青少年和兒童牙冠與牙弓遺傳度的研究

劉靜　張景慧　錢毅超

[摘要] 錯(cuò)畸形的病因?qū)W研究是口腔正畸學(xué)的熱點(diǎn)之一。錯(cuò)畸形多具有遺傳傾向，表現(xiàn)為親代與子代之間牙及顱面性狀的相似性，牙齒發(fā)育作為全身發(fā)育的一部分，環(huán)境因素可以通過影響基因的表型而使牙齒發(fā)育表現(xiàn)多種多樣，但牙齒發(fā)育受遺傳因素影響更大[1]。牙冠寬度是牙齒形態(tài)測(cè)量及牙量指數(shù)的重要指標(biāo)，牙弓形狀、大小與牙弓間隙分析、矯治后牙弓的穩(wěn)定性密切相關(guān)。牙冠和牙弓的測(cè)量值在正畸診斷和治療中具有重要意義。該文對(duì)遺傳性因素影響牙齒和牙弓正常發(fā)育的研究現(xiàn)狀進(jìn)行概述，以期為錯(cuò)畸形的臨床診斷和治療提供參考。

[關(guān)鍵詞]遺傳度；模型測(cè)量；牙冠；牙弓

[中圖分類號(hào)]R783.5 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1674-0742（2015）03（c）-0015-03

[Abstract] Etiology of malocclusion is one of the research hotspots in orthodontics. Malocclusion has genetic predisposition generally， which shows the similarity of dental and craniofacial traits between parent and offspring. As a part of the body development， tooth development is affected more by genetic factors although the environmental factors can make tooth development be diverse via affecting gene phenotype [1].The width of tooth crown is an important index of measuring tooth morphology and tooth size. The shape and size of dental arch are closely related to dental arch space analysis and the stability of the dental arch after the treatment. Measurement value of tooth crown and dental arch has important significance in orthodontic diagnosis and treatment. This paper outlines the status of research on the genetic factors influencing the normal growth of teeth and dental arch， in order to provide reference for clinical diagnosis and treatment of malocclusion.

[Key words]Heritability； Dental cast measurement； Dental crown； Dental arch

依據(jù)2000年中華口腔醫(yī)學(xué)會(huì)學(xué)分會(huì)的調(diào)查，以個(gè)別正常為標(biāo)準(zhǔn)，乳牙列、替牙列及恒牙列中錯(cuò)畸形的患病率分別為51.84%、71.21%和72.92%。當(dāng)前正畸學(xué)主要是以錯(cuò)畸形的病因?yàn)檠芯繜狳c(diǎn)，大部分結(jié)論一致認(rèn)為錯(cuò)畸形的原因包括遺傳因素和環(huán)境因素兩方面。遺傳度是表示遺傳與環(huán)境互相作用的參數(shù)，在0～1之間，主要表示的是遺傳因素。以往很多研究證明可以通過雙生子的方法來得出遺傳因素與環(huán)境因素對(duì)牙性狀發(fā)育產(chǎn)生的影響。雙生子包括同卵雙生、異卵雙生，同卵雙生的遺傳結(jié)構(gòu)一模一樣，而環(huán)境因素也可能對(duì)個(gè)體差異造成一定的影響；異卵雙生，是指?jìng)€(gè)體相互之間擁有相同的遺傳物質(zhì)，但差別在于性狀與表現(xiàn)型特征方面的不同，由于二者生長(zhǎng)環(huán)境相似，所以對(duì)不同基因型的表現(xiàn)型效應(yīng)研究可借助此條件。子女與父母之間也存在遺傳性，因此在形態(tài)結(jié)構(gòu)或生理特點(diǎn)上相似。以往有通過對(duì)子女與父母、雙胞胎之間、同胞之間牙模型測(cè)量及遺傳度的計(jì)算來研究遺傳因素的報(bào)道，并對(duì)錯(cuò)畸形的發(fā)展方向進(jìn)行預(yù)測(cè)，為治療青少年兒童錯(cuò)畸形矯治提供正確指導(dǎo)。本文對(duì)遺傳性因素影響牙齒、牙弓發(fā)育的研究現(xiàn)狀作一綜述。

