Peutz-Jeghers綜合征臨床及遺傳學研究現狀

張同真，肖年軍，寧守斌，孫濤，巫錦程

(1.空軍特色醫學中心消化內科，北京100142;2.河北北方學院研究生院，河北 張家口075000)

Peutz－Jeghers綜合征(Peutz－Jeghers syndrome，PJS)又稱黑斑息肉綜合征，臨床罕見，發病率為1/50 000～1/200 000，男女發病率無顯著差異［1］。多數患者于嬰幼兒時期發病，PJS由Peutz［2］于1921年首次報道。1997年，定位于常染色體19p13.3的絲氨酸/蘇氨酸激酶11(serine/threonine kinase 11，STK11)基因被證實為PJS的致病基因，遺傳方式為常染色體顯性遺傳［3］。STK11基因生理功能相對復雜，其突變所致STK11蛋白激酶表達缺失或減弱引起下游相關信號調節通路、癌基因及抑癌基因的表達變化，為PJS的發病原因。STK11基因突變種類較多，目前在人類基因突變數據庫中已確定的STK11致病突變已達400余種，以點突變為主。近年來，隨著分子生物學技術的發展，越來越多的研究者致力于PJS基因型與臨床表型之間相關性的研究，以期從基因角度獨立預估PJS患者疾病發展進程及預后，探索PJS患者更加合理的個性化隨訪監測治療方案和針對性的腫瘤篩查策略。現就PJS的臨床表現與遺傳學研究進展予以綜述，以提高對PJS患者臨床表型和分子機制的認識。

1 PJS的臨床特征

PJS患者的臨床表型譜較廣，即使來自同一家系相同環境具有相同的STK11突變位點、突變類型的成員，其臨床表型也可能存在顯著差異［4－5］。PJS的三大特征性表現為皮膚黏膜色素斑、胃腸道多發息肉以及隨年齡增長腫瘤易感性增加。

1.1 皮膚黏膜色素斑 約95%的PJS患者出生時或嬰幼兒早期即出現皮膚黏膜色素斑沉著，較多分布于口周、鼻、眼周、肛周及四肢末端，大小為1～5 mm，色素斑多呈黑色、深褐色，顏色均勻，不突出于皮膚表面，部分患者可見色素斑融合成片狀，色素斑部位、顏色深淺及數量與消化道息肉嚴重程度無相關性，青春期后，多數患者除頰黏膜外，其他部位的黏膜色素斑會隨年齡增長而逐漸消退［6］。皮膚黏膜色素斑雖為PJS患者最早出現的臨床表現，但對患者日常生活影響較小，易被忽視。目前關于PJS皮膚黏膜色素斑惡變的報道較少見。

1.2 消化道息肉 PJS患者消化道息肉常于皮膚黏膜色素斑后出現，其特點是好發于小腸，尤其是空腸，其他為結腸、直腸和胃，同時也可見于消化道以外部位，如鼻腔、闌尾、膽囊、膀胱、尿道、子宮、陰道等［4，7－8］。Peutz－Jeghers息肉本質上為錯構瘤性息肉，組織學典型特征為息肉中心由平滑肌構成，平滑肌肌束呈樹枝狀延伸至息肉頂部，每個分支表面均有黏膜被覆，并堆積成絨毛狀或樹枝狀結構［9］。少數Peutz－Jeghers息肉病理呈腺瘤性、增生性、幼年性、炎性或多種病理類型并存，部分小腸Peutz－Jeghers息肉由于腸套疊或腸梗阻等腸腔壓力增大時，黏膜上皮內陷，呈假浸潤，需與腺癌相鑒別。PJS患者常以腹痛、消化道出血、腸套疊或腸梗阻等胃腸道息肉引起的首發癥狀而就診，少數患兒以排息肉為首發癥狀，在極少數成人中亦有報道［10］。大多數PJS患者首發胃腸道癥狀的中位年齡為12.5歲［4］，腸套疊發生的年齡為3.7～45.4歲，中位年齡15歲，約30%的患者10歲前經歷開腹手術，且70%的開腹手術是由胃腸道息肉引起的腸梗阻所致的急診手術［11］。張卓超等［12］對217例PJS患者消化道息肉的分布、生長和臨床轉歸進行了歸納分析，結果顯示PJS患者首次發現息肉的平均年齡為(15.7±8.5)歲，首次出現臨床癥狀的平均年齡為(13.7±7.9)歲，并推斷Peutz－Jeghers息肉生長速度可能與患者年齡相關，青春期Peutz－Jeghers息肉生長速度最快。目前臨床證據表明Peutz－Jeghers息肉除多發性，還具有反復生長的特點，因此及時有效地監測并切除PJS患者消化道多發息肉，對于減少息肉引起的腸套疊/梗阻甚至惡變等并發癥的發生甚至避免外科手術，提高患者生活質量尤為重要。

