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第一部分 中国汉族人群BMP2和BMP4基因多态性与先天性缺牙的关联性研究先天缺牙是一种常见的先天牙齿发育异常。以往流行病学调查显示,根据不同的人种和地理分布,其发生率也不同,除了第三磨牙外,其他恒牙的先天缺失概率约为2.6%-11.3%。牙齿的发育是一个非常复杂的过程,是由许多信号通路和分子调控的上皮和间充质相互作用的结果。成纤维生长因子（Fibroblast growth Factors,FGF）,SHH,WNT以及骨形态发生蛋白（Bone morphogenetic proteins,BMPs）这四大通路是公认的参与并影响牙齿发育的信号通路。先天缺牙的病因比较复杂,但至今仍未有明确的阐述。早在1975年,就有学者提出先天缺牙是多种基因参与的疾病。基因多态性即单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphisms,SNPs）,在人类基因组中广泛存在,其数量多,等位基因频率易估计,易于基因分型,适合于对复杂疾病基于群体的基因识别方面的研究,是目前基因多态性研究中常用的方法之一。迄今为止,已有文献报道MSX1,PAX9,AXIN2,EDA,EDARADD等基因的多态性与先天缺牙相关。BMP作为牙齿发育中的重要信号通路之一,其家族成员BMP2、BMP4在牙齿发育的早期就有表达,并在上皮和间充质的相互转化中发挥重要作用。有文献报道,BMP2、BMP4的基因多态性与墨西哥人群的先天缺牙相关,BMP4的基因多态性还与巴西人群的先天缺牙的发生相关。为了探讨中国汉族人群BMP2和BMP4与先天缺牙的相关性,本研究以就诊于江苏省口腔医院和南京市第一人民医院的患者为研究对象设计病例对照研究,共收集到335例先天缺牙病例和444例健康对照人群,所有研究对象均告知实验目的及样本用途,获取其知情同意后,抽取外周静脉血3-5ml,提取基因组DNA,并使用TaqMan技术对BMP2和BMP4共五个多态性位点进行基因分型,并拟进一步进行功能验证。在我们的研究人群中,对照组人群分布符合Hardy-Weinberg平衡,且病例组和对照组的人群性别、年龄分布无差异。BMP2和BMP4基因的五个多态性位点的等位基因频率、基因型分布在缺牙组以及对照组中没有显著性差异。在总体关联分析中,BMP2的两个多态性位点rs3178250和rs15705在病例组和对照组间的基因型分布存在显著性差异（P=0.039和P=0.046,P<0.05）。我们根据缺牙类型对病例组进行了分层分析,结果显示rs3178250、rs15705位点的下切牙隐性模型在病例组和对照组间存在差异,并能增加下切牙的缺失风险(rs3178250,Prec=0.020,ORrec=1.60,95%CIrec=1.08-2.37;rs15705,Prec=0.024,ORrec=1.57,95%CIrec=1.06-2.37),而rs235768的下切牙隐性模型在病例组和对照组间存在差异且其AA基因型较TT基因型能够降低下切牙缺失的风险(Phom=0.03,Prec=0.033,ORrec=0.36,95%CIrec=0.14-0.95)。BMP4（rs17563）与前后牙同时均缺失（APTA）的先天缺牙表型相关,位点突变后能降低先天缺牙发生的风险(PAllele=0.018,ORAllele=0.37,95%CIAllele=0.15-0.87)。本研究结果显示BMP2及BMP4的基因多态性与中国汉族人群的先天缺失相关,但其具体的机制还有待进一步研究。第二部分中国汉族人群BMP2基因多态性与先天性缺牙的功能性研究人类BMP2基因位于20号染色体短臂12区,长16kbp,共含有3个外显子。BMP2基因编码产物为BMP信号通路中的因子,为转化生长因子（transforming growth factor-beta,TGFβ）超家族成员之一。TGFβ超家族参与了牙齿发育的多个阶段,有研究表明其多个家族成员在小鼠的切牙牙髓中有表达。釉结是牙齿发育的信号中心,包括BMP2在内的多种TGFβ超家族成员在其中有所表达。此外,BMP2在成牙本质细胞的分化,牙槽骨的诱导形成以及牙周组织再生中发挥作用。在小鼠胚胎11天和12天,BMP2在上皮也有特异性的表达,对颌骨间充质有直接的分子作用,并能诱导MSX1的表达。除了牙齿胚胎外,在人发育中的颌骨,横纹肌,平滑肌,脊索,鼻气道和食道上皮中BMP2也有所表达。我们的前期关联研究发现BMP2基因3’UTR（3’untranslated region）的rs15705和rs3178250两个位点的变异与中国汉族人群先天缺牙的易感性相关。于是我们通过生物信息学方法预测与这两个位点结合的miRNA（mir-1273d和mir-4639-5p）,并分别转染至293A以及COS7细胞,通过RT-PCR观察BMP2mRNA表达变化情况,并进一步将BMP2 3’UTR报告基因质粒（WT和MT）与mimics共同转染至293A和COS7细胞,观察miRNA与细胞BMP2 3’UTR靶位点结合情况。RT-PCR的结果显示BMP2 mRNA的表达降低（P<0.05）,进一步荧光素酶活性检测结果显示,两个位点突变后,miRNA与BMP2 3’UTR相应位点的结合能力增强（P<0.0001）。因此,我们推测BMP2基因3’UTR的多态性位点rs15705和rs3178250可能通过改变mi R-1273d和mi R-4639-5p与BMP2的结合能力影响BMP2的表达,进而增加先天缺牙的易感性。