Bert Braumann

Key susceptibility locus for nonsyndromic cleft lip with or without cleft palate on chromosome 8q24.

We conducted a genome-wide association study involving 224 cases and 383 controls of Central European origin to identify susceptibility loci for nonsyndromic cleft lip with or without cleft palate (NSCL/P). A 640-kb region at chromosome 8q24.21 was found to contain multiple markers with highly significant evidence for association with the cleft phenotype, including three markers that reached genome-wide significance. The 640-kb cleft-associated region was saturated with 146 SNP markers and then analyzed in our entire NSCL/P sample of 462 unrelated cases and 954 controls. In the entire sample, the most significant SNP (rs987525) had a P value of 3.34 × 10−24. The odds ratio was 2.57 (95% CI = 2.02–3.26) for the heterozygous genotype and 6.05 (95% CI = 3.88–9.43) for the homozygous genotype. The calculated population attributable risk for this marker is 0.41, suggesting that this study has identified a major susceptibility locus for NSCL/P.

Genome-wide association study identifies two susceptibility loci for nonsyndromic cleft lip with or without cleft palate

We conducted a genome-wide association study for nonsyndromic cleft lip with or without cleft palate (NSCL/P) in 401 affected individuals and 1,323 controls, with replication in an independent sample of 793 NSCL/P triads. We report two new loci associated with NSCL/P at 17q22 (rs227731, combined P = 1.07 × 10−8, relative risk in homozygotes = 1.84, 95% CI 1.34–2.53) and 10q25.3 (rs7078160, combined P = 1.92 × 10−8, relative risk in homozygotes = 2.17, 95% CI 1.32–3.56).

Genome-wide meta-analyses of nonsyndromic cleft lip with or without cleft palate identify six new risk loci

We have conducted the first meta-analyses for nonsyndromic cleft lip with or without cleft palate (NSCL/P) using data from the two largest genome-wide association studies published to date. We confirmed associations with all previously identified loci and identified six additional susceptibility regions (1p36, 2p21, 3p11.1, 8q21.3, 13q31.1 and 15q22). Analysis of phenotypic variability identified the first specific genetic risk factor for NSCLP (nonsyndromic cleft lip plus palate) (rs8001641; PNSCLP = 6.51 × 10−11; homozygote relative risk = 2.41, 95% confidence interval (CI) 1.84–3.16).

Biomechanical properties of orthodontic miniscrews. An in-vitro study.

