Đặc điểm bất thường răng hàm mặt và kiểu gen ở bệnh nhân tạo xương bất toàn

Đặc điểm bất thường răng hàm mặt và kiểu gen ở bệnh nhân tạo xương bất toànĐặc điểm bất thường răng hàm mặt và kiểu gen ở bệnh nhân tạo xương bất toànĐặc điểm bất thường răng hàm mặt và kiểu gen ở bệnh nhân tạo xương bất toànĐặc điểm bất thường răng hàm mặt và kiểu gen ở bệnh nhân tạo xương bất toànĐặc điểm bất thường răng hàm mặt và kiểu gen ở bệnh nhân tạo xương bất toànĐặc điểm bất thường răng hàm mặt và kiểu gen ở bệnh nhân tạo xương bất toànĐặc điểm bất thường răng hàm mặt và kiểu gen ở bệnh nhân tạo xương bất toànĐặc điểm bất thường răng hàm mặt và kiểu gen ở bệnh nhân tạo xương bất toànĐặc điểm bất thường răng hàm mặt và kiểu gen ở bệnh nhân tạo xương bất toànĐặc điểm bất thường răng hàm mặt và kiểu gen ở bệnh nhân tạo xương bất toànĐặc điểm bất thường răng hàm mặt và kiểu gen ở bệnh nhân tạo xương bất toànĐặc điểm bất thường răng hàm mặt và kiểu gen ở bệnh nhân tạo xương bất toànĐặc điểm bất thường răng hàm mặt và kiểu gen ở bệnh nhân tạo xương bất toànĐặc điểm bất thường răng hàm mặt và kiểu gen ở bệnh nhân tạo xương bất toànĐặc điểm bất thường răng hàm mặt và kiểu gen ở bệnh nhân tạo xương bất toànĐặc điểm bất thường răng hàm mặt và kiểu gen ở bệnh nhân tạo xương bất toànĐặc điểm bất thường răng hàm mặt và kiểu gen ở bệnh nhân tạo xương bất toànĐặc điểm bất thường răng hàm mặt và kiểu gen ở bệnh nhân tạo xương bất toànĐặc điểm bất thường răng hàm mặt và kiểu gen ở bệnh nhân tạo xương bất toànĐặc điểm bất thường răng hàm mặt và kiểu gen ở bệnh nhân tạo xương bất toànĐặc điểm bất thường răng hàm mặt và kiểu gen ở bệnh nhân tạo xương bất toànĐặc điểm bất thường răng hàm mặt và kiểu gen ở bệnh nhân tạo xương bất toànĐặc điểm bất thường răng hàm mặt và kiểu gen ở bệnh nhân tạo xương bất toànĐặc điểm bất thường răng hàm mặt và kiểu gen ở bệnh nhân tạo xương bất toànĐặc điểm bất thường răng hàm mặt và kiểu gen ở bệnh nhân tạo xương bất toànĐặc điểm bất thường răng hàm mặt và kiểu gen ở bệnh nhân tạo xương bất toànĐặc điểm bất thường răng hàm mặt và kiểu gen ở bệnh nhân tạo xương bất toànĐặc điểm bất thường răng hàm mặt và kiểu gen ở bệnh nhân tạo xương bất toànĐặc điểm bất thường răng hàm mặt và kiểu gen ở bệnh nhân tạo xương bất toànĐặc điểm bất thường răng hàm mặt và kiểu gen ở bệnh nhân tạo xương bất toànĐặc điểm bất thường răng hàm mặt và kiểu gen ở bệnh nhân tạo xương bất toànĐặc điểm bất thường răng hàm mặt và kiểu gen ở bệnh nhân tạo xương bất toàn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC Y HÀ NỘI

NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG

ĐẶC ĐIỂM BẤT THƯỜNG RĂNG HÀM MẶT VÀ KIỂU GEN

Ở BỆNH NHÂN TẠO XƯƠNG BẤT TOÀN

LUẬN ÁN TIẾN SĨ RĂNG HÀM MẶT

HÀ NỘI - 2024

TRƯỜNG ĐẠI HỌC Y HÀ NỘI

NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG

ĐẶC ĐIỂM BẤT THƯỜNG RĂNG HÀM MẶT VÀ KIỂU GEN

Ở BỆNH NHÂN TẠO XƯƠNG BẤT TOÀN

Chuyên ngành : Răng Hàm Mặt

LUẬN ÁN TIẾN SĨ RĂNG HÀM MẶT

Người hướng dẫn khoa học:

1 PGS.TS Tống Minh Sơn

2 GS.TS Trần Vân Khánh

HÀ NỘI - 2024

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất tới PGS.TS Tống Minh Sơn, GS.TS Trần Vân Khánh, những người Thầy - Cô đáng kính luôn động viên, giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện luận án

Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các y bác sĩ, nhân viên khoa Nội tiết – Chuyển hóa – Di truyền , Bệnh viện Nhi Trung Ương, các cán bộ Trung tâm nghiên cứu gen – protein, Trường Đại học Y Hà Nội đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi thực hiện nghiên cứu

Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến Ban Lãnh đạo, Thầy cô, các đồng nghiệp của Viện Đào tạo Răng Hàm Mặt luôn khuyến khích, chia sẻ kiến thức, kinh nghiệm, giúp tôi hoàn thành luận án

Cuối cùng, tôi xin gửi lòng biết ơn tới gia đình, đồng nghiệp, bạn bè thân thiết đã luôn động viên, hỗ trợ tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu

Nghiên cứu sinh

Nguyễn Thị Thu Hương

LỜI CAM ĐOAN

Tôi là Nguyễn Thị Thu Hương, nghiên cứu sinh khóa 37 Trường Đại học Y Hà Nội, chuyên ngành Răng Hàm Mặt, xin cam đoan:

1 Đây là luận án do bản thân tôi trực tiếp thực hiện dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Tống Minh Sơn và GS.TS Trần Vân Khánh;

2 Công trình này không trùng lặp với bất kỳ nghiên cứu nào khác đã được công bố tại Việt Nam;

3 Các số liệu và thông tin trong nghiên cứu là hoàn toàn chính xác, trung thực và khách quan, đã được xác nhận và chấp thuận của cơ sở nơi nghiên cứu

Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm trước pháp luật về những cam kết này

Hà Nội, ngày tháng năm 2024

Người viết cam đoan

Nguyễn Thị Thu Hương

DANH MỤC CÁC CHỮ CÁI VIẾT TẮT

Medical Genetics

Hiệp hội Bệnh học phân tử và

Di truyền Y học Hoa Kỳ

encoding the proα1

Gen mã hóa chuỗi α1 của

Collagen týp I

encoding the proα2

Gen mã hóa chuỗi α2 của

Collagen týp I C-terminal Carboxy-terminal Đầu tận C

DNA Deoxyribonucleic acid

DI Dentinogenesis imperfecta Sinh ngà bất toàn

DFT/dft Decayed, filled teeth Chỉ số sâu, trám răng

vĩnh viễn/ răng sữa DPP Dentin phosphoprotein Protein ngà phosphoprotein

DSP Dentin sialoprotein Protein ngà sialoprotein

mRNA Messenger Ribonucleic acid

OI Osteogenesis Imperfecta Tạo xương bất toàn

PAR Peer assessment rating Đánh giá ngang hàng

MỤC LỤC

ĐẶT VẤN ĐỀ 1

Chương 1: TỔNG QUAN 3

1.1 Khái niệm và sinh bệnh học của bệnh tạo xương bất toàn 3

1.1.1 Phân loại 3

1.1.2 Bệnh sinh của bệnh tạo xương bất toàn 6

1.1.3 Bất thường về collagen ở bệnh tạo xương bất toàn 7

1.1.4 Chẩn đoán bệnh tạo xương bất toàn 7

1.1.5 Điều trị cho trẻ em mắc bệnh tạo xương bất toàn 8

1.1.6 Sinh tổng hợp collagen 9

1.2 Các bất thường răng hàm mặt trên bệnh nhân tạo xương bất toàn 11

1.2.1 Xương 11

1.2.2 Sự phát triển của răng 11

1.2.3 Ngà răng 12

1.2.4 Các bất thường răng hàm mặt 15

1.3 Các đột biến gen liên quan đến bệnh tạo xương bất toàn và mối liên quan kiểu gen-kiểu hình 20

1.3.1 Các gen collagen COL1A1 và COL1A2 20

1.3.2 Sinh tổng hợp collagen, sửa đổi và bài tiết 21

1.3.3 Gen ảnh hưởng đến chức năng và biệt hóa của nguyên bào tạo xương 26 1.3.4 Các gen ảnh hưởng đến độ ổn định xương 28

