甲狀腺激素受體β基因變異與甲狀腺疾病相關(guān)性研究進展

張德新， 詹　潔， 喬　虹

1. 哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院急診科，哈爾濱　150086 2. 哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院地方病科，哈爾濱　150086

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·綜述·

甲狀腺激素受體β基因變異與甲狀腺疾病相關(guān)性研究進展

張德新1， 詹潔1， 喬虹2*

1. 哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院急診科，哈爾濱150086 2. 哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院地方病科，哈爾濱150086

[摘要]甲狀腺激素受體β(thyroid hormone receptorβ，TRβ)在組織分化、生長發(fā)育、保持代謝平衡及調(diào)節(jié)甲狀腺激素作用等方面具有重要作用。TRβ基因變異與甲狀腺疾病之間有密切聯(lián)系。研究發(fā)現(xiàn)大多數(shù)位于9、10號外顯子上的突變位點與甲狀腺激素抵抗綜合征密切相關(guān)；而TRβ基因的rs13063628/ rs1505287與促甲狀腺激素水平(thyroid-stimulating hormone，TSH)水平相關(guān)。動物實驗表明，TRβ基因突變影響甲狀腺激素(thyroid hormone，TH)/甲狀腺激素受體(thyroid hormone receptor，TR)對下游通路的調(diào)解，誘導(dǎo)下游癌基因的激活，參與甲狀腺腫瘤發(fā)生、發(fā)展及轉(zhuǎn)移。但在人類，關(guān)于TRβ基因變異與甲狀腺癌的關(guān)系，目前尚未取得一致的結(jié)論，需進一步研究。

[關(guān)鍵詞]甲狀腺激素受體β；基因變異；甲狀腺激素抵抗綜合征；甲狀腺功能；甲狀腺癌

甲狀腺激素受體β(thyroid hormone receptorβ，TR β)對甲狀腺激素作用的發(fā)揮起至關(guān)重要的作用。TR β基因變異可誘發(fā)多種疾病，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)TR β基因變異與甲狀腺激素抵抗、甲狀腺癌等疾病密切相關(guān)?，F(xiàn)將TR β基因變異與甲狀腺疾病之間的相關(guān)性研究作一綜述。

1TR β基因概述

甲狀腺激素受體(thyroid hormone receptor，TR)主要指三碘甲腺原氨酸(T3)受體，是核受體超家族成員，主要有TRα和TR β兩種類型。這兩種受體又分為TRα1、TRα2和TRβ1、TRβ2。TR β在機體組織中廣泛分布，在組織分化、生長發(fā)育、保持代謝平衡以及抑制甲狀腺癌的發(fā)生等方面具有重要作用，其編碼基因位于人染色體的3p22-3p24.1[1]。TR β基因包含10個外顯子和9個內(nèi)含子，共編碼461個氨基酸，第7～10外顯子編碼的氨基酸構(gòu)成TRβ羧基末端的配體結(jié)合域(E區(qū))和部分鉸鏈區(qū)(D區(qū))。根據(jù)啟動子的不同，將TR β分為TRβ1、TRβ2兩種亞型，兩者的主要區(qū)別在N-端區(qū)域。

近年來，TRβ基因變異越來越受到關(guān)注。Sorensen等[2]通過對TRβ基因外顯子和相鄰的內(nèi)含子區(qū)進行直接序列分析，確定了TR β基因的單核苷酸多態(tài)性(single nucleotide polymorphism，SNP)?，F(xiàn)將近年來研究較多的TRβ基因SNPs匯總于圖1中。

圖1　TR β基因SNPs示意圖

2TR β基因變異與甲狀腺激素抵抗綜合征

甲狀腺激素抵抗綜合征(thyroid hormone resistance syndrome，RTHS) 是由于靶器官對甲狀腺激素(thyroid hormone，TH)的反應(yīng)性降低而產(chǎn)生的以血清甲狀腺激素水平升高、促甲狀腺激素水平(thyroid-stimulating hormone，TSH)異常為典型特征的一組疾病。RTHS男女發(fā)病率大致相等，主要為常染色體遺傳的家族性疾病，也有散發(fā)病例。RTHS臨床表現(xiàn)各不相同，甲狀腺腫是最常見的臨床表現(xiàn)，心動過速、學(xué)習障礙、發(fā)育遲緩、聽力障礙、智力低下等也常見，也可無典型的臨床癥狀[3]。RTHS發(fā)病機制尚不清楚，大約90%的病例是由TRβ基因突變引起的。TRβ基因突變點多集中于7～10外顯子編碼的配體(T3)結(jié)合域和相鄰的鉸鏈區(qū)。突變的TR β結(jié)合T3的能力降低，使T3從結(jié)合區(qū)的解離增加，還可選擇性抑制輔因子的結(jié)合、間接釋放缺陷輔阻遏物，從而引發(fā)RTHS[4]。在TRβ基因上至少已經(jīng)發(fā)現(xiàn)128個突變位點，其中111個錯義突變或無義突變、6個堿基缺失、6個堿基插入、2個小片段插入、2個大片段缺失和1個調(diào)節(jié)突變。128個突變位點絕大多數(shù)位于9、10外顯子上，報道最多的5個突變位點是R338W、A317T、R438H、R243Q 、P453T[5]。