Objective:Comparing five commercially-available miniscrew types for skeletal anchorage with regard to the biomechanical properties influencing their primary stability.Material and Methods:Included in this study was a total of 196 self-tapping and self-drilling miniscrews having a diameter of 2 mm (or the largest possible diameter of the manufacturer in question), a thread shaft length of 10 mm, or the longest miniscrew supplied by the manufacturers. The screw types tested were the FAMI 2, Orlus mini-implant, T.I.T.A.N. Pin, tomas®-pin and Vector TAS™. Insertion and loosening torque measurements, and pullout tests in axial (0°), 20° and 40° directions, as well as test series with and without pilot hole drilling were performed. Bovine femoral heads having the same bone mineral density (BMD) were used as bone-testing material.Results:Higher insertion torques were found for the cylindrical FAMI 2 screw, the conical Orlus mini-implant and the Vector TAS™ screw (with mean values of 39.2 Ncm, 32.1 Ncm and 49.5 Ncm) than for the cylindrical T.I.T.A.N. pin and tomas®-pin. Insertion without predrilling led the insertion torques of all five screws to rise significantly. We noted statistically significant differences among the five screws in the pullout tests. Those highly significant differences at axial (0°) and 20°angles were not apparent at the 40° pullout angle. Compared with the pullout forces (load) in the axial direction, the cylindrical screws’ load values decreased markedly according to the angle (by up to –46.6%). The reduction in pullout force in conjunction with an increasing angle was much less pronounced in the conical screws (–0.8% to –29.0%). The tomas®-pin demonstrated the highest pullout force and stiffness values throughout the tests. A total of five tomas®-pins, two Orlus mini-implants and one FAMI 2 screw fractured during the pullout tests.Conclusions:Results from our insertion torque measurements suggest that a conical screw design will provide greater primary stability than cylindrical screw types. The cylindrical screw design’s superiority was evident in the pullout tests. All the miniscrews’ primary stability rose after drill-free insertion. The tomas ®-pin screws, although biomechanically superior to the other screws, were most prone to fracture.ZusammenfassungZiel:Ziel dieser Studie war der Vergleich fünf handelsüblicher Minischraubentypen zur skelettalen Verankerung hinsichtlich ihrer die Primärstabilität beeinflussenden biomechanischen Eigenschaften.Material und Methodik:Insgesamt wurden 196 zugleich selbstschneidende und selbstbohrende Minischrauben mit einem Durchmesser von 2 mm oder mit dem größtmöglichen Durchmesser des jeweiligen Fabrikats und einer Gewindeschaftlänge von 10 mm oder die längste von den Herstellern angebotene Minischraube, darunter die Schraubentypen FAMI 2, Orlus Mini- Implant, T.I.T.A.N. Pin, tomas®-pin und Vector TAS™, untersucht. Es wurden Eindrehmoment-, Lösemomentmessungen und Ausreißversuche in axialer (0°) sowie in 20°- und 40°-Zugrichtung durchgeführt sowie Testreihen mit und ohne Pilotbohrung vorgenommen. Als Knochentestmaterial wurden bovine Femurköpfe mit der gleichen Knochendichte (BMD) verwendet.Ergebnisse:Im Vergleich zu dem zylindrischen T.I.T.A.N. Pin und tomas®-pin waren die Eindrehmomente für die zylindrische FAMI-2-Schraube, das konische Orlus Mini-Implant und die Vector- TAS™-Schraube (mit Durchschnittswerten von 39,2 Ncm, 32,1 Ncm und 49,5 Ncm) höher. Bei der Insertion ohne Vorbohrung konnten die Eindrehmomente aller fünf Schraubentypen statistisch signifikant erhöht werden. In den Ausreißversuchen ergaben sich statistisch signifikante Unterschiede zwischen den fünf Schraubentypen. Die hochsignifikanten Unterschiede, die zwischen den fünf Schrauben für die Ausreißkräfte in axialer (0°) und 20°-Zugrichtung festgestellt wurden, waren für die Werte in 40°-Zugrichtung nicht ersichtlich. Verglichen mit den Ausreißkräften in axialer Zugrichtung, verringerten sich die Ausreißkräfte bei den zylindrischen Schrauben mit dem Winkel deutlich (um bis zu –46,6%). Bei den konischen Schrauben war die Abnahme der Ausreißkräfte mit steigendem Winkel deutlich geringer (–0,8% bis –29,0%). Der tomas®-pin erreichte in allen Testungen die höchsten Werte für Ausreißkraft und Steifigkeit. Insgesamt fünf tomas®-pins, zwei Orlus Mini-Implants und eine FAMI-2- Schraube frakturierten in den Ausreißversuchen.Schlussfolgerung:Der konische Schraubentyp weist bei den Eindrehmomentmessungen im Gegensatz zu den zylindrischen Schraubentypen eine höhere Primärstabilität auf. In den Ausreißversuchen war eine Überlegenheit der zylindrischen Schraubentypen zu erkennen. Durch die Insertion ohne Vorbohrung konnte die Primärstabilität bei allen Minipins gesteigert werden. Der tomas®-pin war trotz biomechanischer Überlegenheit gegenüber den anderen Schraubentypen am frakturanfälligsten.

Strong Association of Variants around FOXE1 and Orofacial Clefting

Nonsyndromic orofacial clefting (nsOFC) is a common, complex congenital disorder. The most frequent forms are nonsyndromic cleft lip with or without cleft palate (nsCL/P) and nonsyndromic cleft palate only (nsCPO). Although they are generally considered distinct entities, a recent study has implicated a region around the FOXE1 gene in both nsCL/P and nsCPO. To investigate this hypothesis, we analyzed the 2 most strongly associated markers (rs3758249 and rs4460498) in 2 independent samples of differing ethnicities: Central European (949 nsCL/P cases, 155 nsCPO cases, 1163 controls) and Mayan Mesoamerican (156 nsCL/P cases, 10 nsCPO cases, 338 controls). While highly significant associations for both single-nucleotide polymorphisms were obtained in nsCL/P (rs4460498: pEurope = 6.50 × 10−06, pMayan = .0151; rs3758249: pEurope = 2.41 × 10−05, pMayan = .0299), no association was found in nsCPO (p > .05). Genotyping of rs4460498 in 472 independent European trios revealed significant associations for nsCL/P (p = .016) and nsCPO (p = .043). A meta-analysis of all data revealed a genomewide significant result for nsCL/P (p = 1.31 × 10−08), which became more significant when nsCPO cases were added (pnsOFC = 1.56 × 10−09). These results strongly support the FOXE1 locus as a risk factor for nsOFC. With the data of the initial study, there is now considerable evidence that this locus is the first conclusive risk factor shared between nsCL/P and nsCPO.

