TGF-β基因与非综合征性唇腭裂相关性研究进展(1)
刘 宁 综述，万伟东 审校
唇腭裂是口腔颌面部最常见的一种先天性发育畸形, 在新生儿的发生率因人种、民族和地区而异,约为1/1 000～1/500,占所有先天性畸形的65%左右,在我国发生率约为1.82‰[1]。非综合征性唇腭裂(nonsydromic cleft of lip with or without palate ,NSCL/P)是指单发的唇裂、腭裂或唇裂合并腭裂，占唇腭裂的70%以上，它是一种排除了其他系统畸形和综合征的唇腭裂，如范德伍德综合征(Van de Woude sydromy)[2]。目前认为，非综合征性唇腭裂是一种复杂的、由遗传和环境因素相互作用所致的多基因多因素遗传病，绝大多数不符合孟德尔遗传模式[3]。国内外学者研究大量的NSCL/P的候选基因，包括TGFA(2p13)、F13A (6p24-25)、BCL3(19q13.2)、MSX1(4p)、RARA(17q)、TGF-β3 (14q24)等[4-5]。TGF-β基因可以调控多种细胞的增值分化、间质形成、在组织损伤修复、骨质再生尤其是在胚胎发育时期的表达起着关键性的作用，近年对TGF-β基因进行了大量的研究。本文就TGF-β基因与非综合征性唇腭裂的关系进行综述，为该病的病因学研究提供一个线索。
1TGF-β基因的分子生物学特征
TGF-β至少有6个结构相关的分子(TGF-β1、TGF-β2、TGF-β3、TGF-β4、TGF-β5、TGF-β6)[6],在哺乳动物中只发现3个亚型即TGF-β1、TGF-β2、TGF-β3,而且结构相关,有60%～80%的序列同源。TGF-β1、2、3的基因分别定位于染色体19q13.1～q13.3、1q41和14q23～24,人类编码TGF-β1 的基因位于染色体19q13上。TGF-β1前体有7个外显子和6个内含子，大小约为100kb。TGF-β的mRNA的范围在1.7～6.5kb，典型的TGF-βmRNA含有1 200个核苷酸编码序列；不同种类的非编码序列差异较大，TGF-β1的非编码区G-C富集，TGF-β2则A-T富集，其它介于两者之间。人TGF-β1mRNA有两个主要转录起始点，相距271个核苷酸。有两个启动子区域，一个位于第一转录起始点上游1 400kb处，另一个位于两个起始点之间。在第一个转录起始位点的上游存在正调控序列、负调控序列和增强子序列,这些序列对TGF-β1 基因启动子的活性具有重要作用。人TGF-β3基因的5′侧翼序列已获克隆，它有一个长的5′非翻译区(1104bp)及一个主要的转录起始点，该位点位于TATA盒下游216bp处。它还包括一个CRE(cAMP反应成分)序列和一个AP2结合序列，这两个序列分别位于TATA盒上游12bp和23bp处。有学者研究，人类TGF-β3启动子中有一个25bp的3XTCCC序列，这个序列与一个新的DNA结合蛋白结合。
2TGF-β基因在颅面发育过程中的表达和作用
基因随机插入和靶基因敲除小鼠技术的应用证明TGF-β基因各亚型在胚胎时期颅面部发育过程中起到重要作用。超过50%的TGF-β1基因敲除小鼠在胚胎期死于卵黄囊缺失。存活者均发生炎症反应并且典型的于一个月内死亡[7]。Kinoshita[8]发现TGF-β1基因突变编码的多肽导致进行性骨干发育不全综合征，并未发现与唇腭裂有关联。TGF-β2突变的小鼠出现了各种颅面缺陷和四肢骨骼的缺失。缺乏TGF-β3基因的小鼠发生了围产期的死亡及明显的腭裂和肺部的延迟发育[9-10]。Sanford[11]研究发现缺乏TGF-β3基因的小鼠显示了不完全的腭架的融合障碍导致了腭裂，并不伴随其它的颅面畸形表明其不同于小鼠缺失TGF-β2引起的颅面畸形，TGF-β3抑制腭架融合是其主要作用机制。尽管TGF-β1基因敲除的小鼠并没有显示任何形式的唇裂，但在体外模型中TGF-β1和TGF-β3在正常和裂开的腭部的成纤维细胞的表达差异表明TGF-β各亚型可能作用不同甚至相互拮抗[12]。
