TSHR基因在甲狀腺功能亢進性疾病中作用機制的研究進展

李 捷，劉云峰

甲狀腺功能亢進癥簡稱甲亢，是一種常見的內分泌疾病，由于甲狀腺激素合成增加或過度釋放導致機體多系統代謝亢進。本病受遺傳和環境等多種因素影響，促甲狀腺素受體基因(TSHR基因)是發病機制的研究熱點之一，現綜述TSHR基因在甲狀腺功能亢進性疾病中的作用及其機制。

1 TSHR基因與促甲狀腺素受體(TSHR)

人類的TSHR基因位于14q31，長度為6×104bp，是由10個外顯子和9個內含子組成。TSHR基因編碼的TSHR主要分布于甲狀腺濾泡上皮細胞，同時存在于其他細胞，如脂肪細胞、纖維細胞等[1]。TSHR的相對分子量約為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蛋白耦聯受體超家族[2]，其結構主要包括3部分：負責識別結合配體的胞外結構域、7個跨膜片段結構域和負責結合G蛋白亞基的胞內結構域。胞外結構域為第1至第9外顯子編碼，跨膜區和胞內結構域由第10外顯子編碼。

生理情況下，促甲狀腺腺激素(TSH)β亞基和TSHR結合后可激活環磷酸腺苷(cAMP)和磷脂-Ca2+兩條途徑。前者通過激活腺苷環化酶產生大量cAMP，介導甲狀腺激素的分泌和甲狀腺細胞的生長；后者使三磷酸肌酐含量增加，引起細胞內Ca2+動員，以Ca2+為第二信使調節甲狀腺碘化與甲狀腺激素的合成[2]。

TSHR在TSH調節甲狀腺功能過程中發揮著重要的作用。因此，TSHR基因發生變異時，級聯反應鏈中某一環節可能發生改變，從而導致相關的甲狀腺疾病。

2 相關的甲亢性疾病

2.1 Graves病 Graves病是一種常見的自身免疫性甲狀腺疾病，又稱為原發性甲狀腺功能亢進癥，是甲亢的主要類型，占甲亢所有類型的80%以上。病因涉及遺傳和環境等多種因素，全基因組關聯(GWAS)研究表明，Graves病與人類白細胞抗原基因、細胞毒性T淋巴細胞相關抗原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[3]。TSHR作為甲狀腺自身免疫的靶抗原，可產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結合阻斷免疫球蛋白(TBII)及甲狀腺抑制抗體(TSBAb)。TSAb與TSHR結合發揮類似于TSH的作用，刺激甲狀腺激素持續分泌從而引起甲亢[4]。TRAb的產生依賴于循環中的T細胞。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致T細胞受體信號傳導變異，在Graves病發生發展中發揮著關鍵作用。

Graves病病人TSHR基因突變多存在于其胞外區，由于為胞外區具有多個TRAb的作用位點。36位Asp→His突變[2]及52位Thr→Pro突變[6]證實了這一觀點。雖然TSHR基因是公認的Graves病易感基因，但致病變異存在爭議。日本人群、英國高加索人群、我國漢族人群研究證實，單核苷酸多態性(SNPs)與Graves病的相關性[7]。這些SNPs可影響胸腺中TSHR轉錄水平，同時影響胸腺內抗原呈遞和TSHR反應性胸腺細胞的陰性選擇，引起胸腺增生[8]。

2.2 非自身免疫性甲亢 先天性甲亢常見于患有活動性Graves病的母親，妊娠期將TSAb透過血-胎盤屏障輸送至嬰兒體內后導致自身免疫性甲亢。極少數情況下，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及實驗室檢查，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性、散發性、先天性非自身免疫性甲亢(PSNAH)。