Genome-wide linkage scan of nonsyndromic orofacial clefting in 91 families of central European origin†

Orofacial clefts are among the most common of all congenital disorders. Nonsyndromic cases of cleft lip with or without cleft palate (NSCL/P) and cleft palate only (NSCPO) are considered to have a multifactorial etiology which involves both genetic and environmental factors. We present the results of a genome‐wide linkage scan in 91 families of central European descent with nonsyndromic orofacial clefts (NSC). The sample included 74 NSCL/P families, 15 NSCPO families, and 2 mixed families (a total of 217 affected and 230 unaffected individuals were genotyped). We genotyped 542 microsatellite markers (average intermarker distance = 6.9 cM). Multipoint nonparametric linkage analysis was performed using Allegro 2.0f. In addition to the factors investigated in previous genome‐wide linkage analyses, we searched for sex‐specific susceptibility loci, loci demonstrating parental imprinting and loci that are shared by NSCL/P and NSCPO. Several genomic regions likely to contain susceptibility loci for NSC were identified at the level of nominal significance. Some of these overlap with regions identified in previous studies. Suggestive evidence of linkage was obtained for the loci 4q21‐q26 and 1p31‐p21, with the chromosome 1 locus showing a male‐specific genetic effect. Our study has identified promising chromosomal regions for the identification of NSC‐associated genes, and demonstrates the importance of performing detailed statistical analyses which take into account complex genetic mechanisms such as sex‐specific effects and genomic imprinting. Further research in large patient samples is necessary to identify factors common to NSCL/P and NSCPO.

TGFB3 displays parent-of-origin effects among central Europeans with nonsyndromic cleft lip and palate

AbstractMice with a deletion of Tgf-β3 (−/−) and association studies in humans of different ethnicities support the involvement of TGFB3 in the etiology of orofacial clefts. In this study, we investigated the relevance of TGFB3 in the development of cleft lip and palate (CL/P) among 204 triads of central European origin. Transmission-disequilibrium test (TDT) analysis revealed no significant transmission distortions for each marker alone, and none for any possible haplotypes. However, we found strong evidence for parent-of-origin effects, with lower risk of maternal transmission compared with paternal transmission [IM = 0.38; confidence interval (CI): 0.17–0.86] of the risk allele T to an affected offspring at marker rs2300607. This is also expressed in an increased risk of heterozygous children having the T allele inherited from the father (RP = 3.47; CI: 1.32–9.11). Our data support the involvement of TGFB3 in the development of oral clefts in patients of central European origin.

An Evaluation of Health-Related Quality of Life (HRQoL) in a group of 4-7 year-old children with cleft lip and palate.

