章雨秋，秦川嵐，邵華英

無遠端同源盒2基因在口腔頜面部畸形發(fā)生中的作用及作用機制研究進展

章雨秋，秦川嵐，邵華英

川北醫(yī)學院附屬醫(yī)院口腔科，四川南充 637000

口腔頜面部畸形是口腔頜面外科常見疾病，根據(jù)畸形發(fā)生的部位可分為牙齒發(fā)育畸形、頜骨發(fā)育畸形。無遠端同源盒（distal-less homeobox，DLX）基因參與調(diào)控細胞周期與凋亡、器官形態(tài)發(fā)育等過程，DLX2基因作為DLX基因家族中的一員，其表達變化或功能調(diào)節(jié)機制的紊亂都將導致牙齒發(fā)育畸形、頜骨發(fā)育畸形等口腔頜面部畸形的發(fā)生。DLX2基因導致口腔頜面部畸形的作用機制與DLX2基因參與成骨細胞分化和細胞周期的調(diào)控有關，可影響頜面部骨骼及牙齒的形態(tài)和功能；DLX2基因還可通過調(diào)控下游基因的效應表達，影響相關細胞因子的相互作用從而影響軟骨生成，導致口腔頜面部畸形。

無遠端同源盒2基因；口腔頜面部畸形；牙齒發(fā)育畸形；頜骨發(fā)育畸形

口腔頜面部畸形是口腔頜面外科常見疾病，一般可分為先天性畸形和繼發(fā)性畸形［1］，表現(xiàn)形式多種多樣，主要有先天性唇腭裂、牙頜面畸形以及獲得性缺損和畸形等?？谇活M面部畸形發(fā)生率較高，每500～2 500例新生兒中就可出現(xiàn)1例，易導致吞咽困難、語言系統(tǒng)障礙、社會融合不佳等問題［2］，探討口腔頜面部發(fā)育的機制是預防并治療口腔頜面部畸形的關鍵。無遠端同源盒（distal-less homeobox，DLX）基因已被證實在細胞周期與凋亡、器官形態(tài)發(fā)育等方面具有重要作用，被認為是調(diào)控口腔頜面部正常發(fā)育的主要候選基因［3］。無遠端同源盒2（distal-less homeobox 2，DLX2）基因作為DLX基因家族成員，可編碼轉錄因子，在胚胎和口腔頜面部生長發(fā)育中發(fā)揮重要作用［4］，其作用及作用機制吸引著諸多學者研究和關注。現(xiàn)對DLX2基因在口腔頜面部畸形發(fā)生中的作用及作用機制進行綜述，以期從基因角度尋找治療相關疾病的潛在靶點。

1 DLX2基因功能

口腔頜面部發(fā)育涉及多種基因與信號通路［5-6］，其中同源盒基因調(diào)控機制吸引了諸多關注。同源盒基因在生物體內(nèi)廣泛存在，是參與調(diào)控脊椎動物頜面部結構發(fā)育的關鍵轉錄因子，編碼同源域的180-bp DNA序列，具有高度保守性［3］。DLX基因屬于同源盒基因家族，起初被稱為Distal-Less（DLL）基因，包含六位成員，即DLX1/2、DLX3/4和DLX5/6，構成三對聚合對，各聚合對間既存在相似性又各有自身特點及表達范圍。聚合對兩基因間共享基因間增強子，在不同染色體的基因組中以雙烯簇的形式出現(xiàn)，如DLX1/2與2號染色體上的HoxD簇相連，共享基因間增強子i12a和i12b［3］。DLX2基因主要表達部位在細胞核，為蛋白質(zhì)編碼基因，在下頜骨和上頜突的上皮和神經(jīng)嵴衍生間質(zhì)中表達［4］，對于神經(jīng)嵴細胞（NCCs）衍生的口腔頜面部組織的發(fā)育至關重要。NCCs的正常遷移影響口腔頜面部的生長發(fā)育及功能表達，研究［7］表明，NCCs的遷移和分化異常及外胚間葉細胞數(shù)量與質(zhì)量缺陷或中線融合異?？蓪е驴谇活M面部畸形，包括上下頜畸形、牙齒錯位、唇裂和/或腭裂等，而DLX基因與此遷移過程密切相關［8］。當DLX基因家族成員表達異常時都將會影響口腔頜面部發(fā)育，而DLX2在其中扮演著重要角色。DLX基因成員間具有高度重疊性與互補性，這些特性也有利于更深入了解DLX2基因。