Thmoas等[9]研究報道了一個FNAH家族，該家族的分子遺傳學研究結果顯示，發病成員的TSHR基因中均出現了雜合子突變，這種突變導致cAMP途徑的組成性激活，從而刺激甲狀腺激素產生和甲狀腺細胞增殖。目前，報道的FNAH家族有30多個，涉及20多種突變，所有突變位點均發生于第10外顯子編碼的跨膜區。Kopp等[10]研究了第一個PSNAH，從發生學上分析，PSNAH和FNAH基本一樣，已發現的17個突變除了Ser281Asn發生于第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，如發病年齡、甲亢嚴重程度、甲狀腺腫大小，表明遺傳背景、環境因素(如碘攝入量)或其他因素在疾病中表達的作用[11]。

2012年歐洲甲狀腺協會對非自身免疫性甲亢制定了相關指南[12]，對疾病的臨床特征、病因及治療原則進行了詳細闡述。較多的先天性非自身免疫性甲亢病人為早產兒，且宮內發育遲緩、骨骼畸形。這一現象的發生可能與以下機制有關：①TSHR可能在甲狀腺外組織表達，如脂肪細胞、成纖維細胞、骨和胎盤組織[1]；②TSH與人絨毛促性腺激素(HCG)結構相似，可刺激HCG受體[11]；③垂體-甲狀腺軸和生長激素在控制胎兒生長方面存在潛在的相互作用[11]。TSHR基因突變后通過上述作用對妊娠持續時間和胎兒生存率產生影響。

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，產生和分泌甲狀腺激素增多，多見于中老年病人，甲亢臨床癥狀輕微。Parma等[13]首次在11例AFTN病人中發現3例TSHR基因突變，且突變表型為雜合子，僅限于腺瘤組織，是體細胞突變造成單細胞克隆性擴增的結果。此后，AFTN病人TSHR基因激活突變不斷被發現，且多數突變位于跨膜區和胞內結構域，尤以第6跨膜區和第3胞內環為著[14]。多數突變通過增加cAMP和肌醇磷酸引起TSH刺激，造成甲狀腺細胞功能自主化，但程度不等[14]。AFTN需要豐富的血供以維持其快速生長和激素產生。Celano等[15]研究顯示，TSHR基因突變可輕微影響促血管生長因子表達，增加甲狀腺血流量，加速AFTN進展。除TSHR外，其他基因突變也可引起AFTN。Pinducciu等[16]研究15例AFTN病人發現，1例病人Gsα雜合子突變，說明G蛋白基因突變是AFTN其中的一種發病機制。

2.4 家族性妊娠甲亢 由于TSH和HCG同源，TSHR通過過高的HCG增加促甲狀腺激素樣活性，因此，多數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的。目前報道的突變有Lys183Arg、Lys183Asn、Val597Ile，這些突變通過降低跨膜蛋白穩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，信號傳導通路持續激活引起甲狀腺功能亢進[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重程度[18]。

2.5 甲狀腺癌 一些原發性甲狀腺癌及其轉移灶具有攝碘功能，產生大量甲狀腺激素后引發甲亢。目前研究表明RAS、TRK、GNAS、BRAF、TSHR等基因與甲狀腺癌的發生發展有關。TSHR基因突變致甲狀腺癌病例報道中包括濾泡狀癌、乳頭狀癌、嗜酸細胞癌、島狀細胞癌。突變使相應位點的氨基酸發生改變，導致cAMP信號通路持續激活及分化功能過度活化。臨床工作中，20%～30%的甲狀腺結節無法通過分子細胞學檢查確定腫瘤性質。Mon等[19]利用二代基因測序分析(NGS)檢測了包括TSHR基因在內的大量信息基因后證實，TSHR基因以高等位基因頻率出現時，可能與癌癥風險增加有關。有研究顯示，TSHR基因啟動區的異常甲基化引起其蛋白表達異常，導致抑癌基因失活，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性較強，更易轉移至遠端淋巴結[21]。

綜上所述，隨著對TSHR基因與甲亢性疾病的研究不斷深入，進一步闡明了甲亢性疾病的發病機制，可為今后基因診斷及開發新療法提供依據。