1 模型測(cè)量方法

目前，對(duì)于牙特征的研究多采用模型測(cè)量的方法，牙模型能夠客觀而完整地記錄口腔各器官的形態(tài)特征，可用以在臨床上找出錯(cuò)形成的原因、機(jī)制，對(duì)錯(cuò)畸形制定治療方案、正確診斷和預(yù)后評(píng)估提供依據(jù)。

模型測(cè)量包括接觸式和非接觸式兩種。接觸式是指借助不同測(cè)量?jī)x器直接測(cè)量模型，但接觸式主要分為手工測(cè)量和針觸機(jī)械測(cè)量?jī)煞N。作為最傳統(tǒng)的測(cè)量方法，手工接觸測(cè)量法測(cè)量精度不高，針觸機(jī)械測(cè)量（通過測(cè)量頭直接與被測(cè)牙冠表面接觸并記錄坐標(biāo)，計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖形重建）有一定的測(cè)量盲區(qū)。

非接觸式測(cè)量有近景立體攝影測(cè)量與激光三維掃描測(cè)量?jī)煞N。在解析幾何原理基礎(chǔ)上利用高精度控制網(wǎng)通過照相機(jī)或攝像機(jī)獲得不同角度的立體像對(duì)，并對(duì)其進(jìn)行計(jì)算機(jī)技術(shù)處理并測(cè)量，該方法稱為立體攝影測(cè)量法，在頜面部軟組織測(cè)量方面應(yīng)用廣泛。當(dāng)前最先進(jìn)的立體陳測(cè)量方法是激光立體測(cè)量法，它精度高、功能廣泛，可以測(cè)量空間任意兩點(diǎn)之間距離和角度、牙弓弧長(zhǎng)、曲面面積，也能夠完成牙的移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)、拔除、咬合等動(dòng)態(tài)模擬，但設(shè)備多， 價(jià)格昂貴， 需專業(yè)人員操作。

陳俊等[6]對(duì)牙模型三維激光掃描系統(tǒng)與手工測(cè)量的可靠性比較顯示二者差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但牙模型三維激光掃描系統(tǒng)具有一些手工測(cè)量所無法達(dá)到的功能。宋又廉等[7]發(fā)現(xiàn)在牙模型的測(cè)量方面，對(duì)其測(cè)量精度要求在0.1 mm 是合理的，因?yàn)槠渌魏我环N測(cè)量?jī)x器都不可能超越這個(gè)精度。而且，目前的要求對(duì)醫(yī)療和研究工作的需求已經(jīng)完全能滿足，也能夠?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)測(cè)量數(shù)據(jù)和如何選擇工具、研發(fā)新型牙模型測(cè)量系統(tǒng)提供依據(jù)。

2 遺傳度的研究

2.1 牙冠遺傳度的研究

同卵雙生子由于有相似的基因結(jié)構(gòu)，他們的牙齒冠寬較異卵雙生更為相似。許多研究證明牙齒冠寬受遺傳基因的影響較大如外國(guó)學(xué)者Hughes 等[8]通過觀察同卵雙生子99對(duì)和同性別異卵雙生子81對(duì)、不同性別異卵雙生子41對(duì)還有個(gè)體牙模型160個(gè)，得出牙齒的大小的遺傳性也很強(qiáng)。

隨著研究的深入，牙冠大小的遺傳被研究得更細(xì)致。在牙冠的近遠(yuǎn)中徑與唇舌徑同遺傳的關(guān)系方面，也有許多研究人員做出貢獻(xiàn)，如，Dempsey等[10]計(jì)算出各個(gè)牙齒近遠(yuǎn)中徑的遺傳度為0.81～ 0.91；而 Hluskode 計(jì)算的近遠(yuǎn)中徑遺傳度平均為0.67。國(guó)內(nèi)學(xué)者劉鶴[11]計(jì)算的各個(gè)牙齒近遠(yuǎn)中徑的遺傳度在0.73～0.91。續(xù)美如[13]采用 Holzinger 經(jīng)典雙生子法進(jìn)一步計(jì)算牙齒近遠(yuǎn)中徑總和的遺傳度，上頜為0.69，下頜為0.75，證明牙齒在近遠(yuǎn)中徑方面還是有較強(qiáng)的遺傳因素。

