1、- 2 - 摘 要恒牙萌出過(guò)遲又稱恒牙遲萌，恒牙遲萌影響患者的咀嚼、發(fā)音、美觀，甚至?xí)?duì)患者造成心理負(fù)擔(dān)，顯著 妨礙患者身心健康，影響患者的生活質(zhì)量。而顱骨鎖骨發(fā)育不全（CCD）在基因異常所致多數(shù)恒牙遲萌中最常見(jiàn)。CCD 是一種遺傳性的骨骼系統(tǒng)疾病，也有散發(fā)病例報(bào)道。典型的臨床表現(xiàn)包括前囟閉合延緩或不閉合、鎖骨發(fā)育不良和恒牙遲萌、多生牙等。研究發(fā)現(xiàn) Runx2 基因?yàn)?CCD 致病基因。- 3 - 目錄01 02 03 - 4 - 牙齒萌出過(guò)遲又稱牙齒遲萌，是牙齒萌出顯著晚于正常萌出期?？砂l(fā)生于全部乳、恒牙或部分/個(gè)別牙。牙齒萌出過(guò)程對(duì)顱面部的正常發(fā)育有較大的影響。而且，牙齒遲萌常常會(huì)是局部或

2、全身疾病初始甚至唯一的臨床表現(xiàn)。目前有關(guān)牙齒遲萌發(fā)病機(jī)制的研究主要集中在三個(gè)方面：局部因素、全身因素和遺傳因素。牙齒萌出過(guò)遲- 5 - - 6 - 顱骨鎖骨發(fā)育不全綜合征，即CCD，是一種常染色體顯性遺傳導(dǎo)致的骨骼系統(tǒng)疾病。CCD典型的臨床表現(xiàn)包括前囟閉合延緩或不閉合、鎖骨發(fā)育不良和口腔異常表現(xiàn)。 牙齒異常是CCD的典型臨床表現(xiàn)之一，可表現(xiàn)為乳牙滯留、恒牙遲萌以及多生牙?；颊吆阊姥栏l(fā)育延遲且萌出潛力減弱。大量研究證實(shí)，Runx2基因?yàn)镃CD的致病基因。Runx2基因共有8個(gè)外顯子，目前除了外顯子0、6之外在其他外顯子均已發(fā)現(xiàn)存在突變位點(diǎn)。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的基因突變有上百種，包括缺失、插入、無(wú)義、錯(cuò)義

3、突變以及剪接位點(diǎn)改變等各種類型的突變。顱骨鎖骨發(fā)育不全綜合征- 7 - Runx2（又稱 CBFA1、PEBP2A1、AML3）基因是runt結(jié)構(gòu)域基因家族的一員。Runx2基因全長(zhǎng)220kb，共包含八個(gè)外顯子。Runx2基因編碼轉(zhuǎn)錄因子RUNX2蛋白。RUNX2 是一個(gè)成骨特異性的轉(zhuǎn)錄因子，是成骨細(xì)胞發(fā)生與分化的必要因素。在分化完全的細(xì)胞內(nèi)也可以發(fā)現(xiàn) RUNX2 存在，這說(shuō)明RUNX2在維持細(xì)胞的正常功能中也起著重要作用。Runx2基因RUNX2是牙齒形成的必須因素。Runx2基因突變可以引起CCD。動(dòng)物研究也證實(shí)了這一點(diǎn)。Runx2基因敲除小鼠會(huì)表現(xiàn)出與CCD相似的骨骼發(fā)育異常。CCD患者

4、的牙齒異?？赡苁茄例X發(fā)育形成相關(guān)細(xì)胞的RUNX2功能障礙的直接結(jié)果。這提示RUNX2在牙列形成中起到非常重要的作用。RUNX2 蛋白能與CBF形成異二聚體。CBF是RUNX2維持有效功能所必須的，它可以使RHD處的RUNX結(jié)構(gòu)發(fā)生變構(gòu)而加強(qiáng)與DNA的結(jié)合能力。此外，CBF在維持RUNX的穩(wěn)定中也發(fā)揮重要作用。它可以保護(hù)RUNX蛋白免受泛素-蛋白酶系統(tǒng)的降解。- 8 - Runx2存在多個(gè)亞型。RUNX2有兩種主要的N末端亞型。這兩種亞型從Runx2基因轉(zhuǎn)錄時(shí)分別受近端和遠(yuǎn)端啟動(dòng)子的調(diào)節(jié)。近端啟動(dòng)子的產(chǎn)物以氨基酸MRIPVD為起始，稱為型、PEBP2A 或 P56。遠(yuǎn)端啟動(dòng)子的產(chǎn)物是以MASNS

