氟斑牙的發(fā)病機(jī)制和基因多態(tài)性的研究進(jìn)展

昝斌彬 綜述 陳黎明,2△ 審校

(1.遵義醫(yī)科大學(xué)，貴州 遵義 563000；2.貴陽市口腔醫(yī)院，貴州 貴陽 550002)

1 概 況

氟在自然界中一般以化合物的形式存在于土壤、空氣、水和食物中，對(duì)人體的影響具有兩面性：它是構(gòu)成人體硬組織的重要成分，骨骼和牙齒的生長發(fā)育離不開氟的作用；而長期攝入過量的氟將會(huì)導(dǎo)致氟中毒。我國是地方性氟中毒病情較嚴(yán)重的國家之一，除了海南省和上海市以外，全國其他省份均有病例分布。地方性氟中毒(簡稱地氟病)有3種類型，分別是飲水型、燃煤污染型和飲茶型。氟斑牙又稱斑釉牙，是氟中毒最常見、最突出的特征性損害。臨床上主要表現(xiàn)為：在同一時(shí)期萌出牙的釉質(zhì)上有白堊色到褐色的斑塊，嚴(yán)重者還有釉質(zhì)的實(shí)質(zhì)缺損，常根據(jù)病損程度分為白堊型(輕度)、著色型(中度)和缺損型(重度)3種類型。氟斑牙牙面出現(xiàn)的棕黃色著色和缺損不但嚴(yán)重影響美觀，還給患者造成了心理困擾，影響人們的身心健康。

2 氟斑牙發(fā)病機(jī)制研究

2.1氟的攝入、吸收以及分布 氟主要通過被污染的食物、水和空氣進(jìn)入人體，進(jìn)入消化系統(tǒng)的氟大都在胃部以及腸的上端被吸收，并很快進(jìn)入血液循環(huán)，又隨血液到達(dá)全身。氟化物可以在人體內(nèi)長期存在，有大約80%的氟化物通過尿液排出體外，其余部分則被組織器官吸收并儲(chǔ)存。氟化物經(jīng)過腎臟排泄的速度很快，在氟進(jìn)入人體3～4 h內(nèi)，腎臟就可以排除大約20%～30%的氟，隨后排泄速度逐漸減緩。進(jìn)入人體后，氟主要分布于骨骼、牙齒、指甲、毛發(fā)中，絕大多數(shù)氟存在于人體硬組織內(nèi)，軟組織內(nèi)所含的量很少。氟在骨中迅速沉積，主要在松質(zhì)骨中。正常人的骨組織中含氟量約為200～300 mg/kg，而地氟病區(qū)的人群中骨氟的含量大大超過非地氟病區(qū)的人群，可達(dá)到1 000 mg/kg。過量的氟在骨組織中形成氟化鈣并逐漸沉積，使骨質(zhì)硬度以及骨密度增加。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)隨著牙釉質(zhì)深度的增加，已萌出牙和未萌牙的平均氟化物含量均降低，且在已萌出牙中，重度氟斑牙的各釉質(zhì)深度的平均氟含量顯著高于正常牙[1]。牙本質(zhì)中的氟含量約為牙釉質(zhì)中的3倍。已有研究[2]發(fā)現(xiàn)在正常牙本質(zhì)以及氟斑牙牙本質(zhì)中，氟含量均為從釉牙本質(zhì)界向髓腔方向逐漸增加；且氟在離體氟斑牙牙本質(zhì)外層、中層、內(nèi)層的含量均高于對(duì)照組。

2.2氟化物對(duì)成釉細(xì)胞的影響 有研究[3]發(fā)現(xiàn)過量氟化物會(huì)導(dǎo)致成釉細(xì)胞損害。氟化物通過干擾成釉細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能而導(dǎo)致蛋白質(zhì)合成紊亂，并誘導(dǎo)成釉細(xì)胞凋亡，對(duì)成釉細(xì)胞的分化、形態(tài)及功能方面產(chǎn)生影響。在牙胚發(fā)育過程中，某些信號(hào)分子呈時(shí)空特異性表達(dá)，使牙胚正常發(fā)育，從而使成釉細(xì)胞正常分化。有研究[4]指出，在氟過量的情況下TGF-β1、Smad4的表達(dá)受抑制，胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過程受到影響，繼而影響了成釉細(xì)胞的正常增殖分化，導(dǎo)致釉質(zhì)發(fā)育障礙。還有研究[5]表明過量的氟會(huì)抑制堿性成纖維細(xì)胞生長因子(bFGF)的表達(dá)，影響釉質(zhì)正常發(fā)育。有學(xué)者[6]發(fā)現(xiàn)在不同的氟離子濃度下，染氟成釉細(xì)胞的形態(tài)發(fā)生變化：隨著氟離子濃度升高，成釉細(xì)胞出現(xiàn)越來越明顯的細(xì)胞皺縮、胞膜破裂，甚至形態(tài)紊亂。在過量氟的作用下，體外培養(yǎng)的原代大鼠成釉細(xì)胞的體外增值受到抑制，且細(xì)胞凋亡被促進(jìn)。L.Wang等[7]發(fā)現(xiàn)在高氟狀態(tài)下，F(xiàn)asL信號(hào)通路被部分激活，導(dǎo)致成釉細(xì)胞的細(xì)胞器受到破壞。有研究[8]表示在成釉細(xì)胞中，氟暴露影響內(nèi)質(zhì)網(wǎng)鈣離子通道IP3R的功能，使鈣離子內(nèi)流，影響內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的鈣穩(wěn)態(tài)，從而引起內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激。氟通過影響成釉細(xì)胞使釉質(zhì)基質(zhì)減少，進(jìn)而影響釉質(zhì)礦化，最終導(dǎo)致氟斑牙的形成。

