釉質發育不全與結合上皮附著異常相關性研究進展

田勝蘭 趙宇琪 王愛芹

釉質發育不全（amelogenesis imperfecta，AI）是一種遺傳性疾病，表現為釉質發育異常，可導致乳牙列和恒牙列釉質形態異常，但通常無其他系統性疾病表現[1]。釉質發育不全病變可產生在釉質形成過程的任何時期，根據影響的階段不同，釉質發育不全可分為形成不全型、鈣化不全型（低礦化型）或成熟不全型。形成不全型為基質形成缺陷，一般由形成或降解釉質基質的蛋白質異常引起，它們通常表現為釉質層薄、釉質表面缺損；鈣化不全型是在初始微晶形成和晶體生長存在缺陷，釉質基質形成正常但無明顯的礦化，表現為釉質色澤變化，并易見到釉質裂紋；而成熟不全型在釉質晶體的生長末期存在缺陷，病變牙形態正常，但出現斑塊狀色澤變化，釉質較正常軟，易磨耗[1-2]。當牙完全萌出后，結合上皮依靠基板和半橋粒附著于釉牙骨質界處，這種有機的附著結構稱為“上皮性附著”[3]。上皮附著的喪失是牙周炎的一種臨床表現[4]。

釉質與結合上皮在生理結構上聯系密切，并且有學者發現釉質發育不全和結合上皮的附著異常可能存在一定相關性。αvβ6整合素、牙成釉細胞相關蛋白（odontogenic ameloblast-associated protein，ODAM）、釉成熟蛋白（amelotin，AMTN）、富含脯氨酸-谷氨酰胺分泌性鈣結合蛋白1（secretory calcium-binding phosphoprotein proline-glutamine rich 1，SCPPPQ1）都在釉質發育中表達，同時也在結合上皮中表達，其中ODAM、AMTN、SCPPPQ1與黏附功能相關，涉及成釉細胞與釉質之間的黏附，以及結合上皮與牙面之間的黏附。有學者發現其中某一蛋白的缺乏可引起釉質發育不全或結合上皮附著異常。本文通過總結現有研究，從αvβ6整合素、ODAM、AMTN以及SCPPPQ1等方面進行系統闡述。

1 釉質與結合上皮的組織學聯系

釉質與結合上皮有密不可分的聯系，從組織發生學上，當釉質發育完成以后，其表面覆蓋著縮余釉上皮，當牙萌出暴露于口腔后，縮余釉上皮與口腔上皮逐漸融合，其內側細胞逐漸變為結合上皮[5]。從生理結構上，正常情況下，結合上皮在釉牙骨質界處附著，形成預防牙周炎發生的第一道生物學屏障，抵抗機械刺激以及微生物定植。牙周組織的細菌可以通過破壞或降解結合上皮細胞間的連接，導致結合上皮與牙齒表面剝離并向根方遷移，形成真性牙周袋[6]。

