唇腭裂相关致病基因的研究进展

·56· 第3届中丙部儿科医学发展论坛论文汇编2011年6月16一18日中国·郑州 唇腭裂相关致病基因的研究进展 傅跃先 (重庆医科大学儿童发育疾病研究省部共建教育部重点实验室，重庆医科大学附属儿童医院整形外科，重庆400014) 非综合征型唇腭裂(nonsyndromiccleftlipandpalale， NSCI．．／P)是一种常见的先天性畸形，发生率为l‰～2％o。 不同人群中15％～20％的患者有阳性家族史，因此，遗传 因素被认为在NSCL／P的病因学中占重要的地位。目 前，大多数学者认为NCL／P的发生与环境因素关系密 切。虽然唇腭裂的相关易感基因已经研究了多年，但获 得的结果往往差异很大，甚至结论相反。这是由于 NSCL／P发病基因往往不是单个基因，相关基因较多且相 互间作用机制尚不清楚；同时，环境影响因素和基因之间 关系的研究仍在探讨中。 l腭发育 腭组织来源于胚胎中鼻突和上颌突。人胚胎第6周 早期，双侧腭板从上颌突内侧垂直方向生长，位于舌两 侧。胚胎第8周，舌位置下降，腭板水平方向转动并向中 线生长。胚胎第9周，双侧腭板对向生长，形成腭中缝。 至于腭中嵴上皮细胞的最终转归，现有3种理论：程序性 细胞凋亡，移动到腭口腔或鼻腔侧，上皮间充质转化。胚 胎第12周，腭中缝上皮消失，腭板完全融合。融合完成 后，腭板前2／3开始矿化，形成硬腭，后1／3形成软腭。 腭发育的整个过程受基因与环境的调节。 2相关基因 20世纪90年代以来，国内外一些学者开始从基因定 位的角度做了大量的临床和实验研究，筛选出可能的唇 腭裂基因位点。虽然其结果目前仍有争议，但为深入研 究唇腭裂的病因奠定了重要基础。 2．1 1号染色体 干扰素调节因子6(interferonregulatoryfactor6， IRF6)位于lq324l，是迄今发现的与NSCL／P发病相关的 最具价值的基因之一。最早发现于VanderWoude综合 征(vws)。Zucchero等将IRF6基因作为候选基因，对亚 洲、欧洲和南美洲lO个群体1986个NSCL／P家系采用 单体型和连锁分析以及病例．对照分析进行研究，结果显 示，单纯唇裂或腭裂的发生有12％的遗传因素归因于 IBF6的变异。在已有I例受累患儿的家庭中，IRF6的变 异使其同胞复发风险增加为一般受累同胞复发风险的3 倍。Park等对意大利及中国台湾等人群进行研究，均发 现IRF6与NSCL／P具有显著的相关性。 亚甲基四氧叶酸还原酶(methylenetetrahydrofolate静 duetase，MTHFR)位于lq36，是叶酸代谢的关键酶，将体 基金项目：重庆市自然科学基金重点项目(CSTC。20106BBS299) 内的5，10一亚甲基四氢叶酸还原为5．甲基四氢叶酸，成为 体内叶酸的主要活性形式。研究证实，NSCL／P患儿 MTHFR基因的C(诟7T或A1298C多态性对NSCL／P发生 风险无影响，而患儿母亲有C677T突变，则其后代有发生 NSCL／P的风险。这些结果支持了叶酸代谢与NSCL／P 的发生有关，并了NSCL／P的发生是母亲的基因型 而非胎儿的基因型起主要作用。但Gaspar等的研究 明，MTHFR基因多态性与NSCL／P的发生相关，但其发生 的风险性依赖于后代的基因型。 2．2 2号染色体 转化生长因子俚(transforminggrowthfactorOt，TGF-d) 位于2p13，TGF．a是一种细胞间信号分子。TGF-Ot基因 是目前研究报道最多的位点，该位点与对正常细胞的生 长起调节作用。有学者认为，TGF—a在唇腭裂发生中的 作用相对较小，但仍很重要，可能作为一个修饰因子起作 用。但是，巴西563个家系的病例-对照研究认为，如果不 依赖与其他基因或环境的相互作用，TGF—a基因不是 NSCL／P的相关修饰位点。Beaty等对3种人群(美国、中 国台湾、新加坡)232个NSCL／P核心家系进行2号染色 体上NSCL／P候选基因的研究，发现一个新的候选基 因——锌指蛋白基因533(Zincfingerprotein533， ZNF533)在3种人群中都存在连锁不平衡。ZNF533基因 编码锌指蛋白，对核酸的转录过程进行调控，并在发育中 的腭、唇组织中广泛表达。 