1.3 腫瘤易感性 最初人們認為PJS是良性病變，1987年Giardiello等［13］研究首次證實PJS患者具有腫瘤易感性，且胃腸道及胃腸道外腫瘤發生風險是正常人群的18倍。PJS腫瘤譜廣泛，其中最常見的是消化系統惡性腫瘤，以結直腸癌最多見，其次是乳腺癌、小腸癌、胃癌及胰腺癌等［14］。Giardiello等［15］對6項研究共210例PJS患者進行薈萃分析顯示，PJS患者惡性腫瘤的相對風險為15.2，在15～64歲所有惡性腫瘤累積風險高達93%。Hearle等［16］對419例PJS患者腫瘤風險進行評估發現，20、30、40、50、60、70歲惡性腫瘤累積風險分別為2%、5%、17%、31%、60%、85%，50歲后PJS惡性腫瘤風險迅速增加。PJS女性患者惡性腫瘤風險高于男性，可能與乳腺癌及宮頸癌的發生相關。我國PJS患者惡性腫瘤特點與西方國家相似，惡性腫瘤確診的中位年齡為41歲，PJS惡性腫瘤相對風險為63.858，60歲時惡性腫瘤的累積風險為55%，其中結直腸惡性腫瘤發病率最高，至60歲時結直腸惡性腫瘤累積危險度為28%［17］。目前PJS惡性腫瘤發生機制及Peutz－Jeghers息肉在惡性腫瘤發生發展中的作用仍存在較大爭議。臨床上檢測到的部分Peutz－Jeghers息肉內腺瘤灶及局灶癌變證實了國際上公認的錯構瘤－腺瘤－腺癌途徑［18］。然而有學者認為Peutz－Jeghers息肉致癌變是偶然事件，并提出以下證據:①Peutz－Jeghers息肉好發部位為小腸，與PJS惡性腫瘤好發部位為結直腸不符;②Peutz－Jeghers息肉數量隨患者年齡增加逐漸減少，與PJS患者的惡性腫瘤風險隨年齡增長而逐漸升高不符［19］。此外，PJS患者結直腸惡性腫瘤發生率高于小腸，也可能與不同部位腸道內環境不同相關，未來需進一步深入研究［20］。PJS惡性腫瘤風險是影響患者預后及生存時間的重要因素，因此，臨床上應對PJS患者行針對性的早期腫瘤篩查，以早診斷、早治療，改善患者預后。

2 PJS遺傳學特點

2.1 遺傳學病因 PJS病因尚不明確，其發病存在遺傳異質性。目前研究認為90%的PJS患者是由STK11基因胚系突變而引起［21－22］。人類STK11基因全長23 kb，由9個編碼外顯子和1個非編碼外顯子組成。STK11 mRNA大小為3.0～3.3 kb，在人體幾乎所有組織中均有表達，但在上皮、睪丸及生精小管和肝臟組織中高表達，且腫瘤組織中STK11 mRNA顯著高于正常組織。STK11基因編碼含有433個氨基酸的STK11蛋白激酶，其主要包括3個功能區:N端非催化結構域、激酶催化結構域和包含一個CAAX盒的C端非催化調控結構域。STK11可通過參與體內多種信號通路調節細胞極性、能量代謝、細胞周期、細胞凋亡等。其發生突變、缺失或擴增導致基因轉錄及翻譯過程出現異常，編碼的氨基酸發生改變或終止信號提早出現，導致STK11蛋白功能的活性缺失或減弱是PJS及惡性腫瘤發生的根本原因。目前研究較多的有如下通路。

2.1.1 STK11－AMP活化蛋白激酶(AMP－activated protein kinase，AMPK)－哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin，mTOR)信號通路STK11是AMPK的上游激酶，同時可正向調節至少14個AMPK家族激酶的活性［23］。STK11－AMPK通路是細胞中腺苷三磷酸水平的基本感受器，當體內腺苷一磷酸/腺苷三磷酸水平升高時，STK11－STRAD(STE20－related adaptor protein)－MO25(mouse protein 25)復合物通過磷酸化活化循環(T－loop)中蘇氨酸172位點來變構激活AMPK，降低生物合成過程和增加應激狀態下分解代謝進而維持體內代謝平衡［24］。mTOR是真核生物中高度保守的絲/蘇氨酸激酶，是細胞生長、增殖、細胞周期和血管生成的中樞調節因子。激活后的mTOR作用于下游的兩個主要靶蛋白:p70核糖體蛋白S6激酶和4E結合蛋白－1，而上述兩種蛋白是蛋白質翻譯調控的關鍵因子。AMPK可通過磷酸化結節性硬化復合物2負性調節mTOR的活性。PJS患者STK11基因突變導致STK11蛋白激酶活性缺失或下降時會導致STK11－AMPK－mTOR信號通路處于異常活化狀態，這可能在PJS的發生發展中發揮重要作用。