1.3.5 Mối liên quan về kiểu gen - kiểu hình răng hàm mặt trên bệnh nhân tạo xương bất toàn 32

1.4 Tổng quan về nghiên cứu về bệnh OI trên bệnh nhân Việt Nam 32

1.4.1 Các bài báo bằng tiếng Anh 33

1.4.2 Các bài báo bằng tiếng Việt 34

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 35

2.1 Thời gian và địa điểm nghiên cứu 35

2.1.1 Địa điểm nghiên cứu 35

2.1.2 Thời gian nghiên cứu 35

2.2 Đối tượng nghiên cứu 35

2.2.1 Tiêu chuẩn lựa chọn vào mẫu nghiên cứu 35

2.2.2 Tiêu chuẩn loại trừ khỏi mẫu nghiên cứu 37

2.3 Phương pháp nghiên cứu 37

2.3.1 Thiết kế nghiên cứu 37

2.3.2 Cỡ mẫu 37

2.3.3 Các biến số nghiên cứu 39

2.3.4 Các tiêu chuẩn sử dụng trong đánh giá bệnh lý răng miệng 43

2.3.5 Quy trình nghiên cứu 52

2.3.6 Hạn chế sai số trong nghiên cứu 59

2.3.7 Xử lý số liệu 59

2.3.8 Đạo đức trong nghiên cứu 59

Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 61

3.1 Bất thường răng hàm mặt trên bệnh nhân tạo xương bất toàn 61

3.1.1 Tuổi, giới và phân loại bệnh nhân tạo xương bất toàn 61

3.1.2 Đặc điểm sinh ngà bất toàn ở bệnh nhân tạo xương bất toàn 61

3.1.3 Đặc điểm khớp cắn trên bệnh nhân tạo xương bất toàn 68

3.1.4 Đánh giá khớp cắn theo chỉ số PAR và chỉ số sai lệch 69

3.1.5 Đặc điểm taurodontism trên bệnh nhân tạo xương bất toàn 72

3.1.6 Tình trạng mọc răng, thiếu răng, răng mọc kẹt trên bệnh nhân tạo xương bất toàn 75

3.1.7 Tình trạng sâu răng trên bệnh nhân tạo xương bất toàn 77

3.1.8 Tình trạng viêm lợi trên bệnh nhân OI 78

3.1.9 Một số đặc điểm hình thái khuôn mặt bệnh nhân tạo xương bất toàn 79

3.2 Biến thể gen liên quan đến các bất thường răng hàm mặt ở bệnh nhân tạo xương bất toàn 80

3.2.1 Đặc điểm chung 80

3.2.2 Mối liên quan giữa týp OI và đột biến gen 86

3.2.3 Mối liên quan giữa DI và đột biến gen 88

3.2.4 Mối liên quan giữa taurodontism và đột biến gen 91

3.2.5 Mối liên quan giữa sai khớp cắn và đột biến gen 92

3.2.6 Mối liên quan giữa thiếu răng khác và đột biến gen 93

3.2.7 Một số sơ đồ phả hệ 93

Chương 4: BÀN LUẬN 97

4.1 Một số đặc điểm về răng hàm mặt của nhóm nghiên cứu 97

4.1.1 Đặc điểm về tuổi giới và týp phân loại bệnh tạo xương bất toàn 97

4.1.2 Đặc điểm về sinh ngà bất toàn trên bệnh nhân tạo xương bất toàn 100 4.1.3 Đặc điểm khớp cắn trên bệnh nhân tạo xương bất toàn 109

4.1.4 Đánh giá mức độ trầm trọng của khớp cắn qua chỉ số PAR và chỉ số sai lệch 110

4.1.5 Đặc điểm taurodontism trên bệnh nhân tạo xương bất toàn 114

4.1.6 Tình trạng mọc răng, thiếu răng, răng mọc kẹt trên bệnh nhân tạo xương bất toàn 118

4.1.7 Tình trạng sâu răng trên bệnh nhân tạo xương bất toàn 120

4.1.8 Tình trạng viêm lợi trên bệnh nhân tạo xương bất toàn 121

4.1.9 Một số đặc điểm hình thái khuôn mặt bệnh nhân tạo xương bất toàn 122

4.2 Đột biến gen trên bệnh nhân tạo xương bất toàn 123

4.2.1 Gen mã hóa Colagen týp I 123

4.2.2 Gen mã hóa collagen khác 129

4.2.3 Gen không mã hóa collagen 130

4.2.4 Mối liên quan giữa kiểu gen và kiểu hình 132

4.2.5 Mối liên quan giữa sinh ngà bất toàn và đột biến gen 134

4.2.6 Mối liên quan giữa taurodontism và đột biến gen 136

4.2.7 Mối liên quan giữa sai khớp cắn và đột biến gen 137

4.2.8 Một số nghiên cứu về mối liên quan kiểu gen – kiểu hình 137

4.2.9 Hạn chế nghiên cứu 140

KẾT LUẬN 141

KHUYẾN NGHỊ 143 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU

ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1: Phân loại OI biến đổi từ hệ thống phân loại của Sillence và cộng sự 4 Bảng 1.2 Danh sách các gen mã hóa protein liên quan đến bệnh tạo xương

bất toàn 5

Bảng 1.3: Phân loại sinh ngà toàn truyền thống theo Shields 16

Bảng 2.1 Đặc điểm X-quang bệnh nhân OI 36

Bảng 2.2 Biến số dùng trong nghiên cứu 39

Bảng 2.3: Sự thay đổi triệu chứng lâm sàng và X-quang của sinh ngà bất toàn từ thể nhẹ đến nặng 43

Bảng 2.4 Các thành phần của chỉ số PAR 45

Bảng 2.5 Các thành phần của chỉ số sai lệch 46

Bảng 3.1: Tuổi, giới và phân loại OI 61

Bảng 3.2: Tỷ lê ̣ sinh ngà bất toàn theo týp OI 62

Bảng 3.3: Tỷ lệ DI trên răng sữa và răng vĩnh viễn 62

Bảng 3.4 Biểu hiện màu sắc răng trên bệnh nhân OI có DI 63

Bảng 3.5: Biểu hiện DI trên X-quang hay trên lâm sàng và X-quang theo răng sữa và răng vĩnh viễn 67

Bảng 3.6: Các mức độ biểu hiện của DI trên bệnh nhân OI 68

Bảng 3.7: Tình trạng khớp cắn, cắn hở, cắn chéo 68

Bảng 3.8: Phân loại khớp cắn theo Angle giữa nhóm OI và nhóm chứng 69 Bảng 3.9: Kết quả chỉ số PAR theo trọng số Anh, Mỹ 70

Bảng 3.10: Kết quả một số thành phần chỉ số sai lệch 71

Bảng 3.11: Tỷ lệ taurodontism theo các týp OI 72

Bảng 3.12: Mối liên quan giữa taurodontism và DI trong các trẻ bị OI 73

Bảng 3.13: Tỷ lệ taurodontism ở nhóm chứng 74

Bảng 3.14: So sánh phân bố taurodontism giữa nhóm OI và nhóm chứng 74 Bảng 3.15: Kết quả bệnh nhân có mọc răng sớm, răng mọc kẹt, thiếu răng 75

Bảng 3.16: Chỉ số sâu răng, trám răng 77

Bảng 3.17: Chỉ số lợi GI theo nhóm tuổi 78

Bảng 3.18: Chỉ số mảng bám PI theo nhóm tuổi 79

Bảng 3.19: Chỉ số trung bình mảng bám PI và GI 79

Bảng 3.20: Chi tiết thông tin các biến thể của 31 bệnh nhân và thông tin kiểu hình DI cũng như loại OI theo phân loại Sillence 81

Bảng 3.21: Các biến thể gen tổng hợp collagen týp 1 phân bố theo týp OI 86 Bảng 3.22: Số lượng các biến thể mà acid amin glycine được thay bằng các acid amin khác 87

Bảng 3.23: Phân bố biến thể Collagen I theo týp OI 88

Bảng 3.24: Tỷ lệ mắc DI trên các biến thể COL1A1 và COL1A2 89

Bảng 3.25: Tỷ lệ mắc DI trên các biến thể làm thay đổi Gly-X-Y và không làm thay đổi 90

Bảng 3.26 Tỷ lệ mắc taurodontism ở các loại biến thể trên các genkhác nhau 91

Bảng 3.27 Tỷ lệ mắc taurodontism ở biến thể số lượng và biến thể chất lượng 92

Bảng 3.28 Tỷ lệ sai khớp cắn ở các biến thể trên các gen khác nhau 92

Bảng 3.29 Tỷ lệ sai khớp cắn ở các biến thể số lượng và các biến thể chất lượng 92

Bảng 4.1 Cỡ mẫu và phân bố tuổi, giới trong một số nghiên cứu 97

Bảng 4.2 Phân loại týp OI trong một số nghiên cứu 99

Bảng 4.3 Tỷ lệ DI theo týp OI trong một số nghiên cứu 100

Bảng 4.4: Một số nghiên cứu về taurodontism trong cộng đồng 117

Bảng 4.5 Tình trạng viêm lợi, chảy máu lợi, cao răng 121

DANH MỤC BIỂU ĐỒ

Biểu đồ 3.1 Mức độ taurodontism 73

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1: Cấu trúc collagen týp I 10

Hình 1.2: Sơ đồ sự phát triển của răng 12

Hình 1.3: Các nguyên bào tạo ngà 14

Hình 1.4: Sự biểu hiện của sinh ngà bất toàn khác nhau trên cùng một bệnh nhân 17

