釉質(zhì)發(fā)育不全與結(jié)合上皮附著異常相關(guān)性研究進展

田勝蘭 趙宇琪 王愛芹

釉質(zhì)發(fā)育不全（amelogenesis imperfecta，AI）是一種遺傳性疾病，表現(xiàn)為釉質(zhì)發(fā)育異常，可導(dǎo)致乳牙列和恒牙列釉質(zhì)形態(tài)異常，但通常無其他系統(tǒng)性疾病表現(xiàn)[1]。釉質(zhì)發(fā)育不全病變可產(chǎn)生在釉質(zhì)形成過程的任何時期，根據(jù)影響的階段不同，釉質(zhì)發(fā)育不全可分為形成不全型、鈣化不全型（低礦化型）或成熟不全型。形成不全型為基質(zhì)形成缺陷，一般由形成或降解釉質(zhì)基質(zhì)的蛋白質(zhì)異常引起，它們通常表現(xiàn)為釉質(zhì)層薄、釉質(zhì)表面缺損；鈣化不全型是在初始微晶形成和晶體生長存在缺陷，釉質(zhì)基質(zhì)形成正常但無明顯的礦化，表現(xiàn)為釉質(zhì)色澤變化，并易見到釉質(zhì)裂紋；而成熟不全型在釉質(zhì)晶體的生長末期存在缺陷，病變牙形態(tài)正常，但出現(xiàn)斑塊狀色澤變化，釉質(zhì)較正常軟，易磨耗[1-2]。當(dāng)牙完全萌出后，結(jié)合上皮依靠基板和半橋粒附著于釉牙骨質(zhì)界處，這種有機的附著結(jié)構(gòu)稱為“上皮性附著”[3]。上皮附著的喪失是牙周炎的一種臨床表現(xiàn)[4]。

釉質(zhì)與結(jié)合上皮在生理結(jié)構(gòu)上聯(lián)系密切，并且有學(xué)者發(fā)現(xiàn)釉質(zhì)發(fā)育不全和結(jié)合上皮的附著異常可能存在一定相關(guān)性。αvβ6整合素、牙成釉細胞相關(guān)蛋白（odontogenic ameloblast-associated protein，ODAM）、釉成熟蛋白（amelotin，AMTN）、富含脯氨酸-谷氨酰胺分泌性鈣結(jié)合蛋白1（secretory calcium-binding phosphoprotein proline-glutamine rich 1，SCPPPQ1）都在釉質(zhì)發(fā)育中表達，同時也在結(jié)合上皮中表達，其中ODAM、AMTN、SCPPPQ1與黏附功能相關(guān)，涉及成釉細胞與釉質(zhì)之間的黏附，以及結(jié)合上皮與牙面之間的黏附。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)其中某一蛋白的缺乏可引起釉質(zhì)發(fā)育不全或結(jié)合上皮附著異常。本文通過總結(jié)現(xiàn)有研究，從αvβ6整合素、ODAM、AMTN以及SCPPPQ1等方面進行系統(tǒng)闡述。

1 釉質(zhì)與結(jié)合上皮的組織學(xué)聯(lián)系

釉質(zhì)與結(jié)合上皮有密不可分的聯(lián)系，從組織發(fā)生學(xué)上，當(dāng)釉質(zhì)發(fā)育完成以后，其表面覆蓋著縮余釉上皮，當(dāng)牙萌出暴露于口腔后，縮余釉上皮與口腔上皮逐漸融合，其內(nèi)側(cè)細胞逐漸變?yōu)榻Y(jié)合上皮[5]。從生理結(jié)構(gòu)上，正常情況下，結(jié)合上皮在釉牙骨質(zhì)界處附著，形成預(yù)防牙周炎發(fā)生的第一道生物學(xué)屏障，抵抗機械刺激以及微生物定植。牙周組織的細菌可以通過破壞或降解結(jié)合上皮細胞間的連接，導(dǎo)致結(jié)合上皮與牙齒表面剝離并向根方遷移，形成真性牙周袋[6]。