2.1.2 Wnt信號系統 典型的Wnt信號通路由Frizzled家族跨膜受體蛋白Dishevelled、糖原合成酶激酶3β、β聯蛋白、支架蛋白、腺瘤性結腸息肉病蛋白以及T細胞因子/淋巴增強因子家族轉錄調節因子等構成。正常Wnt信號通路中Dishevelled蛋白抑制糖原合成酶激酶3β活性，進而使大量未被磷酸化的β聯蛋白聚集至胞質，并向細胞核內轉移，通過與轉錄因子T細胞因子/淋巴增強因子形成復合物進而啟動c－myc、細胞周期素D1等下游基因產物的表達，調控細胞的增殖、分化及腫瘤的發生。而XEEK1(STK11在非洲爪蟾中的直系同源物)是位于Wnt信號通路中Dishevelled蛋白下游、β聯蛋白和糖原合成酶激酶3β上游的信號調節分子。而免疫組織學水平上STK11基因單倍劑量不足可影響β聯蛋白表達，且STK11突變體不能激活糖原合成酶激酶3β，提示PJS患者STK11基因突變可以改變正常的Wnt信號通路而致病［25－26］。

2.1.3 p53通路 STK11依賴性途徑是p53蛋白在S15和S392處磷酸化所必需的，而p53的翻譯后修飾(包含磷酸化修飾)在p53蛋白的穩定和激活中起重要作用。與此同時，STK11還可在細胞核中與p53相結合共表達，引起細胞周期G1期阻滯。因此，STK11基因突變引起相應STK11蛋白功能缺失或減弱可以顯著降低p53表達，進而影響細胞周期［27］。同時，STK11也是p21/WAF1和其他p53調控基因轉錄所必需的［28］。而抑癌因子p21和細胞周期均與腫瘤發生密切相關。此外，著絲粒動力學在細胞分裂過程中維持染色體完整性方面具有至關重要的作用。著絲粒功能缺陷可導致染色體分離錯誤，進而引起基因組的不穩定。研究證實，STK11蛋白激酶的失活可通過p53依賴的survivin蛋白高表達而引起著絲粒缺陷和基因組的不穩定［28］。因此，PJS患者STK11基因突變可通過直接或間接影響p53蛋白及其下游信號分子的表達而致病。

2.1.4 腸上皮細胞中上皮－間充質轉化(epithelial mesenchymal transformation，EMT) 研究表明，STK11敲低細胞組細胞增殖及遷移能力顯著增強，且上皮標志物上皮鈣黏素的表達明顯下調，間質標志物波形蛋白、神經鈣黏素表達明顯上調［29］。在STK11缺失的小鼠模型中發現表達胰高血糖素的腸上皮細胞經歷了EMT，成為平滑肌樣細胞，最終形成胃腸道多發錯構瘤樣息肉［30］，由此推斷STK11蛋白激酶的失活促進EMT過程發生可能與PJS患者錯構瘤亂序形態、復發以及組織重構相關。

2.1.5 其他STK11相關通路 Hedgehog信號通路在組織損傷修復中啟動著發揮正常干細胞自我更新的功能，音猬因子蛋白是人體中為人們所關注的最保守的Hedgehog同源基因，研究發現音猬因子蛋白及膠質瘤相關癌基因蛋白在正常黏膜組織、Peutz－Jeghers息肉及腺癌組織中表達水平依次升高，推測Hedgehog信號通路可能參與PJS及惡性腫瘤的發生［31］;同時，研究發現PJS患者正常黏膜中STK11基因啟動子區呈現未甲基化狀態，而在Peutz－Jeghers息肉組織中DNA甲基化水平顯著升高，未來需進一步明確STK11基因甲基化與PJS及惡性腫瘤發生之間的相關性［32－33］;此外，白細胞介素－11－兩面神激酶/信號轉導及轉錄激活子3通路［34－35］、轉化生長因子－β/Smad通路［36］等通路也可能參與PJS疾病的發生發展。

2.2 基因型與表型特點 目前人類基因突變數據庫中已確定了400余種不同的STK11基因純合子或復雜的雜合子突變，突變位置散在分布于編碼氨基酸的9個外顯子，多集中于1、5、6和7號外顯子［37］，突變類型包括無義突變、錯義突變、剪切突變、框移突變及大片段缺失等。由于PJS為常染色體顯性遺傳，父母一方為PJS患者的患兒PJS發病風險較高。然而PJS具有高度的遺傳異質性，即使具有相同種類突變和相似遺傳背景的患者在發病、病程和嚴重程度等方面也存在顯著差異。

