劉昌偉 周素嫻

桂林醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院內(nèi)分泌與代謝科 廣西桂林 541000

PBMAH即原發(fā)性雙側(cè)大結(jié)節(jié)性腎上腺皮質(zhì)增生,是庫(kù)欣綜合征的一種罕見形式,其發(fā)病機(jī)制與Armadillo重復(fù)蛋白5基因 (Armadillo repeatcontaining protein 5 gene,ARMC5)基因的種系突變相關(guān),具有常染色體顯性遺傳模式?；颊叱＞唧w表現(xiàn)為庫(kù)欣綜合征的臨床癥狀且影像學(xué)提示雙側(cè)腎上腺結(jié)節(jié)性增生病變,增生結(jié)節(jié)超過(guò)1cm,該病變約占所有腎上腺皮質(zhì)病的5%,占所有內(nèi)源性CS 的2%以下。Assie等[1]第一次在原發(fā)性雙側(cè)大結(jié)節(jié)性腎上腺皮質(zhì)增生(Primary bilateral macronodular adrenocortical hyperplasia,PBMAH)患者的腎上腺結(jié)節(jié)中發(fā)現(xiàn)ARMC5基因突變,認(rèn)為ARMC5基因突變是解開其發(fā)病機(jī)制的關(guān)鍵。多個(gè)研究證實(shí),在PBMAH患者中有25%～50%發(fā)生生殖系A(chǔ)RMC5突變,這表明ARMC5基因改變是PBMAH的主要致病機(jī)制[2-11]?，F(xiàn)在已經(jīng)證實(shí),胚胎系A(chǔ)RMC5失活突變是造成約40%PBMAH病例的原因;此外,有研究表明,ARMC5突變的PBMAH患者的癥狀更為突出,高皮質(zhì)醇的臨床表現(xiàn)也更為顯著[2, 12]。

國(guó)內(nèi)對(duì)于ARMC5的相關(guān)報(bào)道最早始于2014年,張倩等[13]收集了兩組非ACTH依賴性腎上腺大結(jié)節(jié)增生(ACTH-independent macronodular adrenal hyperplasia,AIMAH)遺傳家系,將這兩組家族人員的外周血細(xì)胞及腎上腺組織細(xì)胞的脫氧核糖核酸(Deoxyribonucleic acid,DNA)進(jìn)行檢測(cè)及分析,從基因?qū)用娼忉孉IMAH的遺傳機(jī)制。但我國(guó)對(duì)于ARMC5基因突變的相關(guān)流行病學(xué)考察尚未有報(bào)道。

本文將對(duì)ARMC5基因的國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展加以總結(jié),并著重介紹ARMC5和PBMAH的相互關(guān)聯(lián),以為此類疾病的早期篩查、診斷、治療提供新的研究角度。

1 ARMC5

ARMC5基因定位于16p染色體斷臂(16p11.2),8895bp,由6個(gè)外顯子組成。ARMC5基因是一種高度保守的抑癌基因,在不同物種中均有被發(fā)現(xiàn),在哺乳動(dòng)物中有最高的保守性。盡管在不同物種之間的保守性存在一定區(qū)別,但其在Armadillo和BTB結(jié)構(gòu)域(Broad-complex, Tramtrack, and Bric-a-brac)上的保守性具有高度一致性[14]。由此推測(cè),ARMC5可能通過(guò)高度保守的蛋白-蛋白的互相作用來(lái)發(fā)揮作用。

盡管對(duì)于ARMC5基因發(fā)揮作用的具體機(jī)制尚不明確,但Assie首次利用人腎上腺皮質(zhì)細(xì)胞系H295R進(jìn)行分子分析,在剔除ARMC5基因后,最終導(dǎo)致皮質(zhì)醇分泌減少[1];而在另一項(xiàng)對(duì)于沉默野生型PBMAH結(jié)節(jié)細(xì)胞中的ARMC5基因研究中,也得到了類似的結(jié)果[15]。因此,我們合理推測(cè),ARMC5基因與皮質(zhì)醇的產(chǎn)生相關(guān)。ARMC5同樣參與了細(xì)胞凋亡的發(fā)生過(guò)程,在H295R和實(shí)驗(yàn)用增殖表皮癌細(xì)胞(HeLa細(xì)胞)中,未突變的ARMC5基因的表達(dá)引起了細(xì)胞凋亡,而這一效應(yīng)在兩個(gè)種系錯(cuò)義突變p.R898W和p.L548P中卻沒有被觀察到[1]。

