EDA变异导致选择性先天缺牙的表型分析

郭新月 许涛云 段小红

选择性先天缺牙(selective tooth agenesis, STHAG)特指因遗传因素导致的一组非综合征型为主的先天性牙缺失。根据缺牙数目可分为I型先天缺牙 (少数牙缺失, 1～ 5 颗牙缺失)、Ⅱ型先天缺牙(多数牙缺失, ≥6 颗牙缺失)和Ⅲ型先天缺牙(全口无牙,所有乳恒牙缺失)。在不包括第三磨牙的情况下,恒牙发生Ⅰ型先天缺牙的患病率为4.6%～9.6%, Ⅱ型先天缺牙的患病率为0.16%,尚无Ⅲ型先天缺牙数据[1]。由于此类疾病常缺乏全身症状,具有一定的隐蔽性,在临床容易漏诊。目前发现MSX1、PAX9、WNT10A、EDA、LRP6、WNT10B、AXIN2等基因变异与选择性型先天缺牙发生相关,且多数遵循常染色体遗传模式。

EDA基因变异导致的选择性先天缺牙是唯一以X连锁遗传为遗传模式的疾病。以往文献对EDA相关选择性先天缺牙的基因变异类型、致病机理等进行了描述,但对该基因导致的牙齿表型及不同性别表型差异较少提及或进行深度分析。本文旨在调查EDA基因变异导致选择性先天缺牙病例的牙齿表型特征,揭示EDA基因可能存在的新表型和新功能。

1 材料与方法

1.1 文献搜索

在PubMed、知网、万方、维普及中国生物医学文献数据库等多个数据库进行综合检索。其中PubMed数据库检索式为:[(tooth agenesis) OR (oligodontia) OR (hypodontia) OR (anodontia)) AND (EDA)],filter:humans。其余4 个中文数据库检索式为:(先天缺牙)+(EDA)。文章搜索类型以 1986 年11 月～2023 年4 月刊发的国内外选择性先天缺牙相关综述、家系调查、病例报告等类型的文献检索。

1.2 数据提取和分析

文献纳入标准:(1)文中提供患者的全口曲面体层X片、CBCT或其他影像学资料,或对其口内缺失牙位及相关临床表型有准确的描述;(2)患者有明确的基因检测结果证实其携带EDA基因变异。

文献排除标准:(1)涉及动物实验或体外细胞学实验、没有遗传病例临床资料;(2)有病例资料不足以判断是否有先天缺牙;(3)有影像学资料但缺乏患者基因背景资料或患者为非EDA基因变异的个体。

由两位口腔医师对文献中病例信息进行提取,对每位患者临床表型及遗传特征进行分析。计算平均缺牙数目、缺牙类型,并记录基因变异类型与患者数目。为了确定表型和基因型之间的相关性,计算上颌弓和下颌弓(左右两侧合并)各牙位缺失牙齿的百分比。按照选择性先天缺牙各牙位缺失率分为3 组:“常见”, 50%以上缺失率;“较常见”, 30%～50%的缺失率; 而“少见”,缺失率低于30%。采用Kruskal-Wallis检验及卡方检验对数据进行比较。P值计算如下: *P≤0.05, **P≤0.01, ***P≤0.001。

1.3 选择性先天缺牙诊断标准

结合个体年龄、影像学资料和口内照片,诊断为选择性先天缺牙,应满足以下几种情况:(1)不伴明显全身畸形及发育异常; (2)根据口腔检查发现牙齿缺失,且没有拔牙与牙齿脱落的病史,以及X线检查未见缺牙区颌骨中有该牙胚影像,即可诊断为牙齿先天缺失(第三磨牙不纳入本次研究统计); (3)年龄应为6 岁以上或不足6 岁但能判断第二磨牙发育情况者。

2 结 果

2.1 文献总体描述

截止检索日期2023 年4 月, PubMed共检索出146 篇文献,其中16 篇文献符合纳入标准。 4 个中文数据库共检索出83篇文献,其中仅有2 篇文献符合纳入标准。通过以上数据库共18篇文献纳入本研究。

2.2 选择性先天缺牙患者的基本信息

通过对18 篇纳入文献的逐一筛选,共有来自41 个家系的131 个携带EDA变异患者符合本次分析的要求:(1)都有详细的EDA基因变异背景数据;(2)有临床影像学资料或有详细牙齿表型描述,其结果可用于本次分析。筛选出的131个病例共有62位男性、56 位女性, 13 人未说明性别,共27 种EDA基因变异被检出(表1)。