ALVESA[14]早在1974年就對(duì)芬蘭一個(gè)海島的90組全系家族進(jìn)行了牙冠近遠(yuǎn)中和唇舌寬度測(cè)量，所有牙齒平均近遠(yuǎn)中遺傳度為0.54， 上頜所有牙齒值近遠(yuǎn)中的平均遺傳度為 0.60，下頜近遠(yuǎn)中為 0.47。牙冠近遠(yuǎn)中寬度遺傳度從高至低是上頜中切牙、尖牙、第一前磨牙和下頜的側(cè)切牙、第一前磨牙、磨牙。所有牙齒平均唇舌向?qū)挾冗z傳度為0.67.上頜唇舌為 0.78，下頜唇舌向?yàn)?.56。唇舌向?qū)挾冗z傳度從高至低是上頜尖牙、第一前磨牙、磨牙和下頜第一前磨牙、磨牙。牙冠唇舌寬度遺傳力可能超過近遠(yuǎn)中寬度，上頜受遺傳影響更大一些，可能與下頜活動(dòng)頻繁及動(dòng)度大更多受環(huán)境影響有關(guān)。對(duì)稱性在遺傳作用中較為明顯，兩側(cè)同一位置牙齒的測(cè)量指標(biāo)（ 近遠(yuǎn)中寬度或唇舌寬度） 由相同遺傳因子控制；下切牙近遠(yuǎn)中及唇舌向?qū)挾扔梢粋€(gè)遺傳因子支配，而上切牙的近遠(yuǎn)中寬度和唇舌向?qū)挾任窗l(fā)現(xiàn)有共性因子存在，受不同的遺傳因子影響，上下切牙在遺傳作用方面的具有獨(dú)立性。近年，劉鶴[11]對(duì)82對(duì)6～12歲女性雙生子，進(jìn)行切牙牙冠的近遠(yuǎn)中寬度和唇舌向?qū)挾葴y(cè)量，通過因子分析發(fā)現(xiàn)，牙齒發(fā)育雖然表現(xiàn)為多基因遺傳，但也會(huì)因?yàn)榛虮硇偷淖兓绊懎h(huán)境進(jìn)而使牙齒發(fā)育呈現(xiàn)多樣性。

2.2 牙弓遺傳度的研究

乳牙列的牙弓寬度和高度具有較強(qiáng)的遺傳特性。Hughes[15]用硅橡膠取模得到精確的牙模型，通過測(cè)量及統(tǒng)計(jì)學(xué)分析后得出乳尖牙牙間弓寬度的遺傳指數(shù)為0.47～0.82，乳磨牙牙間弓寬度的遺指數(shù)為0.80～0.93，而牙弓高度的遺傳度為0.76～0.93。這些數(shù)據(jù)證明了乳牙列牙弓受遺傳因素影響較大。

恒牙列牙弓受遺傳控制不及牙齒強(qiáng)，續(xù)美如[13]對(duì)48對(duì)雙生子研究發(fā)現(xiàn)，牙弓受遺傳控制最強(qiáng)的是高度，其次是寬度，長(zhǎng)度最弱。遺傳因素更強(qiáng)烈的參與促進(jìn)牙弓高度變化。另上頜牙弓弧形長(zhǎng)度的遺傳度（0.71） 明顯高于下頜（ 0.31） ，這可能是由于下頜在咀嚼活動(dòng)中更活躍，更易受環(huán)境因素的影響而產(chǎn)生變異。

Shosei等[16]采用三維測(cè)量對(duì)44對(duì)同卵雙生子以及25對(duì)異卵雙生子進(jìn)行牙齒模型測(cè)量，獲得牙弓寬度的遺傳指數(shù)在0.49～0.92，牙弓長(zhǎng)度的遺指數(shù)在0.86～ 0.94，得出遺傳因素對(duì)牙弓形態(tài)具有決定性作用。Eguchi等對(duì)雙生子的研究也獲得類似結(jié)果。Eguchi[16]研究了澳大利亞的同卵雙生、異卵雙生雙胞胎樣本量化遺傳和環(huán)境因素變化對(duì)牙弓寬度，長(zhǎng)度和腭高度的相對(duì)貢獻(xiàn)，結(jié)果為遺傳度分別為牙弓寬度0.49～0.92，牙弓長(zhǎng)度0.86～0.94，和牙弓高度為0.80～0.81。同時(shí)，他發(fā)現(xiàn)遺傳因素對(duì)同卵雙生雙胞胎的相關(guān)性普遍高于異卵雙生的雙胞胎。