Background and Objective:Cleft lip and palate (CLP) is the most common congenital craniofacial abnormality. The interventions’ intensity and psychosocial burden of the cleft may have a lasting impact on the child. The aim of this study was to assess the psychosocial functioning of 4 to 7-year-old children with non-syndromic CLP.Material and Methods:Health-Related Quality of Life (HRQoL) was assessed using the revised German KINDL HRQoL questionnaire, a five-point, 24-Likert-item questionnaire covering six domains (physical well-being, emotional well-being, self-esteem, family life, friends and school). The total score is the sum of all item scores. In addition, a chronic generic module consisting of six items, and a specific parent module consisting of 22 items have been added to the core KINDL questionnaire. Higher scores indicate better HRQoL. All the parents of 4 to 7-year-old children with non-syndromic CLP treated at the interdisciplinary CLP center at Cologne University Hospital were invited to participate in the study.Results:A total of 74 families were contacted, 61 of whom agreed to study participation (82% response). The 61 children (32 boys and 29 girls) had a mean age of 5.39 years. The mean values for the total scale were slightly lower for children with CLP, but when compared, CLP and non-CLP children revealed no statistically significant difference in HRQoL levels.Conclusion:This study demonstrated that 4 to 7-year-old children with CLP do not appear to experience major psychosocial problems when compared with their non-CLP peers.ZusammenfassungHintergrund und Ziel:Lippen-Kiefer-Gaumen-Segelspalten (LKGS-Spalten) sind die häufigsten angeborenen kraniofazialen Fehlbildungen. Die aufwendige Behandlung und die psychosozialen Belastungen durch die Spaltbildung hinterlassen unter Umständen einen bleibenden Einfluss auf das Kind. Ziel der Studie war die Untersuchung der psychosozialen Funktionsfähigkeit von 4- bis 7-jährigen Kindern mit nicht syndromassoziierten LKGS-Spalten.Material und Methodik:Die gesundheitsbezogene Lebensqualität wurde mit dem revidierten, deutschsprachigen KINDL-Fragebogen erfasst. Dieses Instrument besteht aus 24 likertskalierten fünfstufigen Items, die sich über sechs Dimensionen erstrecken (körperliches Wohlbefinden, psychisches Wohlbefinden, Selbstwert, Familienleben, Freunde und Schule). Der Gesamtwert wird aus der Summe der einzelnen Itemwerte gebildet. Dem KINDL-Fragebogen wurde ein chronisch-generisches Modul für chronische Erkrankungen hinzugefügt, bestehend aus sechs Items, sowie ein spezielles Elternmodul, bestehend aus 22 Fragen. Höhere Ergebniswerte zeigen ein höheres Maß an gesundheitsbezogener Lebensqualität an. Alle Eltern von 4- bis 7-jährigen Kindern mit nicht syndromassoziierten LKGS-Spalten, die das Kompetenzzentrum für oro- und kraniofaziale Fehlbildungen der Universitätsklinik Köln aufsuchten, wurden zur Teilnahme an der Studie eingeladen.Ergebnisse:Insgesamt wurden 74 Familien angeschrieben, von denen 61 an der Studie teilnahmen (Teilnahmequote von 82%). Die 61 Kinder (32 Jungen, 29 Mädchen) hatten ein Durchschnittsalter von 5,39 Jahren. Die Durchschnittswerte der Gesamtskala waren für Kinder mit LKGS-Spalten geringfügig niedriger, jedoch zeigte ein Vergleich zwischen Kindern mit LKGS-Spalten und ohne LKGS-Spalten keinen statistisch signifikanten Unterschied in der gesundheitsbezogenen Lebensqualität.Schlussfolgerung:Die vorliegende Studie zeigte, dass 4- bis 7-jährige Kinder mit LKGS-Spalten im Vergleich zu Gleichaltrigen ohne LKGS-Spalten keine ausgeprägten psychosozialen Probleme haben.

The Role of Periodontal Ligament Cells in Delayed Tooth Eruption in Patients with Cleidocranial Dysostosis