2 釉質(zhì)發(fā)育不全與結(jié)合上皮附著異常相關(guān)的可能機制

2.1 αvβ6整合素 哺乳動物表達18種整合素α亞基和8種β亞基，它們可以結(jié)合形成24種不同的異二聚體受體。牙周組織中表達多種整合素，有調(diào)節(jié)細胞附著、維持組織完整性等功能[7]。αvβ6整合素是一種單純的上皮受體，在組織發(fā)育過程中表達，但在正常的健康表皮和口腔黏膜中缺乏[8]。Ghannad等[8]的一項研究發(fā)現(xiàn)αvβ6整合素在人類和鼠的結(jié)合上皮中表達，實驗中通過對β6亞基的消除，特異性誘導(dǎo)αvβ6整合素缺乏的小鼠，β6整合素基因敲除小鼠出現(xiàn)了自發(fā)性、慢性牙周炎的典型癥狀，有結(jié)合上皮向根方生長、牙周袋形成和牙槽骨吸收，他們推測是由于αvβ6整合素缺乏直接導(dǎo)致上皮黏附異常。αvβ6整合素是轉(zhuǎn)化生長因子-β1（transforming growth factor-β1，TGF-β1）的主要激活因子，TGF-β1是免疫系統(tǒng)中一個關(guān)鍵的抗炎調(diào)節(jié)劑。αvβ6整合素介導(dǎo)的TGF-β1激活在牙周炎中起到一定的保護作用。TGF-β1會影響T細胞的增殖、分化，抑制幼稚CD4+T細胞的增殖。CD4+T細胞是TGF-β1介導(dǎo)的炎癥調(diào)節(jié)的重要靶細胞。若TGF-β1介導(dǎo)的T細胞抑制作用喪失，會導(dǎo)致破骨細胞干擾素-γ、腫瘤壞死因子-α和破骨細胞分化因子的增加，以及牙槽骨吸收。同樣是通過結(jié)扎誘導(dǎo)的牙周炎模型，αvβ6整合素缺乏的小鼠比野生型小鼠表現(xiàn)出更為嚴(yán)重的牙槽骨吸收，推測結(jié)合上皮中的αvβ6整合素可以調(diào)控AIM2炎性小體和抗炎性白細胞介素-10的表達，從而提供對牙周炎的保護作用[9]。有研究證明，αvβ6整合素通過調(diào)節(jié)釉蛋白和釉原蛋白基因的表達在牙釉質(zhì)礦化中起關(guān)鍵作用[10]。αvβ6整合素可激活TGF-β1，TGF-β及其受體是牙齒早期發(fā)育的重要調(diào)節(jié)劑。缺乏αvβ6整合素引起牙釉質(zhì)缺損以及釉蛋白、釉原蛋白的過表達不利于釉質(zhì)的形成，出現(xiàn)類似于釉質(zhì)發(fā)育不全成熟不全型的表現(xiàn)，包括切牙表面的黃色色素沉著及白堊色改變，磨牙磨耗嚴(yán)重。有研究發(fā)現(xiàn)β6整合素基因敲除小鼠缺乏αvβ6整合素信號傳導(dǎo)，可能會影響釉原蛋白表達的反饋系統(tǒng)，并導(dǎo)致其在釉質(zhì)中累積異常，但具體機制尚不清楚[10]。綜上所述，αvβ6整合素的缺乏可以引起牙周炎中結(jié)合上皮附著異常，同時αvβ6整合素的缺乏也可引起釉質(zhì)發(fā)育不全。

2.2 特異性基板相關(guān)蛋白 在上皮細胞-牙齒界面上存在一種特異性基板（specialized basal lamina，sBL）可介導(dǎo)牙齦上皮細胞黏附在牙面上，ODAM、AMTN和SCPPPQ1已被確定是sBL的成分，它們相互作用，形成一種特殊的超分子聚合物，具有將上皮細胞附著到礦化牙齒表面的作用；并且在釉質(zhì)形成過程中，sBL具有將成釉細胞的頂端表面附著在成熟的釉質(zhì)表面的作用[11]。

