LRP6基因突變導(dǎo)致選擇性先天缺牙的研究進(jìn)展

蔣彩玲， 趙彬， 吳軼群

1. 山西醫(yī)科大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院，山西 太原（030012）； 2.上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第九人民醫(yī)院口腔第二門診部，上海（200125）

選擇性先天缺牙（selective tooth agenesis，STA）是常見的遺傳性疾病之一，根據(jù)缺牙數(shù)目可分為少數(shù)牙缺失（1 ～5 顆牙缺失）、多數(shù)牙缺失（≥6 顆牙缺失）和全口無(wú)牙，其中少數(shù)牙缺失最為常見，發(fā)病率約為4.6%～9.6%；多數(shù)牙缺失較為罕見，發(fā)病率約為0.16%［1］，研究表明缺牙率與性別無(wú)明顯關(guān)聯(lián)［2］。根據(jù)是否伴有外胚層發(fā)育異常如毛發(fā)稀疏、汗腺異常等全身其他癥狀分為綜合征型先天缺牙（syndrome tooth agenesis，STA）和非綜合征型先天缺牙（non-syndrome tooth agenesis，NSTA）［3］。導(dǎo)致選擇性先天缺牙的主要原因是牙發(fā)育相關(guān)基因突變使牙胚發(fā)育提前終止［4］。目前導(dǎo)致選擇性先天缺牙常見的突變基因包括WNT10A（26.0%）、PAX9（24.7%）、MSX1（14.5%）、AXIN2（6.1%）、EDA（5.9%）、低密度脂蛋白受體相關(guān)蛋白6（low-density lipoprotein receptor-related protein 6，LRP6）（4.1%）等［5-8］。目前關(guān)于LRP6 基因突變導(dǎo)致選擇性先天缺牙的表型及基因突變特點(diǎn)仍需進(jìn)一步研究。

因此，筆者通過PUBMED 檢索LRP6 基因突變導(dǎo)致選擇性先天缺牙（截至2021 年10 月末），共收集到突變位點(diǎn)24 個(gè)及有詳細(xì)缺牙位置描述的患者38 例進(jìn)行基因突變特點(diǎn)及表型分析，總結(jié)LRP6 基因突變導(dǎo)致選擇性先天缺牙類型、數(shù)目、位置等特點(diǎn)，有助于加深對(duì)LRP6 基因突變導(dǎo)致選擇性先天缺牙的認(rèn)識(shí)，希望為后續(xù)研究和臨床診斷及精準(zhǔn)治療提供一定參考。

1 LRP6 基因突變導(dǎo)致選擇性先天缺牙的臨床表型

LRP6 基因突變通常導(dǎo)致非綜合征型先天缺牙（84.21%），也可導(dǎo)致綜合征型先天缺牙（15.79%）（圖1a）。根據(jù)收集到的38 例患者缺牙數(shù)目及缺牙位置統(tǒng)計(jì)，LRP6 基因突變導(dǎo)致選擇性先天缺牙常表現(xiàn)為多數(shù)牙缺失（68.42%），少數(shù)患者表現(xiàn)為少數(shù)牙缺失（31.58%），未見全口無(wú)牙的報(bào)道（圖1b）。LRP6 基因突變患者缺牙好發(fā)牙位為上頜側(cè)切牙（80.25%），其次為下頜第二前磨牙（61.83%）、上頜第二前磨牙（59.21%），常呈對(duì)稱性缺失，而上頜第一磨牙（3.94%）、下頜第一磨牙（1.31%）較少缺失，上頜中切牙未見缺失（圖1c、1d）?；颊咂骄毖罃?shù)目及中位數(shù)都為9，缺失牙數(shù)最多可達(dá)18 顆（1 例），最少為1 顆（5 例）（表1）。LRP6 基因突變不僅導(dǎo)致牙齒數(shù)目缺失，還可導(dǎo)致牙齒形態(tài)異常，包括上頜側(cè)切牙或上頜中切牙表現(xiàn)為過小牙、上頜第一磨牙表現(xiàn)為牛牙癥等［6，8］。

部分LRP6 基因突變患者除缺牙表型外還存在全身其他癥狀，包括耳朵微小變異、拇指發(fā)育不全［6］；唇腭裂、寬鼻底、鼻翼過大、鼻梁過寬及下頜后縮、面中部發(fā)育不良等顱頜面發(fā)育異常［7］；還可表現(xiàn)為毛發(fā)稀疏、出汗減少等外胚層發(fā)育不良癥狀［8］。根據(jù)既往文獻(xiàn)報(bào)道，LRP6 基因突變主要表現(xiàn)為非綜合征先天缺牙，主要表現(xiàn)為多牙缺失（≥6 顆牙缺失），少數(shù)伴有牙齒形態(tài)、大小異常；極少數(shù)表現(xiàn)為綜合征型先天缺牙，多為顱頜面發(fā)育異常。

