干扰素调节因子6 对唇腭发育的转录调控及其与唇腭裂关系的研究进展

李泓运，李晓婷

1 青岛市市立医院西院区口腔科，山东青岛 266000；2 青岛市市立医院西院区检验科

唇腭裂是口腔颌面部最常见的先天性畸形，据统计，全世界平均每700例新生儿中就会有1例唇腭裂患儿［1］。根据是否伴有其他先天畸形，唇腭裂进一步分为综合征型唇腭裂和非综合征型唇腭裂，其中非综合征型唇腭裂约占70%。目前，唇腭裂的发病机制尚不完全清楚，但普遍认为遗传因素在其发病过程中占据重要地位。人类全基因组关联分析显示，唇腭裂的易感基因超过40个［2］，干扰素调节因子6（IRF6）即为其易感基因之一。IRF6 是口腔颌面发育的关键因子，该基因突变能够干扰唇腭的正常发育，从而导致唇腭裂的发生。本文结合文献就IRF6对唇腭发育的转录调控及其与唇腭裂的关系作一综述。

1 IRF6的结构与功能

1.1 IRF6 的结构 IRF6 基因定位于人染色体1q32-34，共有10 个外显子，其中1、2、10 号外显子为非编码区，其编码区拥有一个高度保守的N 端螺旋-环-螺旋DNA 结合域、一个可变的C 端蛋白质结合域以及一个富含丝氨酸的自身抑制区。IRF6 基因的编码蛋白由467 个氨基酸残基组成，属于干扰素家族的九个成员之一，也是一种转录因子。

1.2 IRF6的功能

1.2.1 调控口腔上皮细胞增殖、分化和凋亡 唇腭发育是一个十分复杂的过程，口腔上皮细胞增殖、分化和凋亡在唇腭的相互融合中起决定性作用。在唇腭发育过程中，需要口腔上皮细胞能够正常增殖与分化，以防止唇腭与相邻组织粘连，阻碍唇腭的正常融合，这离不开IRF6基因通过调控E-钙黏蛋白来维持口腔上皮细胞之间的凝聚力［3］，也离不开IRF6 基因在关键时刻对唇腭中嵴上皮细胞启动程序性细胞凋亡，从而保证唇腭的正常融合。

近年研究发现，多种转录因子能够调控口腔上皮细胞增殖与分化，如IRF6、果蝇头状因子3（GRHL3）、Krtippel 样因子4，它们在胚胎期对口腔颌面部发育具有至关重要的作用［4］。在口腔颌面部发育过程中，口腔上皮细胞如长期保持增殖潜力而分化能力不足，并且唇腭中嵴上皮细胞凋亡能力下降，则无法形成完整的唇腭组织。有研究发现，IRF6 敲除小鼠表现出口腔上皮细胞过度增殖，引起上皮角质形成细胞无法正常分化，不能形成功能性上皮［5］。为进一步了解唇腭裂的发病过程，DEGEN等［6］观察了唇腭裂来源角质形成细胞的生物学行为，结果发现唇腭裂来源角质形成细胞分化程度不足。为了阐明IRF6 在人类口腔黏膜来源上皮细胞中的作用，GIROUSI 等［7］对IRF6 基因敲除口腔上皮细胞研究发现，IRF6 缺失可引起口腔黏膜角质形成细胞严重分化缺陷。肖文林等［8］研究发现，下调IRF6 基因表达，胎鼠腭中嵴上皮细胞凋亡不能完全消失，并阻碍两侧间充质细胞完全接触，难以形成完整的腭板。KOUSA 等［9］对IRF6 基因敲除小鼠胚胎研究发现，外源性作用于IRF6增强子可使胚胎期口腔上皮细胞IRF6表达上调，胎鼠颌骨间皮肤粘连得以修复。此外，MARTINELLI 等［10］研究发现，在口腔上皮细胞分化过程中IRF6 能够防止口腔上皮过早粘附到其他组织，在促进口腔上皮正常发育中具有重要作用。

由此可见，IRF6 对口腔上皮细胞增殖与分化的调控作用，不仅能保证口腔上皮的完整性，防止口腔上皮间粘连，还能促进唇腭融合期中嵴上皮细胞凋亡，保证唇腭的正常融合。IRF6 基因突变则可引起口腔上皮细胞在多个环节出现发育障碍，无法形成完整的唇腭。因此，IRF6 对口腔上皮细胞的调控作用在唇腭发育中是不可或缺的。

1.2.2 调控颌骨发育 在胚胎发育过程中IRF6广泛表达，除了参与唇腭软组织发育外，还能参与维持颌骨组织中骨陷窝数量、骨基质中骨细胞数量，从而保证骨细胞正常分化，进而调控颌骨发育。FAKHOURI等［11］研究发现，IRF6基因敲除小鼠颌骨多发性骨质缺损，同时还会出现颌骨骨缝连接异常。THOMPSON 等［12］研究表明，IRF6基因敲除小鼠颌骨中骨陷窝数量显著减少，骨基质中骨细胞数量亦显著减少且矿化降低。

