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釉质形成相关基因多态性与龋易感性关系的研究进展

时间:2020-10-26 |来源: 口腔疾病防治 | 阅读:|
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目前,龋病是人类最普遍的疾病之一,世界卫生组织已将其与肿瘤和心血管疾病并列为人类三大重点防治疾病。2017年黄少宏等报道广东省12~15岁城乡常住人口中,12岁人群恒牙患龋率和龋均分别为43.07%和1.06±1.72,较2005年的调查结果(患龋率为33.19%,龋均为0.16±1.12)上升,这提示龋病的防治工作仍是我国的重要任务。

    釉质是牙冠最表层的硬组织,釉质形成相关基因在釉质的发育中起着重要作用。釉质的脱矿与龋病发生直接相关。近年研究发现,基因多态性与疾病的发生关系密切。因此,本文就釉质形成相关基因的种类及其在釉质发育中的作用、釉质形成相关基因多态性与龋病的关系,以及釉质形成相关基因多态性影响龋易感性的可能途径进行综述,以期为龋病防治提供新思路。

    1.釉质形成相关基因的种类及其在釉质发育中的作用

    釉质的形成过程包括分泌前期、分泌期和成熟期。在分泌期,成釉细胞通过分泌大量的釉原蛋白(amelogenin,AMELX)、成釉蛋白(ameloblastin,AMBN)、釉蛋白(enamlin,ENAM)、釉丛蛋白(tuftelin,TUFT),及基质金属蛋白酶(matrixmetal-loproteinases,MMPs)促进釉质的发育。

    AMELX是由成釉细胞分泌的特殊蛋白质,占总蛋白含量的90%,对形成正常厚度、结构和成分的釉质必不可少,该蛋白通过在晶粒之间充当空间填料来促进釉质晶体的形成,并作为一种潜在的缓冲液调节釉质的pH值。

    AMBN能够抑制成釉细胞增殖并保持成釉细胞的分化和粘附状态。ENAM是最大的釉质基质蛋白,在维持成釉细胞完整性和指导釉质超微结构组装方面起重要作用,并促进釉质的生长。TUFT是位于牙釉质和牙本质连接处参与釉丛形成的重要蛋白质。MMP20是成釉细胞在分泌期分泌的主要MMPs,其主要功能是分解其他釉质蛋白、防止异常矿物质形成并促进羟基磷灰石的有序排列。在成熟期,成釉细胞分泌的丝氨酸蛋白酶通过内吞作用将降解的釉质蛋白扩散至牙齿表面,这一系列步骤为牙釉质晶体的厚度和宽度增加创造了空间,并直接与羟基磷灰石分子结合使其排列有序,促进牙釉质矿化,这一过程与丝氨酸蛋白酶(kallikrein4,KLK4)基因的表达密切相关。

    2.与龋易感性相关的釉质形成相关基因多态性类型

    查阅文献发现釉质形成相关基因多态性与个体龋易感性的增加或减少有一定关系,釉质形成相关基因不同程度的突变导致了龋易感性的增加或减少,但是不同地区报道的釉质形成相关基因多态性与龋易感性的关系各异。例如Tannure等发现MMP20rs1784418C>T基因型可能增加巴西东南部人群的龋易感性,然而Ab-basoglu等未发现土耳其人的早期儿童龋齿(early childhood caries,ECC)与MMP20有关;Gerreth等和Abbasoglu等发现ENAMrs12640848不同基因型会导致龋易感性的增加或减少,但在捷克人群中未发现该基因位点与龋易感性有关。这些相互矛盾的结论可能与研究目的基因多态性不同或研究对象的异域性相关。

    3.釉质形成相关基因多态性影响龋易感性的可能作用机制

    釉质发育不全是目前报道的增加机体患龋风险的一个重要的因素。釉质形成相关基因多态性可能通过影响釉质发育过程中蛋白的表达,使釉质的成分或结构发生改变,进而导致釉质发育不全。

    3.1釉质形成相关基因多态性对釉质成分的影响

    釉质中主要无机成分是以羟基磷灰石晶体形式存在的钙和磷,另外含有镁、氟等微量元素。Akkus等发现这些无机成分在釉质中存在的比例直接影响釉质的显微硬度,如果釉质中的无机成分因某种因素而下降,可能会导致釉质变软难以经受酸的腐蚀而提升龋易感性。Halusic等将20颗乳牙置于人造龋液中,用再矿化液处理,使用光学发射光谱仪进行测量比较各个牙齿中钙和镁含量及其对应的等位基因和基因型频率,结果发现:①未处理前的釉质成分中钙和镁的含量降低与ENAMrs12640848有关;②人工龋形成后的釉质钙含量降低与AMBNrs4694075有关,釉质镁含量降低与ENAMrs12640848有关;③人工龋形成后暴露于氟化物中,AMBNrs4694075和ENAMrs12640848与钙和镁无关,而TUFTrs4970957与钙含量有关。

    另外Pang等在对釉质形成相关基因的突变与恒牙釉质脱矿关系的研究中发现,磷含量的降低与ENAMrs12640848AG基因型有关,且该位点的GG基因型个体比AA和AG基因型个体的矿物损失少,病灶深度低,提示该位点的GG基因型可能对釉质脱矿具有保护作用。在这两项研究中,ENAMrs12640848表现出不同的作用,一方面两者的研究对象不同,因为釉质形成相关基因在乳牙和恒牙之间的表达是不同的;另一方面可能是因为观察指标的不同,前者仅分析研究了釉质中钙和镁,而后者研究了釉质中钙磷镁的含量。

    3.2釉质形成相关基因多态性对釉质结构的影响

    为了探究釉质形成相关基因多态性对釉质发育不全的影响,有研究使用TaqMan探针检测了AMELXrs17878486和AMBNrs4694075,结果发现AMELXrs17878486和AMBNrs4694075与釉质形成缺陷相关,但该研究并没测得这些基因突变对蛋白质活性的实际影响。Shahid等对患有釉质形成缺陷的阿拉伯人的MMP20基因外显子区域测序,发现MMP20有突变。并且Kwak等发现MMP20能够促进类釉质羟基磷灰石的有序排列,若无MMP20则釉质无法形成羟基磷灰石晶体。而MMP20在成熟期激活KLK4,被激活的KLK4降解剩余的釉质基质蛋白片段,将其从成熟的釉质基质中去除,获得高矿化的釉质。

    上述研究表明MMP20的突变可能导致釉质硬度降低甚至是无法正常发育。此外有研究指出釉质厚度降低可能与ENAM的突变有关。近年研究报道基因突变可能是通过改变相应蛋白的表达量或构象从而影响疾病的发生。釉质形成基因多态性影响釉质发育的原因可能是影响蛋白的表达和构象。在对具有遗传性釉质发育不全的家族谱系的研究中发现,患者的AMELX的6号外显子发生了错义突变(脯氨酸→亮氨酸)、导致蛋白质折叠的构象发生改变,并且该突变影响了mRNA的剪接和转录。

    Lu等对常染色体显性遗传釉质发育不全的家族谱系的研究中发现,患者的AMBN13号外显子发生错义突变(脯氨酸→丝氨酸),使AMBN蛋白的三维结构改变及表达增加。

    4.展望

    龋病的发病机制尚不完全清楚,从个体自身釉质形成基因多态性为出发点,探索龋病的发病机制或许能为个体的“特色预防”提供一些思路。未来关于与龋易感性相关的釉质形成相关基因多态性和釉质发育影响的深入研究可能为龋病的防治提供新视野。

(责任编辑:爱牙牙)
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