干擾素調(diào)節(jié)因子6 對唇腭發(fā)育的轉(zhuǎn)錄調(diào)控及其與唇腭裂關(guān)系的研究進(jìn)展

李泓運(yùn)，李曉婷

1 青島市市立醫(yī)院西院區(qū)口腔科，山東青島 266000；2 青島市市立醫(yī)院西院區(qū)檢驗(yàn)科

唇腭裂是口腔頜面部最常見的先天性畸形，據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界平均每700例新生兒中就會有1例唇腭裂患兒［1］。根據(jù)是否伴有其他先天畸形，唇腭裂進(jìn)一步分為綜合征型唇腭裂和非綜合征型唇腭裂，其中非綜合征型唇腭裂約占70%。目前，唇腭裂的發(fā)病機(jī)制尚不完全清楚，但普遍認(rèn)為遺傳因素在其發(fā)病過程中占據(jù)重要地位。人類全基因組關(guān)聯(lián)分析顯示，唇腭裂的易感基因超過40個(gè)［2］，干擾素調(diào)節(jié)因子6（IRF6）即為其易感基因之一。IRF6 是口腔頜面發(fā)育的關(guān)鍵因子，該基因突變能夠干擾唇腭的正常發(fā)育，從而導(dǎo)致唇腭裂的發(fā)生。本文結(jié)合文獻(xiàn)就IRF6對唇腭發(fā)育的轉(zhuǎn)錄調(diào)控及其與唇腭裂的關(guān)系作一綜述。

1 IRF6的結(jié)構(gòu)與功能

1.1 IRF6 的結(jié)構(gòu) IRF6 基因定位于人染色體1q32-34，共有10 個(gè)外顯子，其中1、2、10 號外顯子為非編碼區(qū)，其編碼區(qū)擁有一個(gè)高度保守的N 端螺旋-環(huán)-螺旋DNA 結(jié)合域、一個(gè)可變的C 端蛋白質(zhì)結(jié)合域以及一個(gè)富含絲氨酸的自身抑制區(qū)。IRF6 基因的編碼蛋白由467 個(gè)氨基酸殘基組成，屬于干擾素家族的九個(gè)成員之一，也是一種轉(zhuǎn)錄因子。

1.2 IRF6的功能

1.2.1 調(diào)控口腔上皮細(xì)胞增殖、分化和凋亡 唇腭發(fā)育是一個(gè)十分復(fù)雜的過程，口腔上皮細(xì)胞增殖、分化和凋亡在唇腭的相互融合中起決定性作用。在唇腭發(fā)育過程中，需要口腔上皮細(xì)胞能夠正常增殖與分化，以防止唇腭與相鄰組織粘連，阻礙唇腭的正常融合，這離不開IRF6基因通過調(diào)控E-鈣黏蛋白來維持口腔上皮細(xì)胞之間的凝聚力［3］，也離不開IRF6 基因在關(guān)鍵時(shí)刻對唇腭中嵴上皮細(xì)胞啟動程序性細(xì)胞凋亡，從而保證唇腭的正常融合。