Hình 1.5: Hình ảnh sinh ngà bất toàn týp II ở răng sữa và răng vĩnh viễn trên cùng một bệnh nhân 18

Hình 1.6 Các gen OI liên quan đến sinh tổng hợp collagen và duy trì cân bằng nội môi 31

Hình 2.1 Sơ đồ các cỡ mẫu cho mục tiêu 1 37

Hình 2.2 Sơ đồ các cỡ mẫu cho mục tiêu 2 39

Hình 2.3 Sử dụng thước đo chỉ số PAR 46

Hình 2.4: Phương pháp đo 3 biến số 49

Hình 2.5 Tiến hành đo hai biến số 49

Hình 2.6: Các mức độ của taurodontism 50

Hình 2.7 Sơ đồ các bước nghiên cứu 53

Hình 2.8 Quy trình phân tích gen 55

Hình 2.9 Chuẩn bị thư viện DNA 56

Hình 3.1 Biểu hiện DI ở răng sữa nặng hơn răng vĩnh viễn 63

Hình 3.2 Sự đổi màu răng ở bệnh nhân DI 64

Hình 3.3 Các răng cửa dưới bị ảnh hưởng bởi DI nhiều nhất 65

Hình 3.4 Biểu hiện DI trên phim X-quang 66

Hình 3.5 Bệnh nhân có biểu hiện DI chỉ trên X-quang 67

Hình 3.6 Răng mọc muộn, thiếu răng, răng mọc kẹt 76

Hình 3.7 Bệnh nhân có răng hàm lớn thứ hai hàm trên mọc kẹt 76

Hình 3.8 Bệnh nhân thiếu răng 77

Hình 3.9 Bn Trần Đức Tr Sỏi tủy răng 37, 47 77

Hình 3.10 Khuôn mặt tam giác 79

Hình 3.11 Bệnh nhân có xương trán nhô cao 80

Hình 3.12 Sơ đồ phân loại các kiểu biến thể 83

Hình 3.13 Các biến thể ghi nhận trên COL1A1 (a) và COL1A2 (b) 85

Hình 3.14 Phân bố biến thể trên COL1A1 (a) và COL1A2 (b) theo vùng protein, theo týp OI, và theo DI 89

Hình 3.15 Gia đình bệnh nhân G4 COL1A1 c.1072delC (Gln358LysfsX183) 94

Hình 3.16 Gia đình bệnh nhân G7: COL1A1 c.671G>T ( p.Gly224Val) 95

Hình 3.17 Bệnh nhân G2 và G14,15,16: COL1A1 c.1003G>A (p.Gly335Ser) 96

Hình 4.1: Hình ảnh bệnh nhân OI 98

Hình 4.2: Các mức độ biểu hiện của sinh ngà bất toàn 106

Hình 4.3: Sự giống nhau kiểu hình giữa con và bố/mẹ bị bệnh 107

Hình 4.4 Bố và con cùng bị OI và DI 107

Hình 4.5: Một số bệnh nhân OI với khớp cắn chéo, cắn hở 114

Hình 4.6: Taurodontism trên bệnh nhân OI và người bình thường 116

Hình 4.7: Mô hình phân tử Gly-X-Y 125

Hình 4.8: Sự tăng nặng kiểu hình theo acid amin thay thế glycine 126

Hình 4.9: Hình ảnh Collagen I cấu tạo bởi 2 chuỗi α (I) và 1 chuỗi α (II) 133

Hình 4.10: Biểu hiện của DI trên bệnh nhân có cùng vị trí đột biến 136

ĐẶT VẤN ĐỀ

Tạo xương bất toàn (OI- Osteogenesis Imperfecta) là bệnh lý di truyền không đồng nhất do rối loạn mô liên kết Báo cáo tỷ lệ của OI khoảng 7/100.000 cá thể.1 Đột biến trên hơn 20 gen được xác định có liên quan đến

OI trong đó biến đổi trên các gen mã hóa collagen týp I bao gồm COL1A1 và

COL1A2 là nguyên nhân chính của rối loạn này.2

Biểu hiện lâm sàng của OI rất đa dạng từ nhẹ, gãy xương tái diễn đến chết trước khi sinh ra Triệu chứng chính là xương dễ gãy và chậm tăng trưởng ở các mức độ khác nhau, củng mạc mắt màu xanh, nghe kém, sinh ngà bất toàn, các khớp lỏng lẻo, bất thường kết cấu của da, chảy máu các tạng và suy hô hấp.3

Các biểu hiện răng miệng của OI cũng như các gen liên quan với bệnh tới nay vẫn chưa được làm sáng tỏ Trong các biểu hiện tại răng hàm mặt, sinh ngà bất toàn - DI (Dentinogenesis imperfecta ) là biểu hiện phổ biến nhất Sinh ngà bất toàn biểu hiện trên lâm sàng, X-quang bao gồm răng có màu hổ phách hoặc nâu xám, vị trí ranh giới men-cement thắt hẹp, chân răng nhỏ, buồng tủy bít tắc bán phần hoặc toàn bộ.4 Men răng bình thường nhưng

bị mòn nhanh chóng do thiếu hụt các mối nối men ngà, làm cho ngà răng bị mòn và mất kích thước dọc Xương và ngà răng có nhiều đặc điểm chung và

có thành phần tương tự nhau Collagen týp I là thành phần hữu cơ chính của cả hai loại mô này, là thành phần chính của xương sọ mặt do đó có vai trò quan trọng trong sự phát triển sọ mặt Dựa trên phân tích gen có thể chia DI thành hai týp: týp I- biểu hiện collagen có liên quan tới OI, týp II- bệnh không liên

quan tới collagen mà liên quan tới đột biến trên gen DSPP (dentin

sialophosphoprotein)

Bên cạnh sinh ngà bất toàn, các bất thường răng miệng khác gặp trên bệnh nhân OI như răng bất sản (chỉ sự thiếu một răng hoặc nhiều răng), taurodontism (răng không có cổ răng thắt lại ở đường nối men-cement), răng hàm lớn vĩnh viễn thứ hai hàm trên mọc ngầm, sai khớp cắn… Các thông tin

di truyền của bệnh nhân OI xuất hiện cùng với các biểu hiện răng miệng tương đối hiếm trong các tài liệu Bởi vì DI týp I và một vài bất thường răng khác có sự đa dạng trong biến đổi kiểu hình, việc đánh giá thêm nữa các bất thường răng liên quan tới đặc điểm đột biến gen là cần thiết Điều này sẽ giúp nâng cao khả năng dự đoán mức độ trầm trọng và tiến triển của bệnh, giúp việc cá nhân hóa điều trị răng miệng cho trẻ em cũng như người trưởng thành mắc OI Vì vậy, chúng tôi tiến hành nghiên cứu: “Đặc điểm bất thường răng hàm mặt và kiểu gen ở bệnh nhân tạo xương bất toàn” với 2 mục tiêu:

1 Mô tả một số bất thường răng hàm mặt ở bệnh nhân tạo xương bất toàn tại Bệnh viện Nhi trung ương năm 2018 - 2023

2 Xác định các biến thể gen liên quan đến các bất thường răng hàm mặt ở bệnh nhân tạo xương bất toàn

Chương 1 TỔNG QUAN

1.1 Khái niệm và sinh bệnh học của bệnh tạo xương bất toàn

1.1.1 Phân loại

 OI là bệnh rối loạn mô liên kết không đồng nhất, có tính di truyền, biểu hiện chủ yếu là tăng khả năng gãy xương theo thời gian Các biểu hiện khác bao gồm giảm tăng trưởng, lỏng khớp, chảy máu kéo dài, bầm máu, điếc trước tuổi trưởng thành, củng mạc mắt màu xanh và sinh ngà bất toàn Mức

độ trầm trọng cũng thay đổi từ xu hướng gãy xương tới chết trước khi sinh ra

1 Sillence đã phân loại bệnh nhân mắc OI thành 4 nhóm chính:5

OI týp I: OI di truyền trội với củng mạc xanh

OI týp II: OI chết trước khi sinh với gãy xương đùi và xương sườn hạt cườm

OI týp III: OI với biến dạng xương tiến triển

OI týp IV: OI di truyền do đột biến gen trội với củng mạc bình thường

 Thứ tự OI týp I-IV chỉ thứ tự xuất hiện lần đầu trên các báo cáo về bệnh Phân loại sau đó của OI týp I-IV dựa trên sự xuất hiện (B-presence) hay không

xuất hiện (A-abscence) của DI (bảng 1.1)

Bảng 1.1: Phân loại OI biến đổi từ hệ thống phân loại của Sillence

và cộng sự 5

Týp I A -

Người bình thường hoặc thấp

Có ít hoặc không có biến dạng xương Củng mạc mắt màu xanh

Thường điếc

AD: đột biến gen trội trên NST thường

III +/-

Người thấp Biến dạng xương tiến triển Màu sắc củng mạc đa dạng Điếc ít phổ biến hơn týp I

AD AR: không phổ biến

IV A -

Người thấp Biến dạng xương từ nhẹ tới trung bình Củng mạc mắt bình thường

Điếc ít phổ biến hơn týp I

AD

 Tại hội nghị hiệp hội danh pháp quốc tế về các rối loạn của xương (2009), phân loại 4 nhóm truyền thống được mở rộng thành 5 nhóm, OI týp V với đặc điểm có sẹo xương và màng gian xương.6

