TSHR基因在甲狀腺功能亢進(jìn)性疾病中作用機(jī)制的研究進(jìn)展

李 捷，劉云峰

甲狀腺功能亢進(jìn)癥簡(jiǎn)稱甲亢，是一種常見(jiàn)的內(nèi)分泌疾病，由于甲狀腺激素合成增加或過(guò)度釋放導(dǎo)致機(jī)體多系統(tǒng)代謝亢進(jìn)。本病受遺傳和環(huán)境等多種因素影響，促甲狀腺素受體基因(TSHR基因)是發(fā)病機(jī)制的研究熱點(diǎn)之一，現(xiàn)綜述TSHR基因在甲狀腺功能亢進(jìn)性疾病中的作用及其機(jī)制。

1 TSHR基因與促甲狀腺素受體(TSHR)

人類的TSHR基因位于14q31，長(zhǎng)度為6×104bp，是由10個(gè)外顯子和9個(gè)內(nèi)含子組成。TSHR基因編碼的TSHR主要分布于甲狀腺濾泡上皮細(xì)胞，同時(shí)存在于其他細(xì)胞，如脂肪細(xì)胞、纖維細(xì)胞等[1]。TSHR的相對(duì)分子量約為84 500，與促卵泡生成素(FSH)受體、促黃體生成素(LH)受體均屬于7次跨膜G蛋白耦聯(lián)受體超家族[2]，其結(jié)構(gòu)主要包括3部分：負(fù)責(zé)識(shí)別結(jié)合配體的胞外結(jié)構(gòu)域、7個(gè)跨膜片段結(jié)構(gòu)域和負(fù)責(zé)結(jié)合G蛋白亞基的胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域。胞外結(jié)構(gòu)域?yàn)榈?至第9外顯子編碼，跨膜區(qū)和胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域由第10外顯子編碼。

生理情況下，促甲狀腺腺激素(TSH)β亞基和TSHR結(jié)合后可激活環(huán)磷酸腺苷(cAMP)和磷脂-Ca2+兩條途徑。前者通過(guò)激活腺苷環(huán)化酶產(chǎn)生大量cAMP，介導(dǎo)甲狀腺激素的分泌和甲狀腺細(xì)胞的生長(zhǎng)；后者使三磷酸肌酐含量增加，引起細(xì)胞內(nèi)Ca2+動(dòng)員，以Ca2+為第二信使調(diào)節(jié)甲狀腺碘化與甲狀腺激素的合成[2]。

TSHR在TSH調(diào)節(jié)甲狀腺功能過(guò)程中發(fā)揮著重要的作用。因此，TSHR基因發(fā)生變異時(shí)，級(jí)聯(lián)反應(yīng)鏈中某一環(huán)節(jié)可能發(fā)生改變，從而導(dǎo)致相關(guān)的甲狀腺疾病。

2 相關(guān)的甲亢性疾病

2.1 Graves病 Graves病是一種常見(jiàn)的自身免疫性甲狀腺疾病，又稱為原發(fā)性甲狀腺功能亢進(jìn)癥，是甲亢的主要類型，占甲亢所有類型的80%以上。病因涉及遺傳和環(huán)境等多種因素，全基因組關(guān)聯(lián)(GWAS)研究表明，Graves病與人類白細(xì)胞抗原基因、細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞相關(guān)抗原4基因、蛋白酪氨酸磷酸酶非受體型22(PTPN-22)基因、TSHR基因等有關(guān)[3]。TSHR作為甲狀腺自身免疫的靶抗原，可產(chǎn)生損傷甲狀腺成分的自身抗體-促甲狀腺素抗體(TRAb)。TRAb分為兩種類型，一種是甲狀腺刺激抗體(TSAb)，另一種是TSH結(jié)合阻斷免疫球蛋白(TBII)及甲狀腺抑制抗體(TSBAb)。TSAb與TSHR結(jié)合發(fā)揮類似于TSH的作用，刺激甲狀腺激素持續(xù)分泌從而引起甲亢[4]。TRAb的產(chǎn)生依賴于循環(huán)中的T細(xì)胞。Limbach等[5]研究顯示，TSHR基因的高甲基化和組蛋白修飾水平降低導(dǎo)致T細(xì)胞受體信號(hào)傳導(dǎo)變異，在Graves病發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。