近年研究發(fā)現(xiàn)，多種轉(zhuǎn)錄因子能夠調(diào)控口腔上皮細(xì)胞增殖與分化，如IRF6、果蠅頭狀因子3（GRHL3）、Krtippel 樣因子4，它們在胚胎期對口腔頜面部發(fā)育具有至關(guān)重要的作用［4］。在口腔頜面部發(fā)育過程中，口腔上皮細(xì)胞如長期保持增殖潛力而分化能力不足，并且唇腭中嵴上皮細(xì)胞凋亡能力下降，則無法形成完整的唇腭組織。有研究發(fā)現(xiàn)，IRF6 敲除小鼠表現(xiàn)出口腔上皮細(xì)胞過度增殖，引起上皮角質(zhì)形成細(xì)胞無法正常分化，不能形成功能性上皮［5］。為進(jìn)一步了解唇腭裂的發(fā)病過程，DEGEN等［6］觀察了唇腭裂來源角質(zhì)形成細(xì)胞的生物學(xué)行為，結(jié)果發(fā)現(xiàn)唇腭裂來源角質(zhì)形成細(xì)胞分化程度不足。為了闡明IRF6 在人類口腔黏膜來源上皮細(xì)胞中的作用，GIROUSI 等［7］對IRF6 基因敲除口腔上皮細(xì)胞研究發(fā)現(xiàn)，IRF6 缺失可引起口腔黏膜角質(zhì)形成細(xì)胞嚴(yán)重分化缺陷。肖文林等［8］研究發(fā)現(xiàn)，下調(diào)IRF6 基因表達(dá)，胎鼠腭中嵴上皮細(xì)胞凋亡不能完全消失，并阻礙兩側(cè)間充質(zhì)細(xì)胞完全接觸，難以形成完整的腭板。KOUSA 等［9］對IRF6 基因敲除小鼠胚胎研究發(fā)現(xiàn)，外源性作用于IRF6增強(qiáng)子可使胚胎期口腔上皮細(xì)胞IRF6表達(dá)上調(diào)，胎鼠頜骨間皮膚粘連得以修復(fù)。此外，MARTINELLI 等［10］研究發(fā)現(xiàn)，在口腔上皮細(xì)胞分化過程中IRF6 能夠防止口腔上皮過早粘附到其他組織，在促進(jìn)口腔上皮正常發(fā)育中具有重要作用。

由此可見，IRF6 對口腔上皮細(xì)胞增殖與分化的調(diào)控作用，不僅能保證口腔上皮的完整性，防止口腔上皮間粘連，還能促進(jìn)唇腭融合期中嵴上皮細(xì)胞凋亡，保證唇腭的正常融合。IRF6 基因突變則可引起口腔上皮細(xì)胞在多個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)發(fā)育障礙，無法形成完整的唇腭。因此，IRF6 對口腔上皮細(xì)胞的調(diào)控作用在唇腭發(fā)育中是不可或缺的。

1.2.2 調(diào)控頜骨發(fā)育 在胚胎發(fā)育過程中IRF6廣泛表達(dá)，除了參與唇腭軟組織發(fā)育外，還能參與維持頜骨組織中骨陷窩數(shù)量、骨基質(zhì)中骨細(xì)胞數(shù)量，從而保證骨細(xì)胞正常分化，進(jìn)而調(diào)控頜骨發(fā)育。FAKHOURI等［11］研究發(fā)現(xiàn)，IRF6基因敲除小鼠頜骨多發(fā)性骨質(zhì)缺損，同時(shí)還會出現(xiàn)頜骨骨縫連接異常。THOMPSON 等［12］研究表明，IRF6基因敲除小鼠頜骨中骨陷窩數(shù)量顯著減少，骨基質(zhì)中骨細(xì)胞數(shù)量亦顯著減少且礦化降低。

總之，IRF6 除了參與唇腭軟組織的正常生長和融合外，還參與頜骨發(fā)育，二者相輔相成，共同形成完整的唇腭。因此，唇腭的正常發(fā)育離不開IRF6的轉(zhuǎn)錄調(diào)控。