 Tiêu chuẩn phân loại truyền thống của Sillence chỉ dựa trên lâm sàng

và X-quang Những hiểu biết mới về di truyền gen nhấn mạnh nhu cầu bổ sung, cập nhật hệ thống phân loại Việc tìm ra các gen mới liên quan đến OI

đã phân loại OI theo gen như sau (Bảng 1.2):

Bảng 1.2 Danh sách các gen mã hóa protein liên quan đến bệnh tạo xương

bất toàn 2

Di truyền trội trên nhiễm sắc thể thường

IFITM5 Protein xuyên màng 5 được tạo ra do kích thích

từ interferon (IFITM5) Hoặc BRIL

OI týp V

P4HB Protein disulfide-isomerase (PDI)

Hoặc là: Prolyl 4-hydroxylase tiểu đơn vị beta (P4HB)

Hội chứng Carpenter týp 1

Cole-Di truyền lặn trên nhiễm sắc thể thường

SERPINF1 Yếu tố có nguồn gốc từ biểu mô sắc tố (PEDF) OI týp VI

SERPINH1 Chất ức chế peptidase Serpin, nhánh H, thành viên

Gen Protein Kiểu hình

TENT5A Nucleotidyltransferase đầu cuối 5A (TENT5A) OI týp VIII

týp II

SEC24D Protein vận chuyển protein Sec24D (SEC24D)

Hoặc là: protein D liên quan đến SEC24

Hội chứng Carpenter týp II

Cole-Di truyền liên quan nhiễm sắc thể giới tính X

1.1.2 Bệnh sinh của bệnh tạo xương bất toàn

Bệnh sinh của OI trực tiếp hoặc gián tiếp liên quan tới rối loạn collagen týp I, thành phần chính của xương và ngà Gần 95% collagen của xương và 80% protein xương là collagen týp I.7 Phân tử collagen týp I bao gồm 3 chuỗi α: 2 chuỗi α1 và một chuỗi α2 Các chuỗi này được tổng hợp như là tiền

collagen từ gen COL1A1 và COL1A2, định vị ở NST số 17 và 7 tương ứng

Nguyên nhân di truyền đầu tiên của OI được miêu tả là trường hợp mất

nucleotide ở gen COL1A1 trên bệnh nhân với OI týp II năm 1983.8

Đột biến gen trội NST thường ở COL1A1 và COL1A2 về cơ bản được

cho là gây ra 90% trường hợp OI.9 Tuy nhiên, các nghiên cứu gần đây chỉ ra

tỷ lệ thấp hơn.10 Đột biến trội trên các gen IFITM5 và WNT1 cũng có thể gây

ra OI.11 Đột biến gen lặn đầu tiên liên quan tới OI týp II được tìm thấy trên

gen CRTAP vào năm 2006.12 Các biến thể lặn được tìm thấy trên các gen có liên quan tới sinh tổng hợp collagen, xử lý và biến đổi sau dịch mã.2 Cho đến nay đột biến trên 20 gen đã được xác định là có liên quan tới OI

1.1.3 Bất thường về collagen ở bệnh tạo xương bất toàn

Có hai nhóm đột biến chính ở collagen týp I dẫn đến OI: Nhóm biến đổi chất lượng collagen và nhóm biến đổi về số lượng collagen Nhóm biến đổi về

số lượng được đặc trưng bởi sự giảm 50% lượng tiền collagen týp I; nhóm biến đổi chất lượng được đặc trưng bởi cấu trúc bất thường của tiền collagen týp I.13 Loại biến đổi số lượng collagen thường tạo ra các codon kết thúc sớm (PTC-premature termination codons) trong quá trình phiên mã mRNA của

gen COL1A1.14 Các mRNA bị kết thúc sớm thường bị phân rã trước khi dịch

mã.15 Điều này dẫn đến thiếu hụt số lượng collagen týp I và khung hữu cơ, tạo

ra kiểu hình OI týp I Bất thường về mặt chất lượng collagen thường gây ra bởi sự thay thế một gốc glycine trong bộ ba xoắn của protein collagen týp I (α1 hoặc α2).16

Các biến thể ở vị trí cắt nối cũng rất phổ biến trong OI.17 Những thay đổi này có thể gây ra xóa các exon hoặc hoạt hóa các vị trí cắt nối Ảnh hưởng trên mRNA và protein, phụ thuộc vào việc các thay đổi đó là các đột biến trong khung hay dịch khung Bất thường về chất lượng có nhiều tác hại cho cấu trúc nền ECM (Extracellular matrix) hơn các bất thường về mặt số lượng.16

1.1.4 Chẩn đoán bệnh tạo xương bất toàn

Chẩn đoán OI dựa trên các dấu hiệu toàn thân, bệnh sử gia đình, quang và xét nghiệm cận lâm sàng.18 Trường hợp các týp OI nặng (týp II, III, IV) có thể phát hiện bằng siêu âm ngay trong thời bào thai và bằng xét nghiệm gen Ở trẻ em, các dấu hiệu X-quang điển hình của OI bao gồm gập xương cánh tay và xương đùi, xương thừa ở chỗ nối của các xương sọ vùng thóp, hay gặp gãy xương, xương cột sống bị nén, loãng xương Chẩn đoán các trường hợp nhẹ thường khó khăn, các dấu hiệu quan trọng cho chẩn đoán là sự xuất hiện của sinh ngà bất toàn, củng mạc mắt màu xanh, dáng người thấp, khớp lỏng Mật độ khoáng của xương có thể đánh giá bằng hấp

X-thụ năng lượng tia X kép Cuối cùng, xét nghiệm chẩn đoán dựa trên DNA

sử dụng máu hoặc nước bọt là công cụ quan trọng để chẩn đoán xác định

1.1.5 Điều trị cho trẻ em mắc bệnh tạo xương bất toàn

Bệnh lý OI có sự đa dạng về mức độ biểu hiện nên cần thiết cá nhân hóa việc điều trị, và bệnh biểu hiện ở nhiều cơ quan nên cần sự phối hợp các chuyên ngành để quản lý bệnh.19,20 Tiêm bisphosphonate được sử dụng từ những năm 1991 ở các bệnh nhân OI có kiểu hình nặng.21 Bisphosphonate ngăn chặn các hủy cốt bào và quá trình tiêu xương do đó tăng khối lượng xương và mật độ xương, khả năng vận động được cải thiện.21,22 Chỉ định điều trị có thể bắt đầu sớm từ giai đoạn sơ sinh, điều trị phải được thực hiện thường xuyên và nên tiếp tục trong suốt quá trình tăng trưởng Mặc dù sử dụng bisphosphonate ở trẻ em OI mức độ trung bình hoặc nặng là có lợi, nhưng tác dụng làm giảm gãy xương vẫn chưa được chứng minh ở nhóm đối tượng này.23

Các liệu pháp vật lý trị liệu và điều trị bằng vận động có vai trò quan trọng trong cải thiện các hoạt động thường ngày và chức năng vận động Mặc

dù chức năng của nguyên bào tạo xương có thể bị suy giảm trong OI, nhưng

sử dụng cơ bắp vẫn là cách tốt nhất để kích thích sự hình thành xương.24 Phẫu thuật cắt xương, đặt đinh tủy thường được sử dụng trong các trường hợp nặng của OI để ổn định và sửa chữa các biến dạng xương dài Kĩ thuật đặt đinh xương có thể được dùng cho các trường hợp nhẹ nhưng gãy xương tái diễn Trong quá trình tăng trưởng, nên đặt thanh cố định nội tủy telescope Chúng dài ra trong quá trình tăng trưởng và có thể nâng đỡ xương trong nhiều năm.25

Ngày nay với sự tiến bộ về y học các hướng mới trong điều trị OI đã được đề cập đến như liệu pháp kháng TGF-β ( transforming growth factor-β )

có thể là tiềm năng điều trị bệnh.26 Liệu pháp tế bào sử dụng tế bào gốc trung

mô MSCs (mesenchymal stem cells) có khả năng điều hòa miễn dịch, di chuyển đến mô tổn thương để sửa chữa.27 Liệu pháp gen sử dụng véc tơ virut nhằm ngăn chặn các phiên mã bất lợi, bổ sung gen, chỉnh sửa gen mở ra nhiều khả năng sửa chữa alen đột biến.28 Trong răng hàm mặt các điều trị giúp nâng

cao chất lượng sống của bệnh nhân OI cũng được tiến hành như chỉnh hình xương, cấy ghép implant cho bệnh nhân mất răng.29,30

1.1.6 Sinh tổng hợp collagen

Collagen týp I là thành phần hữu cơ chính của xương và ngà răng, là sản phẩm protein bị ảnh hưởng trong bệnh OI Collagen týp I là một loại trimer không đồng nhất (heterotrimer) bao gồm 2 chuỗi α1 và một chuỗi α2 chúng