Graves病病人TSHR基因突變多存在于其胞外區(qū)，由于為胞外區(qū)具有多個(gè)TRAb的作用位點(diǎn)。36位Asp→His突變[2]及52位Thr→Pro突變[6]證實(shí)了這一觀點(diǎn)。雖然TSHR基因是公認(rèn)的Graves病易感基因，但致病變異存在爭(zhēng)議。日本人群、英國(guó)高加索人群、我國(guó)漢族人群研究證實(shí)，單核苷酸多態(tài)性(SNPs)與Graves病的相關(guān)性[7]。這些SNPs可影響胸腺中TSHR轉(zhuǎn)錄水平，同時(shí)影響胸腺內(nèi)抗原呈遞和TSHR反應(yīng)性胸腺細(xì)胞的陰性選擇，引起胸腺增生[8]。

2.2 非自身免疫性甲亢 先天性甲亢常見(jiàn)于患有活動(dòng)性Graves病的母親，妊娠期將TSAb透過(guò)血-胎盤屏障輸送至嬰兒體內(nèi)后導(dǎo)致自身免疫性甲亢。極少數(shù)情況下，TSHR基因功能獲得性突變引起新生兒甲亢。由于缺乏自身免疫臨床表現(xiàn)及實(shí)驗(yàn)室檢查，稱為非自身免疫性甲亢，主要包括常染色體顯性遺傳的胚系突變引起家族性非自身免疫性甲亢(FNAH)和新生突變引起的持續(xù)性、散發(fā)性、先天性非自身免疫性甲亢(PSNAH)。

Thmoas等[9]研究報(bào)道了一個(gè)FNAH家族，該家族的分子遺傳學(xué)研究結(jié)果顯示，發(fā)病成員的TSHR基因中均出現(xiàn)了雜合子突變，這種突變導(dǎo)致cAMP途徑的組成性激活，從而刺激甲狀腺激素產(chǎn)生和甲狀腺細(xì)胞增殖。目前，報(bào)道的FNAH家族有30多個(gè)，涉及20多種突變，所有突變位點(diǎn)均發(fā)生于第10外顯子編碼的跨膜區(qū)。Kopp等[10]研究了第一個(gè)PSNAH，從發(fā)生學(xué)上分析，PSNAH和FNAH基本一樣，已發(fā)現(xiàn)的17個(gè)突變除了Ser281Asn發(fā)生于第9外顯子，其余均位于第10外顯子。具有相同TSHR突變的病人中觀察到了表型變異，如發(fā)病年齡、甲亢嚴(yán)重程度、甲狀腺腫大小，表明遺傳背景、環(huán)境因素(如碘攝入量)或其他因素在疾病中表達(dá)的作用[11]。

2012年歐洲甲狀腺協(xié)會(huì)對(duì)非自身免疫性甲亢制定了相關(guān)指南[12]，對(duì)疾病的臨床特征、病因及治療原則進(jìn)行了詳細(xì)闡述。較多的先天性非自身免疫性甲亢病人為早產(chǎn)兒，且宮內(nèi)發(fā)育遲緩、骨骼畸形。這一現(xiàn)象的發(fā)生可能與以下機(jī)制有關(guān)：①TSHR可能在甲狀腺外組織表達(dá)，如脂肪細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、骨和胎盤組織[1]；②TSH與人絨毛促性腺激素(HCG)結(jié)構(gòu)相似，可刺激HCG受體[11]；③垂體-甲狀腺軸和生長(zhǎng)激素在控制胎兒生長(zhǎng)方面存在潛在的相互作用[11]。TSHR基因突變后通過(guò)上述作用對(duì)妊娠持續(xù)時(shí)間和胎兒生存率產(chǎn)生影響。