2 LRP6 基因突變導(dǎo)致選擇性先天缺牙的基因突變特點(diǎn)分析

LRP6 基因位于常染色體12p12.3，共編碼1 613 個(gè)氨基酸，分為胞外段、跨膜段和胞內(nèi)段，突變好發(fā)于胞外段（表1）［9-14］。LRP6 基因突變導(dǎo)致選擇性先天缺牙的遺傳方式為常染色體顯性遺傳，主要為雜合子突變［13］。LRP6 基因突變方式主要為由單個(gè)堿基的替換而導(dǎo)致的錯(cuò)義突變（missense，45.83%）或無(wú)義突變（nonsense，12.50%）、插入或缺失單個(gè)或數(shù)個(gè)堿基而導(dǎo)致的移碼突變（frameshift，25.00%）及在內(nèi)含子區(qū)引起剪切位點(diǎn)改變的關(guān)鍵位點(diǎn)突變（16.67%）（圖2）。根據(jù)LRP6 晶體結(jié)構(gòu)解析繪制LRP6 氨基酸結(jié)構(gòu)域示意圖，關(guān)鍵結(jié)構(gòu)域?yàn)棣?螺旋（beta propeller，BP）和表皮生長(zhǎng)因子樣結(jié)構(gòu)域（EGF-like domain），為4 個(gè)重復(fù)亞結(jié)構(gòu)域的組合，標(biāo)注LRP6 外顯子區(qū)突變導(dǎo)致的氨基酸序列改變位置，提示LRP6 胞外段關(guān)鍵結(jié)構(gòu)域（E1、E2、E3、E4）更易發(fā)生突變（圖3）［15］。

Figure 1 An analysis of the phonetypes of tooth agenesis caused by LRP6 gene mutation圖1 LRP6 基因突變導(dǎo)致先天缺牙表型的分析

表1 導(dǎo)致先天缺牙的LRP6 基因突變位點(diǎn)總結(jié)Table 1 A summary of the LRP6 gene mutation sites leading to tooth agenesis

Figure 2 Summary of amino acid changes caused byLRP6 gene mutation圖2 LRP6 基因突變導(dǎo)致氨基酸變化方式總結(jié)

3 LRP6 基因突變導(dǎo)致選擇性先天缺牙的分子機(jī)制探討

LRP6 基因突變導(dǎo)致蛋白質(zhì)功能喪失或減弱是選擇性先天缺牙的致病機(jī)制之一。c.C56T（A19V）、c.G711T（L237F）、c.A1603T（I535L）、c.G2570A（R857H）等錯(cuò)義突變可導(dǎo)致LRP6 蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)構(gòu)象發(fā)生改變，如脂肪族類亮氨酸（leucine，L）突變?yōu)榉枷阕孱惐奖彼幔╬henylalanine，F(xiàn)），蛋白質(zhì)亞細(xì)胞定位異常，與WNT結(jié)合能力受損，喪失對(duì)下游信號(hào)通路的激活能力［6，10，16］。c.1779dupT（E594X）、c.G2292A（W764X）、c.C1681T（R561X）等無(wú)義突變導(dǎo)致LRP6蛋白截短，功能喪失甚至產(chǎn)生顯性負(fù)效應(yīng)［6，8］。c.1095dup（D366Rfs*13）、c.4594delG（C1532fs）等移碼突變導(dǎo)致蛋白序列錯(cuò)亂、翻譯提前終止而引起突變蛋白發(fā)揮顯性負(fù)效應(yīng)、末端磷酸化異常并喪失激活下游通路的能力［7-8］。c.3607+3_6del、c.3398-2A＞C 等內(nèi)含子區(qū)域的突變導(dǎo)致mRNA 穩(wěn)定性下降，破壞原有的剪切位點(diǎn)或形成新的剪切位點(diǎn)而使蛋白結(jié)構(gòu)和功能異常［7，13］。