ôm lấy nhau như những sợi dây thừng, do đó hình thành nên xoắn 3 Cả hai gen gồm hơn 50 exon mã hóa cho protein Phần lớn protein chứa xoắn 3 chính bao gồm 1014 acid amin được mã hóa bởi 43 exon Vùng mã hóa cho các bộ

ba lặp lại của 3 acid amin Gly-Xaa-Yaa, trong đó Gly là Glycine, X và Y thường là proline và hyroxyproline Các exon còn lại nằm ở đầu tận N và đầu

C tận của gen Những exon này mã hóa cho tín hiệu thứ tự và vị trí phân giải protein (đầu tận N)

mRNA là sản phẩm sao mã của gen COL1A1 và COL1A2 được dịch mã

trong lưới nội chất hạt Chuỗi α sau đó trải qua quá trình biến đổi sau dịch mã bao gồm hydroxyl hóa (gắn nhóm OH), glycosyl hóa (gắn gốc đường) bởi hàng loạt enzyme hydroxyl hóa Một khi đầu C tận của chuỗi tiền peptide được tạo ra, liên kết nội chuỗi disulfide được hình thành Chuỗi tiền peptide

có vai trò quan trọng trong việc lựa chọn tỷ lệ 2:1 của các chuỗi α (2α1 và 1α2), và xoắn 3 được ổn định bằng cầu nối disulfide.14

Hình 1.1: Cấu trúc collagen týp I 14

Phân tử là bộ ba không đồng nhất bao gồm 2 chuỗi α1 và một chuỗi α2 Các đầu N tận và C tận của chuỗi tiền peptide được lưu giữ trong quá trình sản xuất phân tử tiền collagen, nhưng sau đó sẽ được loại bỏ Glycine là gốc bắt buộc tại vị trí số 3 và được đi kèm bởi các acid amin khác, thường là proline và hyroxyproline (X và Y) Quá trình sau dịch mã và biến đổi của proline được đặc trưng bởi quá trình hydroxyl hóa và glycosyl hóa cần cho sự

ổn định của chuỗi xoắn Vùng nối chính (MLBR- Major ligand-binding regions) là vùng quan trọng cho sự tương tác của collagen týp I với các phân

tử liên quan tới collagen khác và cấu trúc nền ECM.14

Quá trình hyroxyl hóa và glycosyl hóa của chuỗi diễn ra cho đến khi cấu trúc xoắn ổn định được tạo ra.31 Glycine có vai trò chìa khóa trong tổng hợp collagen vì đây là phân tử duy nhất vừa vặn vào trong trung tâm của chuỗi xoắn ba trong cấu trúc không gian Đầu N và C của chuỗi tiền peptide đi kèm hai bên trung tâm của chuỗi xoắn Một khi tiền collagen được lắp ráp và quá trình biến đổi sau dịch mã của proline, hyroxyproline được hoàn thành trong lưới nội chất, phân tử tiền collagen được đóng gói trong túi xuất bào và được vận chuyển tới màng tế bào Từ đây, các phân tử này được tiết vào khoảng

gian bào và các sợi collagen trưởng thành được tạo ra bởi sự giáng hóa của các đầu N và C.32 Các đơn phân cuối cùng tự lắp ráp thành collagen sợi trên màng tế bào Các sợi được ổn định bằng các liên kết nội chuỗi và liên chuỗi bằng liên kết cộng hóa trị chéo giữa các domain Sự hình thành và tổ chức của các sợi fibril là độc lập và phụ thuộc vào các phân tử collagen týp I bình thường, nếu là các phân tử bất thường có thể có tác động xấu tới mô

1.2 Các bất thường răng hàm mặt trên bệnh nhân tạo xương bất toàn

Trước khi đề cập đến các bất thường răng hàm mặt thì hiểu biết cơ bản

về một vài loại mô và sự phát triển là cần thiết Những lĩnh vực này bao gồm

sự hình thành xương, cấu trúc xương, sự phát triển các cấu trúc sọ mặt, phát triển răng, sự hình thành ngà răng trên cơ thể khỏe mạnh và bệnh lý

1.2.1 Xương

Hydroxyapatite Ca10(PO4)6(OH)2 (HA) tạo nên phần lớn phase vô cơ, khoảng 70-90% Phase hữu cơ bao gồm gần 90% collagen týp I; 1,5% protein không phải collagen và 2% lipid theo khối lượng.33 Collagen týp I ở trong xương được ví tương tự như là các thanh thép ở trong bê tông, cần thiết cho

hệ xương đề kháng lại lực uốn cong và xoắn vặn.34 Một vài loại tế bào có liên quan tới mô xương bao gồm: nguyên bào tạo xương, tế bào hủy xương, tế bào xương và các tế bào lót xương Xương cũng là một mô hoạt động, nó liên tục được tái cấu trúc trong suốt cuộc đời Quá trình này được điều khiển bởi đơn

vị tái cấu trúc xương bao gồm tế bào hủy xương, nguyên bào tạo xương tạo chất dạng xương, và tế bào xương

Xương ổ răng cùng với dây chằng quanh răng, cement là những mô nâng

đỡ cho răng Xương ổ răng tạo nên một phần xương hàm trên và xương hàm dưới, xuất hiện từ quá trình hình thành xương từ màng.35 Quá trình này khác với quá trình hình thành xương dài, nó yêu cầu hình thành xương nội sụn.36

Một khi được hình thành, xương ổ răng bao gồm xương vỏ được ngăn cách bởi xương xốp, sự tập trung của collagen týp I cao

1.2.2 Sự phát triển của răng

Răng là kết quả của sự tương tác mô trong thời kì bào thai cũng như trẻ nhỏ Sự tương tác điều hòa giữa các mô là vô cùng quan trọng, từ giai đoạn khởi đầu, phát sinh hình thái của răng và ảnh hưởng tới quá trình biệt hóa của nguyên bào tạo men và nguyên bào ngà, các tế bào chịu trách nhiệm cho quá trình chế tiết khung hữu cơ của men và ngà (Hình 1.2).37

Hình 1.2: Sơ đồ sự phát triển của răng.37

Thứ tự tương tác tương hỗ giữa tế bào biểu mô và trung mô chi phối quá trình hình thành hình thái mô răng Quá trình tạo ngà bắt đầu trong giai đoạn tiến triển của giai đoạn chuông Sau khi lớp ngà đầu tiên được tạo ra, quá trình sinh men tiếp tục Tất cả các giai đoạn phụ thuộc vào sự biểu hiện của một vài gen mã hóa các phân tử tín hiệu và các yếu tố phiên mã

1.2.3 Ngà răng

Xét về khía cạnh khối lượng, ngà răng bao gồm 70% là chất vô cơ và 20% là chất hữu cơ Xét về thể tích, con số này là 50% và 30% tương ứng, phần còn lại là nước Do đó, ngà răng có mức độ tập trung khoáng cao hơn

xương Xương và ngà răng có đặc tính vật lý và hóa học tương tự nhau Tuy nhiên, sự khác biệt đáng kể về mặt hình thái đó là ở xương có nguyên bào tạo xương vùi trong chất căn bản, trong khi chất căn bản ngà chỉ chứa đuôi

của các nguyên bào tạo ngà

Sự hình thành

Ngà răng được tạo thành từ các tế bào trung mô của nhú răng, trước khi biệt hóa lần cuối, các tế bào nhú răng tổng hợp các sợi collagen týp I, týp I trimer, týp III collagen, glycosaminglycans, glycoproteins và proteoglycans Các nguyên bào men biệt hóa đặc trưng bởi việc các tế bào không còn tham gia phân bào, tế bào phân cực và bắt đầu chế tiết tiền ngà.38 Trong quá trình biệt hóa chức năng, sự thay đổi trong thành phần các sợi collagen xảy ra như

sự chế tiết collagen týp I và týp I trimer tăng, trong khi collagen týp III giảm

Sự tổng hợp của phosphoproteins, glycoproteins, glycosaminoglycans, fibronectin, proteoglycans xảy ra đồng thời.39 Các nguyên bào tạo ngà chức

năng sắp xếp theo lớp đơn dạng trụ ở vùng ngoại vi của tủy răng

Cấu trúc

Đầu tiên, lớp nguyên bào tạo ngà chế tiết lớp chất căn bản không bị canxi hóa, gọi là tiền ngà Lớp tiền ngà sau đó bị canxi hóa tạo nên ngà răng Lớp ngà đầu tiên được lắng đọng, gọi là lớp vỏ ngà, nằm cạnh lớp men răng,

là lớp đầu tiên được canxi hóa (Hình 1.3) Ngà răng càng nằm sâu bên trong được gọi là ngà quanh tủy Khi lớp chất căn bản ngà được lắng đọng, các thân của nguyên bào tạo ngà bị đẩy ra ngoại vi của bề mặt ngà.40

Collagen ở ngà răng

Collagen ở ngà răng, thành phần chủ yếu là collagen týp I, chiếm tỷ lệ ít hơn là collagen týp III, IV, VI Tiền collagen được chế tiết từ các đuôi của nguyên bào tạo ngà nằm trong lớp nguyên bào tạo ngà.41

