氟牙症遗传易感性的研究进展*

刘佳芮 ，冯 进 ，陈薪宇 ，张 怡

(1.遵义医科大学公共卫生学院流行病与卫生统计学系，贵州 遵义 563000；2. 遵义医科大学附属医院)

氟是一种非金属化学元素，其以氟化物的形式大量存在于地壳中[1]。氟化物是人体促进牙齿和骨骼正常生长发育所必需的微量元素之一，然而过量的氟进入人体后，沉积在牙齿和骨骼上，形成氟牙症和氟骨症[2]。氟牙症(dental fluorosis，DF)又称氟斑牙或斑釉牙，由于在牙发育形成期间，机体摄氟过多，导致在同一时期萌出的牙釉质矿物质含量降低且孔隙率增加，使牙齿发生着色或缺损的改变，严重者可同时伴有氟骨症，并引发消化、循环和内分泌等多系统损害[3]。DF被认为是慢性氟中毒早期最常见且不可逆转的症状，除了受饮水氟浓度、饮食习惯、氟化物的应用等因素影响，遗传因素也在其发生发展中起着非常重要的作用。

1 DF流行现况

在发达国家和发展中国家，均有DF流行情况的相关研究报道。根据美国国家卫生统计中心最新的国家健康与营养检测结果显示，16～17岁青少年DF患病率从29.7 %上升至65 %[4]。另有研究者在印度3～17岁的儿童和青少年中发现DF的患病率高达73 %[5]。在我国的全国第四次口腔健康调查中，DF患病率由原先的11.7 %上升至13.4 %[6]。由此可见，当前DF全球流行状况仍不容乐观。氟斑牙会影响牙齿美观及患者心理健康，引起牙体缺损、龋病、牙髓炎、根尖周炎等疾病的发生，影响咀嚼功能，引发消化不良，严重者甚至会引起颌骨囊肿的改变，从而引发更严重的疾病。

2 DF遗传多态性

DF的发生发展除受饮水氟浓度、饮食习惯、氟化物的应用等因素的影响外，遗传多态性与DF易感性的关联也逐渐受到广泛关注。暴露在相同高氟环境下的同一人群中，不同个体之间的氟斑牙患病程度存在较大差异，这提示遗传因素在DF的发生发展中起着非常重要的作用[7-8]。因此，开展DF的遗传易感性研究对于该疾病易感人群的筛查具有重要意义。目前，部分基因多态性被证实与DF的易感性相关，主要集中在釉质形成相关基因、骨形成和发育相关基因以及微小RNAs三个方面。

2.1釉质形成相关基因 牙釉质是牙冠最表层的硬组织，其中釉原蛋白、非釉原蛋白和蛋白酶作为牙釉质中的主要蛋白质，均来源于成釉细胞，共同引导着釉质晶体的形成，影响着釉质的发生与矿化。DF最本质的病理改变是釉质发育紊乱，因此釉质形成相关基因可能在DF的发生、发展中起着重要作用。

在釉质形成早期，成釉蛋白与釉丛蛋白发挥着重要作用。成釉蛋白(ameloblastin，AMBN)是一种牙胚发育特异性蛋白，该蛋白在维持成釉细胞分化状态和釉质矿化中起着关键作用[9]。釉丛蛋白(tuftelin，TUFT)是一种低浓度的釉质蛋白，聚集于釉牙本质界以及从釉牙本质界放射状分布于釉质的釉丛中[10]。釉丛蛋白相互作用蛋白11( tuftelin-interacting protein 11，TFIP11)与TUFT相互作用,在成釉细胞和成牙本质细胞中表达,可能在釉质矿化过程中发挥作用[11]。由于AMBN、TUFT、TFIP11均参与了釉质的发生与矿化，国内外学者对相关基因的遗传多态性与DF易感性的关联进行了更深入的探索。焦永卓等学者对AMBN基因中3个SNP位点的多态性进行检测分析，发现AMBN基因的7号外显子(538_540delGGA)和13号外显子(986C>T)多态性可能与DF风险增加有关[12]。Küchler等[13]发现TUFT1 rs4970957 A等位基因、TFIP11 rs5997096和AMBN rs4694075 T等位基因均可以增加患DF的风险。有学者发现AMBN rs29569969多态性极大增加了小鼠患DF的风险率，但该实验认为TUFT1 rs33070480基因多态性与DF的易感性无关[14]。

当釉质形成进入成熟阶段，基质金属蛋白酶20(matrix metalloproteinase 20,MMP-20)决定了釉质最终的矿化程度及坚硬度[15]。有研究者发现过量的氟会抑制大鼠切牙组织中MMP-20的表达，使得釉基质蛋白清除延迟，最终导致牙齿釉质矿化不全和釉质缺损[16]。近年来，MMP-20基因多态性与DF易感性的关联也逐步受到学者的关注。Romualdo等[17]研究发现MMP-20 rs13480057使小鼠患DF的风险率增加[14]。为进一步了解基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMPs)的遗传多态性，有学者首先观察到MMP-2、MMP-9和MMP-20在DF易感和抗性小鼠门牙的釉质成熟期均有表达；随后又在481名巴西儿童中进行验证，结果却显示这些MMPs基因的多态性与人类DF易感性的关联并不具有统计学意义，因此，还需要开展更多相应的流行病学研究。