2．3 4号染色体 肌肉片段同源盒l基因(musclesegmenthomeobox genel，MSXI)位于4p16，是颌面部发育过程中重要的转 录因子，贯穿于颌面部发育的全过程，并与其他转录因子 相互作用，在颌面部形成中发挥作用。Msxl通过调控 Bmp和Shh信号通路调节腭前区生长。VandenBoogaard 等首次证明该基因在NSCL／P中有直接作用。MSXI基 因敲除小鼠，表现为腭裂和少牙畸形。Suzuki等对越南 168个散在NSCI／P病例及7个有阳性家族史的家系经 测序分析发现，MSXI基因的P147Q错义突变。Park等新 近研究发现，在韩国人群中，MSXI基因突变与NSCI．／P发 生有密切关系。但Blaneo等对56个智利有阳性家族史 的NSCL／P患者进行病例一对照研究．未发现MSXI基因与 NSCL／P的相关性，否定了该染色体区域与NScL／P的关 系。 2．4 6号染色体 易感基因定位于6p23，在HGP22(hemoglobin／hemo- 第3届巾lIti邮儿科医学发展论坛论文fr=编2011年6月16一18日中国·郑州·57· globinhaptoglobinbindingprotein22)和AP2(activatorpro- tein2)基因附近，而这2个基因与颌面部形成有关。最 近，Schuhz等对菲德宾的36个复合家系进行的研究也支 持6p23与NSCL／P有关联。这些数据提示，人类染色体 6p上可能存在致病相关基因，但直接证据尚需进一步研 究。 2．5 8号染色体 为明确NSCL／P的易感基因位点，通过对实验组224 例和对照组383例中欧人群的全基因组研究，发现染色 体8q24．21上640kb的区域有NSCL／P的易感基因。将 来自玛雅人群的149例NSCL／P患者和303例健康儿童 作为研究对象，通过病例-对照研究，发现染色体8q24与 NSCL／P的发生有关。 2．6 11号染色体 脊髓灰质炎病毒受体样l(poliovirusreceptorlikel， PVRLI)基因位于1lq23区域，编码结合素1是免疫球蛋 白相关的跨膜细胞间黏附因子，也是a疱疹病毒主要的 细胞表面受体。目前大多数学者认为，PVRLI基因的突 变地域性较强，绝大多数NSCL／P患者没有这种变异。 Avila等对挪威、丹麦和菲律宾人群研究后发现，PVRLl 基因的G361V在各类型NSCL／P中都存在强过度表达。 Scapoli等对意大利人群唇腭裂病例的研究中发现了 PVRLI基因第3个外显子的突变。导致其表达产物改变。 说明PVRLI与唇腭裂发生有关。 2．7 14号染色体 转化生长因子p3(transforminggrowthfactorp3，TGF一 郾)基因位于14q24上。国内外对若干人群的研究均报 告TGF一133基因与NSCL／P相关。该基因含有CA短片段 重复序列，3种等位基因pl、p2常见，B3比较少见，其信 号蛋白在鼠继发腭的融合中起很重要的作用，直接调节 腭中缝上皮向间充质的分化。TGF一133基因敲除鼠模型 表现为不完全性腭融合障碍；体外实验中，外源性TGF— B3蛋白可以纠正TGF-p3基因敲除胚胎腭融合的缺陷。 有研究证实．外源性TGF一133可以促进唇融合．其机制为 通过促进间充质细胞增殖和血管化来促进屑融合。最近 的研究表明，TGF．133信号通路在腭突MEE细胞迁移和 凋亡过程中同样发挥重要作用。 2．8 15号染色体 GABRB3基因位于染色体的15qll—13区域，动物模 型分析发现．GABRB3在胚胎腭发育过程中起重要的作 用。该基因是意大利人群中NSCL／P的候选基因。 2．9 17号染色体 维甲酸受体a(retinoicacidreceptoralpha．BAR,-,)基 因位于17q21．1，是维甲酸的3种受体(RARs)之一。 RARs可以转化为负性的转习乏调节因子，阻断野生型RAR 的功能。突变的RARs在转基因小鼠身上表达时可以诱 发其后代发牛脑性瘫痪。基闪筛杏研究中发现．RARa基 因及其附近的D17S1299、D175579、D17S2180位点都与 NSCL／P相关。