总之，IRF6 除了参与唇腭软组织的正常生长和融合外，还参与颌骨发育，二者相辅相成，共同形成完整的唇腭。因此，唇腭的正常发育离不开IRF6的转录调控。

2 IRF6对唇腭发育的转录调控

在真核基因表达调控过程中，转录因子能够与目的基因增强子区域结合，从而提高目的基因的转录表达，进而促进组织器官发育。口腔上皮细胞增殖、分化以及唇腭组织发育均需其他转录因子与IRF6基因的增强子结合，进而增强IRF6基因的转录表达。IRF6 基因的增强子区域有多个转录因子结合位点。IRF6 基因的增强子区域能够通过与转录因子活化蛋白2α（AP-2α）、肿瘤蛋白63（p63）等转录因子结合，从而调控口腔上皮细胞增殖、分化和凋亡，进而促进唇腭的正常发育。此外，IRF6 还可作用于下游目的基因GRHL3，促进GRHL3 基因表达，从而调控口腔上皮细胞向正常鳞状细胞分化，防止口腔上皮间粘连，从而有利于唇腭的正常融合。

2.1 AP-2α 结合位点 AP-2α 是转录因子活化蛋白2 家族成员之一，是哺乳动物细胞内重要的转录因子。在颌面发育过程中，AP-2α 可与IRF6 基因的rs642961 增强子位点结合，从而增强IRF6 基因的表达，进一步调控口腔上皮细胞增殖与分化，从而促进唇腭发育［13］。因此，AP-2α 能够协同IRF6 调控唇腭组织发育。IRF6 基因突变，尤其是AP-2α 结合位点被破坏时，可导致IRF6 基因表达下调，引起唇腭发育不足，从而导致唇腭裂发生［14］。有研究还发现，IRF6 增 强 子rs642961 发 生 突 变 会 扰 乱AP-2α 与IRF6 基因增强子的绑定，干扰IRF6 与AP-2α 结合，致使AP-2α转录活性降低，从而影响唇腭发育［15］。

2.2 p63 结合位点 p63 属于p53 转录因子家族成员之一，其介导的信号通路在细胞增殖与分化、诱导细胞周期阻滞或细胞凋亡以及细胞黏附、迁移过程中具有重要的调控作用。在唇腭发育过程中，p63可通过与IRF6 基因的增强子结合，促进IRF6 基因表达，从而调控口腔上皮细胞分化以及中嵴上皮细胞凋亡，进而促进唇腭的正常融合。IRF6 基因突变可干扰口腔上皮细胞增殖与分化，唇腭中嵴上皮细胞减少而中嵴上皮层持续存在，阻碍了两侧唇腭的正常融合，从而导致唇腭裂发生。LIN-SHIAO 等［16］研究发现，p63 与IRF6 基因的增强子结合可使IRF6表达上调，进而促进颌面发育，提示IRF6 增强子是p63的直接作用位点。FAKHOURI等［17］在一个IRF6基因未发生突变的家族中发现，IRF6 基因存在微小数量核苷酸插入，可导致IRF6 基因的p63 结合位点被破坏，从而影响口腔上皮细胞增殖、分化和凋亡，这是其后代出现范德沃德综合征的重要遗传因素。另有研究报道，增强SHH 信号通路可抑制Wnt 信号通路，从而干扰p63 与IRF6 基因的结合，进而促进口腔上皮细胞增殖并抑制其凋亡，中嵴上皮细胞持续存在，从而导致唇腭裂发生［18］。

2.3 GRHL3 结 合 位点 GRHL3 是LSF/GRH 转 录因子家族成员之一，主要参与生长发育相关的目的基因转录和信号通路调控。GRHL3 是IRF6 在调控口腔上皮细胞分化过程中的一个下游目的基因，可促进口腔上皮细胞向鳞状上皮细胞分化，防止口腔上皮组织间粘连，促使唇腭的正常融合。有文献报道，GRHL3 表达缺失可导致口腔上皮细胞异常分化［4］。KOUSA 等［19］观察了IRF6基因敲除胚胎小鼠，发现口腔上皮细胞GRHL3基因表达下调，口腔上皮细胞分化为立方细胞而非鳞状细胞，易引起唇腭上皮与口腔其他部位上皮粘连，从而影响唇腭的正常融合。GIROUSI 等［7］研究表明，IRF6 下游目的基因GRHL3 能够部分修复IRF6 基因沉默引起的口腔角质形成细胞分化缺陷，表明IRF6-GRHL3 共同参与调控口腔上皮细胞分化。

