Wnt3 基因多态性与非综合征型唇腭裂易感性的研究进展

刘 涛综述，郭佳男，宋庆高审校

0 引 言

非综合征型唇腭裂（non-syndromic cleft lip with/without cleft palate，NSCL/P）是一种最常见的颅面部缺陷，也是最常见的先天性畸形之一，全世界平均发病率为1/600，给患者和家庭带来了较大的精神压力和经济负担［1］。NSCL/P 是一个由多基因与环境危险因素共同作用所导致的复杂畸形，其发病机制至今尚未明确。在相关基因的研究中发现，Wnt 基因家族在唇腭裂的发生过程中扮演着重要角色，也是唇腭裂病因学中重要的候选基因，Wnt基因介导的经典Wnt 信号通路在颌面部发育过程中也发挥了重要作用［2-3］。Wnt3 基因属于Wnt 基因家族，是目前研究最多的与NSCL/P 发生相关的Wnt 基因之一，其单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphisms，SNPs）是人类基因组中最丰富的遗传变异形式，也是基因多态性中最为常见且研究最多的一种，可引起不同群体之间的表型差异。参阅以往文献报道，与NSCL/P 相关的Wnt3 基因单核苷酸多态位点主要包括rs11655598、rs142167、rs3809857、 rs9890413、 rs199525、 rs111769、rs3851781 等。迄今为止，由于研究人群、分析方法的不同，所得到的Wnt3 基因SNPs 与NSCL/P 发病关系的结论也不尽相同。因此，进一步探索Wnt3 基因SNPs 与NSCL/P 患儿的易感性具有重要的意义，现本文就近年来对NSCL/P 研究较多的Wnt3 基因SNPs 进行综述，以期对NSCL/P 的病因学提供一定的理论基础。

1 Wnt3基因的生物学功能

Wnt3 基因含有16 个SNPs，位于染色体17q21，这是一个与人类非综合征型颌面部裂口相关的区域［4］。Wnt3 蛋白通过自分泌或旁分泌形式作用于靶细胞膜上卷曲蛋白和低密度脂蛋白受体相关蛋白5/6（LDL receptor related protein5/6，LRP5/6），异常激活Wnt/β-catenin 信号转导通路，进而作用于靶基因，影响细胞的增殖与分化［5-7］。正如Chen 等［8］研究发现，Wnt3/β-catenin 信号通路参与了调节骨关节炎软骨细胞的凋亡。

Wnt3 基因在胚胎发育过程中起重要的作用。Niemann 等［9］研究发现，Wnt3 在人类四肢形成的早期阶段以及颅面部和泌尿生殖系统的发育过程中是必需的，Wnt3 基因的无义突变可导致肢体缺失、NSCL/P 等严重出生缺陷的发生。Barrow 等［10］在动物实验中也发现，Wnt3 基因产生的蛋白质对胚胎发育中的四肢生长至关重要。Holstein［11］和Barrow 等［12］发现，Wnt3 蛋白直接参与动物胚胎发育早期体轴的决定和形成过程的调节，敲除Wnt3基因可导致小鼠原肠胚和体轴以及毛发的形成及生长缺陷。Wnt3 也是神经系统轴突生长的关键内在调节因子［13］。Lewis 等［14］和Lee 等［15］发现，Wnt3 不仅影响小鼠头部的形态，还与大脑中海马体的发育有关。另外，Wnt3 能够促进人胚泡中的滋养层发育，在辅助生殖和干细胞生物学的研究中具有重要意义［16］。Wnt3 不仅能够调节基质细胞特性和支持细胞的活性，还可能与恶性肿瘤的发生相关［17-20］。

2 Wnt3 基因单核苷酸多态性与非综合征型唇腭裂

2.1 rs142167 与非综合征型唇腭裂rs142167 位于Wnt3基因的5′非翻译区内，与所有裂隙表型都有一定的相关性。Chiquet 等［21］研究发现，Wnt3 基因rs142167 与欧美和西班牙人NSCL/P 可能有关。在高加索人群中，Menezes 等［22］证实了Chiquet 等［21］对欧美家庭的研究结果，发现Wnt3基因rs142167位点经Bonferroni 校正后仍在病例对照组中存在统计学差异，进一步支持Wnt3 可能是一种易裂基因的观点。后者研究显示，rs142167与NSCL/P 之间存在较强的关联性，尽管在前者的研究中并没有体现，但两者都揭示了Wnt3 基因与NSCL/P 的发生有一定相关性。在广西柳州地区，张玉［23］发现Wnt3 基因rs142167（A/G）位点多态性与NSCL/P 易感性之间具有统计学关联，且携带G 等位基因的个体患NSCL/P的风险是非携带者的1.65 倍。另外，对比Xin 等［24］与Menezes 等［22］的研究，虽然两者样本量相似，但结果却出现了分歧，前者显示：rs142167与宁夏地区回汉族人群中NSCL/P之间不存在相关性。