2 IRF6對唇腭發(fā)育的轉(zhuǎn)錄調(diào)控

在真核基因表達(dá)調(diào)控過程中，轉(zhuǎn)錄因子能夠與目的基因增強(qiáng)子區(qū)域結(jié)合，從而提高目的基因的轉(zhuǎn)錄表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)組織器官發(fā)育?？谇簧掀ぜ?xì)胞增殖、分化以及唇腭組織發(fā)育均需其他轉(zhuǎn)錄因子與IRF6基因的增強(qiáng)子結(jié)合，進(jìn)而增強(qiáng)IRF6基因的轉(zhuǎn)錄表達(dá)。IRF6 基因的增強(qiáng)子區(qū)域有多個(gè)轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn)。IRF6 基因的增強(qiáng)子區(qū)域能夠通過與轉(zhuǎn)錄因子活化蛋白2α（AP-2α）、腫瘤蛋白63（p63）等轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合，從而調(diào)控口腔上皮細(xì)胞增殖、分化和凋亡，進(jìn)而促進(jìn)唇腭的正常發(fā)育。此外，IRF6 還可作用于下游目的基因GRHL3，促進(jìn)GRHL3 基因表達(dá)，從而調(diào)控口腔上皮細(xì)胞向正常鱗狀細(xì)胞分化，防止口腔上皮間粘連，從而有利于唇腭的正常融合。

2.1 AP-2α 結(jié)合位點(diǎn) AP-2α 是轉(zhuǎn)錄因子活化蛋白2 家族成員之一，是哺乳動物細(xì)胞內(nèi)重要的轉(zhuǎn)錄因子。在頜面發(fā)育過程中，AP-2α 可與IRF6 基因的rs642961 增強(qiáng)子位點(diǎn)結(jié)合，從而增強(qiáng)IRF6 基因的表達(dá)，進(jìn)一步調(diào)控口腔上皮細(xì)胞增殖與分化，從而促進(jìn)唇腭發(fā)育［13］。因此，AP-2α 能夠協(xié)同IRF6 調(diào)控唇腭組織發(fā)育。IRF6 基因突變，尤其是AP-2α 結(jié)合位點(diǎn)被破壞時(shí)，可導(dǎo)致IRF6 基因表達(dá)下調(diào)，引起唇腭發(fā)育不足，從而導(dǎo)致唇腭裂發(fā)生［14］。有研究還發(fā)現(xiàn)，IRF6 增 強(qiáng) 子rs642961 發(fā) 生 突 變 會 擾 亂AP-2α 與IRF6 基因增強(qiáng)子的綁定，干擾IRF6 與AP-2α 結(jié)合，致使AP-2α轉(zhuǎn)錄活性降低，從而影響唇腭發(fā)育［15］。

2.2 p63 結(jié)合位點(diǎn) p63 屬于p53 轉(zhuǎn)錄因子家族成員之一，其介導(dǎo)的信號通路在細(xì)胞增殖與分化、誘導(dǎo)細(xì)胞周期阻滯或細(xì)胞凋亡以及細(xì)胞黏附、遷移過程中具有重要的調(diào)控作用。在唇腭發(fā)育過程中，p63可通過與IRF6 基因的增強(qiáng)子結(jié)合，促進(jìn)IRF6 基因表達(dá)，從而調(diào)控口腔上皮細(xì)胞分化以及中嵴上皮細(xì)胞凋亡，進(jìn)而促進(jìn)唇腭的正常融合。IRF6 基因突變可干擾口腔上皮細(xì)胞增殖與分化，唇腭中嵴上皮細(xì)胞減少而中嵴上皮層持續(xù)存在，阻礙了兩側(cè)唇腭的正常融合，從而導(dǎo)致唇腭裂發(fā)生。LIN-SHIAO 等［16］研究發(fā)現(xiàn)，p63 與IRF6 基因的增強(qiáng)子結(jié)合可使IRF6表達(dá)上調(diào)，進(jìn)而促進(jìn)頜面發(fā)育，提示IRF6 增強(qiáng)子是p63的直接作用位點(diǎn)。FAKHOURI等［17］在一個(gè)IRF6基因未發(fā)生突變的家族中發(fā)現(xiàn)，IRF6 基因存在微小數(shù)量核苷酸插入，可導(dǎo)致IRF6 基因的p63 結(jié)合位點(diǎn)被破壞，從而影響口腔上皮細(xì)胞增殖、分化和凋亡，這是其后代出現(xiàn)范德沃德綜合征的重要遺傳因素。另有研究報(bào)道，增強(qiáng)SHH 信號通路可抑制Wnt 信號通路，從而干擾p63 與IRF6 基因的結(jié)合，進(jìn)而促進(jìn)口腔上皮細(xì)胞增殖并抑制其凋亡，中嵴上皮細(xì)胞持續(xù)存在，從而導(dǎo)致唇腭裂發(fā)生［18］。