2.2.1 ODAM ODAM基因?qū)儆诜置谛遭}結(jié)合磷蛋白基因簇，由釉質(zhì)礦化過程中的成釉細胞以及結(jié)合上皮細胞表達[12]。ODAM基因敲除小鼠中的年老小鼠可以觀察到結(jié)合上皮中有炎性細胞積聚，并且向牙根部延伸，結(jié)合上皮表現(xiàn)出從牙齒表面剝離，說明ODAM在維持結(jié)合上皮完整性中發(fā)揮作用[12]。有學(xué)者提出ODAM在健康牙齒周圍正常的結(jié)合上皮中表達，但是在牙周袋上皮中不表達，并且通過纖維黏連蛋白/層黏連蛋白-整合素-ODAM-Rho鳥嘌呤核苷酸交換因子5（rho guanine nucleotide exchange factor 5，ARHGEF5）-RhoA信號傳導(dǎo)導(dǎo)致細胞骨架重組，調(diào)節(jié)結(jié)合上皮對牙齒表面的黏附[13]。有研究發(fā)現(xiàn)在成釉細胞的分泌期，ODAM定位于成釉細胞的細胞核和細胞質(zhì)內(nèi)，而在成熟期，其定位于細胞質(zhì)、成釉細胞與釉質(zhì)之間[14]。基質(zhì)金屬蛋白酶20（matrix metalloproteinase 20，MMP20）在成釉細胞的分泌期起著降解釉質(zhì)蛋白的作用，這對釉質(zhì)晶體的軸向生長至關(guān)重要。同樣的，Runx2在釉質(zhì)形成中也有非常重要的作用，可能參與成釉器形成的早期階段以及參與形成牙齒形態(tài)。Runx2可調(diào)控ODAM表達，進而細胞核內(nèi)的ODAM調(diào)控MMP20啟動子活性，這在高等真核細胞的釉質(zhì)形成中起著關(guān)鍵的調(diào)控作用，ODAM失活通過抑制MMP20的激活而抑制了釉質(zhì)礦化[14]。有學(xué)者通過對165種胎盤哺乳動物的ODAM編譯并篩選了完整的蛋白質(zhì)編碼序列，以及側(cè)翼內(nèi)含子區(qū)域的序列，發(fā)現(xiàn)所有缺少牙齒或牙齒上沒有牙釉質(zhì)的胎盤哺乳動物中發(fā)現(xiàn)了ODAM失活突變，得出該蛋白在牙齒發(fā)育、維持與牙釉質(zhì)表面相連的結(jié)合上皮健康相關(guān)的結(jié)論[15]。

2.2.2 釉成熟蛋白 Iwasaki等[16]通過對鼠的牙髓、牙槽骨細胞、成釉細胞和成牙本質(zhì)細胞進行DDPCR分析，發(fā)現(xiàn)了一種新的成釉細胞特異性基因即AMTN基因。AMTN是一種主要由成釉細胞分泌、表達的蛋白，在釉質(zhì)形成中起著重要作用[16]。Nakayama等[17]研究中AMTN基因缺陷小鼠出現(xiàn)下頜切牙釉質(zhì)異常且影響最大，上頜切牙僅輕微變色，磨牙沒有受到影響。Bartlett等[18]研究中發(fā)現(xiàn)AMTN基因敲除小鼠下頜切牙的釉質(zhì)礦化延遲，而上頜切牙和磨牙釉質(zhì)較正常。有學(xué)者根據(jù)哥斯達黎加一家庭的全基因組測序證實AMTN基因突變可導(dǎo)致常染色體顯性礦化不全型釉質(zhì)發(fā)育不全，但是機制尚不清楚[19]。成熟階段成釉細胞與牙釉質(zhì)之間的界面的特征在于有基底層狀結(jié)構(gòu)存在，Moffatt等[20]通過免疫染色發(fā)現(xiàn)在基底層檢測到AMTN，他們推測AMTN可作為橋接分子，使成釉細胞緊密附著在釉質(zhì)礦物質(zhì)上。AMTN第二個主要定位是在牙齦和成熟牙齒表面之間[20]。AMTN作為參與結(jié)合上皮與牙齒表面的附著復(fù)合物的形成，從邏輯上猜測AMTN可能具有齦-牙附著功能，但是目前尚不明確這種附著機制[21]。牙齦卟啉單胞菌可釋放酶的混合物，這些酶由胰蛋白酶樣蛋白酶組成，有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，胰蛋白酶樣蛋白酶可降解AMTN和ODAM，從而改變sBL的完整性，影響其黏附性并最終導(dǎo)致結(jié)合上皮的剝離[22]。說明牙周病原微生物也可直接攻擊構(gòu)成sBL的超分子聚合物，sBL的破壞和脫落會導(dǎo)致牙齒周圍的上皮生物學(xué)屏障破裂，從而為牙周疾病的發(fā)展提供了新的機會[22]。

