甲狀腺激素受體β基因變異與甲狀腺疾病相關性研究進展

張德新， 詹　潔， 喬　虹

1. 哈爾濱醫科大學附屬第二醫院急診科，哈爾濱　150086 2. 哈爾濱醫科大學附屬第二醫院地方病科，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性研究進展

張德新1， 詹潔1， 喬虹2*

1. 哈爾濱醫科大學附屬第二醫院急診科，哈爾濱150086 2. 哈爾濱醫科大學附屬第二醫院地方病科，哈爾濱150086

[摘要]甲狀腺激素受體β(thyroid hormone receptorβ，TRβ)在組織分化、生長發育、保持代謝平衡及調節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系。研究發現大多數位于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；而TRβ基因的rs13063628/ rs1505287與促甲狀腺激素水平(thyroid-stimulating hormone，TSH)水平相關。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)對下游通路的調解，誘導下游癌基因的激活，參與甲狀腺腫瘤發生、發展及轉移。但在人類，關于TRβ基因變異與甲狀腺癌的關系，目前尚未取得一致的結論，需進一步研究。

[關鍵詞]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揮起至關重要的作用。TR β基因變異可誘發多種疾病，已經發現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。現將TR β基因變異與甲狀腺疾病之間的相關性研究作一綜述。

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、生長發育、保持代謝平衡以及抑制甲狀腺癌的發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個內含子，共編碼461個氨基酸，第7～10外顯子編碼的氨基酸構成TRβ羧基末端的配體結合域(E區)和部分鉸鏈區(D區)。根據啟動子的不同，將TR β分為TRβ1、TRβ2兩種亞型，兩者的主要區別在N-端區域。

近年來，TRβ基因變異越來越受到關注。Sorensen等[2]通過對TRβ基因外顯子和相鄰的內含子區進行直接序列分析，確定了TR β基因的單核苷酸多態性(single nucleotide polymorphism，SNP)。現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)的反應性降低而產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，也有散發病例。RTHS臨床表現各不相同，甲狀腺腫是最常見的臨床表現，心動過速、學習障礙、發育遲緩、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)結合域和相鄰的鉸鏈區。突變的TR β結合T3的能力降低，使T3從結合區的解離增加，還可選擇性抑制輔因子的結合、間接釋放缺陷輔阻遏物，從而引發RTHS[4]。在TRβ基因上至少已經發現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個調節突變。128個突變位點絕大多數位于9、10外顯子上，報道最多的5個突變位點是R338W、A317T、R438H、R243Q 、P453T[5]。

國內研究發現的TR β基因的突變大多出現在外顯子10上，如第1 642位核苷酸發生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，導致RTHS。趙甜等[6]最新研究發現，TRβ基因第4外顯子的第107位核苷酸發生G→A的雜合錯義突變(c.107G>A)，導致RTHS。Dong等[7]發現，TRβ基因第9外顯子上的雜合錯義突變(1235G>A或A317D)導致RTHS。該突變使密碼子317上的GCT變為GAT，使丙氨酸被蘇氨酸代替，影響TH及TR功能的正常發揮。

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在調節下丘腦-垂體-甲狀腺軸的負反饋環路上發揮關鍵性的作用，因此，TRβ基因變異可能與甲狀腺功能的改變相關[8]。Peeters等[9]未發現TRβ基因外顯子10的同義單核苷酸多態性(rs13081063)與血漿TSH和碘化甲狀腺氨酸有相關性，其原因可能和樣本數量太小(n=155)和低等位基因頻率有關，結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與甲狀腺參數的關系。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，導致了血漿TSH水平的增高。但在荷蘭人群的研究中未發現TR β-in9-G/A(rs13063628)與TSH水平的相關性有統計學意義，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聯研究中發現，TRβ基因rs1505287與TSH明顯相關。

4TR β基因變異與甲狀腺癌

Kim等[11]發現，TRβ作為抑癌基因可抑制甲狀腺癌的發生、發展，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調控下游通路的功能，介導腫瘤的發生。TH/TR介導的β-連環蛋白(β-catenin)可能是下游原癌基因持續激活的誘導因素。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結合，導致β-catenin在細胞內大量積聚，激活Wnt通路，進而激活下游癌基因，引發腫瘤[12]。另外，TRβ配體結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)的調節亞基P85α結合力比TRβ顯著增高，兩者的結合致使PI3K活性增加，導致細胞內AKT-mTOR-p70S6k和細胞外ILK-MMP通路持續激活，從而激活腫瘤的下游信號通路，介導甲狀腺腫瘤的發生[13]。這些信號路徑可被TSH、肽類生長因子、轉化生長因子-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和整聯蛋白α5β1及β-肌動蛋白-埃茲蛋白(β-actin-ezrin)相聯系，通過轉導細胞膜外整合素信號改變β肌動蛋白細胞骨架動力學而影響細胞的遷移和轉移，并通過整合蛋白-Src-FAK-p38MAPK-ATF2信號通路增加基質金屬蛋白酶9的表達，促進甲狀腺腫瘤細胞的侵襲和轉移[15]。

Suzuki等[16]發現，TRβ基因外顯子10密碼子448突變的小鼠3周齡時便發生甲狀腺彌漫性增生，6～8個月出現血管浸潤和間變，最終發展為甲狀腺濾泡癌，并伴有肺部及心臟的轉移。Zhu等[17]發現，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，轉移更早，惡性程度更高，患者生存率更低。

在人類，目前關于TRβ基因突變與甲狀腺癌的相關性研究較少。Puzianowska-Kuznicka等[18]研究發現，正常甲狀腺組織中未發現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，表現出優勢負性作用。在巴西，Weinert等[19]發現1例29歲男性患者，其TRβ基因外顯子9的密碼子317上發生GCT→ACT錯義突變，使丙氨酸變為蘇氨酸(A317T)，致使該患者并發RTHS和PTC。在韓國，Kim等[20]發現，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RTHS合并PTC。RTHS患者因TSH持續刺激，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現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差異，尚需進一步研究。

5展望

雖然現已證明TR β基因變異與甲狀腺疾病的發生密切相關，但相關研究仍然很少，而且目前對大多數甲狀腺疾病相關基因的了解也較少，如人類甲狀腺癌轉移相關基因。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