3TGF-β基因多态性与非综合征性唇腭裂的关系
Stoll C等[13]研究高加索人TGF-β1基因与非综合征性唇腭裂的关系，病例组对照组各60人，各组性别、年龄无明显差异。多态标志物为SNP(单核苷酸多态性)，分别位于TGF-β1基因密码子10、25、263，对应的点突变及编码氨基酸改变为T869C(Leu10Pro)、G915C(Arg25Pro)、C788T(Thr263Ile)。考虑到密码子263极性的苏氨酸被非极性的异亮氨酸所取代，可能会影响到血中TGF-β1的浓度，故对TGF-β1血浆浓度同时做了检测，统计分析发现病例组和对照组Arg25Pro基因型具有显著差异(PG(内含子5处104位碱基A变为G)，碱基突变后成为内切酶SfaN1酶切位点。基因分型统计后发现含有G的等位基因增加男性唇腭裂的发病风险(OR=15.92%,95%CI=6.3-41.0)。Lidral[19]对菲律宾人非综合征性唇腭裂的易感基因进行研究，发现在TGF-β3 基因的3′非编码区的CA重复片段不同，出现了3种等位基因(166bp、168bp、170bp)，前两种等位基因比较常见，统计分析未发现各等位基因与唇腭裂发生关联。Tanabe[14]、Sato[20]对日本人群研究只检测出2种等位基因(166bp,168bp)，Sato统计发现等位基因1(166bp)从唇腭裂的患者父母传递给患者的频率有显著意义(P=0.014)。而Tanabe未发现TGF-β3各等位基因与唇腭裂有关联。焦晓辉[5]在中国人群中检测出全部3种等位基因，且统计发现TGF-β3 的基因频率在患病组与对照组和有无家族史的病例比较中均有统计学意义。李志萍[21]以TGF-β3 基因X5.1多态性与唇腭裂进行统计学研究未发现有关联。Mitchell[22]对丹麦人的非综合征性唇腭裂研究，TGF-β3CA重复序列、X5.1为多态标志物，结果发现TGF-β3CA多态性与单纯性腭裂相关联。, 百拇医药(刘 宁 万伟东)
唇腭裂是口腔颌面部最常见的一种先天性发育畸形, 在新生儿的发生率因人种、民族和地区而异,约为1/1 000～1/500,占所有先天性畸形的65%左右,在我国发生率约为1.82‰[1]。非综合征性唇腭裂(nonsydromic cleft of lip with or without palate ,NSCL/P)是指单发的唇裂、腭裂或唇裂合并腭裂，占唇腭裂的70%以上，它是一种排除了其他系统畸形和综合征的唇腭裂，如范德伍德综合征(Van de Woude sydromy)[2]。目前认为，非综合征性唇腭裂是一种复杂的、由遗传和环境因素相互作用所致的多基因多因素遗传病，绝大多数不符合孟德尔遗传模式[3]。国内外学者研究大量的NSCL/P的候选基因，包括TGFA(2p13)、F13A (6p24-25)、BCL3(19q13.2)、MSX1(4p)、RARA(17q)、TGF-β3 (14q24)等[4-5]。TGF-β基因可以调控多种细胞的增值分化、间质形成、在组织损伤修复、骨质再生尤其是在胚胎发育时期的表达起着关键性的作用，近年对TGF-β基因进行了大量的研究。本文就TGF-β基因与非综合征性唇腭裂的关系进行综述，为该病的病因学研究提供一个线索。
1TGF-β基因的分子生物学特征
TGF-β至少有6个结构相关的分子(TGF-β1、TGF-β2、TGF-β3、TGF-β4、TGF-β5、TGF-β6)[6],在哺乳动物中只发现3个亚型即TGF-β1、TGF-β2、TGF-β3,而且结构相关,有60%～80%的序列同源。TGF-β1、2、3的基因分别定位于染色体19q13.1～q13.3、1q41和14q23～24,人类编码TGF-β1 的基因位于染色体19q13上。TGF-β1前体有7个外显子和6个内含子，大小约为100kb。