國內(nèi)研究發(fā)現(xiàn)的TR β基因的突變大多出現(xiàn)在外顯子10上，如第1 642位核苷酸發(fā)生C→G的錯義突變，第458位密碼子處的錯義突變，第1 304位堿基發(fā)生A→T雜合錯義突變(c.1304 A>T)，這些突變均可引起密碼子及氨基酸的變異，導(dǎo)致RTHS。趙甜等[6]最新研究發(fā)現(xiàn)，TRβ基因第4外顯子的第107位核苷酸發(fā)生G→A的雜合錯義突變(c.107G>A)，導(dǎo)致RTHS。Dong等[7]發(fā)現(xiàn)，TRβ基因第9外顯子上的雜合錯義突變(1235G>A或A317D)導(dǎo)致RTHS。該突變使密碼子317上的GCT變?yōu)镚AT，使丙氨酸被蘇氨酸代替，影響TH及TR功能的正常發(fā)揮。

3TR β基因變異與甲狀腺功能異常

TSH是反映甲狀腺功能的敏感指標，TSH水平的變化反映甲狀腺功能的異常。TRβ2在調(diào)節(jié)下丘腦-垂體-甲狀腺軸的負反饋環(huán)路上發(fā)揮關(guān)鍵性的作用，因此，TRβ基因變異可能與甲狀腺功能的改變相關(guān)[8]。Peeters等[9]未發(fā)現(xiàn)TRβ基因外顯子10的同義單核苷酸多態(tài)性(rs13081063)與血漿TSH和碘化甲狀腺氨酸有相關(guān)性，其原因可能和樣本數(shù)量太小(n=155)和低等位基因頻率有關(guān)，結(jié)果還需要進一步驗證。Sorensen等[2]在波蘭人群中研究了TRα和TRβ基因的SNPs與甲狀腺參數(shù)的關(guān)系。研究確定了15個SNPs，其中8個在TRα基因，7個在TR β基因；在15個SNPs中，只有TRβ-in9-G/A(rs13063628)與TSH水平有相關(guān)性。TRβ-in9-G/A(rs13063628)基因型的患者血漿TSH水平增高，并且與攜帶A等位基因的數(shù)量成正比，其原因為攜帶A等位基因型者中，TH對TSH的負反饋作用更小，導(dǎo)致了血漿TSH水平的增高。但在荷蘭人群的研究中未發(fā)現(xiàn)TR β-in9-G/A(rs13063628)與TSH水平的相關(guān)性有統(tǒng)計學(xué)意義，其原因可在于：所選兩組研究人群的年齡、碘攝入及血清采樣條件等不同。Amaud-Lopez等[10]在撒丁島人群全基因關(guān)聯(lián)研究中發(fā)現(xiàn)，TRβ基因rs1505287與TSH明顯相關(guān)。

4TR β基因變異與甲狀腺癌

Kim等[11]發(fā)現(xiàn)，TRβ作為抑癌基因可抑制甲狀腺癌的發(fā)生、發(fā)展，可成為治療甲狀腺癌的潛在靶點。TRβ基因突變后其抑癌作用消失，影響了TH/TR調(diào)控下游通路的功能，介導(dǎo)腫瘤的發(fā)生。TH/TR介導(dǎo)的β-連環(huán)蛋白(β-catenin)可能是下游原癌基因持續(xù)激活的誘導(dǎo)因素。在TRβ表達細胞，T3/TRβ可降解β-catenin，使β-catenin保持在較低水平，抑制β-catenin信號路徑，但在TRβ突變時，T3不能與TRβ結(jié)合，導(dǎo)致β-catenin在細胞內(nèi)大量積聚，激活Wnt通路，進而激活下游癌基因，引發(fā)腫瘤[12]。另外，TRβ配體結(jié)合域羧基端的改變使突變TRβ與磷脂酰肌醇3激酶(phosphatidylinositol 3-kinase,PI3K)的調(diào)節(jié)亞基P85α結(jié)合力比TRβ顯著增高，兩者的結(jié)合致使PI3K活性增加，導(dǎo)致細胞內(nèi)AKT-mTOR-p70S6k和細胞外ILK-MMP通路持續(xù)激活，從而激活腫瘤的下游信號通路，介導(dǎo)甲狀腺腫瘤的發(fā)生[13]。這些信號路徑可被TSH、肽類生長因子、轉(zhuǎn)化生長因子-β、腫瘤壞死因子-α和核因子-κβ等激活，而被過氧化物酶體增殖物激活受體γ(peroxisome proliferator-activated receptor γ，PPARγ)抑制[14]。而且，突變的TRβ和整聯(lián)蛋白α5β1及β-肌動蛋白-埃茲蛋白(β-actin-ezrin)相聯(lián)系，通過轉(zhuǎn)導(dǎo)細胞膜外整合素信號改變β肌動蛋白細胞骨架動力學(xué)而影響細胞的遷移和轉(zhuǎn)移，并通過整合蛋白-Src-FAK-p38MAPK-ATF2信號通路增加基質(zhì)金屬蛋白酶9的表達，促進甲狀腺腫瘤細胞的侵襲和轉(zhuǎn)移[15]。