2.2骨形成和发育相关基因 DF的某些病理改变与氟骨症相似，与成骨细胞活性、分泌型结构蛋白和多种蛋白酶以及包括钙、氟等离子的液体成分密切相关[18]。因此相关基因多态性可能对高氟暴露条件下氟斑牙的形成产生影响，目前对Ⅰ型胶原α2(collagen type Ⅰ alpha 2， COL1A2)基因及雌激素受体(estrogen receptor，ER) 基因的研究较多，并已有所发现。

胶原是人体内最丰富的蛋白 ,维持着组织和器官的结构完整。Ⅰ型胶原为骨和牙本质的矿化提供支持[19]。COL1A2基因编码 Ⅰ 型胶原α2链[20]。多项研究表明，Ⅰ型胶原基因突变会导致胶原合成和 / 或结构异常[21-23]，从而影响骨和牙齿的正常发育。Huang 等[24]对我国河南省的75名氟斑牙患儿和165名未患病儿童进行了一项病例对照研究，发现在高氟环境暴露下，携带COL1A2 PvuⅡ纯合基因型PP的儿童更易患DF，首次证明高氟暴露人群中COL1A2基因多态性与DF易感性相关。另一项研究表明COL1A2 PvuⅡ 纯合基因型PP(OR=31.9；95 % CI：3.9～48.7)和COL1A2 PvuII杂合基因型Pp(OR=4.0；95 % CI：1.0～10.7)的儿童与DF发病风险相关[25]。另有报道，COL1A2 PvuⅡ基因多态性与青藏高原地区儿童氟斑牙发病风险显著相关[26]。在墨西哥6～12岁儿童中，COL1A2 rs412777中C等位基因被发现能增加DF易感性[27]。由此认为，COL1A2基因多态性与高氟暴露人群的氟斑牙易感性存在显著关联。

雌激素通过其受体--雌激素受体α(ERα)和雌激素受体β(ERβ)在刺激成骨细胞活性和促进骨钙和磷酸盐沉积方面起重要作用[28]。有研究表明雌激素受体能够影响大鼠门牙釉质和牙本质的矿化过程[29]，ERα启动子区甲基化水平与儿童DF患病程度有关，且存在性别差异[30]。ER RsaI 、ER XbaI是目前研究较多的位点。2011年，Ba等[31]研究发现在地方性氟中毒村中，携带ER RsaI R等位基因的儿童患DF的风险显著高于携带ER RsaI r的儿童；在尿氟超标的儿童中，与携带ER XbaI x等位基因者相比，携带ER XbaI X等位基因可能降低氟斑牙发生的危险性。另有学者在对140名7～12岁儿童进行的病例对照实验中发现，ER XbaI基因多态性在不同氟浓度地区的儿童间无显著性差异，但在高氟浓度地区，携带X基因有可能增加氟斑牙发生的危险性[32]。随后一项病例对照实验表明，ERα rs12154178中CC基因型是DF的保护因素[33]。故认为，ER基因多态性与氟斑牙具有相关性 。

2.3微小RNAs 微小RNAs(micro RNAs, miRNAs)通过调节上皮细胞分化、釉质矿化和细胞外基质受体的相互作用，在釉质发育中发挥着重要作用[34-36]。Daiwile等[37]在氟化钠处理的人骨肉瘤细胞中进行miRNAs和snoRNAs的整体表达谱分析，发现miR-124和miR-155可能参与了氟中毒的发生发展。DF是氟中毒早期最常见且突出的症状，这提示miRNAs基因多态性可能影响DF的敏感性。Abbasoglu等[38]人通过生物信息学分析，预测miR-17可能通过影响ERα的转录，改变 pri - miRNA的加工或 miRNA - mRNA 相互作用而发挥功能作用；随后对527名DF患儿和来自非病区的健康儿童进一步分析，发现miR - 17 rs4284505多态性可能会影响ERα，从而引起雌激素途径的改变，最终影响釉质的矿化能力，并且G等位基因与中度DF的风险增加有关。

现已明确，miRNAs参与釉质发育过程中复杂的信号网络调节体系[39-41]，而miRNAs靶向作用的机制仍有待于大数据库的筛选和更多的研究证据证明。尽管目前关于DF易感性与miRNAs基因多态性的研究仍较少，但现有的研究为理解DF易感性与miRNA多态性的关联提供了新的研究维度。

3 总结

综上所述，基因多态性在DF的发病中具有重要作用，有关DF与相关基因多态性的研究报道日益增多，通过汇总过往研究，初步明确釉质形成相关基因、骨形成和发育相关基因以及微小RNAs的遗传多态性与DF发生、发展有密切关联。但由于受到种族、样本量大小、生活和饮食习惯以及水氟浓度等因素的影响，部分研究结果存在一定差异。因此，今后的研究应采用更丰富的多地区大样本，利用不同的研究方法，不局限于单个基因和疾病关系的研究，而是考虑基因-环境相互作用以及基因-基因相互作用，利用数据库和生物信息学分析，从而更好地了解DF病因,对DF易感性进行早期评价,这将有助于对DF的早期预防、诊断和治疗，减轻对患者的影响，以减少患者负担。