2 DLX2基因在口腔頜面部畸形發(fā)生中的作用

口腔頜面部發(fā)育主要來源于第一鰓弓，是一個復雜的過程，涉及五個突起：額鼻突、成對的上頜突及成對的下頜突［9］。因DLX2基因在第一與第二鰓弓的近端和遠端表達，尤其在第一鰓弓發(fā)育中起重要作用，諸多學者認為DLX2基因是調(diào)控第一鰓弓發(fā)育的主要基因［10］。當DLX2調(diào)控第一鰓弓發(fā)育異常時，口腔頜面部相應骨骼被累及，導致各種先天性口腔頜面部畸形的發(fā)生發(fā)展［11］，且隨著時間的推移，在不同的生長發(fā)育階段出現(xiàn)不同的畸形表現(xiàn)。DLX2基因參與調(diào)控NCCs的遷移、增殖、分化，從而影響顱面結構的發(fā)育和表型，在口腔頜面部先天性和發(fā)育性畸形中具有重要調(diào)控作用。根據(jù)畸形發(fā)生的部位可以將其主要分為牙齒發(fā)育畸形、頜骨發(fā)育畸形（最常見的是唇腭裂）。

2.1DLX2基因在牙齒發(fā)育畸形發(fā)生中的作用牙齒發(fā)育是一個多階段、多程序的復雜過程，涉及細胞間相互作用、上皮-間充質(zhì)轉化（EMT）、細胞增殖與分化、組織鈣化、牙齒形態(tài)發(fā)育與萌出［12］。牙齒發(fā)育啟動后，牙板發(fā)育成牙蕾，間充質(zhì)中幾乎全是顱神經(jīng)嵴來源的細胞。當牙胚由蕾狀期向帽狀期發(fā)育時，與牙源性上皮相接的顱神經(jīng)嵴來源的間充質(zhì)細胞發(fā)生凝集，牙源性上皮中的多種信號分子調(diào)控其周圍間充質(zhì)中各種轉錄因子的表達。當牙齒發(fā)育完成時，神經(jīng)嵴來源的細胞就分化成了成牙本質(zhì)細胞、牙髓組織細胞和成牙骨質(zhì)細胞［13］。因此NCCs對于牙齒形態(tài)發(fā)生是至關重要的。同源盒基因在NCCs中表達，形成牙源性同源盒基因編碼牙列模式，DLX2基因參與此模式［14］。

DLX2基因已被證實是牙齒發(fā)育的關鍵轉錄因子［15］。DAI等［16］研究表明，DLX2過表達小鼠表現(xiàn)出牙齒異常，包括切牙交叉咬合、牙根縮短、牙骨質(zhì)沉積增加、牙周韌帶（PDL）紊亂、骨質(zhì)疏松等，即證明DLX2基因表達異常將影響切牙及上下頜磨牙的發(fā)育，并且貫穿牙齒發(fā)育的整個時間段。但另有研究［17］提出不同的結論，其研究表明DLX2基因改變會造成上頜磨牙缺失，但前牙與下頜磨牙發(fā)育正常，導致上頜磨牙缺失的機制可能是間充質(zhì)發(fā)育缺陷誘導軟骨分化，使上頜磨牙發(fā)育部位被異位軟骨占據(jù)。上述實驗結果在DLX2基因異常將導致牙齒發(fā)育畸形上觀點一致，但在DLX2改變是否會導致前牙及上頜磨牙的發(fā)育畸形上存在爭議且缺乏更多的文獻佐證。此爭議提示牙齒的發(fā)育并不能一概而論，在牙列不同部位的牙齒發(fā)育可能由不同的基因序列調(diào)控。但是牙齒發(fā)育畸形多發(fā)生于牙胚發(fā)育過程中，DAI實驗［16］在成年小鼠中評估牙齒與牙周表型，尚不能說明此變化是由于發(fā)育缺陷還是繼發(fā)頜面畸形，仍可進一步優(yōu)化實驗設計。

DLX2基因在牙齒發(fā)育畸形中的作用并非都是不利的，相反DLX2基因是最早被證實對牙齒發(fā)育形成有利的基因。間充質(zhì)干細胞具備干細胞的所有共性，即自我更新、多向分化等特點。牙根尖乳頭干細胞（stem cell fromtheapicalpapilla，SCAPs）是間充質(zhì)干細胞的一種，來源于牙齒未發(fā)育完全的根尖部，可用于牙齒組織的再生修復，具有較高的臨床應用價值。研究［18］表明，SCAPs細胞中使DLX2過表達可促進牙本質(zhì)再生修復，但造成此修復作用的機制尚未發(fā)現(xiàn)。因此更多的基礎研究可沿著此研究方向，探討DLX2是否可成為治療牙本質(zhì)發(fā)育不良藥物的作用靶點。