Suzuki等[16]發(fā)現(xiàn)，TRβ基因外顯子10密碼子448突變的小鼠3周齡時便發(fā)生甲狀腺彌漫性增生，6～8個月出現(xiàn)血管浸潤和間變，最終發(fā)展為甲狀腺濾泡癌，并伴有肺部及心臟的轉(zhuǎn)移。Zhu等[17]發(fā)現(xiàn)，TRβ基因(突變體為ThrbPV/PV)和KRAS基因(突變體為KrasG12D)同時突變的小鼠通過抑制PAX8的表達使MYC水平增高而誘發(fā)甲狀腺未分化癌。與單純TRβ基因突變的小鼠相比，這種未分化癌更易侵襲甲狀腺的包膜、血管，轉(zhuǎn)移更早，惡性程度更高，患者生存率更低。

在人類，目前關(guān)于TRβ基因突變與甲狀腺癌的相關(guān)性研究較少。Puzianowska-Kuznicka等[18]研究發(fā)現(xiàn)，正常甲狀腺組織中未發(fā)現(xiàn)TRβ突變，而16例甲狀腺乳頭狀癌(papillary thyroid carcinoma ,PTC)組織中TRβ1基因突變率達93.8%，突變點多位于第7～10外顯子，突變的TR喪失了反式激活功能，表現(xiàn)出優(yōu)勢負性作用。在巴西，Weinert等[19]發(fā)現(xiàn)1例29歲男性患者，其TRβ基因外顯子9的密碼子317上發(fā)生GCT→ACT錯義突變，使丙氨酸變?yōu)樘K氨酸(A317T)，致使該患者并發(fā)RTHS和PTC。在韓國，Kim等[20]發(fā)現(xiàn)，在TRβ基因外顯子9的密碼子310上蛋氨酸被蘇氨酸代替(M310T)，同樣引發(fā)RTHS合并PTC。RTHS患者因TSH持續(xù)刺激，其甲狀腺濾泡上皮增生或乳頭狀增生，這可能是甲狀腺癌變的起始階段。在美國，Joseph等[21]在16例甲狀腺乳頭狀癌和12例濾泡癌的研究中未發(fā)現(xiàn)TRβ基因突變。因此，TRβ基因突變在甲狀腺癌中的作用以及是否有地區(qū)差異，尚需進一步研究。

5展望

雖然現(xiàn)已證明TR β基因變異與甲狀腺疾病的發(fā)生密切相關(guān)，但相關(guān)研究仍然很少，而且目前對大多數(shù)甲狀腺疾病相關(guān)基因的了解也較少，如人類甲狀腺癌轉(zhuǎn)移相關(guān)基因。因此，TRβ基因及其變異仍需深入研究，以期為甲狀腺疾病的預(yù)防、診斷和治療提供更大的幫助。

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[本文編輯]姬靜芳

[收稿日期]2015-04-16[接受日期]2016-01-03

[基金項目]黑龍江省自然科學(xué)基金重點項目(ZD201220). Supported by Key Project of Natural Science Foundation of Heilongjiang Province (ZD201220).

[作者簡介]張德新，碩士生，主治醫(yī)師. E-mail: xinmeng82820@aliyun.com *通信作者(Corresponding author). Tel:0451-86605647, E-mail:qiaoh0823@sina.com

[中圖分類號]R 581

[文獻標志碼]A

Correlation between TR β gene mutation and thyroid diseases

ZHANG De-xin1, ZHAN Jie1, QIAO Hong2*

1. Department of Emergency, The Second Hospital of Harbin Medical University, Harbin150086, Heilongjiang, China 2. Department of Endemic Diseases, The Second Hospital of Harbin Medical University, Harbin150086, Heilongjiang, China

[Abstract]TRβ plays an important role in histological differentiation, growth development, maintaining metabolic balance and mediating thyroid hormone. There is a close relationship between the mutation of TRβ gene and thyroid diseases. It has been found that the majority of mutation sites located at exon 9 or 10 are significantly related to thyroid hormone resistance syndrome. TRβ gene single nucleotide polymorphisms rs13063628/ rs1505287 are related to TSH level and perhaps thyroid function. Animal experiments show that TRβ gene mutation affects the mediation of the thyroid hormone / thyroid hormone receptor to downstream pathway, induces the activation of downstream oncogenes and participate in the occurrence, development and metastasis of thyroid tumor. But in humans, no consensus has been reached yet concerning the relationship between TRβ gene mutation and thyroid carcinoma, so further study is required.

[Key Words]Thyroid hormone receptor β gene; Gene mutation; Thyroid hormone resistance syndrome; Thyroid function; Thyroid carcinoma