TGF-β的mRNA的范围在1.7～6.5kb，典型的TGF-βmRNA含有1 200个核苷酸编码序列；不同种类的非编码序列差异较大，TGF-β1的非编码区G-C富集，TGF-β2则A-T富集，其它介于两者之间。人TGF-β1mRNA有两个主要转录起始点，相距271个核苷酸。有两个启动子区域，一个位于第一转录起始点上游1 400kb处，另一个位于两个起始点之间。在第一个转录起始位点的上游存在正调控序列、负调控序列和增强子序列,这些序列对TGF-β1 基因启动子的活性具有重要作用。人TGF-β3基因的5′侧翼序列已获克隆，它有一个长的5′非翻译区(1104bp)及一个主要的转录起始点，该位点位于TATA盒下游216bp处。它还包括一个CRE(cAMP反应成分)序列和一个AP2结合序列，这两个序列分别位于TATA盒上游12bp和23bp处。有学者研究，人类TGF-β3启动子中有一个25bp的3XTCCC序列，这个序列与一个新的DNA结合蛋白结合。
2TGF-β基因在颅面发育过程中的表达和作用
基因随机插入和靶基因敲除小鼠技术的应用证明TGF-β基因各亚型在胚胎时期颅面部发育过程中起到重要作用。超过50%的TGF-β1基因敲除小鼠在胚胎期死于卵黄囊缺失。存活者均发生炎症反应并且典型的于一个月内死亡[7]。Kinoshita[8]发现TGF-β1基因突变编码的多肽导致进行性骨干发育不全综合征，并未发现与唇腭裂有关联。TGF-β2突变的小鼠出现了各种颅面缺陷和四肢骨骼的缺失。缺乏TGF-β3基因的小鼠发生了围产期的死亡及明显的腭裂和肺部的延迟发育[9-10]。Sanford[11]研究发现缺乏TGF-β3基因的小鼠显示了不完全的腭架的融合障碍导致了腭裂，并不伴随其它的颅面畸形表明其不同于小鼠缺失TGF-β2引起的颅面畸形，TGF-β3抑制腭架融合是其主要作用机制。尽管TGF-β1基因敲除的小鼠并没有显示任何形式的唇裂，但在体外模型中TGF-β1和TGF-β3在正常和裂开的腭部的成纤维细胞的表达差异表明TGF-β各亚型可能作用不同甚至相互拮抗[12]。
3TGF-β基因多态性与非综合征性唇腭裂的关系
Stoll C等[13]研究高加索人TGF-β1基因与非综合征性唇腭裂的关系，病例组对照组各60人，各组性别、年龄无明显差异。多态标志物为SNP(单核苷酸多态性)，分别位于TGF-β1基因密码子10、25、263，对应的点突变及编码氨基酸改变为T869C(Leu10Pro)、G915C(Arg25Pro)、C788T(Thr263Ile)。考虑到密码子263极性的苏氨酸被非极性的异亮氨酸所取代，可能会影响到血中TGF-β1的浓度，故对TGF-β1血浆浓度同时做了检测，统计分析发现病例组和对照组Arg25Pro基因型具有显著差异(PG(内含子5处104位碱基A变为G)，碱基突变后成为内切酶SfaN1酶切位点。基因分型统计后发现含有G的等位基因增加男性唇腭裂的发病风险(OR=15.92%,95%CI=6.3-41.0)。Lidral[19]对菲律宾人非综合征性唇腭裂的易感基因进行研究，发现在TGF-β3 基因的3′非编码区的CA重复片段不同，出现了3种等位基因(166bp、168bp、170bp)，前两种等位基因比较常见，统计分析未发现各等位基因与唇腭裂发生关联。Tanabe[14]、Sato[20]对日本人群研究只检测出2种等位基因(166bp,168bp)，Sato统计发现等位基因1(166bp)从唇腭裂的患者父母传递给患者的频率有显著意义(P=0.014)。而Tanabe未发现TGF-β3各等位基因与唇腭裂有关联。焦晓辉[5]在中国人群中检测出全部3种等位基因，且统计发现TGF-β3 的基因频率在患病组与对照组和有无家族史的病例比较中均有统计学意义。李志萍[21]以TGF-β3 基因X5.1多态性与唇腭裂进行统计学研究未发现有关联。Mitchell[22]对丹麦人的非综合征性唇腭裂研究，TGF-β3CA重复序列、X5.1为多态标志物，结果发现TGF-β3CA多态性与单纯性腭裂相关联。, 百拇医药(刘 宁 万伟东)