釉質形成相關基因多態(tài)性與齲易感性關系的研究進展

劉浩天， 李慧慧， 劉姍姍

1.蚌埠醫(yī)學院，安徽 蚌埠（233030）； 2.蚌埠醫(yī)學院第一附屬醫(yī)院口腔科，安徽 蚌埠（233000）

目前，齲病是人類最普遍的疾病之一，世界衛(wèi)生組織已將其與腫瘤和心血管疾病并列為人類三大重點防治疾病。2017年黃少宏等［1］報道廣東省12～15歲城鄉(xiāng)常住人口中，12歲人群恒牙患齲率和齲均分別為43.07%和1.06±1.72，較2005年的調查結果（患齲率為33.19%，齲均為0.16±1.12）上升，這提示齲病的防治工作仍是我國的重要任務。釉質是牙冠最表層的硬組織，釉質形成相關基因在釉質的發(fā)育中起著重要作用。釉質的脫礦與齲病發(fā)生直接相關。近年研究發(fā)現，基因多態(tài)性與疾病的發(fā)生關系密切。因此，本文就釉質形成相關基因的種類及其在釉質發(fā)育中的作用、釉質形成相關基因多態(tài)性與齲病的關系，以及釉質形成相關基因多態(tài)性影響齲易感性的可能途徑進行綜述，以期為齲病防治提供新思路。

1 釉質形成相關基因的種類及其在釉質發(fā)育中的作用

釉質的形成過程包括分泌前期、分泌期和成熟期［2］。在分泌期，成釉細胞通過分泌大量的釉原蛋白（amelogenin，AMELX）、成釉蛋白（ameloblas?tin，AMBN）、釉蛋白（enamlin，ENAM）、釉叢蛋白（tuftelin，TUFT），及基質金屬蛋白酶（matrix metal?loproteinases，MMPs）促進釉質的發(fā)育［2］。AMELX是由成釉細胞分泌的特殊蛋白質，占總蛋白含量的90%，對形成正常厚度、結構和成分的釉質必不可少，該蛋白通過在晶粒之間充當空間填料來促進釉質晶體的形成，并作為一種潛在的緩沖液調節(jié)釉質的pH值［3］。AMBN能夠抑制成釉細胞增殖并保持成釉細胞的分化和粘附狀態(tài)［4］。ENAM是最大的釉質基質蛋白，在維持成釉細胞完整性和指導釉質超微結構組裝方面起重要作用，并促進釉質的生長［5］。TUFT是位于牙釉質和牙本質連接處參與釉叢形成的重要蛋白質［6］。MMP20是成釉細胞在分泌期分泌的主要MMPs，其主要功能是分解其他釉質蛋白、防止異常礦物質形成并促進羥基磷灰石的有序排列［7］。在成熟期，成釉細胞分泌的絲氨酸蛋白酶通過內吞作用將降解的釉質蛋白擴散至牙齒表面，這一系列步驟為牙釉質晶體的厚度和寬度增加創(chuàng)造了空間，并直接與羥基磷灰石分子結合使其排列有序，促進牙釉質礦化，這一過程與絲氨酸蛋白酶（kallikrein 4，KLK4）基因的表達密切相關［8］。

2 與齲易感性相關的釉質形成相關基因多態(tài)性類型

查閱文獻發(fā)現釉質形成相關基因多態(tài)性與個體齲易感性的增加或減少有一定關系，具體如表1所示。

表1 釉質基因多態(tài)性與齲易感性之間的關聯Table 1 The relationship between enamel-related gene polymorphisms and caries susceptibility

釉質形成相關基因不同程度的突變導致了齲易感性的增加或減少，但是不同地區(qū)報道的釉質形成相關基因多態(tài)性與齲易感性的關系各異。例如Tannure等［16］發(fā)現MMP20 rs1784418 C>T基因型可能增加巴西東南部人群的齲易感性，然而Ab?basolu等［15］未發(fā)現土耳其人的早期兒童齲齒（ear?ly childhood caries，ECC）與 MMP20有關；Gerreth等［14］和 Abbasolu等［15］發(fā)現ENAM rs12640848不同基因型會導致齲易感性的增加或減少（詳細見表1），但在捷克人群中未發(fā)現該基因位點與齲易感性有關[17]。這些相互矛盾的結論可能與研究目的基因多態(tài)性不同或研究對象的異域性相關［18］。