2.2 rs3809857 与非综合征型唇腭裂rs3809857位于染色体17q21.31 中，与NSCL/P 具有一定相关性。Rafighdoost 等［3］对伊 朗东南部人群中120 例NSCL/P 患者和112 例正常人进行了病例对照研究，发现Wnt3 基因rs3809857 与NSCL/P 之间显著相关；Mostowska 等［25］检测了波兰人群中210 名NSCL/P 患者和适当匹配的对照组人口中Wnt 基因的14 个SNPs，结果显示：Wnt3 基因rs3809857 与研究样本中NSCL/P 风险降低有关，且具有TT 基因型的个体可以两倍概率降低这种异常的风险发生。

在伊朗人群中，Farrokhi 等［26］采用聚合酶链反应-限制性片段长度多态性（PCR-RFLP）的方法，发现Wnt3基因rs3809857与NSCL/P 存在相关性，而且rs3809857 GT 基因型显著低于对照组，这意味着具有GT 基因型的个体患NSCL/P 的风险降低了数倍。因此，rs3809857中的GT基因型对NSCL/P易感性可能具有一定的保护作用。Lu 等［27］在中国东北人群中的发现与Mostowska 等［25］、Farrokhi 等［26］的研究结果一致，显示Wnt3 基因rs3809857 G 等位基因在父母与患儿之间发生了过度传递，而携带T 等位基因的个体发生NSCL/P 的风险大约降低了两倍。Wang等［28］通过Meta 分析也发现，Wnt3 基因rs3809857 的G 等位基因与NSCL/P 易感性显著相关。可见，常见的G 等位基因可能是NSCL/P 的危险因素，而次要T等位基因可能是NSCL/P易感性的保护因素。然而，张玉［23］在柳州地区178例NSCL/P患儿和178例正常对照儿童的研究中发现，Wnt3 基因rs3809857（A/G）位点多态性与NSCL/P 之间并不存在统计学关联。出现上述差异的原因可能与样本量小有关，进一步扩大样本量的病例对照研究能够更好的解释基因多态性与疾病的相关性。

2.3 rs9890413与非综合征型唇腭裂Lu等［27］研究发现，携带G等位基因的rs9890413增加了中国东北人口约2.37倍患NSCL/P的风险，以家系为基础的关联检验分析显示，G 等位基因在rs9890413中发生过表达，而且G 等位基因在父母与患儿之间发生过度传递。另外，在中国东北地区rs9890413 的最小等位基因频率（MAF=0.03）低于欧美（MAF=0.363）和高加索地区（MAF=0.32），导致这种现象的原因可能与东北地区与西方国家的人口异质性差异有关。尽管MAF 值不同，在病例对照分析中仍然观察到rs9890413 与NSCL/P 之间的显著相关性。Chiquet等［21］与Menezes 等［22］在欧洲、美国、西班牙裔和高加索人群中发现，Wnt3 基因rs9890413 与NSCL/P 的易感性相关。Wang 等［28］通过对相关文献报道进行Meta 分析，结果显示rs9890413 与NSCL/P 之间无相关性。随后，将其中一篇Lu等［27］的研究纳入异质性研究，排出此文献后再次进行敏感性分析，结果发现，rs9890413 A 等位基因与NSCL/P 的易感性显著相关。尽管如此，仍有一些文献报道的结论与之相悖。Rafighdoost 等［3］发现，rs9890413 变异仅轻微降低了NSCL/P 的风险；Mostowska 等［25］在华沙人群中对6 个Wnt 基因进行了14 个多态性位点分析，发现rs9890413 与NSCL/P 之间无相关性；Farrokhi 等［26］在伊朗人口中也发现，rs9890413 G/A 与NSCL/P 无相关性。这些有争议的发现可能与种族起源、环境的差异有关，也体现了NSCL/P本身病因所具备的复杂机制。

2.4 其他单核苷酸位点与非综合征型唇腭裂Lace等［29］研究发现，NSCL/P与Wnt3基因内含子1中rs11655598 存在显著关联，并推测Wnt3 基因单个核苷酸的变异可导致NSCL/P 的发生。然而，Xin 等［24］通过PCR-RFLP 的方法检测Wnt3 基因rs7216231 与NSCL/P 的关系时发现，Wnt3 基因多态性与宁夏地区回汉族人群NSCL/P 易感性不相关。在巴西人群中，Fontoura 等［30］发 现，Wnt3 基 因 内 含 子 区rs199525、rs111769、rs3851781 与NSCL/P 之间也均无相关性。