2.3氟化物對(duì)晶體礦化的影響 牙釉質(zhì)礦化的過程中，有Ca2+，Mg2+等無機(jī)鹽參與晶體的形成。釉質(zhì)晶體中包含無定形磷酸鈣、磷酸八鈣等成熟磷灰石晶體的前體物質(zhì)。許多學(xué)者認(rèn)為，氟在初始沉淀中會(huì)延遲前體物質(zhì)的形成。有研究[9]表明前體蛋白和礦化離子亞單位的融合可能與釉質(zhì)晶體的形成有關(guān)，氟影響了蛋白礦化亞基的穩(wěn)定性，從而導(dǎo)致晶體生長起始過程的延緩。而之后，氟的存在就會(huì)促進(jìn)沉淀過程，從而加速礦化。C.Robinson[10]認(rèn)為在氟化物與晶體的結(jié)合階段，過多的氟通過降低表面能抑制晶體生長，同時(shí)抑制晶體表面質(zhì)子化，影響晶體的生長速度。目前已有研究發(fā)現(xiàn)，氟化物能影響釉質(zhì)晶體表面形態(tài)，改變晶體生長方式。H.Chen等[11]學(xué)者則發(fā)現(xiàn)兩種不同途徑給氟均能使晶體結(jié)構(gòu)變化，增加晶體的表面粗糙度。而粗糙的晶體其外形輪廓不規(guī)則、晶體表面積增加，這種情況蛋白質(zhì)更易結(jié)合，影響晶體生長和釉質(zhì)礦化。

2.4氟化物對(duì)釉質(zhì)基質(zhì)蛋白的影響 釉質(zhì)基質(zhì)蛋白(EMPs)在釉質(zhì)形成和礦化中發(fā)揮著不可或缺的作用，其成分十分復(fù)雜，主要由釉原蛋白組成，占EMPs的90%以上。有研究認(rèn)為過量氟會(huì)通過抑制SD大鼠牙胚中釉原蛋白基因的表達(dá)來抑制釉原蛋白，從而影響釉質(zhì)發(fā)育[12]。E.A.Riksen等學(xué)者[13]發(fā)現(xiàn)在2.25 ppm氟的條件下，釉蛋白、成釉蛋白和基質(zhì)金屬蛋白酶20(MMP-20)的表達(dá)均下調(diào)，L.Wang等[14]也發(fā)現(xiàn)高劑量氟可誘導(dǎo)大鼠成釉細(xì)胞凋亡，抑制成釉蛋白分泌。J.Guo等[15]認(rèn)為在氟的作用下，釉原蛋白與含氟羥基磷灰石晶體的相互作用發(fā)生改變，蛋白酶對(duì)釉原蛋白的降解延遲。由于在釉質(zhì)的正常礦化過程中，蛋白酶不斷作用于釉質(zhì)基質(zhì)，使其降解，而氟中毒抑制了蛋白酶對(duì)基質(zhì)的降解作用，從而影響了晶體的生長。

