氟牙癥遺傳易感性的研究進(jìn)展*

劉佳芮 ，馮 進(jìn) ，陳薪宇 ，張 怡

(1.遵義醫(yī)科大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院流行病與衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)學(xué)系，貴州 遵義 563000；2. 遵義醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院)

氟是一種非金屬化學(xué)元素，其以氟化物的形式大量存在于地殼中[1]。氟化物是人體促進(jìn)牙齒和骨骼正常生長(zhǎng)發(fā)育所必需的微量元素之一，然而過量的氟進(jìn)入人體后，沉積在牙齒和骨骼上，形成氟牙癥和氟骨癥[2]。氟牙癥(dental fluorosis，DF)又稱氟斑牙或斑釉牙，由于在牙發(fā)育形成期間，機(jī)體攝氟過多，導(dǎo)致在同一時(shí)期萌出的牙釉質(zhì)礦物質(zhì)含量降低且孔隙率增加，使牙齒發(fā)生著色或缺損的改變，嚴(yán)重者可同時(shí)伴有氟骨癥，并引發(fā)消化、循環(huán)和內(nèi)分泌等多系統(tǒng)損害[3]。DF被認(rèn)為是慢性氟中毒早期最常見且不可逆轉(zhuǎn)的癥狀，除了受飲水氟濃度、飲食習(xí)慣、氟化物的應(yīng)用等因素影響，遺傳因素也在其發(fā)生發(fā)展中起著非常重要的作用。

1 DF流行現(xiàn)況

在發(fā)達(dá)國(guó)家和發(fā)展中國(guó)家，均有DF流行情況的相關(guān)研究報(bào)道。根據(jù)美國(guó)國(guó)家衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)中心最新的國(guó)家健康與營(yíng)養(yǎng)檢測(cè)結(jié)果顯示，16～17歲青少年DF患病率從29.7 %上升至65 %[4]。另有研究者在印度3～17歲的兒童和青少年中發(fā)現(xiàn)DF的患病率高達(dá)73 %[5]。在我國(guó)的全國(guó)第四次口腔健康調(diào)查中，DF患病率由原先的11.7 %上升至13.4 %[6]。由此可見，當(dāng)前DF全球流行狀況仍不容樂觀。氟斑牙會(huì)影響牙齒美觀及患者心理健康，引起牙體缺損、齲病、牙髓炎、根尖周炎等疾病的發(fā)生，影響咀嚼功能，引發(fā)消化不良，嚴(yán)重者甚至?xí)痤M骨囊腫的改變，從而引發(fā)更嚴(yán)重的疾病。

2 DF遺傳多態(tài)性

DF的發(fā)生發(fā)展除受飲水氟濃度、飲食習(xí)慣、氟化物的應(yīng)用等因素的影響外，遺傳多態(tài)性與DF易感性的關(guān)聯(lián)也逐漸受到廣泛關(guān)注。暴露在相同高氟環(huán)境下的同一人群中，不同個(gè)體之間的氟斑牙患病程度存在較大差異，這提示遺傳因素在DF的發(fā)生發(fā)展中起著非常重要的作用[7-8]。因此，開展DF的遺傳易感性研究對(duì)于該疾病易感人群的篩查具有重要意義。目前，部分基因多態(tài)性被證實(shí)與DF的易感性相關(guān)，主要集中在釉質(zhì)形成相關(guān)基因、骨形成和發(fā)育相關(guān)基因以及微小RNAs三個(gè)方面。

2.1釉質(zhì)形成相關(guān)基因 牙釉質(zhì)是牙冠最表層的硬組織，其中釉原蛋白、非釉原蛋白和蛋白酶作為牙釉質(zhì)中的主要蛋白質(zhì)，均來源于成釉細(xì)胞，共同引導(dǎo)著釉質(zhì)晶體的形成，影響著釉質(zhì)的發(fā)生與礦化。DF最本質(zhì)的病理改變是釉質(zhì)發(fā)育紊亂，因此釉質(zhì)形成相關(guān)基因可能在DF的發(fā)生、發(fā)展中起著重要作用。