Hình 1.3: Các nguyên bào tạo ngà 40

Nguyên bào tạo ngà sản xuất ra tiền ngà, thành phần chủ yếu là collagen týp

I Lớp tiền ngà sau đó sẽ được khoáng hóa nhờ sự sản xuất của protein không

phải collagen.40

Sau khi xuất bào, các phân tử tiền collagen vào cấu trúc nền ECM, các đầu N và C của chuỗi propeptide được loại bỏ, sự khoáng hóa chưa xảy ra ngay Quá trình khoáng hóa được khởi phát ở những vùng “trống” trong các sợi collagen đó là canxi phosphate không hữu cơ lắng đọng bên trong và xung quanh các sợi Có sự tương tác phức tạp giữa các sợi collagen và tinh thể

hydroxyapatite, nơi mà mạng lưới các sợi collagen hoạt động như một bộ khung nhưng cũng giới hạn lượng chất khoáng lắng đọng Các sợi protein

không phải collagen đóng vai trò quan trọng trong quá trình này

Protein không phải collagen

Các protein không phải collagen của răng bao gồm: osteocalcin, osteonectin, và họ các phân tử kết dính, glycoprotein liên kết N (SIBLINGs).42

Osteopontin, bone sialoprotein, phosphoglycoprotein thuộc chất căn bản ngoại bào, protein thuộc chất nền ngà răng, dentine sialophosphoprotein (DSPP) tất cả đều thuộc về họ SIBLINGs.42 DSPP được mã hóa bởi gen

DSPP (4q22.1) Dentine sialoprotein (DSP) và dentine phosphoprotein

(DPP) là hai protein không phải collagen cơ bản được hình thành từ propeptide ban đầu được dịch mã.43 DPP có thể có vai trò quan trọng trong trung tâm khoáng hóa của các tinh thể hydroxyapatite Sau khi được hoàn thiện, nó di chuyển tới vị trí khoáng hóa, nơi nó tương tác với collagen týp

I.44 Cơ chế chính xác về chức năng của DSP vẫn chưa được làm sáng tỏ Proteoglycans chế tiết bởi nguyên bào tạo ngà tương tác với collagen týp I trong quá trình hình thành sợi và có thể có vai trò quan trọng trong điều khiển kích thước và định hướng của các sợi Những protein này có vai trò trong quá trình khoáng hóa bởi khả năng lưu giữ canxi và ngăn chặn các

trung tâm khoáng hóa tạo ra ở lớp tiền ngà

1.2.4 Các bất thường răng hàm mặt

* Sinh ngà bất toàn

Sinh ngà bất toàn (DI- Dentinogenesis imperfecta) là bệnh lý di truyền của ngà răng Bệnh lý được phân loại một cách truyền thống theo Shields, gồm 3 týp45 Týp I là sinh ngà bất toàn có liên quan tới OI, týp II và III là thể sinh ngà bất toàn độc lập không nằm trong hội chứng Theo thời gian, phân loại Shields không đủ đáp ứng để mô tả biểu hiện lâm sàng cũng như X-quang của bệnh, một vài cá thể có biểu hiện kiểu hình trùng lặp giữa các týp.46,47

Bảng 1.3: Phân loại sinh ngà toàn truyền thống theo Shields 45,48

OMIM Phân loại Shields về

sinh ngà bất toàn

Đặc điểm

125490 Sinh ngà bất toàn týp I Sinh ngà bất toàn liên quan đến OI

125490 Sinh ngà bất toàn týp II Ngà trắng đục di truyền, không liên

quan đến khiếm khuyết xương

125500 Sinh ngà bất toàn týp III Ngà trắng đục ở người Brandywine

OMIM: Di truyền Melden ở người online (Online Mendelian Inheritance

in man)

Dựa trên phân tích gen, có thể chia DI thành 2 týp, týp I là bệnh lý liên quan đến gen tổng hợp collagen gặp trong bệnh OI và týp II là bệnh lý sinh ngà bất toàn thể độc lập, không liên quan tới collagen mà liên quan tới đột biến

trên gen DSPP (dentin sialophosphoprotein)

DI týp I

Dấu hiệu lâm sàng

Về mặt lâm sàng, răng bị DI týp I xuất hiện với màu sắc thay đổi từ trắng sữa tới xám-xanh, vàng-nâu với sắc hổ phách.43,45 Sự thay đổi màu sắc răng khác nhau giữa các cá thể và trong cùng một cá thể có thể xảy ra ở cả hai hệ răng.49 Bộ răng sữa bị ảnh hưởng nặng nề hơn, nhưng nguyên nhân không rõ (Hình 1.4) Lớp men răng có cấu trúc và thành phần khoáng bình thường nhưng dễ bị bong ra do lớp ngà bên dưới mềm Sự lộ ngà loạn sản bên dưới

làm cho quá trình mòn răng xảy ra nhanh

Dấu hiệu X-quang:

Các biểu hiện đặc trưng về mặt X-quang được quan sát thấy trên răng bị

DI Các triệu chứng bao gồm sự bất thường hình dạng thân răng, hẹp cổ răng, chân răng ngắn, buồng tủy hẹp và bị canxi hóa.45 Sự xuất hiện của buồng tủy hẹp đã được quan sát thấy bắt đầu trước khi răng mọc, điều này cho thấy sự thu hẹp này là do bệnh lý chứ không phải do stress cơ học

Dấu hiệu về mô học

Dấu hiệu mô học trên răng bị DI khác nhau giữa các cá thể Men răng có cấu trúc bình thường, chỗ nối men-ngà răng có thể phẳng hoặc dạng lượn sóng như vỏ sò Ngà loạn sản biểu hiện ở các mức độ khác nhau từ thưa thớt rải rác, mỏng tới các ống ngà bất thường Có sự đa dạng về chiều rộng các ống ngà, sự phân nhánh, khoảng trống hyaline trong ống ngà, xếp lớp ngà và

sự xuất hiện của các khoảng chứa nguyên bào tạo ngà trong lớp ngà răng bất thường.50 Lớp vỏ ngà ở phía ngoài thường ít bị ảnh hưởng hơn lớp ngà quanh tủy-lớp được hình thành sau Sự xếp lớp của ngà răng xảy ra theo từng phần với lượng collagen bất thường Cấu trúc giống như ống chứa các chất vô định hình và thành phần tế bào vùi thường được tìm thấy ở trong những răng bị ảnh hưởng nặng hơn.51,52

Hình 1.4: Sự biểu hiện của sinh ngà bất toàn khác nhau trên cùng

một bệnh nhân.53

A Sinh ngà bất toàn ở răng sữa, khám lúc 7 tuổi

B Răng vĩnh viễn không bị sinh ngà bất toàn, khám lúc 16 tuổi

Sự khác nhau giữa DI týp I và DI týp II

Lâm sàng, X-quang và mô học ở DI týp I và DI týp II là giống nhau do đó rất khó để phân biệt (hình 1.5) Sự khác nhau chính là DI týp I xuất hiện trên bệnh nhân OI.45 Tuy nhiên, nguyên nhân di truyền giữa hai thể bệnh là khác

nhau Đột biến gen COL1A1 và COL1A2 gây ra DI týp I, trong khi đột biến trên gen DSPP gây ra DI týp II.46

Hình 1.5: Hình ảnh sinh ngà bất toàn týp II ở răng sữa và răng vĩnh viễn

trên cùng một bệnh nhân.48

Chẩn đoán phân biệt DI

Đặc điểm lâm sàng của một số bệnh lý tương tự như DI có thể khó khăn cho việc chẩn đoán, bao gồm: tetracycline gây biến đổi màu răng, rối loạn tạo hồng cầu - porphyria, sinh men bất toàn Sự đổi màu răng do tetracycline có thể xảy ra ở cả hai hệ răng và màu sắc răng thay đổi từ xám cho tới nâu phụ thuộc liều và loại thuốc sử dụng.54 Sự đổi màu không đều xảy ra ở erythropoietic porphyria, bệnh đặc trưng bởi rối loạn bẩm sinh trong chuyển hóa porphyrine.55

Ở bệnh Ricket phụ thuộc vitamin D, dấu hiệu lâm sàng bao gồm đổi màu nâu, trên X-quang có bệnh lý mô quanh răng, buồng tủy rộng, chân răng ngắn Bệnh Ricket kháng vitamin D đặc trưng bởi mòn răng và áp xe xuất hiện quanh răng không có sâu răng.56 Biểu hiện giống DI cũng xuất hiện ở hội chứng Ehlers-Danlos, Schimle miễn dịch-xương loạn sản, hội chứng xương-chi-sinh dục, và hội chứng Goldblatt.43

vàng-Trong các biểu hiện của răng hàm mặt, DI được cho là dấu hiệu chính của OI.5 DI thường xảy ra trên bệnh nhân OI týp III so với nhóm OI nhẹ

hơn.49 Trong các nghiên cứu trước đây, thông tin liên quan đến tiêu chuẩn chẩn đoán DI còn thiếu.57 Chẩn đoán DI không thể chỉ dựa trên các dấu hiệu lâm sàng Một vài cá thể chỉ có các biểu hiện X- quang hoặc mô học.49,52