4 LRP6 基因在牙發(fā)育中的作用

牙齒發(fā)育是由上百種基因參與調(diào)控的動(dòng)態(tài)過程，根據(jù)時(shí)間發(fā)展可分為原始牙板期、蕾狀期、帽狀期、鐘狀期、牙根發(fā)育期和萌出期［17］。牙胚發(fā)育源于上皮與間充質(zhì)的相互作用，參與調(diào)控細(xì)胞生長(zhǎng)與分化的關(guān)鍵信號(hào)通路為WNT/β-catenin 通路、FGF-BMP 通路、TGF-β 通路和SHH（sonic hedgehog）通路［18］。在牙發(fā)育早期，上皮細(xì)胞中FGF8 驅(qū)動(dòng)牙齒開始發(fā)育，此時(shí)去除β-catenin 可使牙齒發(fā)育停止，說明WNT/β-catenin 信號(hào)在牙胚早期開始發(fā)揮作用［19］。小鼠實(shí)驗(yàn)表明LRP6 基因在牙發(fā)育過程中全程表達(dá)，尤其是帽狀期呈現(xiàn)高表達(dá)狀態(tài)［8］。LRP6 蛋白為WNT/β-catenin 信號(hào)通路中的關(guān)鍵跨膜蛋白，作為共受體與WNT、Frizzled 形成三聚體發(fā)揮功能［20］。LRP6 基因敲除實(shí)驗(yàn)證實(shí)WNT 信號(hào)激活依賴于LRP6 共受體的特定功能，在WNT 通路中具有不可替代的作用［21］。近期有研究表明，LRP4 與LRP5/LRP6 相互作用參與WNT/β-catenin信號(hào)通路的調(diào)控促進(jìn)牙齒發(fā)育［9］。細(xì)胞與小鼠實(shí)驗(yàn)均表明LRP6 基因在WNT/β-catenin 信號(hào)通路中不可替代，該基因異常可導(dǎo)致整個(gè)通路中斷，而WNT 信號(hào)通路參與牙發(fā)育全程，因此LRP6 基因在牙發(fā)育中至關(guān)重要，功能異?？墒寡佬纬烧系K從而表現(xiàn)為先天缺牙。缺牙數(shù)目及嚴(yán)重程度可能與突變位點(diǎn)導(dǎo)致的失功能程度有關(guān)，但由于文獻(xiàn)證據(jù)有限未能得出確切結(jié)論，仍需進(jìn)一步研究。

Figure 3 Summary of the substructure of LRP6 and mutation sites圖3 LRP6 蛋白結(jié)構(gòu)域及突變總結(jié)

5 選擇性先天缺牙的臨床診療

選擇性先天缺牙是牙齒發(fā)育異常的疾病之一，主要累及恒牙列，少數(shù)累及乳牙列［22］。該疾病損害患者的咀嚼、面部美觀和心理健康，對(duì)生活質(zhì)量造成嚴(yán)重影響［23-24］。目前臨床上診斷先天缺牙主要通過患者主訴、家系調(diào)查、口腔專科檢查和全景片等，分子診斷學(xué)主要為采集患者外周靜脈血進(jìn)行全外顯子測(cè)序檢測(cè)突變基因和位點(diǎn)并進(jìn)行Sanger 測(cè)序驗(yàn)證［25］。由于單基因突變導(dǎo)致的選擇性先天缺牙的患者缺牙數(shù)目及缺失牙位存在極強(qiáng)的個(gè)體差異性，同一突變基因不同患者表型也不相同［26］。因此認(rèn)為選擇性先天缺牙的治療需要個(gè)性化設(shè)計(jì)，因人制宜。對(duì)于少數(shù)牙缺失的患者，可通過正畸關(guān)閉間隙、種植修復(fù)等方式恢復(fù)牙列完整［27-28］。對(duì)于多顆牙缺失患者，則需要多學(xué)科聯(lián)合診療，共同探討進(jìn)行合理方案設(shè)計(jì)，包括兒童口腔科早期發(fā)現(xiàn)早期維護(hù)、正畸恢復(fù)患者正常牙列關(guān)系、正頜手術(shù)矯正患者骨性錯(cuò)、種植修復(fù)恢復(fù)患者缺失牙位、牙周科長(zhǎng)期維護(hù)等［29］。對(duì)于無(wú)牙頜患者，根據(jù)患者自身牙槽骨剩余骨量和經(jīng)濟(jì)條件可選擇全口活動(dòng)義齒修復(fù)、種植覆蓋義齒修復(fù)、種植固定義齒修復(fù)或穿顴種植修復(fù)［30］。以上治療手段均為對(duì)癥治療，尚缺乏基因?qū)用娴木珳?zhǔn)治療，未來希望通過更多研究實(shí)現(xiàn)在胚胎時(shí)期通過采取對(duì)因治療、劑量補(bǔ)足等方式促進(jìn)牙胚繼續(xù)發(fā)育，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)治療，提高患者生活質(zhì)量［31］。

6 總 結(jié)

綜上，本文總結(jié)了既往報(bào)道的LRP6 基因?qū)е逻x擇性先天缺牙的臨床表型及基因突變特點(diǎn)，共納入24 個(gè)突變位點(diǎn)的38 例患者，分析得出LRP6基因突變常導(dǎo)致多牙缺失，可表現(xiàn)為非綜合征型或綜合征型，可伴有牙齒形態(tài)異常。上頜第二側(cè)切牙為最常見的缺失牙位，其次為第二前磨牙。LRP6 基因突變多位于胞外結(jié)構(gòu)域，突變導(dǎo)致蛋白功能減弱或喪失是選擇性先天缺牙的致病原因。這些特征的總結(jié)有助于加深對(duì)LRP6 基因突變導(dǎo)致選擇性先天缺牙的理解，為該方向的深層次研究提供一定研究基礎(chǔ)。

【Authors contributions】 Jiang CL contributed to the research design, data recruitment and analysis, writing of the manuscript. Zhao B,Wu YQ contributed the research design, revision. All authors read and approved the final manuscript as submitted.

【Acknowledgement】 We acknowledge the Natural Science Foundation of Shanghai(No. 21ZR1437700).