氟斑牙的发病机制和基因多态性的研究进展

昝斌彬 综述 陈黎明,2△ 审校

(1.遵义医科大学，贵州 遵义 563000；2.贵阳市口腔医院，贵州 贵阳 550002)

1 概 况

氟在自然界中一般以化合物的形式存在于土壤、空气、水和食物中，对人体的影响具有两面性：它是构成人体硬组织的重要成分，骨骼和牙齿的生长发育离不开氟的作用；而长期摄入过量的氟将会导致氟中毒。我国是地方性氟中毒病情较严重的国家之一，除了海南省和上海市以外，全国其他省份均有病例分布。地方性氟中毒(简称地氟病)有3种类型，分别是饮水型、燃煤污染型和饮茶型。氟斑牙又称斑釉牙，是氟中毒最常见、最突出的特征性损害。临床上主要表现为：在同一时期萌出牙的釉质上有白垩色到褐色的斑块，严重者还有釉质的实质缺损，常根据病损程度分为白垩型(轻度)、着色型(中度)和缺损型(重度)3种类型。氟斑牙牙面出现的棕黄色着色和缺损不但严重影响美观，还给患者造成了心理困扰，影响人们的身心健康。

2 氟斑牙发病机制研究

2.1氟的摄入、吸收以及分布 氟主要通过被污染的食物、水和空气进入人体，进入消化系统的氟大都在胃部以及肠的上端被吸收，并很快进入血液循环，又随血液到达全身。氟化物可以在人体内长期存在，有大约80%的氟化物通过尿液排出体外，其余部分则被组织器官吸收并储存。氟化物经过肾脏排泄的速度很快，在氟进入人体3～4 h内，肾脏就可以排除大约20%～30%的氟，随后排泄速度逐渐减缓。进入人体后，氟主要分布于骨骼、牙齿、指甲、毛发中，绝大多数氟存在于人体硬组织内，软组织内所含的量很少。氟在骨中迅速沉积，主要在松质骨中。正常人的骨组织中含氟量约为200～300 mg/kg，而地氟病区的人群中骨氟的含量大大超过非地氟病区的人群，可达到1 000 mg/kg。过量的氟在骨组织中形成氟化钙并逐渐沉积，使骨质硬度以及骨密度增加。有学者发现随着牙釉质深度的增加，已萌出牙和未萌牙的平均氟化物含量均降低，且在已萌出牙中，重度氟斑牙的各釉质深度的平均氟含量显著高于正常牙[1]。牙本质中的氟含量约为牙釉质中的3倍。已有研究[2]发现在正常牙本质以及氟斑牙牙本质中，氟含量均为从釉牙本质界向髓腔方向逐渐增加；且氟在离体氟斑牙牙本质外层、中层、内层的含量均高于对照组。

2.2氟化物对成釉细胞的影响 有研究[3]发现过量氟化物会导致成釉细胞损害。氟化物通过干扰成釉细胞内质网的功能而导致蛋白质合成紊乱，并诱导成釉细胞凋亡，对成釉细胞的分化、形态及功能方面产生影响。在牙胚发育过程中，某些信号分子呈时空特异性表达，使牙胚正常发育，从而使成釉细胞正常分化。有研究[4]指出，在氟过量的情况下TGF-β1、Smad4的表达受抑制，胞内信号转导过程受到影响，继而影响了成釉细胞的正常增殖分化，导致釉质发育障碍。还有研究[5]表明过量的氟会抑制碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)的表达，影响釉质正常发育。有学者[6]发现在不同的氟离子浓度下，染氟成釉细胞的形态发生变化：随着氟离子浓度升高，成釉细胞出现越来越明显的细胞皱缩、胞膜破裂，甚至形态紊乱。在过量氟的作用下，体外培养的原代大鼠成釉细胞的体外增值受到抑制，且细胞凋亡被促进。L.Wang等[7]发现在高氟状态下，FasL信号通路被部分激活，导致成釉细胞的细胞器受到破坏。有研究[8]表示在成釉细胞中，氟暴露影响内质网钙离子通道IP3R的功能，使钙离子内流，影响内质网的钙稳态，从而引起内质网应激。氟通过影响成釉细胞使釉质基质减少，进而影响釉质矿化，最终导致氟斑牙的形成。

2.3氟化物对晶体矿化的影响 牙釉质矿化的过程中，有Ca2+，Mg2+等无机盐参与晶体的形成。釉质晶体中包含无定形磷酸钙、磷酸八钙等成熟磷灰石晶体的前体物质。许多学者认为，氟在初始沉淀中会延迟前体物质的形成。有研究[9]表明前体蛋白和矿化离子亚单位的融合可能与釉质晶体的形成有关，氟影响了蛋白矿化亚基的稳定性，从而导致晶体生长起始过程的延缓。而之后，氟的存在就会促进沉淀过程，从而加速矿化。C.Robinson[10]认为在氟化物与晶体的结合阶段，过多的氟通过降低表面能抑制晶体生长，同时抑制晶体表面质子化，影响晶体的生长速度。目前已有研究发现，氟化物能影响釉质晶体表面形态，改变晶体生长方式。H.Chen等[11]学者则发现两种不同途径给氟均能使晶体结构变化，增加晶体的表面粗糙度。而粗糙的晶体其外形轮廓不规则、晶体表面积增加，这种情况蛋白质更易结合，影响晶体生长和釉质矿化。