Răng đổi màu và dấu hiệu mô bệnh học đôi khi xảy ra không đồng thời với thân răng phình to, cổ răng thắt lại và buồng tủy thu hẹp Các răng từ cùng một cá thể thường giống nhau, và tỷ lệ biến đổi trong cùng một gia đình thường thấp.50,52 Giữa trẻ bị ảnh hưởng của DI và bố mẹ chúng có sự phù hợp

về kiểu hình.47,49 Sự xuất hiện của DI phổ biến ở hệ răng sữa hơn là răng vĩnh viễn,47,49 và không chắc chắn rằng đứa trẻ có DI ở hệ răng sữa sẽ phát triển DI

ở hệ răng vĩnh viễn

* Thiếu răng

Thiếu răng được định nghĩa khi thiếu < 6 mầm răng (không tính răng hàm lớn thứ 3), thiếu nhiều răng là khi thiếu > 6 răng, không răng là khi không có sự phát triển của răng ở cả hai hệ răng sữa và vĩnh viễn.58 Thiếu răng đã được tìm thấy ở các bệnh nhân OI týp I trong nghiên cứu của Malmgren.49 Trong nghiên cứu của Lukinmaa,52 hầu hết bệnh nhân OI được chẩn đoán thiếu răng, 7/9 bệnh nhân chỉ thiếu một răng vĩnh viễn, một số bệnh nhân thiếu vài răng Malmgren và Norgren49 cho thấy tỉ lệ thiếu rănglà

22%

Taurodontism

Taurodontism được định nghĩa là răng không có cổ răng thắt lại ở đường nối men-cement (CEJ), buồng tủy mở rộng, sàn buồng tủy hạ thấp về phía cuống.58 Taurodontism là tình trạng hiếm gặp ở trong dân số, tỷ lệ vào khoảng 0,3 – 2,5%.59 Lukinma (1987) đã báo cáo taurodontism chiếm 6% số bệnh nhân OI.52 Nghiên cứu về sau tìm thấy tỷ lệ cao hơn, 42% trong số cá thể OI týp I và týp IV, nhưng không tìm thấy trên cá thể OI týp III.49 Có 5 nguyên nhân được đề xuất: 1) Đặc tính biệt hóa hoặc thoái hóa; 2) Mô hình nguyên

thủy; 3) Đặc tính di truyền lặn Melden; 4) Tính lại giống; 5) Đột biến xuất phát từ suy thoái của nguyên bào tạo ngà trong quá trình tạo ngà chân răng Hamner và cộng sự gợi ý rằng bao biểu mô Hertwig (HERS) đã giải thích cho đặc điểm hình thái cho răng bị taurodontism.60

* Răng hàm lớn vĩnh viễn thứ hai hàm trên mọc ngầm

Bondemark và Tsiopa61 đã quan sát có 0,6% cá thể người trưởng thành khỏe mạnh có răng hàm lớn vĩnh viễn thứ hai hàm trên mọc ngầm Tuy nhiên

tỷ lệ này là 37% trên bệnh nhân OI.49

Răng không mọc có thể do hai lý do: 1) răng mọc kẹt do sai vị trí của mầm răng hoặc có cản trở cơ học trên đường mọc của răng, 2) răng mọc ngầm ngay từ ban đầu, khi mà việc răng không mọc không phải do hai nguyên nhân

kể trên.62 Nguyên nhân của răng mọc ngầm có thể do bất thường phát triển sọ mặt, bệnh hệ thống, chen chúc, rối loạn dây chằng quanh răng và chi phối thần kinh Di truyền cũng có thể đóng vai trò nhất định.63

1.3 Các đột biến gen liên quan đến bệnh tạo xương bất toàn và mối liên quan kiểu gen-kiểu hình

1.3.1 Các gen collagen COL1A1 và COL1A2

Đột biến trên 2 gen collagen týp I, COL1A1 và COL1A2, gây bệnh OI,

bệnh di truyền trên NST thường Có thể chia thành đột biến số lượng, với sự tổng hợp collagen cấu trúc bình thường, khoảng một nửa số lượng bình thường

và đột biến chất lượng, dẫn đến tổng hợp và sự bài tiết của những phân tử collagen bất thường Những bất thường số lượng nhìn chung được gây ra bởi

những mã codon kết thúc sớm trong một alen COL1A1.66

Đột biến cấu trúc collagen thay đổi trình tự chuỗi trong miền xoắn ba dẫn đến đa dạng kiểu hình trên lâm sàng từ nhẹ đến nặng như tử vong trong

OI týp II Đột biến phổ biến nhất là gây ra sự thay thế một glycine trong miền xoắn ba của chuỗi α1 hoặc α2.67 Các đột biến trong COL1A1 dẫn đến việc

thay thế glycine bằng serine, cysteine và arginine khoảng 76% tất cả các thay thế chuỗi α1

1.3.2 Sinh tổng hợp collagen, sửa đổi và bài tiết

Đột biến trong một số gen không thay đổi trật tự collagen nhưng lại tác động đến con đường sinh tổng hợp và bài tiết collagen Quá trình này bao gồm nhiều bước và yêu cầu một lượng lớn protein cho việc sửa đổi sau dịch mã, gấp, vận chuyển, và kiểm soát chất lượng collagen týp I Những thay đổi ở khâu này này góp phần cho biểu hiện lâm sàng OI đa dạng

Gen P4HB

Sau khi dịch mã, procollagen vào trong lưới nội chất hạt, một trong các bước đầu tiên của sửa đổi sau dịch mã là sự hydroxyl hóa proline ở vùng xoắn

để trở thành hydroxylproline Gen P4HB mã hóa cho protein PDI (protein

disulfide isomerase), là một đơn vị của phức hợp prolyl-4-hydroxylase Phức hợp này đảm nhiệm sự hydroxyl hóa prolyl-4 nằm trên vùng xoắn của phân tử collagen, giúp tăng sự ổn định của collagen xoắn ba PDI hoạt động như một chaperone phân tử, kiểm soát sự hình thành cầu nối disulfide Tuy nhiên, cơ

chế bệnh học của những đột biến trên gen P4HB vẫn chưa được biết rõ Các

đột biến dù dẫn đến hội chứng Cole Carpenter týp I nhưng vẫn được mô tả lâm sàng như OI thể trung bình đến nặng.66

Gen P3H1, CRTAP và PPIB

Gen P3H1, CRTAP, và PPIB mã hóa cho các protein P3H1

(prolyl-3-hydroxylase 1), CRTAP (protein liên kết sụn), và PPIB trans-isomerase B hay cyclophilin B) tương tứng Ba protein này thuộc phức hợp isoform prolyl-3-hydroxylase đảm nhiệm sự hydroxyl hóa proline-986 trong chuỗi α1 trên phân tử collagen Các đột biến lặn trên ba gen tương ứng

(peptidyl-prolyl-cis-(P3H1, CRTAP, và PPIB) gây ra OI với mức độ nặng khác nhau Các đột biến

trên ba gen này dẫn đến giảm sự hydroxyl hóa Proline-986 và do đó làm chậm quá trình gấp của collagen, đi kèm với thời gian sửa chữa lớn sau dịch mã.68 Sự lưu giữ trong tế bào và sự tổng hợp của collagen bị biến đổi quá mức có thể dẫn đến stress lưới nội chất (ER) và dẫn đến chết tế bào Trong quá trình hydroxyl hóa, cyclophilin B (PPIB) đảm bảo sự thay đổi dạng cis-trans của mối nối collagen-prolyl-peptide, và cùng với FKBP65 (còn được gọi là FKBP10),

là một chaperone phân tử, ngăn các chuỗi procollagen khỏi bị ráp lại với nhau trở thành các sợi fibrin chưa trưởng thành Cyclophilin B cũng có thể tương tác với lysyl hydroxylase 1 (LH1), qua đó ảnh hưởng đến sự hydroxyl hóa lysin của các chuỗi collagen và liên kết ngang các phân tử.69

Các đột biến trên CRTAP có xu hướng gây ra nhiều biến thể nặng của

bệnh Trẻ em thường gặp gãy xương dài trước hoặc ngay khi sinh Hầu hết người trưởng thành phụ thuộc vào xe lăn hoặc các phương tiện hỗ trợ di chuyển khác.70 Các đột biến trên P3H1 thường được mô tả là gây ra các kiểu hình

nặng Tuy nhiên, cũng có những bệnh nhân bị mức độ vừa, không bị gãy xương

sau sinh, có thể đi bộ sau này Những bệnh nhân có đột biến PPIB thường

nặng, hiếm khi ở mức độ vừa.71,72,73

Gen PLOD2

Gen PLOD2 mã hóa protein lysyl hydroxylase 2 (LH2), tương tự như

lysyl hydroxylase 1 (LH1), phân giải lysine trong phân tử collagen Sự hydroxyl hóa của protein tạo điều kiện cho liên kết ngang hóa trị trong phân tử

và do đó tăng cường sức căng Các hydrolysine cũng có thể được glycosyl hóa

Mặc dù chức năng chính xác của sự glycosyl hóa collgen còn chưa được hiểu

rõ, nó rất quan trọng cho sự ổn định của collagen Các đột biến trên gen

PLOD2 gây ra hội chứng Bruck týp II, đặc trưng bởi các thay đổi từ trung bình

đến nặng về xương và co cứng khớp tiến triển với OI týp XI.74,75 Với kiểu hình

OI thể trung bình và co rút tiến triển làm ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng cuộc sống của bệnh nhân Nghiên cứu cho thấy hoạt động của LH2 được điều chỉnh bởi các chaperone phân tử HSP47 (được mã hóa bởi gen

