【综述】垂体肿瘤分子学和细胞学发病机理（上）：遗传性、散发性

《Current Opinion in Endocrine and Metabolic Research》2018年8月刊载[Volume 1,Pages 1-8]德国和阿根廷的Günter K.Stalla，Ulrich Renner，Maria Belen Elguero，Eduardo Arzt，撰写的综述《垂体肿瘤分子学和细胞学发病机理Molecular and cellular pathogenesis of pituitary tumors》。（DOI：10.1016/j.coemr.2018.01.004）

要点

·散发性脑垂体瘤(95%)比遗传性垂体瘤数量多。

·USP8基因的复发性突变仅仅在促肾上腺皮质激素腺瘤中检测到。

·多种遗传学/表观遗传学变化可能是垂体肿瘤形成的主要原因。

·自分泌白细胞介素-6（IL-6）诱导肿瘤衰老可阻止垂体腺瘤进展。

·血管生成-/侵袭性相关情况（如RWD结构修饰增强子，RSUME)可能导致垂体癌。

垂体瘤的发生是散发性的(95%)，也可以是与内分泌综合征(2.5%)相关或作为家族性孤立性的垂体腺瘤FIPA, 2.5%)属于遗传性的肿瘤。在散发性垂体肿瘤中，除了已知的促生长GNAS突变（somatotropic GNAS mutation），最近在促肾上腺皮质激素细胞腺瘤中检测到USP8基因的反复发生突变（recurrent mutation）。因此，多变的遗传和表观遗传修饰可能是垂体肿瘤发生的主要原因。然而，这些不同的改变似乎更改了一般的细胞内的目标（common intracellular targets），如不同的肿瘤抑制因子，细胞周期检查点或信号通路。因此，反复受损的功能与/或反复受损的基因协同可引发垂体肿瘤的发生。这也可能与垂体肿瘤进展的不同过程如血管生成，侵袭性、垂体肿瘤衰老、以及垂体癌形成有关。

1. 介绍

垂体瘤是最常见的颅内瘤变，其发病机制只有部分得到认识。近期应用的技术如全基因组/外显子测序（whole genome/exome sequencing）在了解垂体肿瘤的遗传背景方面已经取得相当大的进展，但许多疑问仍有待解开。本文综述简洁概述目前垂体腺瘤和垂体癌的分子和细胞发病机制的重要发现。

2. 垂体肿瘤

一般垂体肿瘤可分为两组，散发性垂体肿瘤(>95%)，以及在不同的复杂的神经内分泌综合征中发展的或属于只影响脑垂体的孤立性家族性的形式(家族性孤立性垂体腺瘤，FIPA)的遗传性垂体肿瘤(<5%，。

2.1.遗传性垂体肿瘤

对遗传性垂体肿瘤的概述(表1)显示不同的潜在的突变会导致不同的垂体肿瘤亚型的形成，提示受影响蛋白倾向于损害垂体前叶特异性内分泌细胞类型。在大多数情况下，还不清楚是通过何种机制损害蛋白诱发肿瘤形成。比如在多发内分泌瘤1型（MEN1）的病例中的menin蛋白，这是一种与转录因子、细胞信号组分等有多种相互作用的多功能蛋白质，被损坏，尚不清楚，为何会倾向于诱发泌乳素瘤。对于Carney复合征（Carney Complex）患者，有人认为，R1a亚基的损伤以及因此而过度激活的cAMP/PKA（环磷酸腺苷/蛋白激酶A）信号通路是生长激素细胞腺瘤（somatotropinomas）发生的主要途径。cAMP/PKA（环磷酸腺苷/蛋白激酶A）信号通路受损也可能在与家族性孤立性垂体腺瘤(FIFA)有关的AIP（芳烃受体影响蛋白）突变中主要发生生长激素细胞腺瘤（somatotropinomas）中起作用。推测突变的AIP（芳烃受体影响蛋白）与磷酸二酯酶或与生长抑素作用介导抑制G蛋白的相互作用受损会导致cAMP-PKA（环磷酸腺苷-蛋白激酶A）信号通路过度激活。cAMP-PKA（环磷酸腺苷-蛋白激酶A）信号通路的过度刺激也被认为会导致巨人症(gigantism)的GH分泌增多导致X连锁肢端肥大巨人症（X-LAG），其中孤儿G蛋白偶联受体GPR101特异性诱导儿童发病的生长激素细胞腺瘤。然而，最近有报道下丘脑神经元产生的GHRH（促生长激素释放激素）中的GPR101（G蛋白偶联受体）表达，推测下丘脑GPR101（G蛋白偶联受体）的过表达可能是X连锁肢端肥大巨人症（X-LAG）患者GHRH（促生长激素释放激素）水平升高的原因。这提示循环中的GHRH（促生长激素释放激素）增加有助于X连锁肢端肥大巨人症（X-LAG）患者生长激素细胞增生和生长激素细胞腺瘤的形成。