因皮膚黏膜色素斑沉著對患者影響較小，且近年來發展的激光醫學治療效果較好，因此研究者們往往以消化道息肉負荷、消化道息肉并發癥(如腸套疊/梗阻發生情況)和患者合并腫瘤情況來評估PJS患者臨床表型的嚴重程度。Amos等［38］分析歸納了51例PJS患者的基因型及表型特點，結果表明，PJS攜帶STK11基因截斷突變者和STK11基因錯義突變者首次發現胃腸道癥狀的年齡分別為10歲、21歲，首次進行消化道息肉切除的年齡分別為18歲、28歲，由此推斷，與STK11錯義突變者相比，PJS患者攜帶STK11基因截斷突變者臨床表型相對較嚴重。隨后，有研究進一步證實了STK11基因突變的PJS患者外科開腹手術治療的風險是STK11基因未突變者的1.8倍，且STK11基因突變者具有更高的惡性腫瘤累積風險［39－41］。國內學者也展開了一系列關于PJS基因型－表型關系的研究，王宇欣［42］研究證實STK11基因突變者確診PJS年齡及首次發病年齡明顯小于STK11未突變者，而STK11突變者首次小腸鏡下檢查發現的息肉數量及最大息肉直徑均顯著大于STK11未突變者。張同真等［43］對167例PJS患者基因型與腸套疊累積危險度的關系進行分析發現，PJS攜帶STK11基因突變者首次發生腸套疊的中位年齡顯著低于STK11基因未突變者(15歲比31歲)，深入分析不同突變類型間腸套疊累積風險發現，與STK11基因未突變者相比，STK11基因錯義突變者、剪切突變者腸套疊累積風險較高，差異有統計學意義，而STK11基因截斷突變者與其他突變類型比較差異無統計學意義。

除STK11基因突變類型外，STK11基因突變位點亦是影響PJS患者臨床表型嚴重程度的重要因素。STK11基因不同位點突變可通過不同途徑影響STK11蛋白功能或其下游信號通路而致病，如STK11激酶結構域內的單個氨基酸殘基改變可能影響STK11與MO25及STRAD的結合而降低STK11催化活性;而位于C端非催化區域的突變則通過減弱AMPK的激活進而影響下游信號通路的轉導并破壞細胞極性致病。國外學者先后證實PJS患者STK11基因3號外顯子突變、6號外顯子突變以及位于編碼STK11基因C端及與底物識別相關的蛋白區域(ⅥB～Ⅷ)發生的錯義突變可能與惡性腫瘤發生相關，而編碼ATP結合蛋白及催化位點區域(Ⅰ～ⅥA)出現的整碼突變、剪接位點突變及錯義突變者癌癥發生率低［44－46］。王志青［47］對我國52個家系116例PJS患者的研究顯示，位于STK11基因7號外顯子(編碼STK11蛋白Ⅺ功能區)的突變與90%的息肉不典型增生相關，搜索人類基因突變數據庫發現77%(10/13)的STK11蛋白Ⅺ功能區的突變與惡性腫瘤相關。因此，認為STK11基因突變類型和突變位點均與PJS患者臨床表型嚴重程度密切相關，且絕大多數與腫瘤相關的STK11基因突變發生于激酶結構區域，其原因可能是STK11激酶區域突變可引起許多與腫瘤發生相關的蛋白質(如p53、細胞周期分裂37、熱激蛋白90、STRADα、同源性磷酸酶－張力蛋白)功能的改變，進而引起腫瘤發生相關信號轉導通路的異常。同時，有研究發現我國與西方國家PJS基因型－表型之間的聯系存在一定的差異，考慮可能與人種、生活環境及飲食習慣等相關。另外，有極少數研究報道PJS患者存在STK11基因以外的突變位點［48－49］。因此，對于具有PJS典型臨床表現的患者，未檢測到STK11基因突變，尚不能排除與PJS表型相似的其他基因突變的可能。故仍需進一步探究PJS的遺傳學特點。

3 小 結

近年來，PJS相關STK11基因的分子機制及其基因型－臨床表型譜方面的研究取得了較大進展。多項研究證實了STK11基因突變類型及位點與PJS臨床表型嚴重程度的相關性。但目前各中心STK11基因檢出率差異較大，考慮除環境、地域及PJS患者遺傳異質性等方面的影響外，STK11基因檢測方案不同也可能影響其檢出率，未來需要進一步研究尋找最佳STK11基因檢測方案。同時由于PJS發病率低，各研究中心小樣本量的研究結果代表PJS整個群體的可信度有待商榷。未來應建立公共PJS數據庫，擴大樣本量研究PJS分子機制及其基因型－臨床表型的相關性，以期從基因角度建立不同PJS患者的風險等級，進一步為PJS患者個性化的隨訪監測策略和針對性的腫瘤篩查策略提供理論依據。