2.3 GRHL3 結(jié) 合 位點(diǎn) GRHL3 是LSF/GRH 轉(zhuǎn) 錄因子家族成員之一，主要參與生長發(fā)育相關(guān)的目的基因轉(zhuǎn)錄和信號通路調(diào)控。GRHL3 是IRF6 在調(diào)控口腔上皮細(xì)胞分化過程中的一個(gè)下游目的基因，可促進(jìn)口腔上皮細(xì)胞向鱗狀上皮細(xì)胞分化，防止口腔上皮組織間粘連，促使唇腭的正常融合。有文獻(xiàn)報(bào)道，GRHL3 表達(dá)缺失可導(dǎo)致口腔上皮細(xì)胞異常分化［4］。KOUSA 等［19］觀察了IRF6基因敲除胚胎小鼠，發(fā)現(xiàn)口腔上皮細(xì)胞GRHL3基因表達(dá)下調(diào)，口腔上皮細(xì)胞分化為立方細(xì)胞而非鱗狀細(xì)胞，易引起唇腭上皮與口腔其他部位上皮粘連，從而影響唇腭的正常融合。GIROUSI 等［7］研究表明，IRF6 下游目的基因GRHL3 能夠部分修復(fù)IRF6 基因沉默引起的口腔角質(zhì)形成細(xì)胞分化缺陷，表明IRF6-GRHL3 共同參與調(diào)控口腔上皮細(xì)胞分化。

3 IRF6與唇腭裂的關(guān)系

3.1 IRF6 與非綜合征型唇腭裂的關(guān)系 非綜合征型唇腭裂是指不包括綜合征型唇腭裂及合并其他系統(tǒng)器官畸形的唇裂、唇腭裂或單純腭裂的總稱。非綜合征型唇腭裂是當(dāng)今主要的先天性頜面部畸形，大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為遺傳因素是其發(fā)病的主要誘因。全基因組關(guān)聯(lián)研究發(fā)現(xiàn)，與非綜合征型唇腭裂相關(guān)的易感基因多達(dá)40 個(gè)，其中IRF6 基因突變與非綜合征型唇腭裂的關(guān)聯(lián)性最強(qiáng)［20］。

WANG 等［21］對一個(gè)遺傳性非綜合征型唇腭裂家族成員血液樣本進(jìn)行全外顯子組測序發(fā)現(xiàn)，IRF6基因突變是該家族非綜合征型唇腭裂的致病原因。SYLVESTER 等［22］調(diào)查了一個(gè)洪都拉斯非綜合征型唇腭裂家族，在所有非綜合征型唇腭裂患者血液樣本中發(fā)現(xiàn)IRF6 基因突變。SLAVEC 等［23］薈萃分析顯示，在歐洲裔非綜合征型唇腭裂患者中IRF6具有很高的遺傳風(fēng)險(xiǎn)。NASROEN 等［24］研究表明，IRF6基因rs2235371 位點(diǎn)突變是印度尼西亞馬來族人群中非綜合征型唇腭裂的風(fēng)險(xiǎn)因素。MACHADO 等［25］研究報(bào)道，IRF6 基因rs2235371、rs642961 是預(yù)測巴西人群非綜合征型唇腭裂發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)的重要單核苷酸多態(tài)性位點(diǎn)。MAILI 等［26］研究發(fā)現(xiàn)，在非西班牙裔白人和西班牙裔人中IRF6 基因突變是非綜合征型唇腭裂的重要致病因素。以上研究表明，IRF6基因是非綜合征型唇腭裂的易感基因，該基因突變可顯著增加非綜合征型唇腭裂的遺傳風(fēng)險(xiǎn)。但BEZERRA等［27］研究報(bào)道，巴西東北部人群IRF6基因突變與非綜合征型唇腭裂無顯著相關(guān)性。李夢穎等［28］分析了亞洲人群CDH1、IRF6基因與非綜合征型唇腭裂的關(guān)系，亦未發(fā)現(xiàn)CDH1-IFR6 基因相互作用能夠影響非綜合征型唇腭裂的發(fā)生。