2.2.3 SCPPPQ1 SCPPPQ1在釉質(zhì)形成的晚期和結(jié)合上皮中表達，并且定位于細胞-牙交界面處的sBL，SCPPPQ1的分布表明它直接或間接參與了上皮細胞和牙齒表面的附著機制，也可能參與釉質(zhì)形成晚期階段，但是具體功能尚未明了[23]。SCPPPQ1與ODAM、AMTN共同參與sBL構(gòu)成，sBL可將成釉細胞的頂端表面附著到成熟的牙釉質(zhì)表面[11]，也可介導(dǎo)上皮細胞與礦化牙齒表面的附著[23]。sBL分子中的任何一種突變都可能影響其完整性，從而導(dǎo)致釉質(zhì)發(fā)育異常或結(jié)合上皮在牙齒表面的附著異常[23]。

3 總結(jié)與展望

釉質(zhì)發(fā)育不全伴隨結(jié)合上皮附著異常的致病機制尚未完全明確，但是，其發(fā)病的生理結(jié)構(gòu)存在密切關(guān)系。大量研究認為某種蛋白的缺失或缺陷可引起釉質(zhì)發(fā)育不全或者引起結(jié)合上皮附著異常，其中αvβ6整合素缺乏的小鼠有類似于釉質(zhì)發(fā)育不全成熟不全型的表現(xiàn)[10]，也有實驗發(fā)現(xiàn)αvβ6整合素缺乏的小鼠出現(xiàn)結(jié)合上皮向根方生長[8]；ODAM、AMTN與SCPPPQ1都在釉質(zhì)形成的過程中表達，他們的表達缺陷可能會引起釉質(zhì)結(jié)構(gòu)的異常，已有研究證實AMTN基因缺陷、缺失小鼠皆出現(xiàn)了釉質(zhì)發(fā)育不全的表現(xiàn)[17-18]，而且ODAM、AMTN與SCPPPQ1作為sBL的組成成分，其中一種蛋白的缺乏可破壞sBL的完整性，從而影響結(jié)合上皮的正常附著功能[11，22-23]。眾所周知，在牙周炎的發(fā)展過程中，牙齒表面結(jié)合上皮附著功能的異常對口腔健康會產(chǎn)生重大影響。遺憾的是，尚未有研究證明釉質(zhì)發(fā)育不全伴隨結(jié)合上皮附著異常發(fā)生時的具體內(nèi)在機制。

曾有學(xué)者提出局限型侵襲性牙周炎患者的牙根尖而細，牙骨質(zhì)發(fā)育不良，甚至無牙骨質(zhì)，推測局限型侵襲性牙周炎的病因是牙骨質(zhì)形成的異常妨礙了牙周膜纖維附著于牙體[24]。由此，筆者認為若牙釉質(zhì)發(fā)育存在異常，也可能引起結(jié)合上皮的附著異常，從而引起或者加速牙周炎的進展。所以，在臨床工作中，要特別關(guān)注快速進展型牙周炎患者，當(dāng)其牙周支持組織破壞程度超過菌斑生物膜沉積量時，應(yīng)著重注意其釉質(zhì)發(fā)育是否存在異常。因此了解釉質(zhì)發(fā)育不全與結(jié)合上皮附著異常之間的相關(guān)性，對于牙周炎的預(yù)防和治療具有重大意義，但需要更具體的實驗來探究兩者之間的關(guān)系。