5、L開(kāi)頭，稱為型、Til-1 或 P57。OSF2（型）是型的剪接變體，僅出現(xiàn)在小鼠。型起始氨基酸為MLHSPH，并且其功能與型相似。型并不是轉(zhuǎn)錄活化所必須的，但可能在轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)中有特殊的作用。RUNX2 亞型- 9 - 型和型功能不同，但都是骨發(fā)育的必要因素。型表達(dá)較廣泛，不僅存在于間充質(zhì)組織中，也存在于成骨細(xì)胞的祖細(xì)胞。型主要在細(xì)胞分化中發(fā)揮作用而且其表達(dá)不受細(xì)胞分化狀態(tài)的影響。型可能參與了膜內(nèi)成骨的起始階段并且持續(xù)發(fā)揮作用直到成骨細(xì)胞分化結(jié)束。型在成骨細(xì)胞分化或BMP2刺激時(shí)表達(dá)增加，這提示型是維持成骨細(xì)胞表型所必須的，而型主要是起調(diào)節(jié)作用。型主要存在于前體成骨細(xì)胞和成骨細(xì)胞中，參與分化后期

6、成骨細(xì)胞的成熟。在成骨細(xì)胞分化后期型、型的表達(dá)及作用差異不大。RUNX2 亞型不同組織各亞型表達(dá)有所差別。新生小鼠切牙成釉細(xì)胞和成牙本質(zhì)細(xì)胞型高表達(dá)，型和型低表達(dá)。研究顯示型和型是牙胚蕾狀期發(fā)育必不可少的。而且型和型是培養(yǎng)的小鼠下頜骨中DMP1、DSPP、AMGN和AMBN轉(zhuǎn)錄的必須因素，在成釉細(xì)胞和成牙本質(zhì)細(xì)胞分化中起重要作用。- 10 - RUNX2 蛋白含有3個(gè)轉(zhuǎn)錄激活區(qū)（AD）和1個(gè)轉(zhuǎn)錄抑制區(qū)（RD）。AD1由N末端的19個(gè)氨基酸所組成。AD2位于谷氨酰胺/丙氨酸殘基組成的Q/A域內(nèi)。AD2的功能主要取決于Q/A域內(nèi)的29個(gè)串連的谷氨酰胺殘基，而不會(huì)受到丙氨酸殘基缺失的影響。串連的氨基

7、酸殘基存在抑制功能并且在核定位中發(fā)揮作用。AD3在N末端的富含脯氨酸/絲氨酸/蘇氨酸的PST結(jié)構(gòu)域內(nèi)。該區(qū)域的突變會(huì)導(dǎo)致RUNX2無(wú)法SMADs產(chǎn)生相互作用，降低成骨細(xì)胞對(duì)TGF-/BMP信號(hào)途徑的反應(yīng)。此外該區(qū)域可以和p300分子相互作用影響成骨素基因的表達(dá)。p300的乙酰轉(zhuǎn)移酶活性可以保護(hù)RUNX2不受SMADs泛素調(diào)節(jié)因子介導(dǎo)的泛素化作用降解以及促進(jìn)RUNX2的轉(zhuǎn)錄活性。RUNX2 結(jié)構(gòu)域RUNX2的Runt結(jié)構(gòu)域可以與靶基因的核心結(jié)合因子位點(diǎn)結(jié)合。核心結(jié)合因子又稱成骨細(xì)胞特異性順式作用元2（OSE2）。OSE2被發(fā)現(xiàn)存在于所有主要的成骨相關(guān)基因，如骨鈣素、型膠原、BSP、骨橋蛋白、MM

8、P-13 及 ALP 這些基因的啟動(dòng)子區(qū)域。OSE2 與其他因素如 AP-1 及 SMADs共同控制這些基因的表達(dá)。- 11 - RD位于PST結(jié)構(gòu)域的C末端。C末端的5個(gè)氨基酸序列(VWRPY)高度保守并可能與TLE或Grg家族的阻遏蛋白結(jié)合而阻遏轉(zhuǎn)錄作用。成骨細(xì)胞分化期間TLE/Grg表達(dá)的下調(diào)可以緩解細(xì)胞分化時(shí)Runx2的抑制作用。RD的其他部分也可以和別的阻遏蛋白作用，如HDAC、SIN3 及YAP等。RUNX2在轉(zhuǎn)錄后會(huì)與核基質(zhì)的特殊區(qū)域結(jié)合而作用于轉(zhuǎn)錄控制以及RUNX2與SMADs、RNA聚合酶等的相互作用。RUNX2的這一作用受核基質(zhì)定位信號(hào)(NMTS)調(diào)節(jié)。NMTS是位于RHD

9、和PST之間，由28個(gè)氨基酸所組成的片段。NMTS區(qū)域的點(diǎn)突變會(huì)影響RUNX2在核內(nèi)的定位，進(jìn)而影響RUNX2與目的基因之間的相互作用。RUNX2 結(jié)構(gòu)域- 12 - Runx2基因與骨組織- 13 - Runx2 基因敲除小鼠軟骨發(fā)育正常，但是沒(méi)有骨組織形成，也沒(méi)有成骨 細(xì)胞及破骨細(xì)胞生成，軟骨細(xì)胞成熟也受到干擾。這些發(fā)現(xiàn)都表明了轉(zhuǎn)錄因子RUNX2是成骨細(xì)胞分化所必須的。 Runx2與成骨細(xì)胞分化- 14 - RUNX2和牙齒成熟及萌出- 15 - Runx2 的表達(dá)控制影響成釉器上皮發(fā)育的下游因素。AMBN 是一種細(xì)胞外基質(zhì)蛋白，它在釉質(zhì)結(jié)晶形成中有一定的作用。鼠 Ambn 基因的啟動(dòng)子包