Cassidy等[17]研究分析了來自155對(duì)同胞關(guān)系的320名青少年上頜和下頜牙弓的大小和形狀。牙弓的大小有一個(gè)適度的遺傳因素，約0.50，盡管這個(gè)估計(jì)可能包含共享環(huán)境的影響，牙弓長(zhǎng)度和寬度生長(zhǎng)因子在很大程度上是獨(dú)立的。Brown等人也發(fā)現(xiàn)牙弓寬度和長(zhǎng)度度在很大程度上是相互獨(dú)立的，可能是受不同的發(fā)展過程影響。一個(gè)群體中牙弓寬度遺傳力最高，平均約0.60。牙弓形態(tài)的家族性影響研究顯示，遺傳率低于平均水平，平均為0.39，牙弓大小和形狀被看作是更容易受到環(huán)境的影響，而不是遺傳。這些研究結(jié)果顯示需要更好地了解是什么外在因素調(diào)節(jié)發(fā)育過程中牙弓的大小和形狀。

Harris[27]在對(duì)同胞之間以及父母與子女之間進(jìn)行牙17個(gè)變量遺傳度的估計(jì)發(fā)現(xiàn)，兄弟姐妹間下頜牙弓寬度的遺傳度和下頜的尖牙牙弓寬度遺傳度，分別為0.80和0.79。其表型相似是受到了母親的影響。在對(duì)母親與后代咬合變量遺傳度估計(jì)中，上頜尖牙牙弓寬度，和上下牙弓的長(zhǎng)度這三個(gè)性狀表現(xiàn)出相對(duì)較高的遺傳度。

在許多已嘗試單獨(dú)在顱面形態(tài)遺傳和環(huán)境的影響的研究中，環(huán)境已被發(fā)現(xiàn)是重要的。以往的研究結(jié)果表明，雖然遺傳變異對(duì)牙弓寬度和牙弓長(zhǎng)度等特點(diǎn)產(chǎn)生重大影響，環(huán)境之間的相似之處與不同家庭比之間的遺傳變異也很重要。此外，食物結(jié)構(gòu)、后牙頰舌向傾斜角度、咀嚼載荷程度和習(xí)慣性活動(dòng)都可能影響牙弓的寬度，牙弓在大小以及形態(tài)方面表現(xiàn)出的差異是由于遺傳因素和口周肌肉等微環(huán)境的影響。

牙模型的測(cè)量分析對(duì)于正畸治療具有及其重要的意義，隨著計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)的不斷發(fā)展和在正畸研究中的應(yīng)用，更為精確的測(cè)量方法將用于牙模型的測(cè)量， 為正畸臨床上錯(cuò)畸形的診斷、分析、矯治計(jì)劃設(shè)計(jì)等具有一定的參考價(jià)值。遺傳因素對(duì)牙齒大小的決定性作用較牙弓強(qiáng)。牙齒大小與牙弓大小、形態(tài)之間的關(guān)系以及各類型錯(cuò)畸形之間遺傳性狀的異同也應(yīng)該被進(jìn)一步深入研究。同時(shí)，為了應(yīng)對(duì)環(huán)境因素對(duì)牙特征影響，在兒童階段應(yīng)盡早糾正口腔不良習(xí)慣，積極防治替牙障礙，保持乳牙列的完整，避免牙弓長(zhǎng)度的縮短。在治療錯(cuò)畸形時(shí)一定要關(guān)注與父母相關(guān)性強(qiáng)的牙頜面特征對(duì)發(fā)育期兒童生長(zhǎng)趨勢(shì)的影響，并注意父母影響的差異，以便制定出更為合理的臨床矯治方案。

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（收稿日期：2014-12-20）