3 Wnt3基因与其他基因共同作用

Wnt3 和Wnt9b 基因位于与A/WySn 小鼠品系中NSCL/P 自发形成相关的clf1 基因座的11 号染色体上［31］。Wnt9b 从Wnt3 的起始密码子开始大约有相对分子量为32 000 的端粒，在人类肢体和颅面形态发生的早期阶段是必需的。Fontoura 等［30］在对巴西人群Wnt9b 和Wnt3 SNPs 的研究中发现，Wnt9b rs1530364 与NSCL/P 之间有着较强的相关性，尽管在此人群中没有发现Wnt3 SNPs 与NSCL/P 的关联，但在Wnt3 和Wnt9b 基因多态性的单倍体分析中显示，两者SNPs 组合与NSCL/P 的发生存在相关性。即，Wnt3 rs199525-T、rs111769-C、rs3851781-C 和Wnt9b rs1260243-C、rs1530364-G 的单倍型与NSCL/P 相关。在小鼠和人类染色体上，Wnt3 基因和Wnt9b 相邻，共同在小鼠面部外胚层发育过程中高度表达，并可能与LRP6 结合共同调控唇部的发育［32-33］。Juriloff 等［34］也发现，Wnt3 和Wnt9b 是人类唇腭裂研究的最佳候选基因。Menezes 等［22］通过单倍型分析发现，Wnt3 单倍型rs142167-rs199498（AT）、rs111769-rs9890413（TG）、rs142167-rs199498-rs111769 （ATT） 、 rs199498-rs111769-rs9890413（TTG）和Wnt3-Wnt9b 单倍型rs9890413-rs2165846（GG）、rs111769-rs9890413-rs2165846（TGG）在NSCL/P的形成中存在过度传递的现象。

Nikopensius 等［35］发现，Wnt3和成纤维细胞生长因子受体1（recombinant human fibroblast growth factor receptor-1，FGFR1）变异可能与非综合征性腭裂易感性相关，而且Wnt3 rs7218567 与FGFR1 基因之间存在显著的上位作用。Chiquet 等［21］通过广义估计方程（GEE）分析发现，欧美和西班牙裔样本中Wnt 基因中的多个单倍型与NSCL/P 相关，其中Wnt3 rs70602 与Wnt3A rs752107，Wnt3A rs1745420与Wnt5A rs566926 存在基因-基因之间显著的相互作用。当Wnt3 中常见等位基因具有纯合性时，Wnt3A 中罕见等位基因可能具有一定的保护作用。综上，尽管NSCL/P 的遗传机制尚不清楚，但基因与基因之间，以及其单核苷酸多态性之间的相互联系可能部分解释了个体对NSCL/P敏感性的差异。

4 Wnt3基因与环境因素共同作用

关于遗传和环境因素，张玉［23］研究发现，Wnt3基因rs142167、rs3809857 位点突变与孕前6 个月至孕早期不补充叶酸、被动吸烟、经常饮酒、先兆流产、母亲出生缺陷家族史、父亲危险因素接触史等对NSCL/P 的发生在不同程度上存在正相加模型交互 作 用。信 燕 华［36］发 现，Wnt3 基 因rs142167 与rs7216231 之间的交互作用在NSCL/P 的发病中也具有重要意义，而且rs142167、rs7216231 单核苷酸多态性与父亲吸烟、母亲被动吸烟、母亲孕期前3个月服用药物均具有正相加模型的交互作用。可见，基因多态性与环境因素的共同作用能够更好的解释相关疾病的病因学。

5 总结与展望

NSCL/P 是一种多基因遗传性疾病，具有家族聚集性和遗传异质性等特点。目前，对不同地区NSCL/P 患者之间的异质性差异以及NSCL/P 的遗传结构和遗传方式都是极其重要的。尽管有研究发现Wnt3 基因单核苷酸位点与NSCL/P 之间存在一定关联性，但功能实验尚未证实Wnt3基因多态性是否以及如何影响NSCL/P 的形成，Wnt3 基因在NSCL/P病因学中的作用也没有被证实，因此仍需要进一步研究Wnt3基因在人类颅面发育过程中的作用，并确定Wnt3 基因中可能影响不同人群NSCL/P 风险的单倍型和功能变异；总之，Wnt3 基因多态性与NSCL/P之间显著相关，但由于目前研究样本量较小这一局限性，仍需要对更多的种族进行样本量更大的病例-对照研究来进一步证实，为识别高危个体、提供遗传咨询信息、促进NSCL/P预防策略的建立提供一定的理论基础，从而降低NSCL/P 的发病率，减轻家庭以及社会的负担。