2 釉質發育不全與結合上皮附著異常相關的可能機制

2.1 αvβ6整合素 哺乳動物表達18種整合素α亞基和8種β亞基，它們可以結合形成24種不同的異二聚體受體。牙周組織中表達多種整合素，有調節細胞附著、維持組織完整性等功能[7]。αvβ6整合素是一種單純的上皮受體，在組織發育過程中表達，但在正常的健康表皮和口腔黏膜中缺乏[8]。Ghannad等[8]的一項研究發現αvβ6整合素在人類和鼠的結合上皮中表達，實驗中通過對β6亞基的消除，特異性誘導αvβ6整合素缺乏的小鼠，β6整合素基因敲除小鼠出現了自發性、慢性牙周炎的典型癥狀，有結合上皮向根方生長、牙周袋形成和牙槽骨吸收，他們推測是由于αvβ6整合素缺乏直接導致上皮黏附異常。αvβ6整合素是轉化生長因子-β1（transforming growth factor-β1，TGF-β1）的主要激活因子，TGF-β1是免疫系統中一個關鍵的抗炎調節劑。αvβ6整合素介導的TGF-β1激活在牙周炎中起到一定的保護作用。TGF-β1會影響T細胞的增殖、分化，抑制幼稚CD4+T細胞的增殖。CD4+T細胞是TGF-β1介導的炎癥調節的重要靶細胞。若TGF-β1介導的T細胞抑制作用喪失，會導致破骨細胞干擾素-γ、腫瘤壞死因子-α和破骨細胞分化因子的增加，以及牙槽骨吸收。同樣是通過結扎誘導的牙周炎模型，αvβ6整合素缺乏的小鼠比野生型小鼠表現出更為嚴重的牙槽骨吸收，推測結合上皮中的αvβ6整合素可以調控AIM2炎性小體和抗炎性白細胞介素-10的表達，從而提供對牙周炎的保護作用[9]。有研究證明，αvβ6整合素通過調節釉蛋白和釉原蛋白基因的表達在牙釉質礦化中起關鍵作用[10]。αvβ6整合素可激活TGF-β1，TGF-β及其受體是牙齒早期發育的重要調節劑。缺乏αvβ6整合素引起牙釉質缺損以及釉蛋白、釉原蛋白的過表達不利于釉質的形成，出現類似于釉質發育不全成熟不全型的表現，包括切牙表面的黃色色素沉著及白堊色改變，磨牙磨耗嚴重。有研究發現β6整合素基因敲除小鼠缺乏αvβ6整合素信號傳導，可能會影響釉原蛋白表達的反饋系統，并導致其在釉質中累積異常，但具體機制尚不清楚[10]。綜上所述，αvβ6整合素的缺乏可以引起牙周炎中結合上皮附著異常，同時αvβ6整合素的缺乏也可引起釉質發育不全。

2.2 特異性基板相關蛋白 在上皮細胞-牙齒界面上存在一種特異性基板（specialized basal lamina，sBL）可介導牙齦上皮細胞黏附在牙面上，ODAM、AMTN和SCPPPQ1已被確定是sBL的成分，它們相互作用，形成一種特殊的超分子聚合物，具有將上皮細胞附著到礦化牙齒表面的作用；并且在釉質形成過程中，sBL具有將成釉細胞的頂端表面附著在成熟的釉質表面的作用[11]。

2.2.1 ODAM ODAM基因屬于分泌性鈣結合磷蛋白基因簇，由釉質礦化過程中的成釉細胞以及結合上皮細胞表達[12]。ODAM基因敲除小鼠中的年老小鼠可以觀察到結合上皮中有炎性細胞積聚，并且向牙根部延伸，結合上皮表現出從牙齒表面剝離，說明ODAM在維持結合上皮完整性中發揮作用[12]。有學者提出ODAM在健康牙齒周圍正常的結合上皮中表達，但是在牙周袋上皮中不表達，并且通過纖維黏連蛋白/層黏連蛋白-整合素-ODAM-Rho鳥嘌呤核苷酸交換因子5（rho guanine nucleotide exchange factor 5，ARHGEF5）-RhoA信號傳導導致細胞骨架重組，調節結合上皮對牙齒表面的黏附[13]。有研究發現在成釉細胞的分泌期，ODAM定位于成釉細胞的細胞核和細胞質內，而在成熟期，其定位于細胞質、成釉細胞與釉質之間[14]。基質金屬蛋白酶20（matrix metalloproteinase 20，MMP20）在成釉細胞的分泌期起著降解釉質蛋白的作用，這對釉質晶體的軸向生長至關重要。同樣的，Runx2在釉質形成中也有非常重要的作用，可能參與成釉器形成的早期階段以及參與形成牙齒形態。Runx2可調控ODAM表達，進而細胞核內的ODAM調控MMP20啟動子活性，這在高等真核細胞的釉質形成中起著關鍵的調控作用，ODAM失活通過抑制MMP20的激活而抑制了釉質礦化[14]。有學者通過對165種胎盤哺乳動物的ODAM編譯并篩選了完整的蛋白質編碼序列，以及側翼內含子區域的序列，發現所有缺少牙齒或牙齒上沒有牙釉質的胎盤哺乳動物中發現了ODAM失活突變，得出該蛋白在牙齒發育、維持與牙釉質表面相連的結合上皮健康相關的結論[15]。