3 釉質形成相關基因多態(tài)性影響齲易感性的可能作用機制

釉質發(fā)育不全是目前報道的增加機體患齲風險的一個重要的因素［19］。釉質形成相關基因多態(tài)性可能通過影響釉質發(fā)育過程中蛋白的表達，使釉質的成分或結構發(fā)生改變，進而導致釉質發(fā)育不全。

3.1 釉質形成相關基因多態(tài)性對釉質成分的影響

釉質中主要無機成分是以羥基磷灰石晶體形式存在的鈣和磷，另外含有鎂、氟等微量元素。Akkus等［20］發(fā)現這些無機成分在釉質中存在的比例直接影響釉質的顯微硬度，如果釉質中的無機成分因某種因素而下降，可能會導致釉質變軟難以經受酸的腐蝕而提升齲易感性。

Halusic等［21］將20顆乳牙置于人造齲液中，用再礦化液處理，使用光學發(fā)射光譜儀進行測量比較各個牙齒中鈣和鎂含量及其對應的等位基因和基因型頻率，結果發(fā)現：①未處理前的釉質成分中鈣和鎂的含量降低與ENAM rs12640848有關；②人工齲形成后的釉質鈣含量降低與AMBN rs4694075有關，釉質鎂含量降低與ENAM rs12640848有關；③人工齲形成后暴露于氟化物中，AMBN rs4694075和ENAM rs12640848與鈣和鎂無關，而TUFT rs4970957與鈣含量有關。另外Pang等［22］在對釉質形成相關基因的突變與恒牙釉質脫礦關系的研究中發(fā)現，磷含量的降低與ENAM rs12640848 AG基因型有關，且該位點的GG基因型個體比AA和AG基因型個體的礦物損失少，病灶深度低，提示該位點的GG基因型可能對釉質脫礦具有保護作用。在這兩項研究中，ENAM rs12640848表現出不同的作用，一方面兩者的研究對象不同，因為釉質形成相關基因在乳牙和恒牙之間的表達是不同的［23］；另一方面可能是因為觀察指標的不同，前者僅分析研究了釉質中鈣和鎂，而后者研究了釉質中鈣磷鎂的含量。

3.2 釉質形成相關基因多態(tài)性對釉質結構的影響

為了探究釉質形成相關基因多態(tài)性對釉質發(fā)育不全的影響，有研究使用TaqMan探針檢測了AMELX rs17878486和AMBN rs4694075，結果發(fā)現AMELX rs17878486和AMBN rs4694075與釉質形成缺陷相關，但該研究并沒測得這些基因突變對蛋白質活性的實際影響［24］。

Shahid等［25］對患有釉質形成缺陷的阿拉伯人的MMP20基因外顯子區(qū)域測序，發(fā)現MMP20有突變。并且Kwak等［26］發(fā)現MMP20能夠促進類釉質羥基磷灰石的有序排列，若無MMP20則釉質無法形成羥基磷灰石晶體。而MMP20在成熟期激活KLK4，被激活的KLK4降解剩余的釉質基質蛋白片段，將其從成熟的釉質基質中去除，獲得高礦化的釉質［27］。上述研究表明MMP20的突變可能導致釉質硬度降低甚至是無法正常發(fā)育。此外有研究指出釉質厚度降低可能與ENAM的突變有關［5］。

近年研究報道基因突變可能是通過改變相應蛋白的表達量或構象從而影響疾病的發(fā)生［28］。釉質形成基因多態(tài)性影響釉質發(fā)育的原因可能是影響蛋白的表達和構象。在對具有遺傳性釉質發(fā)育不全的家族譜系的研究中發(fā)現，患者的AMELX的6號外顯子發(fā)生了錯義突變（脯氨酸→亮氨酸）、導致蛋白質折疊的構象發(fā)生改變，并且該突變影響了mRNA的剪接和轉錄［29］。Lu等［30］對常染色體顯性遺傳釉質發(fā)育不全的家族譜系的研究中發(fā)現，患者的AMBN 13號外顯子發(fā)生錯義突變（脯氨酸→絲氨酸），使AMBN蛋白的三維結構改變及表達增加。

4 展望

齲病的發(fā)病機制尚不完全清楚，從個體自身釉質形成基因多態(tài)性為出發(fā)點，探索齲病的發(fā)病機制或許能為個體的“特色預防”提供一些思路。未來關于與齲易感性相關的釉質形成相關基因多態(tài)性和釉質發(fā)育影響的深入研究可能為齲病的防治提供新視野。