表1 伴EDA变异的选择性先天缺牙家系遗传特征

2.3 EDA变异导致选择性先天缺牙的临床特征分析

收集到的 131 例患者缺牙数目及缺牙位置统计,EDA基因变异导致选择性先天缺牙缺失数目范围为0～28 颗,平均缺牙数目及中位数分别为 5.96 颗、8 颗。Ⅱ型先天缺牙(42.0%)在所有患者中占比最高。在不计第三磨牙情况下,EDA基因变异患者在下颌中切牙(47.7%),下颌侧切牙(41.6%)及上颌侧切牙(40.1%)缺失率最高,在上下颌第一、第二磨牙缺失率最低,常呈对称性缺失(表2, 图1)。

图1 131 名伴EDA变异患者牙齿表型特征

表2 EDA变异导致的缺失牙齿的数量及百分比,累及患者的数量和百分比

伴EDA基因变异的男女性患者牙齿表型存在显著差异。(1)从缺牙数目及程度来看,男性明显重于女性: 男性患者缺牙数目范围1～28 颗,平均数及中位数分别为11、 9.5 颗,绝大多数患者表现为Ⅱ型先天缺牙(75.8%)。而女性缺牙数目范围为0～18 颗,平均数及中位数分别1.7、 0 颗,约2/3的女性为无明显表型的携带者; (2)从缺牙位置来看,男女性患者均在上下颌侧切牙及下颌中切牙缺失率最高,但总体表型仍存在差异:男性患者下颌中切牙缺失率最高(86.3%)且显著高于侧切牙,两者差异有统计学意义(P≤0.001)。而女性患者下颌中切牙与侧切牙缺失率无统计学差异(图1)。

2.4 EDA基因变异导致选择性先天缺牙的遗传特征分析

EDA基因位于X染色体q13.1,共有13个外显子(Exon),EDA基因变异导致选择性先天缺牙的遗传方式为X染色体显性遗传。在本研究中,所有男性患者为半合子,而女性为杂合子。EDA基因变异位点常位于7、8或9号外显子(各占20%),变异方式主要为由单个碱基的替换而导致的错义变异(missense,77.8%),少数为缺失变异(deletion,11.1%)、无义变异(nonsense,3.7%)、剪接供体位点变异(splice donor site, 3.7%)及复合杂合变异(complex heterozygous, 3.7%)(表1)。

3 讨 论

EDA基因属于肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor, TNF)超家族的一员,在所有外胚层器官的发育中起作用,包括牙齿、汗腺和头发。因此EDA基因变异不仅可导致单纯型先天缺牙,也可导致综合征型先天缺牙如少汗型外胚层发育不良的发生。后者在临床上除了口腔表现为多数牙缺失乃至全口无牙之外,还有明显的无汗、毛发稀疏等其他外胚层器官发育缺陷症状[4,20]。

在各类单纯型缺牙患者中,EDA基因变异的检出率约9.1%[19]。本研究发现,EDA变异相关选择性先天缺牙主要发生在下颌切牙及上颌侧切牙,这与以往研究结果相近[21]。此外,EDA变异在男女患者缺牙表型有较大差异,主要表现为男性患者先天缺牙发生率及缺失牙数目均显著高于女性患者,同一家系中出现大量男性患者,而女性多为无表型携带者或牙齿缺失程度较轻。考虑到下切牙本来就是单纯型先天缺牙人群中发生频率最高的牙位,并不是与EDA相关的特征表型。因此,在临床诊疗中,对伴下颌切牙及上颌侧切牙缺失的多数牙缺失患者,在结合不同性别家庭成员患病情况后优先筛查EDA基因变异。

EDA相关选择性先天缺牙存在的不同性别表型差异,可能与女性X染色体失活模式及EDA基因杂合变异相关。正常状态下,女性的两个X染色体上的基因是随机失活的,失活的X染色体因功能受抑制而沉默化,进而抑制或削弱有关的临床表型。此外在X染色体遗传模式中,男性半合子变异表型一般重于女性杂合子变异。在本研究中男性均为半合子,女性为杂合子,因而一定程度上也造成了表型差异。

本文通过分析得出了EDA变异导致选择性先天缺牙表型的重要特征,有助于临床上从缺牙表型预测致病基因。同时有助于了解EDA在人类牙胚发育过程中的作用。EDA变异容易导致下颌中切牙、上下颌侧切牙先天缺失,说明这些牙胚对于EDA基因变异的敏感度较高。未来希望通过更多研究实现在胚胎时期通过采取对因治疗、剂量补足等方式促进牙胚继续发育,实现精准治疗,提高患者生活质量。