芳羟基受体相互作用蛋白基因与家族性单纯性垂体腺瘤

蔡 锋，张熠丹，代从新，刘小海，杨亚坤，姚 勇，王任直

中国医学科学院 北京协和医学院 北京协和医院神经外科，北京 100730

垂体腺瘤是颅内常见肿瘤，发生率占颅内肿瘤的第2位。绝大多数垂体腺瘤患者为散发病例，然而，近年来发现一小部分垂体腺瘤患者有家族遗传倾向背景，约占5%左右［1］。目前国际上认为家族性垂体腺瘤主要出现于4类疾病:(1)多发性内分泌肿瘤Ⅰ型 (multiple endocrine neoplasia type I，MEN1);(2)Carney综合征;(3)McCune-Albright综合征;(4)家族性单纯性垂体腺瘤 (familial isolated pituitary adenomas，FIPA)。当一个家族中至少有2个垂体腺瘤患者时，并且除外MEN1和Carney综合征的可能，就可以将其定义为FIPA。

尽管目前对FIPA发病机制知之甚少，尤其是导致该疾病发生的基因改变还不十分清楚，但近来研究结果显示，在一些FIPA人群中存在芳羟基受体相互作用蛋白 (aryl hydrocarbon receptor interacting protein，AIP)基因突变。AIP基因与MEN1基因相邻，坐落于11q13.3上，该区域基因组的改变可引起单纯性家族肢端肥大症的发生［2-3］。AIP基因编码蛋白AIP，后者又被称作芳羟基受体相关蛋白9(aryl hydrocarbon receptor-associated protein 9，ARA9)或乙型肝炎病毒X相关蛋白2(hepatitis B virus X-associated protein 2，XAP 2)，本文总结了AIP基因和FIPA的相关研究进展。

FIPA临床特征

FIPA是一种常染色体显性遗传病，外显率较低，且具有明显的遗传异质性［1，4-8］。已知的大部分家系一般有2～5名患者，不同家系间的垂体腺瘤类型不尽相同，最常见的是生长激素型 (growth hormone，GH)垂体腺瘤、泌乳素型 (prolactin，PRL)垂体腺瘤和GH/PRL腺瘤［6-8］，无功能型垂体腺瘤 (nonfunctional pituitary adenoma，NFPA)和促肾上腺皮质激素型 (adrenocorticotropic hormone，ACTH)垂体腺瘤也有报道［1］。FIPA中GH腺瘤多为弥散颗粒型，且多进展迅速，呈侵袭样生长，同时对生长抑素类似物反应也较差［1，7］。家族患者的诊断年龄比散发患者平均早4年，而且有AIP突变的家族患者发病年龄更早，且大多是儿童时期起病［9］。相关流行病学研究表明，FIPA家族中下一代的诊断年龄明显比上一代患者更早，这可能与症状的早期发现和对下一代的密切监测有关［10］。

AIP概况

AIP基因位于11q13.3上，邻近MEN1基因，包含6个外显子，编码由330个氨基酸组成的AIP蛋白，该蛋白作为分子伴侣，在亚细胞水平的蛋白聚集、细胞激活潜能及细胞核受体稳定等方面起一定作用。其中，AIP蛋白C端的3个三角形四肽结构域及α螺旋结构是维持AIP蛋白上述功能的主要部分［11］。AIP组织分布较广，在心脏、脑、胎盘、肺、骨骼肌、肾脏、胰腺、脾、胸腺、睾丸、卵巢、小肠、结肠、垂体和肝脏中均有表达。在正常垂体组织中，AIP蛋白主要分布于生长激素和泌乳素分泌细胞［7］。电镜观察提示AIP蛋白和正常GH和PRL细胞中的分泌囊泡有一定联系。目前大多数关于AIP蛋白作用的研究仅限于在肝脏中和芳羟基受体 (aryl hydrocarbon receptor，AhR)作用对毒素代谢的影响，至于其在其他组织中的确切作用尚不清楚。