表1:遗传性垂体肿瘤(种系突变)概述

症状

影响的一般蛋白

损伤功能

外显率/垂体蛋白腺瘤类型

MEN1

MEN 1(AD);

menin

缺失肿瘤抑制功能

30-40%。大多为泌乳素瘤

MEN4

CDKN1B (AD；

细胞周期蛋白依赖；激酶抑制剂

p27Kip1

损伤的细胞周期控制； 损伤的MAPK/PI3K 交互作用

垂体肿瘤比例高，大多数为生长激素细胞腺瘤

Carney复合征

PRKAR1A (AD)；regulatory R1a；

PKA亚基；

PKA 活性增加

80%；生长激素细胞增生和生长激素细胞腺瘤

DICER1

DICER1 (AD),内切核糖核酸酶

损伤miRNA过程

<2%;促肾上腺皮质激素细胞垂体母细胞瘤

嗜铬细胞瘤副神经节瘤综合征

SDHX (AD)；

SDH 的A, B, C  或 D 亚基

损害呼吸，增强代谢率

非常低，大多数为泌乳素瘤

家族性孤立性垂体腺瘤/AIP

AIP(AD);芳香烃羟化酶影响蛋白

环磷酸腺苷通路过度激化

30%生长激素细胞腺瘤（55%），泌乳素瘤（25%），其他（20%）

家族性孤立性垂体腺瘤/X连锁的肢端肥大巨人症（X-LAG）

GPR101复制；

孤儿G蛋白-耦合受体；

GPR101

环磷酸腺苷通路过度激化；GHRH升高

100%；生长激素细胞增生和生长激素细胞腺瘤

2.2.散发性垂体肿瘤

散发性垂体肿瘤是由不同的内分泌垂体前叶细胞经单克隆扩增后肿瘤致瘤性变化（neoplastic transformation by monoclonal expansion）后引起的。不同的染色体位点（chromosomal loci）已被确定，似乎是被改变的且和垂体肿瘤形成相关的。在一项大型(共有n= 3313例)垂体腺瘤患者队列全基因组关联研究中，3个常见易感位点（common susceptibility loci）(10p12.31, 10q21.1, 13q12.13)已被确认。位于这些位点的假定的致瘤基因有NEBL、PCDH15和CDK8。后者编码独立于细胞周期依赖性激酶8（cyclindependent kinase 8），是Wnt/β-catenin通路的一部分，垂体肿瘤中该通路经常受到损伤。为进一步明确肿瘤的遗传背景，近已对所有主要垂体肿瘤的类型开展全基因组或外显子测序研究最。

在这个背景下，最近对在库欣病患者中的编码(USP8)泛素特异性蛋白酶8 USP8基因的反复基因激活（gain-of-function）突变的发现取得了重要进展。约30%至40%(在一项研究中，60%以上）青春期或儿科的促肾上腺皮质激素细胞腺瘤患者和Nelson肿瘤患者有USP8突变，而在静默性促肾上腺皮质激素腺瘤中，缺乏USP8突变。其他类型的垂体肿瘤未发生USP8突变，提示该突变对促肾上腺皮质激素细胞腺瘤是特异性的，有趣的是，突变似乎是灵长类所特有的，在一个大的库欣病犬的队列中未发现USP8突变。

USP8参与泛素化/去泛素化过程，是转译后的蛋白修饰模式，以调节细胞的表达和就此的靶蛋白的功能。在一个复杂的过程中，特异性蛋白质(受体，信号蛋白、转录因子等)被泛素化，然后发生溶酶体降解或通过去泛素化使其免于降解。在后者的过程中，USP8起着至关重要的作用，随着突变导致USP8活性的增加，突变的USP8的促肾上腺皮质激素瘤表现出更为稳定或更高的水平的由泛素化/去泛素化调控的蛋白质。图1显示了USP8突变对两个假定的USP8靶点，也就是表皮生长因子受体（EGFR）和生长抑素受体5型（SSTR5），的功能后果，及其在促肾上腺皮质激素细胞腺瘤病理生理学和药理学中的作用。