2.4氟化物对釉质基质蛋白的影响 釉质基质蛋白(EMPs)在釉质形成和矿化中发挥着不可或缺的作用，其成分十分复杂，主要由釉原蛋白组成，占EMPs的90%以上。有研究认为过量氟会通过抑制SD大鼠牙胚中釉原蛋白基因的表达来抑制釉原蛋白，从而影响釉质发育[12]。E.A.Riksen等学者[13]发现在2.25 ppm氟的条件下，釉蛋白、成釉蛋白和基质金属蛋白酶20(MMP-20)的表达均下调，L.Wang等[14]也发现高剂量氟可诱导大鼠成釉细胞凋亡，抑制成釉蛋白分泌。J.Guo等[15]认为在氟的作用下，釉原蛋白与含氟羟基磷灰石晶体的相互作用发生改变，蛋白酶对釉原蛋白的降解延迟。由于在釉质的正常矿化过程中，蛋白酶不断作用于釉质基质，使其降解，而氟中毒抑制了蛋白酶对基质的降解作用，从而影响了晶体的生长。

3 基因多态性与氟斑牙相关性研究

目前的研究[16]发现，在相同的氟暴露条件下，不同个体之间的患病情况存在差异，这提示氟斑牙的发病及严重程度可能有一定的遗传易感性与耐受性。且A.P.Vieira等[17]在不同氟浓度地区的研究中发现，除了氟浓度，个体因素也是影响氟斑牙患病的因素。这更加说明了地氟病是一种环境与遗传因素相互作用的疾病。单核苷酸多态性(SNP)指单个核苷酸在基因组DNA序列中变异而引起的多态性，是序列变异中最常见的形式，占已知DNA多态性的90%以上。通过SNP位点基因型的研究可以分析遗传变异与疾病或性状的相关性。如果存在关联，则在具有该疾病或性状的个体中，特定的等位基因发现基因型或单倍型的可能性比预期的高。因此，携带高风险变异型的人患相关疾病或表现相应性状的风险会相对增加。成釉细胞蛋白(AMBN)基因与氟斑牙的形成有着紧密关系，且有学者发现AMBN基因多态性与氟斑牙相关，且AMBN基因中7号外显子和13号外显子位点多态性可能是氟斑牙的易感因素之一[18]。国内外对钙代谢相关基因中研究较多的有雌激素受体(ER)基因、维生素D受体(VDR)基因、I型胶原α2链(COL1A2)基因和骨钙素(OC)基因等。上述基因与氟斑牙相关性的研究目前尚未得到广泛认可的结论。不少研究者认为ER基因多态性与氟斑牙无明显相关性，但也有学者发现ER Rsa I位点与ESR1位点的多态性可能与氟斑牙相关[19-20]。李风华等[21]发现 VDR Fok Ⅰ基因多态性与儿童氟斑牙的发病无显著关系；但对高原地区儿童氟斑牙的研究又发现VDR Fok Ⅰ与氟斑牙有显著关联[22]。C.Rahila[23]的研究认为COL1A2 PvuⅡ基因多态性与氟斑牙的发病存在显著关联。近年来有不少关于氯离子通道的研究，其基因突变常常导致多种器官的损害，并且某些地氟病的症状与囊性纤维化跨膜传导调节因子(CFTR)基因和电压门控氯通道7(CLCN7)基因突变引起的症状有相似之处。有学者报道了1例因为CLCN7 基因突变引起骨硬化症的患者，而骨硬化症属于氟骨症的主要表现之一，并且该患者出现部分后牙埋藏以及牙根发育障碍[24]。有动物实验[25]发现，CFTR基因敲除的小鼠和CFTR基因突变的小鼠均出现了釉质缺损，切牙颜色改变并且釉质矿化延迟，这与氟斑牙的表型有相似之处。髓过氧化物酶(MPO)属于血红素蛋白酶，其主要功能是在吞噬细胞内杀灭微生物，并且参与调节炎症反应的过程。有研究发现，氟中毒地区人群血液中MPO活性及相应mRNA明显升高，且MPO基因多态性与氟中毒显著相关[26]。同源盒基因(Hox gene)是一类与生物体的生长发育密切相关的基因，Dlx基因(Distal-less homeobox)是同源异型盒基因家族成员之一(在人体中记录为DLX)。国外有学者发现，居住在里约热内卢的非洲裔和欧洲裔人群的氟斑牙患病情况可能与DLX1和DLX2基因多态性有关[27]。

4 总结与展望

综上所述，针对氟斑牙的病因国内外学者已经进行了不同层面且越来越深入的研究。如今，氟斑牙的发病机制的研究进行到分子水平并取得了丰富的成果，氟斑牙的发病是环境和遗传因素相互作用的结果这一观点也越来越被大家认同。经过几十年的努力，氟斑牙已经成为一项可防可控的疾病，通过降氟改水、改炉改灶、改饮低氟砖茶的措施从根本上预防地氟病。目前，氟斑牙在临床上也能取得良好的治疗效果，治疗方案也更加系统化，根据不同病变程度，选择漂白、微研磨、渗透树脂、贴面或全冠修复等治疗方案，据情况可单独或联合使用。一些地区仍有氟中毒的流行，地氟病的防治依然任重道远，还需加强广大民众的健康教育、提高居民经济水平和加强政府职能部门管理。