芳羥基受體相互作用蛋白基因與家族性單純性垂體腺瘤

蔡 鋒，張熠丹，代從新，劉小海，楊亞坤，姚 勇，王任直

中國醫(yī)學科學院 北京協(xié)和醫(yī)學院 北京協(xié)和醫(yī)院神經外科，北京 100730

垂體腺瘤是顱內常見腫瘤，發(fā)生率占顱內腫瘤的第2位。絕大多數(shù)垂體腺瘤患者為散發(fā)病例，然而，近年來發(fā)現(xiàn)一小部分垂體腺瘤患者有家族遺傳傾向背景，約占5%左右［1］。目前國際上認為家族性垂體腺瘤主要出現(xiàn)于4類疾病:(1)多發(fā)性內分泌腫瘤Ⅰ型 (multiple endocrine neoplasia type I，MEN1);(2)Carney綜合征;(3)McCune-Albright綜合征;(4)家族性單純性垂體腺瘤 (familial isolated pituitary adenomas，F(xiàn)IPA)。當一個家族中至少有2個垂體腺瘤患者時，并且除外MEN1和Carney綜合征的可能，就可以將其定義為FIPA。

盡管目前對FIPA發(fā)病機制知之甚少，尤其是導致該疾病發(fā)生的基因改變還不十分清楚，但近來研究結果顯示，在一些FIPA人群中存在芳羥基受體相互作用蛋白 (aryl hydrocarbon receptor interacting protein，AIP)基因突變。AIP基因與MEN1基因相鄰，坐落于11q13.3上，該區(qū)域基因組的改變可引起單純性家族肢端肥大癥的發(fā)生［2-3］。AIP基因編碼蛋白AIP，后者又被稱作芳羥基受體相關蛋白9(aryl hydrocarbon receptor-associated protein 9，ARA9)或乙型肝炎病毒X相關蛋白2(hepatitis B virus X-associated protein 2，XAP 2)，本文總結了AIP基因和FIPA的相關研究進展。

FIPA臨床特征

FIPA是一種常染色體顯性遺傳病，外顯率較低，且具有明顯的遺傳異質性［1，4-8］。已知的大部分家系一般有2～5名患者，不同家系間的垂體腺瘤類型不盡相同，最常見的是生長激素型 (growth hormone，GH)垂體腺瘤、泌乳素型 (prolactin，PRL)垂體腺瘤和GH/PRL腺瘤［6-8］，無功能型垂體腺瘤 (nonfunctional pituitary adenoma，NFPA)和促腎上腺皮質激素型 (adrenocorticotropic hormone，ACTH)垂體腺瘤也有報道［1］。FIPA中GH腺瘤多為彌散顆粒型，且多進展迅速，呈侵襲樣生長，同時對生長抑素類似物反應也較差［1，7］。家族患者的診斷年齡比散發(fā)患者平均早4年，而且有AIP突變的家族患者發(fā)病年齡更早，且大多是兒童時期起病［9］。相關流行病學研究表明，F(xiàn)IPA家族中下一代的診斷年齡明顯比上一代患者更早，這可能與癥狀的早期發(fā)現(xiàn)和對下一代的密切監(jiān)測有關［10］。

AIP概況

AIP基因位于11q13.3上，鄰近MEN1基因，包含6個外顯子，編碼由330個氨基酸組成的AIP蛋白，該蛋白作為分子伴侶，在亞細胞水平的蛋白聚集、細胞激活潛能及細胞核受體穩(wěn)定等方面起一定作用。其中，AIP蛋白C端的3個三角形四肽結構域及α螺旋結構是維持AIP蛋白上述功能的主要部分［11］。AIP組織分布較廣，在心臟、腦、胎盤、肺、骨骼肌、腎臟、胰腺、脾、胸腺、睪丸、卵巢、小腸、結腸、垂體和肝臟中均有表達。在正常垂體組織中，AIP蛋白主要分布于生長激素和泌乳素分泌細胞［7］。電鏡觀察提示AIP蛋白和正常GH和PRL細胞中的分泌囊泡有一定聯(lián)系。目前大多數(shù)關于AIP蛋白作用的研究僅限于在肝臟中和芳羥基受體 (aryl hydrocarbon receptor，AhR)作用對毒素代謝的影響，至于其在其他組織中的確切作用尚不清楚。

FIPA中AIP突變的發(fā)現(xiàn)

2005年，Soares等［2］采用基因分型技術對8個FIPA家系和15個散發(fā)性垂體腺瘤的患者進行研究發(fā)現(xiàn)，在11q13.3上一段長2.21mb的區(qū)域內有3個基因可能與發(fā)病相關。雖然當時測序沒有發(fā)現(xiàn)突變，但為后來AIP基因進一步定位提供了線索。2008年，Leontiou等［7］在對26個 FIPA家系和85個散發(fā)性垂體腺瘤患者的研究發(fā)現(xiàn)，其中9個家系發(fā)現(xiàn)了AIP基因突變，后續(xù)研究發(fā)現(xiàn)所有突變都導致AIP蛋白功能缺失，從而進一步證實了AIP基因的致病機制。