在釉質(zhì)形成早期，成釉蛋白與釉叢蛋白發(fā)揮著重要作用。成釉蛋白(ameloblastin，AMBN)是一種牙胚發(fā)育特異性蛋白，該蛋白在維持成釉細(xì)胞分化狀態(tài)和釉質(zhì)礦化中起著關(guān)鍵作用[9]。釉叢蛋白(tuftelin，TUFT)是一種低濃度的釉質(zhì)蛋白，聚集于釉牙本質(zhì)界以及從釉牙本質(zhì)界放射狀分布于釉質(zhì)的釉叢中[10]。釉叢蛋白相互作用蛋白11( tuftelin-interacting protein 11，TFIP11)與TUFT相互作用,在成釉細(xì)胞和成牙本質(zhì)細(xì)胞中表達(dá),可能在釉質(zhì)礦化過程中發(fā)揮作用[11]。由于AMBN、TUFT、TFIP11均參與了釉質(zhì)的發(fā)生與礦化，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)相關(guān)基因的遺傳多態(tài)性與DF易感性的關(guān)聯(lián)進(jìn)行了更深入的探索。焦永卓等學(xué)者對(duì)AMBN基因中3個(gè)SNP位點(diǎn)的多態(tài)性進(jìn)行檢測(cè)分析，發(fā)現(xiàn)AMBN基因的7號(hào)外顯子(538_540delGGA)和13號(hào)外顯子(986C>T)多態(tài)性可能與DF風(fēng)險(xiǎn)增加有關(guān)[12]。Küchler等[13]發(fā)現(xiàn)TUFT1 rs4970957 A等位基因、TFIP11 rs5997096和AMBN rs4694075 T等位基因均可以增加患DF的風(fēng)險(xiǎn)。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)AMBN rs29569969多態(tài)性極大增加了小鼠患DF的風(fēng)險(xiǎn)率，但該實(shí)驗(yàn)認(rèn)為TUFT1 rs33070480基因多態(tài)性與DF的易感性無關(guān)[14]。

當(dāng)釉質(zhì)形成進(jìn)入成熟階段，基質(zhì)金屬蛋白酶20(matrix metalloproteinase 20,MMP-20)決定了釉質(zhì)最終的礦化程度及堅(jiān)硬度[15]。有研究者發(fā)現(xiàn)過量的氟會(huì)抑制大鼠切牙組織中MMP-20的表達(dá)，使得釉基質(zhì)蛋白清除延遲，最終導(dǎo)致牙齒釉質(zhì)礦化不全和釉質(zhì)缺損[16]。近年來，MMP-20基因多態(tài)性與DF易感性的關(guān)聯(lián)也逐步受到學(xué)者的關(guān)注。Romualdo等[17]研究發(fā)現(xiàn)MMP-20 rs13480057使小鼠患DF的風(fēng)險(xiǎn)率增加[14]。為進(jìn)一步了解基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMPs)的遺傳多態(tài)性，有學(xué)者首先觀察到MMP-2、MMP-9和MMP-20在DF易感和抗性小鼠門牙的釉質(zhì)成熟期均有表達(dá)；隨后又在481名巴西兒童中進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果卻顯示這些MMPs基因的多態(tài)性與人類DF易感性的關(guān)聯(lián)并不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，因此，還需要開展更多相應(yīng)的流行病學(xué)研究。

2.2骨形成和發(fā)育相關(guān)基因 DF的某些病理改變與氟骨癥相似，與成骨細(xì)胞活性、分泌型結(jié)構(gòu)蛋白和多種蛋白酶以及包括鈣、氟等離子的液體成分密切相關(guān)[18]。因此相關(guān)基因多態(tài)性可能對(duì)高氟暴露條件下氟斑牙的形成產(chǎn)生影響，目前對(duì)Ⅰ型膠原α2(collagen type Ⅰ alpha 2， COL1A2)基因及雌激素受體(estrogen receptor，ER) 基因的研究較多，并已有所發(fā)現(xiàn)。

膠原是人體內(nèi)最豐富的蛋白 ,維持著組織和器官的結(jié)構(gòu)完整。Ⅰ型膠原為骨和牙本質(zhì)的礦化提供支持[19]。COL1A2基因編碼 Ⅰ 型膠原α2鏈[20]。多項(xiàng)研究表明，Ⅰ型膠原基因突變會(huì)導(dǎo)致膠原合成和 / 或結(jié)構(gòu)異常[21-23]，從而影響骨和牙齒的正常發(fā)育。Huang 等[24]對(duì)我國(guó)河南省的75名氟斑牙患兒和165名未患病兒童進(jìn)行了一項(xiàng)病例對(duì)照研究，發(fā)現(xiàn)在高氟環(huán)境暴露下，攜帶COL1A2 PvuⅡ純合基因型PP的兒童更易患DF，首次證明高氟暴露人群中COL1A2基因多態(tài)性與DF易感性相關(guān)。另一項(xiàng)研究表明COL1A2 PvuⅡ 純合基因型PP(OR=31.9；95 % CI：3.9～48.7)和COL1A2 PvuII雜合基因型Pp(OR=4.0；95 % CI：1.0～10.7)的兒童與DF發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)[25]。另有報(bào)道，COL1A2 PvuⅡ基因多態(tài)性與青藏高原地區(qū)兒童氟斑牙發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)顯著相關(guān)[26]。在墨西哥6～12歲兒童中，COL1A2 rs412777中C等位基因被發(fā)現(xiàn)能增加DF易感性[27]。由此認(rèn)為，COL1A2基因多態(tài)性與高氟暴露人群的氟斑牙易感性存在顯著關(guān)聯(lián)。