2.2DLX2基因在頜骨發(fā)育畸形發(fā)生中的作用頜骨發(fā)育畸形是口腔頜面部常見的先天性畸形［19-20］，如唇腭裂、唇裂和/或腭裂、上下頜骨發(fā)育過度或不足等。VANYAI等［21］研究發(fā)現(xiàn)，有19個基因與腭裂有關，其中包括DLX2基因。BARIK等［22］研究與上述觀點一致，從基因檢測角度也發(fā)現(xiàn)DLX2參與唇裂和腭裂，且發(fā)現(xiàn)DLX5也參與其中，DLX2與DLX5基因間具有較強的補償作用。此類疾病常影響正常哺乳，導致患兒營養(yǎng)不良、吐字不清，影響面部美觀性，導致患兒產(chǎn)生自卑感，從而影響心理健康狀態(tài)；還因口、鼻腔相通常導致上呼吸道感染、并發(fā)中耳炎［23］，因此探討DLX2基因在頜骨發(fā)育畸形中的作用至關重要。

DLX2基因可通過功能缺失、功能獲得兩種方法調(diào)控口腔頜面部生長發(fā)育。QIU等［17］使用基因敲除技術構建DLX2基因敲除小鼠模型，結果顯示起源于第一鰓弓的骨骼全部被累及，導致腭裂、骨化延長、骨質(zhì)結構不良等。先前的研究已經(jīng)確定DLX2異常導致上頜骨發(fā)育異常，但下頜骨發(fā)育多由DLX5、DLX6基因調(diào)控［24］。DAI等［25］在此基礎上提出了不同觀點，研究發(fā)現(xiàn)，NCCs中的DLX2過表達導致髁突畸形、軟骨下骨退化和髁突軟骨的組織結構不規(guī)則。此外，DLX2過表達也影響下頜骨發(fā)育，DLX2基因突變小鼠影響口腔頜面骨骼形態(tài)發(fā)育及表型。MCKEOWN等［26］通過轉染質(zhì)粒方法建立DLX2過表達小鼠模型，發(fā)現(xiàn)DLX2過表達會引起鈣黏蛋白及神經(jīng)細胞黏附因子過表達，誘發(fā)細胞異常聚集、神經(jīng)嵴細胞黏附性上升，進而導致口腔頜面部發(fā)育及形態(tài)異常。綜上所述，DLX2基因表達或功能調(diào)節(jié)機制的紊亂都將導致口腔頜面部頜骨發(fā)育畸形。

3 DLX2基因在口腔頜面部畸形發(fā)生中的作用機制

DLX2基因參與成骨細胞分化和細胞周期的調(diào)控，可影響頜面部骨骼及牙齒的形態(tài)和功能。牙齒發(fā)育畸形、頜骨發(fā)育畸形都可由破骨細胞與成骨細胞之間平衡的破壞導致?？谇活M面部骨重塑是一個復雜的動態(tài)過程，即成骨與破骨交替進行以維持組織環(huán)境穩(wěn)態(tài)，由成骨細胞誘導骨形成與破骨細胞介導骨吸收，口腔頜面部發(fā)育完成后此過程也會持續(xù)進行［27］。因此，從成骨分化過程探討牙齒發(fā)育畸形及頜骨發(fā)育畸形發(fā)生發(fā)展的機制有利于臨床治療相關疾病。

DLX2基因能有效激活部分成骨相關因子的表達，是成骨細胞分化的關鍵因素。骨髓間充質(zhì)干細胞（BMSC）和小鼠胚胎成骨細胞前體細胞（MC3T3-E1）的早期成骨過程中觀察到DLX2的上調(diào)，DLX2過表達增強了BMSC和MC3T3-E1細胞系中的堿性磷酸酶（ALP）活性和細胞外基質(zhì)礦化，揭示了DLX2可加速成骨分化［28］。此外，裸鼠的體內(nèi)實驗也觀察到DLX2過表達可促進體內(nèi)骨形成，這表明DLX2在成骨分化和骨形成中起著至關重要的作用［29］。SUN［30］等研究結果與其一致，且發(fā)現(xiàn)DLX2不僅可調(diào)控細胞成骨分化，同時使得該細胞的有絲分裂處于G1/G0期，促進分化和細胞凋亡。WNT信號傳導在維持健康的骨重塑中也起著關鍵作用。ZENG等［28］研究表明，DLX2基因與WNT1相關，可激活Wnt/β-Catenin信號通路，從而促進成骨分化。而CHANG等［31］研究表明，miR-185-5p可通過調(diào)節(jié)DLX2來抑制成釉細胞和成骨細胞的分化，miR-26a可通過靶向DLX2轉錄因子調(diào)節(jié)人脂肪組織來源的干細胞的成骨分化，DLX2也可作為成骨細胞分化的負調(diào)節(jié)因子。miR-185-5p-DLX2軸也為調(diào)節(jié)牙釉質(zhì)和成骨細胞分化提供了新的見解，DLX2調(diào)控成骨分化的機制仍可繼續(xù)研究。

