Yu W，Tao Y，et al.Contribution of transforming growth factor α polymorphisms to nonsyndromic orofacial clefts：a HuGE review and metaanalysis［J］.Am J Epidemiol，2014，179（3）：267-281.

［6］Krivicka B，Pilmane M，Akota I.Expression of growth factors and growth factor receptors in human cleft-affected tissue［J］.Stomatologija，2013，15（4）：111-118.

［7］Sasaki Y，Taya Y，Saito K，et al.Molecular contribution to cleft palate production in cleft lip mice［J］.Congenit Anom（Kyoto），2014，54（2）：94-99.

［8］Tang M，Wang Y，Han S，et al.Transforming growth factor-beta3 gene polymorphisms and nonsyndromic cleft lip and palate risk：a meta-analysis［J］.Genet Test Mol Biomarkers，2013，17（12）：881-889.

［9］劉寧，萬偉東.TGF-β基因與非綜合征性唇腭裂相關(guān)性研究進(jìn)展［J］.中國(guó)美容醫(yī)學(xué)，2007，16（10）：1445-1447.

［10］Kim NY，Kim YH，Park JW，et al.Association between MSX1 SNPs and nonsyndromic cleft lip with or without cleft palate in the Korean population［J］.J Korean Med Sci，2013，28（4）：522-526.

［11］Souza LT，Kowalski TW，Collares MV，et al.MSX1 gene and nonsyndromic oral clefts in a Southern Brazilian population［J］.Braz J Med Biol Res，2013，46（7）：555-558.

［12］Gurramkonda VB，Syed AH，Murthy J，et al.Evidence of the involvement of the polymorphisms near MSX1 gene in non-syndromic cleft lip with or without cleft palate［J］.Int J Pediatr Otorhinolaryngol，2015，79（7）：1081-1084.

［13］Hikida M，Tsuda M，Watanabe A，et al.No evidence of association between 8q24 and susceptibility to nonsyndromic cleft lip with or without palate in Japanese population［J］.Cleft Palate Craniofac J，2012，49（6）：714-717.

［14］Xu MY，Deng XL，Tata LJ，et al.Case-control and family-based association studies of novel susceptibility locus 8q24 in nonsyndromic cleft lip with or without cleft palate in a Southern Han Chinese population located in Guangdong Province［J］.DNA Cell Biol，2012，31（5）：700-705.

［15］Murray T，Taub MA，Ruczinski I，et al.Examining markers in 8q24 to explain differences in evidence for association with cleft lip with/without cleft palate between Asians and Europeans［J］.Genet Epidemiol，2012，36（4）：392-399.

［16］Suazo J，Santos JL，Silva V，et al.Possible association due to linkage disequilibrium of TGFA，RARA and BCL3 with nonsyndromic cleft lip with or without cleft palate in the Chilean population［J］.Rev Med Chil，2005，133（9）：1051-1058.

［17］Iwata J，Suzuki A，Pelikan RC，et al.Smad4-Irf6 genetic interaction and TGFβ-mediated IRF6 signaling cascade are crucial for palatal fusion in mice［J］.Development，2013，140（6）：1220-1230.

［18］Molina-Solana R，Yá觡ez-Vico RM，Iglesias-Linares A，et al.Current concepts on the effect of environmental factors on cleft lip and palate［J］.Int J Oral Maxillofac Surg，2013，42（2）：177-184.

［19］Mastroiacovo P，Leoncini E.More folic acid，the five questions：why，who，when，how much，and how［J］.Biofactors，2011，37（4）：272-279.

［20］Bhaskar LV，Murthy J，Venkatesh-Babu G.Polymorphisms in genes involved in folate metabolism and orofacial clefts［J］.Arch Oral Biol，2011，56（8）：723-737.

［21］Ibarra-Lopez JJ，Duarte P，Antonio-Vejar V，et al.Maternal C677T MTHFR polymorphism and environmental factors are associated with cleft lip and palate in a Mexican population［J］.J Investig Med，2013，61（6）：1030-1035.

［22］Guo Z，Huang C，Ding K，et al.Transforming growth factor beta-3 and environmental factors and cleft lip with/without cleft palate［J］.DNA Cell Biol，2010，29（7）：375-380.

［23］Skare O，Jugessur A，Lie RT，et al.Application of a novel hybrid study design to explore gene-environment interactions in orofacial clefts［J］.Ann Hum Genet，2012，76（3）：221-236.

10.3969/j.issn.1009-5519.2016.12.021

A

1009-5519（2016）12-1839-03

重慶市渝中區(qū)科委課題（20120310）。

（2016-01-12）