雌激素通過其受體--雌激素受體α(ERα)和雌激素受體β(ERβ)在刺激成骨細(xì)胞活性和促進(jìn)骨鈣和磷酸鹽沉積方面起重要作用[28]。有研究表明雌激素受體能夠影響大鼠門牙釉質(zhì)和牙本質(zhì)的礦化過程[29]，ERα啟動(dòng)子區(qū)甲基化水平與兒童DF患病程度有關(guān)，且存在性別差異[30]。ER RsaI 、ER XbaI是目前研究較多的位點(diǎn)。2011年，Ba等[31]研究發(fā)現(xiàn)在地方性氟中毒村中，攜帶ER RsaI R等位基因的兒童患DF的風(fēng)險(xiǎn)顯著高于攜帶ER RsaI r的兒童；在尿氟超標(biāo)的兒童中，與攜帶ER XbaI x等位基因者相比，攜帶ER XbaI X等位基因可能降低氟斑牙發(fā)生的危險(xiǎn)性。另有學(xué)者在對(duì)140名7～12歲兒童進(jìn)行的病例對(duì)照實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，ER XbaI基因多態(tài)性在不同氟濃度地區(qū)的兒童間無顯著性差異，但在高氟濃度地區(qū)，攜帶X基因有可能增加氟斑牙發(fā)生的危險(xiǎn)性[32]。隨后一項(xiàng)病例對(duì)照實(shí)驗(yàn)表明，ERα rs12154178中CC基因型是DF的保護(hù)因素[33]。故認(rèn)為，ER基因多態(tài)性與氟斑牙具有相關(guān)性 。

2.3微小RNAs 微小RNAs(micro RNAs, miRNAs)通過調(diào)節(jié)上皮細(xì)胞分化、釉質(zhì)礦化和細(xì)胞外基質(zhì)受體的相互作用，在釉質(zhì)發(fā)育中發(fā)揮著重要作用[34-36]。Daiwile等[37]在氟化鈉處理的人骨肉瘤細(xì)胞中進(jìn)行miRNAs和snoRNAs的整體表達(dá)譜分析，發(fā)現(xiàn)miR-124和miR-155可能參與了氟中毒的發(fā)生發(fā)展。DF是氟中毒早期最常見且突出的癥狀，這提示miRNAs基因多態(tài)性可能影響DF的敏感性。Abbasoglu等[38]人通過生物信息學(xué)分析，預(yù)測(cè)miR-17可能通過影響ERα的轉(zhuǎn)錄，改變 pri - miRNA的加工或 miRNA - mRNA 相互作用而發(fā)揮功能作用；隨后對(duì)527名DF患兒和來自非病區(qū)的健康兒童進(jìn)一步分析，發(fā)現(xiàn)miR - 17 rs4284505多態(tài)性可能會(huì)影響ERα，從而引起雌激素途徑的改變，最終影響釉質(zhì)的礦化能力，并且G等位基因與中度DF的風(fēng)險(xiǎn)增加有關(guān)。

現(xiàn)已明確，miRNAs參與釉質(zhì)發(fā)育過程中復(fù)雜的信號(hào)網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)體系[39-41]，而miRNAs靶向作用的機(jī)制仍有待于大數(shù)據(jù)庫(kù)的篩選和更多的研究證據(jù)證明。盡管目前關(guān)于DF易感性與miRNAs基因多態(tài)性的研究仍較少，但現(xiàn)有的研究為理解DF易感性與miRNA多態(tài)性的關(guān)聯(lián)提供了新的研究維度。

3 總結(jié)

綜上所述，基因多態(tài)性在DF的發(fā)病中具有重要作用，有關(guān)DF與相關(guān)基因多態(tài)性的研究報(bào)道日益增多，通過匯總過往研究，初步明確釉質(zhì)形成相關(guān)基因、骨形成和發(fā)育相關(guān)基因以及微小RNAs的遺傳多態(tài)性與DF發(fā)生、發(fā)展有密切關(guān)聯(lián)。但由于受到種族、樣本量大小、生活和飲食習(xí)慣以及水氟濃度等因素的影響，部分研究結(jié)果存在一定差異。因此，今后的研究應(yīng)采用更豐富的多地區(qū)大樣本，利用不同的研究方法，不局限于單個(gè)基因和疾病關(guān)系的研究，而是考慮基因-環(huán)境相互作用以及基因-基因相互作用，利用數(shù)據(jù)庫(kù)和生物信息學(xué)分析，從而更好地了解DF病因,對(duì)DF易感性進(jìn)行早期評(píng)價(jià),這將有助于對(duì)DF的早期預(yù)防、診斷和治療，減輕對(duì)患者的影響，以減少患者負(fù)擔(dān)。