SERPINH1) và FKBP65 (được mã hóa bởi FKBP10) trong ER.76

Gen SERPINH1

Protein sốc nhiệt nằm trong họ các chaperone phân tử và ngăn sự gấp protein, nó có mặt trong mối liên hệ của các chuỗi collagen với các cấu trúc sợi

siêu cấp Gen SERPINH1 mã hóa cho chaperone HSP47 (protein sốc nhiệt 47),

những đột biến trên gen này dẫn đến sự gấp sai và không ổn định của protein Điều này dẫn đến bài tiết collagen chậm cũng như thay đổi cấu trúc collagen hoặc lưu giữ một phần collagen trong tế bào.77 Các đột biến trên SERPINH1

gây ra biến dạng và gãy xương sau sinh, nhưng một số bệnh nhân chỉ gãy xương trong những tháng đầu đời

Gen FKBP10

Gen FKBP10 mã hóa cho chaperone FKBP65 (protein gắn FK506

65kDa) Đột biến xảy ra trên gen này dẫn đến hội chứng Bruck týp I (co rút bẩm sinh) với mức độ giòn xương đa dạng từ nhẹ đến nặng.78 Nó cũng có thể gây ra kiểu hình OI nặng mà không có co rút Mặc dù cấu trúc collagen có vẻ như bình thường, nhưng độ ổn định collagen có sự thay đổi Điều này gây ra tích lũy procollagen tổng hợp trong ER.76 Thêm vào đó, liên kết collagen liên phân tử bị giảm đáng kể, tương đồng với bệnh nhân có đột biến trên gen

PLOD2.66 Loại chồng chéo kiểu hình này cho thấy sự tương tác về mặt chức năng giữa hai protein

Gen TMEM38B

TMEM38B (Protein 38B vận chuyển qua màng) là một gen mã hóa cho

kênh cation hóa trị 1 (TRIC-B, kênh cation nội bào trimer týp B).79 Kênh Kali tích hợp màng ER này cần thiết cho việc giải phóng canxi dự trữ trong tế bào

và đóng một vai trò quan trọng trong biệt hóa tế bào Rối loạn giải phóng canxi trong tế bào dẫn đến sai lệch trong điều chỉnh sửa đổi collagen bằng các enzym trong ER Điều này dẫn đến stress ER và giảm bài tiết collagen.80 Đột biến gen tổng hợp protein vận chuyển qua màng di truyền lặn trên NST thường, có liên quan đến các thể OI mức độ trung bình với củng mạc mắt màu xanh, sinh ngà bất toàn, và nghe kém.66

Gen MBTPS2

MBTPS2 là một gen liên kết NST giới tính X mã hóa cho

metalloprotease kẽm bám màng (S2P, protease vị trí 2) Protease này liên quan đến một vài con đường dẫn truyền trong tế bào, bao gồm sự phân giải protein điều chỉnh trên màng tế bào (RIP) của các yếu tố phiên mã CR3L1, ATF6, và SREBP Giảm lượng LH1 dẫn đến giảm hydroxyl hóa lysine và rối loạn liên kết ngang collagen, gây ra giảm bài tiết collagen và giảm sự biệt hóa của nguyên bào xương Bệnh nhân mang đột biến này biểu hiện kiểu hình OI mức độ vừa đến nặng.81

Gen CREB3L1

CREB3L1 (cyclic AMP-responsive element-binding protein 3-like protein

1) mã hóa một yếu tố phiên mã (CE3L1, trước đây là OASIS) Dưới tác động của stress ER, thành phần N tận của CR3L1 có chứa yếu tố phiên mã được giải phóng bởi hai metalloproteinase hoạt động tuần tự (S1P, S2P), gây ra sự biểu hiện của các gen phản ứng với protein không gấp nếp (UPR) Việc gắn của

trình tự CR3L1 giống thành phần UPR sẽ kích hoạt vùng khởi động COL1A1

đặc hiệu cho nguyên bào tạo xương mà không tồn tại ở vùng khởi động

COL1A1 đặc hiệu cho da tương ứng Do đó, ở những bệnh nhân mắc bệnh, các

đột biến này gây ra giảm lượng collagen trong xương nhưng không ảnh hưởng trên tế bào da.82 Bệnh nhân bị đột biến ở cả 2 alen thường có biểu hiện lâm sàng từ trung bình đến nặng, bị gãy xương trước khi sinh và ngắn các xương dài.83 Những người có kiểu gen dị hợp tử bị ảnh hưởng nhẹ hơn, chỉ bị gãy xương sau khi sinh và hầu hết có thể đi lại độc lập Một số bệnh nhân có kiểu gen dị hợp tử thậm chí không biểu hiện các triệu chứng lâm sàng của bệnh về xương

Gen SEC24D

Gen SEC24D mã hóa protein của chuỗi vận chuyển từ lưới nội chất hạt

(ER) tới bộ máy Golgi phụ thuộc COP II (coat protein complex II) Đột biến ở gen này làm lưu giữ phân tử procollagen trong lưới nội chất hạt và dẫn đến triệu chứng lâm sàng của rối loạn cốt hóa xương sọ với biến dạng sọ mặt và tăng tỉ lệ gãy xương, đôi khi khởi phát trước sinh Chùm triệu chứng này được gọi là hội chứng Cole-Carpenter týp II.84 Bệnh nhân khác mang đột biến trên gen này đang được chẩn đoán là týp OI cổ điển với củng mạc xanh, có thóp xương sọ, các xương dài bị ngắn hoặc cong vẹo Hầu hết các bệnh nhân đều

có khả năng đi bộ và sinh hoạt gần như bình thường

Gen SPARC

Gen SPARC mã hóa cho protein SPARC (protein bài tiết, acid, giàu

cystein, cách gọi khác là osteonectin/ BM-40) Ở trong tế bào, SPARC có thể đóng vai trò là một chaperone trong sinh tổng hợp collagen Sự sửa đổi quá mức làm chậm bài tiết collagen đã được quan sát thấy ở tế bào của bệnh nhân Trong khoang ngoại bào, SPARC điều tiết tương tác tế bào - chất nền ngoại bào và thúc đẩy sự khoáng hóa của chất nền ngoại bào bằng việc gắn vào collagen và hydroxylapatite Do vậy, SPARC đảm nhiệm nhiều vai trò trong duy trì khối lượng và chất lượng xương Cho đến nay hai đột biến điểm

trên gen SPARC đã được mô tả Chúng dẫn đến thay thế amino acid trên protein

SPARC, rất quan trọng cho việc gắn giữa SPARC và collagen Hai bệnh nhân

đầu tiên được mô tả có đột biến SPARC là mắc OI thể bệnh trung bình.85

Gen BMP1

Sau khi collagen được bài tiết vào không gian ngoại bào, sự phân cắt protein của các propeptide là cần thiết để kích hoạt quá trình tổng hợp

collagen và hình thành sợi fibrin Gen BMP1 mã hóa cho protease BMP1

(protein hình thái xương 1) chịu trách nhiệm cho phân cắt ngoại bào của propeptide Đột biến trong gen này dẫn đến sự thiếu hụt phân cắt protein và kiểu hình rất đa dạng từ nhẹ đến nặng.86 Quá trình xử lý procollagen và khả năng tạo ra các sợi collagen trưởng thành bị hạn chế trong tế bào của những bệnh nhân mang đột biến này Điều này dẫn đến sự gia tăng quá trình khoáng hóa của chất nền collagen và tăng khối lượng xương.87 Các đột biến ảnh hưởng đến vị trí phân cắt BMP1 trong cả hai chuỗi collagen loại α1 cũng dẫn đến týp

C-OI nhẹ, đặc trưng bởi khối lượng xương tăng lên.88

1.3.3 Gen ảnh hưởng đến chức năng và biệt hóa của nguyên bào tạo xương

Một số gen đã được xác định có ảnh hưởng đến sự biệt hóa cũng như chức năng của nguyên bào xương, có vai trò trong sự vững chắc của hệ thống xương

Gen SP7

Gen SP7 mã hóa yếu tố phiên mã đặc hiệu nguyên bào xương SP7 (hay

osterix) và khởi động quá trình biệt hóa của tiền nguyên bào tạo xương thành nguyên bào tạo xương cũng như tế bào xương Các đột biến trên gen này dẫn đến sự mất ổn định nhẹ của xương với gãy xương tái diễn Những bệnh nhân

có đột biến trên SP7 đôi khi bị mất khả năng nghe sớm Bệnh nhân có biểu hiện

loãng xương, có thể do tăng quá trình tu sửa xương do mất cân bằng giữa quá trình hình thành xương bởi nguyên bào tạo xương và quá trình tiêu xương của

tế bào hủy xương.89 Trong báo cáo về một trẻ Ai Cập là đồng hợp tử mất cặp