AIP突變

流行病學調查顯示，AIP突變的家系主要是純的生長激素腺瘤或生長激素腺瘤和泌乳素腺瘤混雜家系;即便個別AIP突變家系臨床上內分泌癥狀缺乏，但其腫瘤組織的免疫組織化學結果顯示，腫瘤類型不是生長激素型就是泌乳素型;此外，伴有AIP突變的垂體腺瘤患者被確診明顯比AIP突變陰性的患者平均要早13～15年［1，7］，已知最年輕的 AIP突變陽性垂體腺瘤患者是一名患有垂體大腺瘤的6歲兒童［9］;而且，伴有AIP突變FIPA患者的腫瘤往往比AIP突變陰性FIPA患者或者散發(fā)患者的腫瘤在體積上要大得多［5，7］。AIP突變的家系中，目前還未發(fā)現(xiàn)腫瘤的基因型和表現(xiàn)型之間存在任何關系。通過對若干AIP突變家系的研究，發(fā)現(xiàn)AIP突變在垂體腺瘤中的外顯率大約為30%［9，12］。影響AIP突變外顯率的因素目前尚不十分清楚，但可以肯定的是，AIP突變陽性和陰性家系之間的腫瘤表型不同［9］。

AIP基因突變形式包括缺失、插入、重復、無義、錯義、剪切位點和啟動子突變以及大片段外顯子或全部基因缺失。已知的49個突變位點中有25個位于AIP蛋白的C末端，其中有9個錯義突變和框內片段重復突變的產物對TPR結構域和C末端α螺旋的影響最大。而以往研究顯示，TPR第3結構域和C末端的最末5個氨基酸是AIP生物活性所必需的結構。由于有AIP基因發(fā)生剪切位點突變和啟動子突變的報道，所以除了對外顯子、外顯子-內含子結合區(qū)域和啟動子進行測序外，還需要用多重連接探針擴增技術 (multiplex ligation-dependent probe amplification，MLPA)對基因的大片段缺失進行檢測，這樣才能發(fā)現(xiàn)約占AIP突變陰性者中10%的大片段基因缺失［13-14］。

最常見的突變位點位于304號殘基［15］。在幾個家系和散發(fā)患者中都發(fā)現(xiàn)了c.910-911 CG堿基的突變(c.910C ＞ T，p.R304X 和 c.911G ＞ A，p.R304Q)［6，16］。其他一些熱點突變包括c.241C＞T，p.R81X;c.721A＞G，p.K241E，C721A ＞T，p.K241X;c.811C ＞T，pR271W。由于一些AIP突變所造成的功能缺失尚不明確，所以有一些變異尚不能確定是突變，有待于進一步的突變產物功能研究。

AIP蛋白功能

基于臨床資料分析和雜合性丟失研究，F(xiàn)IPA被認為是由某一抑癌基因發(fā)生雜合遺傳性突變引起的［17］。研究表明，野生型AIP可抑制不同的垂體腺瘤細胞系細胞增殖能力;而相反，發(fā)生突變的AIP蛋白喪失了上述功能［18］。種種跡象表明，AIP基因的雜合性突變是導致AIP突變陽性家系成員腫瘤發(fā)生發(fā)展的主要原因。然而，AIP蛋白在散發(fā)型垂體腺瘤生成過程中的作用機制尚不清楚。有研究發(fā)現(xiàn)，在散發(fā)型垂體腺瘤中，AIP的mRNA和蛋白表達量存在此消彼長的關系，也就是說，AIP表達下調不一定就在此類腺瘤的發(fā)生過程中起作用。更重要的是，研究人員還發(fā)現(xiàn)腫瘤細胞中AIP表達的位置發(fā)生了變化，與分泌囊泡無任何聯(lián)系［7］。有研究顯示，許多蛋白都能和AIP相互作用，但至于是與哪些因子作用而發(fā)揮其抑瘤作用尚不十分清楚。

芳羥基受體和熱休克蛋白 AhR是介導外源性毒性物質發(fā)揮毒性作用的轉錄因子，產生的生物學效應包括:肝細胞損害、胸腺退化、上皮增生、畸形及癌癥的發(fā)生。未和配體結合的AhR能和分子伴侶熱休克蛋白90(heat shock protein 90，Hsp90)的二聚體、AIP單體及p23單體結合形成復合物，此復合物能與外源性物質結合，導致配體結合的AhR復合物發(fā)生核移位。在細胞核內，AhR能使缺氧誘導因子1β形成異二聚體。目前，已發(fā)現(xiàn)許多與缺氧誘導因子關聯(lián)的蛋白在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮一定作用［19］。

