章雨秋，秦川岚，邵华英

无远端同源盒2基因在口腔颌面部畸形发生中的作用及作用机制研究进展

章雨秋，秦川岚，邵华英

川北医学院附属医院口腔科，四川南充 637000

口腔颌面部畸形是口腔颌面外科常见疾病，根据畸形发生的部位可分为牙齿发育畸形、颌骨发育畸形。无远端同源盒（distal-less homeobox，DLX）基因参与调控细胞周期与凋亡、器官形态发育等过程，DLX2基因作为DLX基因家族中的一员，其表达变化或功能调节机制的紊乱都将导致牙齿发育畸形、颌骨发育畸形等口腔颌面部畸形的发生。DLX2基因导致口腔颌面部畸形的作用机制与DLX2基因参与成骨细胞分化和细胞周期的调控有关，可影响颌面部骨骼及牙齿的形态和功能；DLX2基因还可通过调控下游基因的效应表达，影响相关细胞因子的相互作用从而影响软骨生成，导致口腔颌面部畸形。

无远端同源盒2基因；口腔颌面部畸形；牙齿发育畸形；颌骨发育畸形

口腔颌面部畸形是口腔颌面外科常见疾病，一般可分为先天性畸形和继发性畸形［1］，表现形式多种多样，主要有先天性唇腭裂、牙颌面畸形以及获得性缺损和畸形等。口腔颌面部畸形发生率较高，每500～2 500例新生儿中就可出现1例，易导致吞咽困难、语言系统障碍、社会融合不佳等问题［2］，探讨口腔颌面部发育的机制是预防并治疗口腔颌面部畸形的关键。无远端同源盒（distal-less homeobox，DLX）基因已被证实在细胞周期与凋亡、器官形态发育等方面具有重要作用，被认为是调控口腔颌面部正常发育的主要候选基因［3］。无远端同源盒2（distal-less homeobox 2，DLX2）基因作为DLX基因家族成员，可编码转录因子，在胚胎和口腔颌面部生长发育中发挥重要作用［4］，其作用及作用机制吸引着诸多学者研究和关注。现对DLX2基因在口腔颌面部畸形发生中的作用及作用机制进行综述，以期从基因角度寻找治疗相关疾病的潜在靶点。

1 DLX2基因功能

口腔颌面部发育涉及多种基因与信号通路［5-6］，其中同源盒基因调控机制吸引了诸多关注。同源盒基因在生物体内广泛存在，是参与调控脊椎动物颌面部结构发育的关键转录因子，编码同源域的180-bp DNA序列，具有高度保守性［3］。DLX基因属于同源盒基因家族，起初被称为Distal-Less（DLL）基因，包含六位成员，即DLX1/2、DLX3/4和DLX5/6，构成三对聚合对，各聚合对间既存在相似性又各有自身特点及表达范围。聚合对两基因间共享基因间增强子，在不同染色体的基因组中以双烯簇的形式出现，如DLX1/2与2号染色体上的HoxD簇相连，共享基因间增强子i12a和i12b［3］。DLX2基因主要表达部位在细胞核，为蛋白质编码基因，在下颌骨和上颌突的上皮和神经嵴衍生间质中表达［4］，对于神经嵴细胞（NCCs）衍生的口腔颌面部组织的发育至关重要。NCCs的正常迁移影响口腔颌面部的生长发育及功能表达，研究［7］表明，NCCs的迁移和分化异常及外胚间叶细胞数量与质量缺陷或中线融合异常可导致口腔颌面部畸形，包括上下颌畸形、牙齿错位、唇裂和/或腭裂等，而DLX基因与此迁移过程密切相关［8］。当DLX基因家族成员表达异常时都将会影响口腔颌面部发育，而DLX2在其中扮演着重要角色。DLX基因成员间具有高度重叠性与互补性，这些特性也有利于更深入了解DLX2基因。

2 DLX2基因在口腔颌面部畸形发生中的作用

口腔颌面部发育主要来源于第一鳃弓，是一个复杂的过程，涉及五个突起：额鼻突、成对的上颌突及成对的下颌突［9］。因DLX2基因在第一与第二鳃弓的近端和远端表达，尤其在第一鳃弓发育中起重要作用，诸多学者认为DLX2基因是调控第一鳃弓发育的主要基因［10］。当DLX2调控第一鳃弓发育异常时，口腔颌面部相应骨骼被累及，导致各种先天性口腔颌面部畸形的发生发展［11］，且随着时间的推移，在不同的生长发育阶段出现不同的畸形表现。DLX2基因参与调控NCCs的迁移、增殖、分化，从而影响颅面结构的发育和表型，在口腔颌面部先天性和发育性畸形中具有重要调控作用。根据畸形发生的部位可以将其主要分为牙齿发育畸形、颌骨发育畸形（最常见的是唇腭裂）。