FIPA中AIP突变的发现

2005年，Soares等［2］采用基因分型技术对8个FIPA家系和15个散发性垂体腺瘤的患者进行研究发现，在11q13.3上一段长2.21mb的区域内有3个基因可能与发病相关。虽然当时测序没有发现突变，但为后来AIP基因进一步定位提供了线索。2008年，Leontiou等［7］在对26个 FIPA家系和85个散发性垂体腺瘤患者的研究发现，其中9个家系发现了AIP基因突变，后续研究发现所有突变都导致AIP蛋白功能缺失，从而进一步证实了AIP基因的致病机制。

AIP突变

流行病学调查显示，AIP突变的家系主要是纯的生长激素腺瘤或生长激素腺瘤和泌乳素腺瘤混杂家系;即便个别AIP突变家系临床上内分泌症状缺乏，但其肿瘤组织的免疫组织化学结果显示，肿瘤类型不是生长激素型就是泌乳素型;此外，伴有AIP突变的垂体腺瘤患者被确诊明显比AIP突变阴性的患者平均要早13～15年［1，7］，已知最年轻的 AIP突变阳性垂体腺瘤患者是一名患有垂体大腺瘤的6岁儿童［9］;而且，伴有AIP突变FIPA患者的肿瘤往往比AIP突变阴性FIPA患者或者散发患者的肿瘤在体积上要大得多［5，7］。AIP突变的家系中，目前还未发现肿瘤的基因型和表现型之间存在任何关系。通过对若干AIP突变家系的研究，发现AIP突变在垂体腺瘤中的外显率大约为30%［9，12］。影响AIP突变外显率的因素目前尚不十分清楚，但可以肯定的是，AIP突变阳性和阴性家系之间的肿瘤表型不同［9］。

AIP基因突变形式包括缺失、插入、重复、无义、错义、剪切位点和启动子突变以及大片段外显子或全部基因缺失。已知的49个突变位点中有25个位于AIP蛋白的C末端，其中有9个错义突变和框内片段重复突变的产物对TPR结构域和C末端α螺旋的影响最大。而以往研究显示，TPR第3结构域和C末端的最末5个氨基酸是AIP生物活性所必需的结构。由于有AIP基因发生剪切位点突变和启动子突变的报道，所以除了对外显子、外显子-内含子结合区域和启动子进行测序外，还需要用多重连接探针扩增技术 (multiplex ligation-dependent probe amplification，MLPA)对基因的大片段缺失进行检测，这样才能发现约占AIP突变阴性者中10%的大片段基因缺失［13-14］。

最常见的突变位点位于304号残基［15］。在几个家系和散发患者中都发现了c.910-911 CG碱基的突变(c.910C ＞ T，p.R304X 和 c.911G ＞ A，p.R304Q)［6，16］。其他一些热点突变包括c.241C＞T，p.R81X;c.721A＞G，p.K241E，C721A ＞T，p.K241X;c.811C ＞T，pR271W。由于一些AIP突变所造成的功能缺失尚不明确，所以有一些变异尚不能确定是突变，有待于进一步的突变产物功能研究。

AIP蛋白功能

基于临床资料分析和杂合性丢失研究，FIPA被认为是由某一抑癌基因发生杂合遗传性突变引起的［17］。研究表明，野生型AIP可抑制不同的垂体腺瘤细胞系细胞增殖能力;而相反，发生突变的AIP蛋白丧失了上述功能［18］。种种迹象表明，AIP基因的杂合性突变是导致AIP突变阳性家系成员肿瘤发生发展的主要原因。然而，AIP蛋白在散发型垂体腺瘤生成过程中的作用机制尚不清楚。有研究发现，在散发型垂体腺瘤中，AIP的mRNA和蛋白表达量存在此消彼长的关系，也就是说，AIP表达下调不一定就在此类腺瘤的发生过程中起作用。更重要的是，研究人员还发现肿瘤细胞中AIP表达的位置发生了变化，与分泌囊泡无任何联系［7］。有研究显示，许多蛋白都能和AIP相互作用，但至于是与哪些因子作用而发挥其抑瘤作用尚不十分清楚。

芳羟基受体和热休克蛋白 AhR是介导外源性毒性物质发挥毒性作用的转录因子，产生的生物学效应包括:肝细胞损害、胸腺退化、上皮增生、畸形及癌症的发生。未和配体结合的AhR能和分子伴侣热休克蛋白90(heat shock protein 90，Hsp90)的二聚体、AIP单体及p23单体结合形成复合物，此复合物能与外源性物质结合，导致配体结合的AhR复合物发生核移位。在细胞核内，AhR能使缺氧诱导因子1β形成异二聚体。目前，已发现许多与缺氧诱导因子关联的蛋白在肿瘤的发生发展中发挥一定作用［19］。