2.3 毒性甲狀腺腺瘤 毒性甲狀腺腺瘤又稱為自主高功能性腺瘤(AFTN)，是指甲狀腺腺瘤自主性功能亢進(jìn)，產(chǎn)生和分泌甲狀腺激素增多，多見(jiàn)于中老年病人，甲亢臨床癥狀輕微。Parma等[13]首次在11例AFTN病人中發(fā)現(xiàn)3例TSHR基因突變，且突變表型為雜合子，僅限于腺瘤組織，是體細(xì)胞突變?cè)斐蓡渭?xì)胞克隆性擴(kuò)增的結(jié)果。此后，AFTN病人TSHR基因激活突變不斷被發(fā)現(xiàn)，且多數(shù)突變位于跨膜區(qū)和胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域，尤以第6跨膜區(qū)和第3胞內(nèi)環(huán)為著[14]。多數(shù)突變通過(guò)增加cAMP和肌醇磷酸引起TSH刺激，造成甲狀腺細(xì)胞功能自主化，但程度不等[14]。AFTN需要豐富的血供以維持其快速生長(zhǎng)和激素產(chǎn)生。Celano等[15]研究顯示，TSHR基因突變可輕微影響促血管生長(zhǎng)因子表達(dá)，增加甲狀腺血流量，加速AFTN進(jìn)展。除TSHR外，其他基因突變也可引起AFTN。Pinducciu等[16]研究15例AFTN病人發(fā)現(xiàn)，1例病人Gsα雜合子突變，說(shuō)明G蛋白基因突變是AFTN其中的一種發(fā)病機(jī)制。

2.4 家族性妊娠甲亢 由于TSH和HCG同源，TSHR通過(guò)過(guò)高的HCG增加促甲狀腺激素樣活性，因此，多數(shù)妊娠期甲亢是由高濃度的HCG引起的，如妊娠早期劇烈嘔吐合并甲亢。TSHR基因突變可提高HCG敏感性造成的家族性妊娠甲亢是極罕見(jiàn)的。目前報(bào)道的突變有Lys183Arg、Lys183Asn、Val597Ile，這些突變通過(guò)降低跨膜蛋白穩(wěn)定性和改變底物親和力極大提高了HCG敏感性，正常的血清HCG濃度下，信號(hào)傳導(dǎo)通路持續(xù)激活引起甲狀腺功能亢進(jìn)[17]。此外，妊娠期間碘攝入量影響孕婦甲狀腺功能和妊娠期甲亢的嚴(yán)重程度[18]。

2.5 甲狀腺癌 一些原發(fā)性甲狀腺癌及其轉(zhuǎn)移灶具有攝碘功能，產(chǎn)生大量甲狀腺激素后引發(fā)甲亢。目前研究表明RAS、TRK、GNAS、BRAF、TSHR等基因與甲狀腺癌的發(fā)生發(fā)展有關(guān)。TSHR基因突變致甲狀腺癌病例報(bào)道中包括濾泡狀癌、乳頭狀癌、嗜酸細(xì)胞癌、島狀細(xì)胞癌。突變使相應(yīng)位點(diǎn)的氨基酸發(fā)生改變，導(dǎo)致cAMP信號(hào)通路持續(xù)激活及分化功能過(guò)度活化。臨床工作中，20%～30%的甲狀腺結(jié)節(jié)無(wú)法通過(guò)分子細(xì)胞學(xué)檢查確定腫瘤性質(zhì)。Mon等[19]利用二代基因測(cè)序分析(NGS)檢測(cè)了包括TSHR基因在內(nèi)的大量信息基因后證實(shí)，TSHR基因以高等位基因頻率出現(xiàn)時(shí)，可能與癌癥風(fēng)險(xiǎn)增加有關(guān)。有研究顯示，TSHR基因啟動(dòng)區(qū)的異常甲基化引起其蛋白表達(dá)異常，導(dǎo)致抑癌基因失活，癌組織攝碘率下降，增加癌癥惡化程度[20]。有研究顯示，TRAb有助于進(jìn)一步刺激突變的TSHR基因，因此合并Graves病的甲狀腺癌局部浸潤(rùn)性較強(qiáng)，更易轉(zhuǎn)移至遠(yuǎn)端淋巴結(jié)[21]。

綜上所述，隨著對(duì)TSHR基因與甲亢性疾病的研究不斷深入，進(jìn)一步闡明了甲亢性疾病的發(fā)病機(jī)制，可為今后基因診斷及開發(fā)新療法提供依據(jù)。