但Suazo等认为，RARa与NSCL／P的发生 无明确关系。 2．1019号染色体 B细胞淋巴因子3(Bcellleukemia／lymphoma-3， BCL3)基因位于19q13．2，是一种生长因子，也是一个原 癌基因，与决定细胞系和细胞循环调整的基因有关。其 功能性突变会导致中部边缘上皮过度生长，引起面部始 基融合紊乱。Warrington等对来自美国、菲律宾、丹麦的 人群进行研究发现，19q13区域与NSCL／P的发生具有显 著的相关性。 2．11X染色体 T—box转录调控因子22(T—boxtranscriptionfactor22， TBX22)编码T—box转录因子，T—box基因家族的成员在脊 椎动物的早期发生中，特别是在中胚层的发育中有重要 的作用。最近，Suphapeetipom等对泰国人群的研究发现， TBX22基因突变与NSCL／P的发生密切相关。 3基因与环境的作用 环境因素的遗传修饰作用在唇腭裂的发生中起重要 作用。目前的研究倾向于认为唇腭裂是基因一环境共同 作用的结果，且研究发现了大量环境影响因子。如致畸因 子(烟草、糖皮质激素、苯妥英钠、维甲酸等)、病毒感染和 营养缺乏等。 1．正tinmer等发现，母亲孕期吸烟会增加胎儿患唇腭裂 的危险性。原因在于胎儿缺乏对烟草中化学物质具有解 毒作用的谷胱甘肽S-转移酶GSrI，I’l和GSTMI。也有研 究发现，父亲吸烟与NSCL／P具有显著相关性，是一很强 的危险因素。Camilla等发现孕早期感染、缺乏营养以及 胎儿内环境的波动都可以增加唇腭裂发生的风险。研究 证实，母孕期维生素及叶酸补给能降低唇腭裂的发病率， 说明营养缺乏(如维生素B族、维生素E等)与唇腭裂的 发生有关。但到目前为止，维生素及叶酸的作用机制仍 不明确。 外源性化学物质诱导的鼠唇腭裂模型也在环境因素 与唇腭裂发生的机制研究中起重要作用。香烟中的TC· DD(2。3，7，8-tetrachlorodibenzo-P—dioxin，2，3，7，8-四氯二 苯二嗯英)可与鼠肝细胞质内芳羟化酶受体(arylhydro- cm'bonreceptor，AhR)结合，该酶活性减低，可介导包括 TCDD在内的多卤芳香族化合物的毒性作用．诱导小鼠腭 裂模型。研究发现，TCDD能引起腭MEE丝状伪足延伸 数馈减少；体外TCDD诱导的腭培养模型中加入TGF一133 能阻止丝状伪足的减少，从而阻止TCDD诱导的腭融合 障碍，TGF-133在此起TCDD解毒剂的作用。Thomae等研 究发现，TCDD诱导的腭裂易感位点位于3号染色体七的 cmtl基阂。最近研究发现，TCDD对于腭部MEE细胞的 大体及分子水平均有影响．最后导致腭裂的发生。目前． 利用苯妥英钠、糖皮质激素、维甲酸等外源性化学物质建 立唇腭裂动物模趔．为基因-环境相互作用诱发肟腭裂的 ·58· 第3届中西部儿科医学发展论坛论文汇编2011年6月16一18日中圈·郑州 机制研究奠定了基础。 4展望 唇腭裂的病因仍不完全明晰。目前公认，NSCL／P是 一种多基因遗传病，其遗传学背景纷繁。复杂的细胞分 化、生长和凋亡的过程涉及了大量的信号分子，编码这些 分子的基因的中断是其发生的可能原因。研究发现，许 多基因位点与NSCL／P有显著的相关性，其中一些位点 可能是环境因子的易感位点，一些可能足起修饰作用的 基因位点，还有一些基因位点可能在唇腭裂发生中起主 要效应。由于唇腭裂病因的复杂性，目前人们对其致病 基因的定位还处于初级阶段，研究结论或相同或相悖，仍 有一些致病基因未被发现。随着研究的深入，不断会有 更多的唇腭裂致病基因被发现，其的功能也将进一步明 了。同时，阐明胚胎早期易感基因与环境因子问相互作 用、基因间的相互作用是将来研究的重点。进一步的研 究有可能实现唇腭裂精确诊断、产前评估、遗传咨询等， 为唇腭裂发生的预防和治疗提供新的方法。 唇腭裂相关致病基因的研究进展 作者： 傅跃先 作者单位： 重庆医科大学儿童发育疾病研究省共建教育部重点实验室,重庆医科大学附属儿童医院 整形 外科,重庆 400014 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Conference_7464857.aspx