近来研究发现，AhR还参与了一些内分泌信号通路。AhR可以和泛素连接酶复合物结合，导致雌激素受体和雄激素受体降解。同时，AhR还可以和未与配体结合的雌激素受体结合，激活雌激素下游的基因转录信号通路［20］。有资料显示，在AIP突变的垂体腺瘤组织中，AIP蛋白表达下调常伴有AhR表达下降，提示AhR可能抑制垂体腺瘤发生发展［21］。综上，AIP-AhR-Hsp90相互间作用在垂体腺瘤中发生发展中的相关性有待进一步研究和探索。

细胞核转录因子 除了和AhR，AIP还和其他细胞核转录因子结合发挥作用。过氧化物酶增殖激活受体 α (peroxisome proliferator-activated receptor α，PPARα)是肿瘤形成的重要媒介，已有研究发现，AIP可通过形成PPARα-Hsp90-AIP复合物抑制PPARα的活性，从而起到抑制肿瘤形成的作用［22］;同样，AIP亦可形成糖皮质激素受体 (glucocorticoid receptor，GR)-Hsp90-AIP复合物，阻止GR进入细胞核内，进而影响其活性［23］;近来有研究发现，雌激素受体 (estrogen receptor，ER)信号通路在垂体腺瘤的发生发展过程中，尤其是在侵袭性腺瘤中可能发挥一定作用［24］。Cai等［25］发现，AIP 可与 ERα 结合，阻止其影响下游转录作用，如pS2或GREB1等肿瘤相关基因的表达。

cAMP和磷酸二酯酶 已知cAMP蛋白激酶A(protein kinase A，PKA)通路作为第二信使参与激活许多信号通路，其失调可通过gsp或者PKA调节亚基蛋白 (protein kinase，cAMP-dependent，regulatory，type I，alpha，PRKAR1A)的突变导致生长激素腺瘤的发生发展;磷酸二酯酶 (phosphodiesterases，PDE)可使cAMP失活并最终被降解。而有研究发现，AIPPDE2A(PDE的一种亚型)结合可通过降低cAMP水平使 AhR复合物在胞浆中维持更长时间［26-27］。Leontiou等［7］通过研究发现，发生突变的AIP丧失了与PDE结合的能力，从而反向证明了其在这方面的作用。至于AIP与PDF其他亚型的结合在疾病中，尤其是内分泌相关病理生理学中的机制，目前尚不十分清楚。

乙型肝炎病毒X相关蛋白2 乙肝病毒X相关蛋白2不仅在病毒复制过程中发挥重要作用，而且其相关产物还能诱导肿瘤发生。AIP是此种蛋白的分子伴侣。Kuzhandaivelu等［28］发现，两者能促使小鼠成纤维细胞NIH3T3细胞和肝脏细胞发生细胞转化而致瘤。也有学者认为，AIP的TPR结构域可和相关病毒结合并介导AhR的核内转移，进而在病毒引发的肿瘤发生发展过程中发挥一定作用［29］。

生存素和RET 生存素是一类凋亡抑制蛋白。相关实验发现，AIP可与生存素结合进而抑制该蛋白的生物学效应。基因RET是一种原癌基因，其编码的蛋白可激活胶质细胞源性神经营养因子相应受体上的酪氨酸位点，引起相关通路激活和信号传导。RET能和AIP结合从而阻止其与生存素结合，而使生存素降解，凋亡增加［30］。RET-AIP两者相互作用与垂体腺瘤发生是否存在相关性目前尚不确定。

根据临床研究可以发现，存在AIP突变的FIPA患者发病年龄更早，肿瘤进展更为迅速。所以对于除外MEN1和CNC的家族性垂体腺瘤患者而言，完全有必要对整个家族进行遗传咨询，这为早期发现后代患者并及时干预提供了有力依据。虽然FIPA的外显率并不是很高，但对于AIP突变阳性的FIPA家系而言，设计并提供高效的靶向治疗药物也具有重要意义，这可能让一部分患者从病患中得到解脱。

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