2.1DLX2基因在牙齿发育畸形发生中的作用牙齿发育是一个多阶段、多程序的复杂过程，涉及细胞间相互作用、上皮-间充质转化（EMT）、细胞增殖与分化、组织钙化、牙齿形态发育与萌出［12］。牙齿发育启动后，牙板发育成牙蕾，间充质中几乎全是颅神经嵴来源的细胞。当牙胚由蕾状期向帽状期发育时，与牙源性上皮相接的颅神经嵴来源的间充质细胞发生凝集，牙源性上皮中的多种信号分子调控其周围间充质中各种转录因子的表达。当牙齿发育完成时，神经嵴来源的细胞就分化成了成牙本质细胞、牙髓组织细胞和成牙骨质细胞［13］。因此NCCs对于牙齿形态发生是至关重要的。同源盒基因在NCCs中表达，形成牙源性同源盒基因编码牙列模式，DLX2基因参与此模式［14］。

DLX2基因已被证实是牙齿发育的关键转录因子［15］。DAI等［16］研究表明，DLX2过表达小鼠表现出牙齿异常，包括切牙交叉咬合、牙根缩短、牙骨质沉积增加、牙周韧带（PDL）紊乱、骨质疏松等，即证明DLX2基因表达异常将影响切牙及上下颌磨牙的发育，并且贯穿牙齿发育的整个时间段。但另有研究［17］提出不同的结论，其研究表明DLX2基因改变会造成上颌磨牙缺失，但前牙与下颌磨牙发育正常，导致上颌磨牙缺失的机制可能是间充质发育缺陷诱导软骨分化，使上颌磨牙发育部位被异位软骨占据。上述实验结果在DLX2基因异常将导致牙齿发育畸形上观点一致，但在DLX2改变是否会导致前牙及上颌磨牙的发育畸形上存在争议且缺乏更多的文献佐证。此争议提示牙齿的发育并不能一概而论，在牙列不同部位的牙齿发育可能由不同的基因序列调控。但是牙齿发育畸形多发生于牙胚发育过程中，DAI实验［16］在成年小鼠中评估牙齿与牙周表型，尚不能说明此变化是由于发育缺陷还是继发颌面畸形，仍可进一步优化实验设计。

DLX2基因在牙齿发育畸形中的作用并非都是不利的，相反DLX2基因是最早被证实对牙齿发育形成有利的基因。间充质干细胞具备干细胞的所有共性，即自我更新、多向分化等特点。牙根尖乳头干细胞（stem cell fromtheapicalpapilla，SCAPs）是间充质干细胞的一种，来源于牙齿未发育完全的根尖部，可用于牙齿组织的再生修复，具有较高的临床应用价值。研究［18］表明，SCAPs细胞中使DLX2过表达可促进牙本质再生修复，但造成此修复作用的机制尚未发现。因此更多的基础研究可沿着此研究方向，探讨DLX2是否可成为治疗牙本质发育不良药物的作用靶点。

2.2DLX2基因在颌骨发育畸形发生中的作用颌骨发育畸形是口腔颌面部常见的先天性畸形［19-20］，如唇腭裂、唇裂和/或腭裂、上下颌骨发育过度或不足等。VANYAI等［21］研究发现，有19个基因与腭裂有关，其中包括DLX2基因。BARIK等［22］研究与上述观点一致，从基因检测角度也发现DLX2参与唇裂和腭裂，且发现DLX5也参与其中，DLX2与DLX5基因间具有较强的补偿作用。此类疾病常影响正常哺乳，导致患儿营养不良、吐字不清，影响面部美观性，导致患儿产生自卑感，从而影响心理健康状态；还因口、鼻腔相通常导致上呼吸道感染、并发中耳炎［23］，因此探讨DLX2基因在颌骨发育畸形中的作用至关重要。

DLX2基因可通过功能缺失、功能获得两种方法调控口腔颌面部生长发育。QIU等［17］使用基因敲除技术构建DLX2基因敲除小鼠模型，结果显示起源于第一鳃弓的骨骼全部被累及，导致腭裂、骨化延长、骨质结构不良等。先前的研究已经确定DLX2异常导致上颌骨发育异常，但下颌骨发育多由DLX5、DLX6基因调控［24］。DAI等［25］在此基础上提出了不同观点，研究发现，NCCs中的DLX2过表达导致髁突畸形、软骨下骨退化和髁突软骨的组织结构不规则。此外，DLX2过表达也影响下颌骨发育，DLX2基因突变小鼠影响口腔颌面骨骼形态发育及表型。MCKEOWN等［26］通过转染质粒方法建立DLX2过表达小鼠模型，发现DLX2过表达会引起钙黏蛋白及神经细胞黏附因子过表达，诱发细胞异常聚集、神经嵴细胞黏附性上升，进而导致口腔颌面部发育及形态异常。综上所述，DLX2基因表达或功能调节机制的紊乱都将导致口腔颌面部颌骨发育畸形。