近來研究發(fā)現(xiàn)，AhR還參與了一些內分泌信號通路。AhR可以和泛素連接酶復合物結合，導致雌激素受體和雄激素受體降解。同時，AhR還可以和未與配體結合的雌激素受體結合，激活雌激素下游的基因轉錄信號通路［20］。有資料顯示，在AIP突變的垂體腺瘤組織中，AIP蛋白表達下調常伴有AhR表達下降，提示AhR可能抑制垂體腺瘤發(fā)生發(fā)展［21］。綜上，AIP-AhR-Hsp90相互間作用在垂體腺瘤中發(fā)生發(fā)展中的相關性有待進一步研究和探索。

細胞核轉錄因子 除了和AhR，AIP還和其他細胞核轉錄因子結合發(fā)揮作用。過氧化物酶增殖激活受體 α (peroxisome proliferator-activated receptor α，PPARα)是腫瘤形成的重要媒介，已有研究發(fā)現(xiàn)，AIP可通過形成PPARα-Hsp90-AIP復合物抑制PPARα的活性，從而起到抑制腫瘤形成的作用［22］;同樣，AIP亦可形成糖皮質激素受體 (glucocorticoid receptor，GR)-Hsp90-AIP復合物，阻止GR進入細胞核內，進而影響其活性［23］;近來有研究發(fā)現(xiàn)，雌激素受體 (estrogen receptor，ER)信號通路在垂體腺瘤的發(fā)生發(fā)展過程中，尤其是在侵襲性腺瘤中可能發(fā)揮一定作用［24］。Cai等［25］發(fā)現(xiàn)，AIP 可與 ERα 結合，阻止其影響下游轉錄作用，如pS2或GREB1等腫瘤相關基因的表達。

cAMP和磷酸二酯酶 已知cAMP蛋白激酶A(protein kinase A，PKA)通路作為第二信使參與激活許多信號通路，其失調可通過gsp或者PKA調節(jié)亞基蛋白 (protein kinase，cAMP-dependent，regulatory，type I，alpha，PRKAR1A)的突變導致生長激素腺瘤的發(fā)生發(fā)展;磷酸二酯酶 (phosphodiesterases，PDE)可使cAMP失活并最終被降解。而有研究發(fā)現(xiàn)，AIPPDE2A(PDE的一種亞型)結合可通過降低cAMP水平使 AhR復合物在胞漿中維持更長時間［26-27］。Leontiou等［7］通過研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)生突變的AIP喪失了與PDE結合的能力，從而反向證明了其在這方面的作用。至于AIP與PDF其他亞型的結合在疾病中，尤其是內分泌相關病理生理學中的機制，目前尚不十分清楚。

乙型肝炎病毒X相關蛋白2 乙肝病毒X相關蛋白2不僅在病毒復制過程中發(fā)揮重要作用，而且其相關產物還能誘導腫瘤發(fā)生。AIP是此種蛋白的分子伴侶。Kuzhandaivelu等［28］發(fā)現(xiàn)，兩者能促使小鼠成纖維細胞NIH3T3細胞和肝臟細胞發(fā)生細胞轉化而致瘤。也有學者認為，AIP的TPR結構域可和相關病毒結合并介導AhR的核內轉移，進而在病毒引發(fā)的腫瘤發(fā)生發(fā)展過程中發(fā)揮一定作用［29］。

生存素和RET 生存素是一類凋亡抑制蛋白。相關實驗發(fā)現(xiàn)，AIP可與生存素結合進而抑制該蛋白的生物學效應。基因RET是一種原癌基因，其編碼的蛋白可激活膠質細胞源性神經營養(yǎng)因子相應受體上的酪氨酸位點，引起相關通路激活和信號傳導。RET能和AIP結合從而阻止其與生存素結合，而使生存素降解，凋亡增加［30］。RET-AIP兩者相互作用與垂體腺瘤發(fā)生是否存在相關性目前尚不確定。

根據(jù)臨床研究可以發(fā)現(xiàn)，存在AIP突變的FIPA患者發(fā)病年齡更早，腫瘤進展更為迅速。所以對于除外MEN1和CNC的家族性垂體腺瘤患者而言，完全有必要對整個家族進行遺傳咨詢，這為早期發(fā)現(xiàn)后代患者并及時干預提供了有力依據(jù)。雖然FIPA的外顯率并不是很高，但對于AIP突變陽性的FIPA家系而言，設計并提供高效的靶向治療藥物也具有重要意義，這可能讓一部分患者從病患中得到解脫。

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