3 基因多態(tài)性與氟斑牙相關(guān)性研究

目前的研究[16]發(fā)現(xiàn)，在相同的氟暴露條件下，不同個(gè)體之間的患病情況存在差異，這提示氟斑牙的發(fā)病及嚴(yán)重程度可能有一定的遺傳易感性與耐受性。且A.P.Vieira等[17]在不同氟濃度地區(qū)的研究中發(fā)現(xiàn)，除了氟濃度，個(gè)體因素也是影響氟斑牙患病的因素。這更加說明了地氟病是一種環(huán)境與遺傳因素相互作用的疾病。單核苷酸多態(tài)性(SNP)指單個(gè)核苷酸在基因組DNA序列中變異而引起的多態(tài)性，是序列變異中最常見的形式，占已知DNA多態(tài)性的90%以上。通過SNP位點(diǎn)基因型的研究可以分析遺傳變異與疾病或性狀的相關(guān)性。如果存在關(guān)聯(lián)，則在具有該疾病或性狀的個(gè)體中，特定的等位基因發(fā)現(xiàn)基因型或單倍型的可能性比預(yù)期的高。因此，攜帶高風(fēng)險(xiǎn)變異型的人患相關(guān)疾病或表現(xiàn)相應(yīng)性狀的風(fēng)險(xiǎn)會(huì)相對(duì)增加。成釉細(xì)胞蛋白(AMBN)基因與氟斑牙的形成有著緊密關(guān)系，且有學(xué)者發(fā)現(xiàn)AMBN基因多態(tài)性與氟斑牙相關(guān)，且AMBN基因中7號(hào)外顯子和13號(hào)外顯子位點(diǎn)多態(tài)性可能是氟斑牙的易感因素之一[18]。國內(nèi)外對(duì)鈣代謝相關(guān)基因中研究較多的有雌激素受體(ER)基因、維生素D受體(VDR)基因、I型膠原α2鏈(COL1A2)基因和骨鈣素(OC)基因等。上述基因與氟斑牙相關(guān)性的研究目前尚未得到廣泛認(rèn)可的結(jié)論。不少研究者認(rèn)為ER基因多態(tài)性與氟斑牙無明顯相關(guān)性，但也有學(xué)者發(fā)現(xiàn)ER Rsa I位點(diǎn)與ESR1位點(diǎn)的多態(tài)性可能與氟斑牙相關(guān)[19-20]。李風(fēng)華等[21]發(fā)現(xiàn) VDR Fok Ⅰ基因多態(tài)性與兒童氟斑牙的發(fā)病無顯著關(guān)系；但對(duì)高原地區(qū)兒童氟斑牙的研究又發(fā)現(xiàn)VDR Fok Ⅰ與氟斑牙有顯著關(guān)聯(lián)[22]。C.Rahila[23]的研究認(rèn)為COL1A2 PvuⅡ基因多態(tài)性與氟斑牙的發(fā)病存在顯著關(guān)聯(lián)。近年來有不少關(guān)于氯離子通道的研究，其基因突變常常導(dǎo)致多種器官的損害，并且某些地氟病的癥狀與囊性纖維化跨膜傳導(dǎo)調(diào)節(jié)因子(CFTR)基因和電壓門控氯通道7(CLCN7)基因突變引起的癥狀有相似之處。有學(xué)者報(bào)道了1例因?yàn)镃LCN7 基因突變引起骨硬化癥的患者，而骨硬化癥屬于氟骨癥的主要表現(xiàn)之一，并且該患者出現(xiàn)部分后牙埋藏以及牙根發(fā)育障礙[24]。有動(dòng)物實(shí)驗(yàn)[25]發(fā)現(xiàn)，CFTR基因敲除的小鼠和CFTR基因突變的小鼠均出現(xiàn)了釉質(zhì)缺損，切牙顏色改變并且釉質(zhì)礦化延遲，這與氟斑牙的表型有相似之處。髓過氧化物酶(MPO)屬于血紅素蛋白酶，其主要功能是在吞噬細(xì)胞內(nèi)殺滅微生物，并且參與調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)的過程。有研究發(fā)現(xiàn)，氟中毒地區(qū)人群血液中MPO活性及相應(yīng)mRNA明顯升高，且MPO基因多態(tài)性與氟中毒顯著相關(guān)[26]。同源盒基因(Hox gene)是一類與生物體的生長發(fā)育密切相關(guān)的基因，Dlx基因(Distal-less homeobox)是同源異型盒基因家族成員之一(在人體中記錄為DLX)。國外有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，居住在里約熱內(nèi)盧的非洲裔和歐洲裔人群的氟斑牙患病情況可能與DLX1和DLX2基因多態(tài)性有關(guān)[27]。

4 總結(jié)與展望

綜上所述，針對(duì)氟斑牙的病因國內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)進(jìn)行了不同層面且越來越深入的研究。如今，氟斑牙的發(fā)病機(jī)制的研究進(jìn)行到分子水平并取得了豐富的成果，氟斑牙的發(fā)病是環(huán)境和遺傳因素相互作用的結(jié)果這一觀點(diǎn)也越來越被大家認(rèn)同。經(jīng)過幾十年的努力，氟斑牙已經(jīng)成為一項(xiàng)可防可控的疾病，通過降氟改水、改爐改灶、改飲低氟磚茶的措施從根本上預(yù)防地氟病。目前，氟斑牙在臨床上也能取得良好的治療效果，治療方案也更加系統(tǒng)化，根據(jù)不同病變程度，選擇漂白、微研磨、滲透樹脂、貼面或全冠修復(fù)等治療方案，據(jù)情況可單獨(dú)或聯(lián)合使用。一些地區(qū)仍有氟中毒的流行，地氟病的防治依然任重道遠(yuǎn)，還需加強(qiáng)廣大民眾的健康教育、提高居民經(jīng)濟(jì)水平和加強(qiáng)政府職能部門管理。