3 DLX2基因在口腔颌面部畸形发生中的作用机制

DLX2基因参与成骨细胞分化和细胞周期的调控，可影响颌面部骨骼及牙齿的形态和功能。牙齿发育畸形、颌骨发育畸形都可由破骨细胞与成骨细胞之间平衡的破坏导致。口腔颌面部骨重塑是一个复杂的动态过程，即成骨与破骨交替进行以维持组织环境稳态，由成骨细胞诱导骨形成与破骨细胞介导骨吸收，口腔颌面部发育完成后此过程也会持续进行［27］。因此，从成骨分化过程探讨牙齿发育畸形及颌骨发育畸形发生发展的机制有利于临床治疗相关疾病。

DLX2基因能有效激活部分成骨相关因子的表达，是成骨细胞分化的关键因素。骨髓间充质干细胞（BMSC）和小鼠胚胎成骨细胞前体细胞（MC3T3-E1）的早期成骨过程中观察到DLX2的上调，DLX2过表达增强了BMSC和MC3T3-E1细胞系中的碱性磷酸酶（ALP）活性和细胞外基质矿化，揭示了DLX2可加速成骨分化［28］。此外，裸鼠的体内实验也观察到DLX2过表达可促进体内骨形成，这表明DLX2在成骨分化和骨形成中起着至关重要的作用［29］。SUN［30］等研究结果与其一致，且发现DLX2不仅可调控细胞成骨分化，同时使得该细胞的有丝分裂处于G1/G0期，促进分化和细胞凋亡。WNT信号传导在维持健康的骨重塑中也起着关键作用。ZENG等［28］研究表明，DLX2基因与WNT1相关，可激活Wnt/β-Catenin信号通路，从而促进成骨分化。而CHANG等［31］研究表明，miR-185-5p可通过调节DLX2来抑制成釉细胞和成骨细胞的分化，miR-26a可通过靶向DLX2转录因子调节人脂肪组织来源的干细胞的成骨分化，DLX2也可作为成骨细胞分化的负调节因子。miR-185-5p-DLX2轴也为调节牙釉质和成骨细胞分化提供了新的见解，DLX2调控成骨分化的机制仍可继续研究。

因DLX2与DLX5的相似性，而DLX5在BMP2诱导的Runx2基因表达通路中起中间调控因子的作用［28］，CHANG等［31］研究发现，DLX2在BMP2诱导的Runx2基因表达通路中也起中间调控因子的作用，表明Runx2基因通过miR-185-5p-Dlx2轴调节牙釉质和成骨，DLX2过表达可能导致Runx2表达的下调。然而ZHANG等［29］提出不同观点，DLX2过表达通过OCN和ALP基因的直接上调调控成骨分化并加速体内骨形成，其对关键成骨转录因子Runx2、DLX5、Msx2和Osterix的表达水平影响不大。

DLX2基因通过调控下游基因的效应表达，影响相关细胞因子的相互作用从而影响软骨生成。DLX2不仅与成骨分化有关，也与成软骨分化有关。DLX2为miR-199a的靶基因，miR-199a可在不同的生理环境中靶向调节DLX2的表达来抑制早期软骨细胞分化［31］。NCCs中过表达DLX2会导致软骨结构异常，包括上颌骨区域的异位软骨和小鼠的鼻骨。WANG等［32］研究表明，过表达DLX2可通过调控Ⅱ型胶原蛋白及凝聚糖的积累，促进早期软骨分化，并沉默基质金属蛋白酶13（MMP13）基因表达，抑制后期软骨分化。综上，DLX2基因在软骨分化中也有着重要作用，口腔颌面部骨缺损的疾病种类众多，是否可将DLX2作为骨再生的靶向基因需要后续更多的研究辅助。

综上所述，目前DLX2基因对口腔颌面部畸形调控作用机制的研究已取得众多成果，口腔颌面部畸形的表现形式多种多样，主要包括牙齿性、颌骨性畸形两大类。DLX2基因表达或功能调节机制的紊乱都将导致口腔颌面部畸形的发生，DLX2基因在成骨分化及软骨分化中有着重要作用。DAI等［14］实验在成年小鼠中评估牙齿与牙周表型，尚不能说明此变化是由于发育缺陷还是继发颌面畸形，仍可进一步优化实验设计。miR-185-5p-DLX2轴也为调节牙釉质和成骨细胞分化提供了新的见解，DLX2也有望成为治疗牙本质发育不良或口腔颌面部骨缺损疾病药物的作用靶点。是否Runx2参与调节DLX2成骨分化过程仍有争议，其所调控的下游信号通路仍未被证实，后续应对此争议点进行更多的研究，对为深入理解未来的口腔颌面部畸形临床预防和治疗提供基础。牙周炎的骨组织再生为现阶段研究的热点，DLX2基因是否也参与了牙周炎的骨吸收与成骨机制未见前人研究，之后本课题组将就此方向进行更多的基础研究。随着对DLX2基因在人类疾病中的作用的更深入理解，未来通过药理学或生物学手段纠正DLX2基因异常表达的治疗方法有望用于口腔颌面部畸形等疾病的治疗。

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

R78

A

1002-266X（2022）33-0093-04

南充市市校科技战略合作专项（20SXQT0180）。

邵华英（E-mail： 452429167@qq.com）

（2022-06-13）