目前，關(guān)于IRF6基因在不同人群非綜合征型唇腭裂中的作用尚未達(dá)成一致結(jié)論，主要與地理位置差異、民族異質(zhì)性以及樣本量不同等有關(guān)。但大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為，IRF6 是引起非綜合征型唇腭裂的主要易感基因且有很強(qiáng)的相關(guān)性。

3.2 IRF6 與綜合征型唇腭裂的關(guān)系 綜合征型唇腭裂是指患者出現(xiàn)唇腭裂同時(shí)，身體其他部位也出現(xiàn)了畸形，如耳朵、心臟、四肢、腎臟。綜合征型唇腭裂患病率較低，是一種具有明確遺傳誘因的家族遺傳性疾病。目前，已發(fā)現(xiàn)的綜合征型唇腭裂約400 種，最常見的為范德沃德綜合征。范德沃德綜合征是以先天性下唇凹陷、唇裂和（或）腭裂為臨床特征的顯性遺傳性發(fā)育障礙［20］。IRF6 是目前唯一一個(gè)被證實(shí)與范德沃德綜合征相關(guān)的基因。YU等［29］對中國漢族人群6 個(gè)范德沃德綜合征家族進(jìn)行基因測序，結(jié)果發(fā)現(xiàn)IRF6 存在一個(gè)新的剪接位點(diǎn)突變和兩個(gè)新的錯義突變。WANG 等［30］研究結(jié)果亦支持IRF6 基因突變能夠引起范德沃德綜合征。SUNNY 等［31］報(bào)道了2 例來自印度因IRF6 基因外顯子發(fā)生突變引起范德沃德綜合征家族病例。MBUYI-MUSANZAYI 等［32］報(bào)道了1 個(gè)中非地區(qū)范德沃德綜合征家族，通過微陣列突變分析發(fā)現(xiàn)，在4個(gè)受影響的家族成員中存在IRF6 基因微缺失，并且IRF6 基因微缺失是導(dǎo)致范德沃德綜合征的主要致病原因。以上研究表明，IRF6 基因突變是導(dǎo)致范德沃德綜合征發(fā)生的重要遺傳因素。

綜合征型唇腭裂的臨床表現(xiàn)復(fù)雜，治療周期相對較長，尤其當(dāng)綜合征型唇腭裂中唇腭裂作為一種次要特征時(shí)，與非綜合征型唇腭裂通常難以區(qū)分，給臨床診治帶來了許多困難。在遺傳病因方面，范德沃德綜合征明確屬于IRF6相關(guān)的單基因遺傳病，但真正更好地解決綜合征型唇腭裂還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，今后仍需進(jìn)一步研究綜合征型唇腭裂的病因和發(fā)病機(jī)制。

綜上所述，IRF6 增強(qiáng)子區(qū)域有多個(gè)其他轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)合位點(diǎn)，能夠通過與AP-2α、p63、GRHL3 等結(jié)合，從而調(diào)控口腔上皮細(xì)胞增殖、分化和凋亡，進(jìn)而促進(jìn)唇腭的正常發(fā)育。IRF6 基因突變可引起口腔上皮細(xì)胞過度增殖而分化能力不足，使口腔上皮間發(fā)生粘連，同時(shí)唇腭中嵴上皮細(xì)胞凋亡減少，中嵴上皮層持續(xù)存在，阻礙了唇腭組織的正常融合，從而導(dǎo)致唇腭裂的發(fā)生。