3 IRF6与唇腭裂的关系

3.1 IRF6 与非综合征型唇腭裂的关系 非综合征型唇腭裂是指不包括综合征型唇腭裂及合并其他系统器官畸形的唇裂、唇腭裂或单纯腭裂的总称。非综合征型唇腭裂是当今主要的先天性颌面部畸形，大多数学者认为遗传因素是其发病的主要诱因。全基因组关联研究发现，与非综合征型唇腭裂相关的易感基因多达40 个，其中IRF6 基因突变与非综合征型唇腭裂的关联性最强［20］。

WANG 等［21］对一个遗传性非综合征型唇腭裂家族成员血液样本进行全外显子组测序发现，IRF6基因突变是该家族非综合征型唇腭裂的致病原因。SYLVESTER 等［22］调查了一个洪都拉斯非综合征型唇腭裂家族，在所有非综合征型唇腭裂患者血液样本中发现IRF6 基因突变。SLAVEC 等［23］荟萃分析显示，在欧洲裔非综合征型唇腭裂患者中IRF6具有很高的遗传风险。NASROEN 等［24］研究表明，IRF6基因rs2235371 位点突变是印度尼西亚马来族人群中非综合征型唇腭裂的风险因素。MACHADO 等［25］研究报道，IRF6 基因rs2235371、rs642961 是预测巴西人群非综合征型唇腭裂发生风险的重要单核苷酸多态性位点。MAILI 等［26］研究发现，在非西班牙裔白人和西班牙裔人中IRF6 基因突变是非综合征型唇腭裂的重要致病因素。以上研究表明，IRF6基因是非综合征型唇腭裂的易感基因，该基因突变可显著增加非综合征型唇腭裂的遗传风险。但BEZERRA等［27］研究报道，巴西东北部人群IRF6基因突变与非综合征型唇腭裂无显著相关性。李梦颖等［28］分析了亚洲人群CDH1、IRF6基因与非综合征型唇腭裂的关系，亦未发现CDH1-IFR6 基因相互作用能够影响非综合征型唇腭裂的发生。

目前，关于IRF6基因在不同人群非综合征型唇腭裂中的作用尚未达成一致结论，主要与地理位置差异、民族异质性以及样本量不同等有关。但大多数学者认为，IRF6 是引起非综合征型唇腭裂的主要易感基因且有很强的相关性。

3.2 IRF6 与综合征型唇腭裂的关系 综合征型唇腭裂是指患者出现唇腭裂同时，身体其他部位也出现了畸形，如耳朵、心脏、四肢、肾脏。综合征型唇腭裂患病率较低，是一种具有明确遗传诱因的家族遗传性疾病。目前，已发现的综合征型唇腭裂约400 种，最常见的为范德沃德综合征。范德沃德综合征是以先天性下唇凹陷、唇裂和（或）腭裂为临床特征的显性遗传性发育障碍［20］。IRF6 是目前唯一一个被证实与范德沃德综合征相关的基因。YU等［29］对中国汉族人群6 个范德沃德综合征家族进行基因测序，结果发现IRF6 存在一个新的剪接位点突变和两个新的错义突变。WANG 等［30］研究结果亦支持IRF6 基因突变能够引起范德沃德综合征。SUNNY 等［31］报道了2 例来自印度因IRF6 基因外显子发生突变引起范德沃德综合征家族病例。MBUYI-MUSANZAYI 等［32］报道了1 个中非地区范德沃德综合征家族，通过微阵列突变分析发现，在4个受影响的家族成员中存在IRF6 基因微缺失，并且IRF6 基因微缺失是导致范德沃德综合征的主要致病原因。以上研究表明，IRF6 基因突变是导致范德沃德综合征发生的重要遗传因素。

综合征型唇腭裂的临床表现复杂，治疗周期相对较长，尤其当综合征型唇腭裂中唇腭裂作为一种次要特征时，与非综合征型唇腭裂通常难以区分，给临床诊治带来了许多困难。在遗传病因方面，范德沃德综合征明确属于IRF6相关的单基因遗传病，但真正更好地解决综合征型唇腭裂还远远不够，今后仍需进一步研究综合征型唇腭裂的病因和发病机制。

综上所述，IRF6 增强子区域有多个其他转录因子的结合位点，能够通过与AP-2α、p63、GRHL3 等结合，从而调控口腔上皮细胞增殖、分化和凋亡，进而促进唇腭的正常发育。IRF6 基因突变可引起口腔上皮细胞过度增殖而分化能力不足，使口腔上皮间发生粘连，同时唇腭中嵴上皮细胞凋亡减少，中嵴上皮层持续存在，阻碍了唇腭组织的正常融合，从而导致唇腭裂的发生。