图1:促肾上腺皮质激素细胞腺瘤细胞USP8突变的结果。酪氨酸激酶受体、表皮生长因子受体(EGFR)、和生长抑素受体5型 (SSTR5)的表达是由泛素化(受体降解)去泛素化(受体拯救)平衡的部分性调控的过程。最近已被证明，USP8的突变导致受体去泛素化增强，从而增强在USP8突变的促肾上腺皮质激素细胞腺瘤细胞中EGFR和SSTR5的再循环和表达。在EGFR表达升高的情况下，表皮生长因子(EGF)和转化生长因子α (TGF-α)的ACTH的刺激作用，其活动是通过EGFR介导，被增强并可能有助于ACTH分泌超量SSTR5表达升高可能解释了USP8突变的促肾上腺皮质激素瘤大多比未突变的小的原因，而生长抑素对USP8突变肿瘤细胞的生长抑制作用更强。此外，SSTR5水平升高也可以解释为什么有USP8突变的促肾上腺皮质激素细胞腺瘤对生长抑素类似物帕瑞肽(pasireotide)治疗效果更好，主要通过SSTR5发挥它的生长和ACTH 抑制作用。

由于只有USP8在促肾上腺皮质激素细胞腺瘤瘤中有反复突变，大多数促肾上腺皮质激素细胞腺瘤可能有不同的遗传背景。就在最近，在146例儿科患者和35例成人患者组成的队列中，发现4例（2例儿童和2例年轻成人）促肾上腺皮质激素细胞腺瘤患者存在细胞周期蛋白依赖性激酶（CABLES1）基因的功能失活突变（loss of function mutations）。细胞周期蛋白依赖性激酶（CABLES1）蛋白是糖皮质激素诱导的细胞生长负调控因子。突变的细胞周期蛋白依赖性激酶（CABLES1）蛋白对促肾上腺皮质激素细胞腺瘤的细胞生长失去抑制作用，这可解释所有受影响的患者都产生了促肾上腺皮质激素细胞大腺瘤。

最近对生长激素细胞腺瘤的全基因组和外显子研究识别出在这些肿瘤中有超过120个的体细胞突变基因（somatically mutated genes），但只有GNAS基因突变有反复突变。在1987年已经检测到GNAS突变的激活，最近的研究证实，大约30%的生长激素细胞腺瘤会受到其影响。GNAS基因编码调控刺激G蛋白的α-亚基，突变使α亚基变成本构活跃形式（constitutive active form）诱导腺苷酸环化酶的过度激活，从而过度激活cAMP/PKA（环磷酸腺苷 /蛋白激酶A）信号通路 。有趣的是，在一个36例生长激素细胞腺瘤的队列中，识别出7个不同的突变基因，其基因产物与cAMP（环磷酸腺苷）通路相关，表明这个信号级联是生长激素细胞腺瘤发生的易感性研究热点。在同一个研究中，已识别出11个突变基因，其产物涉及钙信号，表明这一通路的干扰也可能在生长激素细胞腺瘤的肿瘤发生中起作用。

在其他类型的垂体肿瘤中，全基因组/外显子组的研究中未发现反复突变。在促甲状腺素细胞腺瘤中，只有个别肿瘤中发现单一的体细胞突变。其中两个突变基因，SMOX和SYTL3是与其他类型的癌症，如胃癌和前列腺癌(SMOX)或胆囊癌(SYTL3)，有关，其他4个突变基因(CWH43, FSCAN23，ASTN2, R3DHM2)的作用未知。

对溴隐亭(bromocriptine，BC)治疗有效应和无效应泌乳素瘤进行的全外显子组测序中，在单个类型肿瘤中识别出10种不同的突变基因。在一个溴隐亭耐药的泌乳素瘤中发现PRDM2基因失活突变导致抑癌基因RIZ下调。没有PRDM2突变的溴隐亭耐药的泌乳素瘤中也存在RIZ mRNA和蛋白下调，表明该因子可能在决定溴隐亭耐药的泌乳素瘤中发挥普遍作用。

在对7例无功能垂体腺瘤(NFPAs)的研究系列中，全外显子组测序没有发现反复的基因突变，但发现24个体细胞突变的不同的基因(每个肿瘤1 - 7个突变)。与癌症相关的候选基因是PDGFD、NDRG4和ZAK编码，如细胞周期调节因子或不同类型的肿瘤抑制因子等起血管生成或生长因子作用的蛋白。然而，当试图验证上述提到的基因突变时，在一组更大无功能性垂体腺瘤队列中没有发现任何肿瘤有这些基因的突变]。

一项全基因组的未经选择的垂体腺瘤的研究(n=125例)证实，促肾上腺皮质激素腺瘤中USP8的反复突变和分泌GH的腺瘤的GNAS的反复突变。此外，在15例分泌GH/PRL的腺瘤中有2例发现突变的MEN1；在20例促肾上腺皮质激素细胞腺瘤中，有2例发现(编码糖皮质激素受体的)NR3C1突变。