10、含有兩處 RUNX2 結(jié)合位點(diǎn)。RUNX2 可與 Ambn 啟動(dòng)子重要的功能性區(qū)域結(jié)合。Ambn 啟動(dòng)子 RUNX2 結(jié)合位點(diǎn)的基因突變會(huì)使啟動(dòng)子活性降低。說(shuō)明 RUNX2 在 Ambn 基因轉(zhuǎn)錄中發(fā)揮重要作用。型 Runx2 的 mRNA在幼稚及成熟成釉細(xì)胞內(nèi)仍有強(qiáng)烈表達(dá)。因此，Runx2 參與成釉器形成早期階段和牙冠形成，并且可能在牙釉質(zhì)形成也起直接作用。CCD 患者拔除恒牙的組織學(xué)研究顯示牙齒發(fā)育不全，而乳牙并無(wú)此發(fā)現(xiàn)。成釉細(xì)胞- 16 - 成骨細(xì)胞與成牙本質(zhì)細(xì)胞有一些相似之處，包括類似基因的表達(dá)。成牙本質(zhì)細(xì)胞細(xì)胞外基質(zhì)（DSPP 或 DMP1）的非膠原成分也存在于其他組織，如成骨細(xì)胞和

11、牙周組織，只是表達(dá)水平較低。Runx2 在早期成牙本質(zhì)細(xì)胞表達(dá)上調(diào)。然而與成骨細(xì)胞不同的是，分化成熟的成牙本質(zhì)細(xì)胞 Runx2 顯著降低甚至檢測(cè)不到。此外，小鼠 Dspp 基因調(diào)控子中存在多處 RUNX2 結(jié)合位點(diǎn)。RUNX2 可以提高幼稚成牙本質(zhì)細(xì)胞Dspp 的表達(dá)，下調(diào)較成熟成牙本質(zhì)細(xì)胞 Dspp 表達(dá)。成牙本質(zhì)細(xì)胞- 17 - 細(xì)胞牙骨質(zhì)內(nèi)的多數(shù)細(xì)胞均有不同程度的Runx2基因mRNA和RUNX2 蛋白的表達(dá)。CCD 患者恒牙的無(wú)細(xì)胞和細(xì)胞牙骨質(zhì)均存在缺陷，而乳牙并不受影響。牙骨質(zhì)- 18 - 牙周膜（PDL）成纖維細(xì)胞存在型 Runx2 的表達(dá)。RUNX2通過(guò)抑制作用來(lái)維持PDL的寬度

12、。PDL成骨細(xì)胞的形變會(huì)引起RUNX2表達(dá)增加，及活化ERK/MAPK信號(hào)途徑，提高RUNX2的DNA結(jié)合活性。牙周膜- 19 - RUNX2控制成骨細(xì)胞和成牙本質(zhì)細(xì)胞的成熟，因而，在RUNX2蛋白缺乏組織中牙齒萌出遲緩，CCD患者的牙齒成熟比正常人延遲四年。在牙齒發(fā)育及萌出的整個(gè)過(guò)程中牙槽骨中都有RUNX2的表達(dá)。牙齒萌出受破骨細(xì)胞、成骨細(xì)胞的精確控制。受RANK-RANKL調(diào)節(jié)的牙槽骨破骨細(xì)胞生成是正常牙齒發(fā)育及萌出的必須因素。而CSF-1、RANKL和OPG的空間分布及相對(duì)豐度是決定牙齒周圍骨質(zhì)中破骨細(xì)胞活性的關(guān)鍵因素。證據(jù)顯示RUNX2可以直接或間接的作用于OPGRANKRANKL系統(tǒng)

13、來(lái)影響骨重建過(guò)程，這種作用在牙胚和骨形成或吸收的細(xì)胞之間同步發(fā)生，以保證牙齒在頜骨內(nèi)正確的空間位置。而CCD患者牙齒遲萌及異位萌出或許是因?yàn)镽UNX2功能喪失所致。- 20 - 牙齒的萌出還依賴于牙囊的存在。研究表明，以手術(shù)方法去除小鼠的牙囊，牙齒不能萌出，而保留牙囊用其它惰性物質(zhì)置換牙胚，結(jié)果置換物仍可以萌出。說(shuō)明缺乏牙囊的牙齒不能正常萌出。其次，牙囊還可以分泌集落刺激因子(CSF1)、單核細(xì)胞趨化蛋白(MCP-I)、白介素-la(IL-1a)、上皮生長(zhǎng)因子(EGF)、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子(TGF)等，從而誘導(dǎo)單核細(xì)胞從牙囊組織毛細(xì)血管中進(jìn)入牙囊，然后進(jìn)一步轉(zhuǎn)移至牙槽骨中成為破骨細(xì)胞。牙囊在牙齒萌出中的作用有證據(jù)表明