因DLX2與DLX5的相似性，而DLX5在BMP2誘導的Runx2基因表達通路中起中間調(diào)控因子的作用［28］，CHANG等［31］研究發(fā)現(xiàn)，DLX2在BMP2誘導的Runx2基因表達通路中也起中間調(diào)控因子的作用，表明Runx2基因通過miR-185-5p-Dlx2軸調(diào)節(jié)牙釉質(zhì)和成骨，DLX2過表達可能導致Runx2表達的下調(diào)。然而ZHANG等［29］提出不同觀點，DLX2過表達通過OCN和ALP基因的直接上調(diào)調(diào)控成骨分化并加速體內(nèi)骨形成，其對關鍵成骨轉錄因子Runx2、DLX5、Msx2和Osterix的表達水平影響不大。

DLX2基因通過調(diào)控下游基因的效應表達，影響相關細胞因子的相互作用從而影響軟骨生成。DLX2不僅與成骨分化有關，也與成軟骨分化有關。DLX2為miR-199a的靶基因，miR-199a可在不同的生理環(huán)境中靶向調(diào)節(jié)DLX2的表達來抑制早期軟骨細胞分化［31］。NCCs中過表達DLX2會導致軟骨結構異常，包括上頜骨區(qū)域的異位軟骨和小鼠的鼻骨。WANG等［32］研究表明，過表達DLX2可通過調(diào)控Ⅱ型膠原蛋白及凝聚糖的積累，促進早期軟骨分化，并沉默基質(zhì)金屬蛋白酶13（MMP13）基因表達，抑制后期軟骨分化。綜上，DLX2基因在軟骨分化中也有著重要作用，口腔頜面部骨缺損的疾病種類眾多，是否可將DLX2作為骨再生的靶向基因需要后續(xù)更多的研究輔助。

綜上所述，目前DLX2基因對口腔頜面部畸形調(diào)控作用機制的研究已取得眾多成果，口腔頜面部畸形的表現(xiàn)形式多種多樣，主要包括牙齒性、頜骨性畸形兩大類。DLX2基因表達或功能調(diào)節(jié)機制的紊亂都將導致口腔頜面部畸形的發(fā)生，DLX2基因在成骨分化及軟骨分化中有著重要作用。DAI等［14］實驗在成年小鼠中評估牙齒與牙周表型，尚不能說明此變化是由于發(fā)育缺陷還是繼發(fā)頜面畸形，仍可進一步優(yōu)化實驗設計。miR-185-5p-DLX2軸也為調(diào)節(jié)牙釉質(zhì)和成骨細胞分化提供了新的見解，DLX2也有望成為治療牙本質(zhì)發(fā)育不良或口腔頜面部骨缺損疾病藥物的作用靶點。是否Runx2參與調(diào)節(jié)DLX2成骨分化過程仍有爭議，其所調(diào)控的下游信號通路仍未被證實，后續(xù)應對此爭議點進行更多的研究，對為深入理解未來的口腔頜面部畸形臨床預防和治療提供基礎。牙周炎的骨組織再生為現(xiàn)階段研究的熱點，DLX2基因是否也參與了牙周炎的骨吸收與成骨機制未見前人研究，之后本課題組將就此方向進行更多的基礎研究。隨著對DLX2基因在人類疾病中的作用的更深入理解，未來通過藥理學或生物學手段糾正DLX2基因異常表達的治療方法有望用于口腔頜面部畸形等疾病的治療。

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10.3969/j.issn.1002-266X.2022.33.023

R78

A

1002-266X（2022）33-0093-04

南充市市?？萍紤?zhàn)略合作專項（20SXQT0180）。

邵華英（E-mail： 452429167@qq.com）

（2022-06-13）