AbstractObjective:The clinical appearance of patients with cleidocranial dysplasia (CCD), which is caused by mutations in the RUNX2 gene, is characterized by anomalies of the clavicles, thorax, spine, pelvis and extremities and by disturbances of the skull and tooth development. Of orthodontic relevance are multiple supernumerary teeth associated with delayed tooth eruption. The present investigation is based on the hypothesis that an altered phenotypic expression of periodontal ligament (PDL) cells from CCD patients and a reduced ability of those cells to support the differentiation of bone-resorbing osteoclasts might contribute to delayed tooth eruption.Materials and Methods:To test this hypothesis, PDL cells from healthy donors and from two patients with clinically and molecular biologically diagnosed CCD were characterized for the basal and induced mRNA expression of osteoblast marker genes. The physiological relevance of the findings for the differentiation of osteoclasts was examined in an osteoclast assay, as well as in a co-culture model of PDL cells and osteoclast precursors.Results:Both CCD patients displayed missense mutations of the RUNX2 gene. The in vitro experiments revealed an unaltered expression of RUNX2 mRNA, however especially in CCD patient 2 there was a reduced basal expression of mRNA for the key regulatory gene for bone remodeling RANKL. Furthermore, compared to the control cells from healthy donors, these factors were less inducible by stimulation of the cultures with 1α,25(OH)2D3. In the osteoclast assays as well as in the co-culture experiments, PDL cells from the CCD patients showed a reduced capacity to induce the differentiation of active osteoclasts.Conclusions:These data indicate that PDL cells from CCD patients express a less distinctive osteoblastic phenotype resulting in an impaired ability to support osteoclastogenesis which might, in part, account for the delayed tooth eruption that can be observed clinically.ZusammenfassungZielsetzung:Das klinische Bild der Cleidocranialen Dysplasie (CCD), das durch Mutationen im Bereich des Transkriptionsfaktors RUNX2 verursacht wird, ist durch Schlüsselbeinanomalien, Störungen der Schädel- bzw. Zahnentwicklung sowie Veränderungen im Bereich von Thorax, Wirbelsäule, Becken und Extremitäten geprägt. Besonders auffällig und von kieferorthopädischer Relevanz sind multiple überzählige Zähne sowie ein verzögerter Zahndurchbruch. Der vorliegenden Untersuchung liegt die Hypothese zugrunde, dass eine veränderte phänotypische Expression der Zellen der Parodontalligaments (PDL) von CCD-Patienten und daraus resultierend eine eingeschränkte Fähigkeit zur Unterstützung der Aktivität von knochenresorbierenden Osteoklasten für diesen erschwerten Zahndurchbruch mitverantwortlich sein könnten.Material und Methodik:Zur Überprüfung dieser Annahme wurden PDL-Zellen von gesunden Spendern und solchen mit klinisch und molekularbiologisch diagnostizierter CCD bezüglich des Auftretens und der Induzierbarkeit osteoblastärer Markergene auf mRNA-Ebene charakterisiert und die physiologische Relevanz dieser Befunde für die Differenzierung von Osteoklasten aus entsprechenden Vorläuferzellen in einem Osteoklastenassay sowie in einem Kokulturmodell vergleichend näher untersucht.Ergebnisse:Dabei konnte zunächst bei beiden CCD-Patienten eine Missense-Mutation im Bereich des RUNX2-Gens nachgewiesen werden. In den In-vitro-Versuchen zeigte sich für die PDLZellen eine unveränderte Expression von RUNX2 mRNA, jedoch insbesondere bei CCD-Patient 2 eine reduzierte basale Expression der mRNA für das osteoklastenregulatorische Molekül RANKL. Außerdem ließen sich diese Faktoren im Vergleich zur Kontrollgruppe der gesunden Donoren nur vermindert durch Stimulation der Kulturen mit 1α,25(OH)2D3 induzieren. In den durchgeführten Osteo klastenassays sowie in den Kokulturversuchen zeigten die PDL-Zellen der CCD-Patienten eine verringerte Potenz zur Induktion von aktiven Osteoklasten.Schlussfolgerungen:Die erhobenen Daten implizieren einen geringer gradig ausgeprägten osteoblastären Phänotyp der PDLZellen bei den untersuchten CCD-Patienten mit einer resultierenden eingeschränkten Fähigkeit zur Unterstützung der Osteoklastogenese, die letztlich für den klinisch zu beobachtenden erschwerten Zahndurchbruch mitverantwortlich sein könnte.

Family-based association study of the MTHFR polymorphism C677T in patients with nonsyndromic cleft lip and palate from central Europe.

Objective: The 677C→T allele in the 5,10-methylenetetrahydrofolate reductase (MTHFR) gene has been implicated in the etiology of nonsyndromic cleft lip and palate (CL/P). This study involved a family-based association study of the MTHFR polymorphism. Patients/participants: We examined 181 patients with CL/P of central European descent and their parents for this variant. Results: The transmission disequilibrium test (TDT) did not confirm an association between the MTHFR 677C→T polymorphism and nonsyndromic CL/P as previously suggested (p = .36). When comparing the offspring of mothers with periconceptional use of folate to those without, no statistically significant differences were found (p = .708). Conclusion: Our data suggest that the MTHFR 677C→T polymorphism does not make a major contribution to the occurrence of CL/P among central Europeans.