2.2.2 釉成熟蛋白 Iwasaki等[16]通過對鼠的牙髓、牙槽骨細胞、成釉細胞和成牙本質細胞進行DDPCR分析，發現了一種新的成釉細胞特異性基因即AMTN基因。AMTN是一種主要由成釉細胞分泌、表達的蛋白，在釉質形成中起著重要作用[16]。Nakayama等[17]研究中AMTN基因缺陷小鼠出現下頜切牙釉質異常且影響最大，上頜切牙僅輕微變色，磨牙沒有受到影響。Bartlett等[18]研究中發現AMTN基因敲除小鼠下頜切牙的釉質礦化延遲，而上頜切牙和磨牙釉質較正常。有學者根據哥斯達黎加一家庭的全基因組測序證實AMTN基因突變可導致常染色體顯性礦化不全型釉質發育不全，但是機制尚不清楚[19]。成熟階段成釉細胞與牙釉質之間的界面的特征在于有基底層狀結構存在，Moffatt等[20]通過免疫染色發現在基底層檢測到AMTN，他們推測AMTN可作為橋接分子，使成釉細胞緊密附著在釉質礦物質上。AMTN第二個主要定位是在牙齦和成熟牙齒表面之間[20]。AMTN作為參與結合上皮與牙齒表面的附著復合物的形成，從邏輯上猜測AMTN可能具有齦-牙附著功能，但是目前尚不明確這種附著機制[21]。牙齦卟啉單胞菌可釋放酶的混合物，這些酶由胰蛋白酶樣蛋白酶組成，有學者發現，胰蛋白酶樣蛋白酶可降解AMTN和ODAM，從而改變sBL的完整性，影響其黏附性并最終導致結合上皮的剝離[22]。說明牙周病原微生物也可直接攻擊構成sBL的超分子聚合物，sBL的破壞和脫落會導致牙齒周圍的上皮生物學屏障破裂，從而為牙周疾病的發展提供了新的機會[22]。

2.2.3 SCPPPQ1 SCPPPQ1在釉質形成的晚期和結合上皮中表達，并且定位于細胞-牙交界面處的sBL，SCPPPQ1的分布表明它直接或間接參與了上皮細胞和牙齒表面的附著機制，也可能參與釉質形成晚期階段，但是具體功能尚未明了[23]。SCPPPQ1與ODAM、AMTN共同參與sBL構成，sBL可將成釉細胞的頂端表面附著到成熟的牙釉質表面[11]，也可介導上皮細胞與礦化牙齒表面的附著[23]。sBL分子中的任何一種突變都可能影響其完整性，從而導致釉質發育異常或結合上皮在牙齒表面的附著異常[23]。

3 總結與展望

釉質發育不全伴隨結合上皮附著異常的致病機制尚未完全明確，但是，其發病的生理結構存在密切關系。大量研究認為某種蛋白的缺失或缺陷可引起釉質發育不全或者引起結合上皮附著異常，其中αvβ6整合素缺乏的小鼠有類似于釉質發育不全成熟不全型的表現[10]，也有實驗發現αvβ6整合素缺乏的小鼠出現結合上皮向根方生長[8]；ODAM、AMTN與SCPPPQ1都在釉質形成的過程中表達，他們的表達缺陷可能會引起釉質結構的異常，已有研究證實AMTN基因缺陷、缺失小鼠皆出現了釉質發育不全的表現[17-18]，而且ODAM、AMTN與SCPPPQ1作為sBL的組成成分，其中一種蛋白的缺乏可破壞sBL的完整性，從而影響結合上皮的正常附著功能[11，22-23]。眾所周知，在牙周炎的發展過程中，牙齒表面結合上皮附著功能的異常對口腔健康會產生重大影響。遺憾的是，尚未有研究證明釉質發育不全伴隨結合上皮附著異常發生時的具體內在機制。

曾有學者提出局限型侵襲性牙周炎患者的牙根尖而細，牙骨質發育不良，甚至無牙骨質，推測局限型侵襲性牙周炎的病因是牙骨質形成的異常妨礙了牙周膜纖維附著于牙體[24]。由此，筆者認為若牙釉質發育存在異常，也可能引起結合上皮的附著異常，從而引起或者加速牙周炎的進展。所以，在臨床工作中，要特別關注快速進展型牙周炎患者，當其牙周支持組織破壞程度超過菌斑生物膜沉積量時，應著重注意其釉質發育是否存在異常。因此了解釉質發育不全與結合上皮附著異常之間的相關性，對于牙周炎的預防和治療具有重大意義，但需要更具體的實驗來探究兩者之間的關系。