1.1ARMC5基因突變 ARMC5基因突變主要以無(wú)義突變和移碼突變?yōu)橹?已經(jīng)報(bào)道了30多個(gè)種系和體細(xì)胞致病突變類型,基因突變導(dǎo)致缺乏或表達(dá)了一種無(wú)活性的ARMC5蛋白,但目前尚不清楚ARMC5的分子機(jī)制,有研究報(bào)道, ARMC5與需要其BTB域的CUL3相互作用;這種相互作用導(dǎo)致ARMC5蛋白的泛素化并被蛋白酶體進(jìn)一步分解[16]。ARMC5的變異存在于兩個(gè)層面:一是胚胎層面,另一個(gè)是體細(xì)胞突變。對(duì)5對(duì)腫瘤和白細(xì)胞DNA樣本進(jìn)行全基因組測(cè)序,發(fā)現(xiàn)ARMC5基因突變定位于16p11.2,與PBMAH有關(guān);由患者的白細(xì)胞DNA中觀察到第一次失活改變,由腎上腺結(jié)節(jié)中提取的體細(xì)胞DNA中觀察到第二次失活改變,兩次不同部位的突變現(xiàn)象符合腫瘤抑制基因特征的Knudson雙打擊模型[2, 3, 6]。

2 ARMC5與PBMAH

2.1PBMAH 近幾十年來(lái),原發(fā)性雙側(cè)大結(jié)節(jié)性腎上腺皮質(zhì)增生的名稱已從大量大結(jié)節(jié)腎上腺皮質(zhì)疾病(more macronodular adrenal disease,MMAD)演變?yōu)樵l(fā)性大結(jié)節(jié)腎上腺增生(PMAH)和雙側(cè)大結(jié)節(jié)增生,現(xiàn)在被稱為ACTH非依賴性大結(jié)節(jié)腎上腺增生,是庫(kù)欣綜合征(Cushing syndrome,CS)或亞臨床CS(Subclinical Cushing syndrome,SCS)的一個(gè)亞型,是一種罕見的CS,常見于40～60歲中年女性。其特點(diǎn)是雙側(cè)腎上腺皮質(zhì)出現(xiàn)結(jié)節(jié)樣組織增生,腎上腺增生狀態(tài)下產(chǎn)生過(guò)量的皮質(zhì)醇激素,導(dǎo)致血漿皮質(zhì)醇水平增高,從而引起向心性肥胖、高血壓及皮質(zhì)醇相關(guān)神經(jīng)精神癥狀等CS臨床表現(xiàn)[17-18]。大結(jié)節(jié)樣增生指的是單個(gè)結(jié)節(jié)直徑長(zhǎng)度≥10mm,一般臨床檢查發(fā)現(xiàn)時(shí)直徑已達(dá)到30～40mm。PBMAH早期有時(shí)會(huì)表現(xiàn)為單側(cè)腎上腺出現(xiàn)結(jié)節(jié)性增生,隨疾病進(jìn)展逐漸發(fā)展為雙側(cè)腎上腺非同步結(jié)節(jié)樣增長(zhǎng)。PBMAH組織中發(fā)現(xiàn)的最常見的分子機(jī)制是G蛋白偶聯(lián)受體(G protein-coupled receptor,GPCR)的異常表達(dá)[8]。在PBMAH中已發(fā)現(xiàn)多種異常GPCRs的表達(dá),如β腎上腺素能受體(β adrenergic receptor,β-AR)、加壓素(V2-V3加壓素受體)、5-羥色胺(5-hydroxytryptamine 7,5-HT7受體)和葡萄糖依賴的促胰島素肽(Glucose-dependent insulinotropic polypeptide receptor,GIPR),可能還有血管緊張素II(angiotensin type 2 receptor,ATIIR)和胰高血糖素(glucagon,GCGR)[19]。其次與PDE11A和PDE8B、MC2R、GNAS體細(xì)胞點(diǎn)突變、PRKAR1A突變相關(guān)[20]。自2013年發(fā)現(xiàn)ARMC5基因突變及PBMAH家族病例的發(fā)現(xiàn),表明其起源于遺傳。但ARMC5基因突變與G蛋白偶聯(lián)受體遺傳表達(dá)的直接聯(lián)系尚待明確。

2.2ARMC5導(dǎo)致PBMAH的可能機(jī)制 由于PBMAH首先與G蛋白偶聯(lián)受體的異常表達(dá)密切相關(guān),因此,我們首先考慮ARMC5基因變異是否是通過(guò)介導(dǎo)G蛋白偶聯(lián)受體的異常表達(dá)進(jìn)而發(fā)揮作用。據(jù)報(bào)道,在對(duì)一個(gè)ARMC5基因突變大家族的研究表明,所有攜帶突變基因的成員均表現(xiàn)出類似的 β-腎上腺素能和V1-加壓素受體的異常,盡管有些個(gè)體并未出現(xiàn)明顯的臨床表現(xiàn)。同時(shí),在12個(gè)月齡ARMC5基因敲除小鼠體內(nèi)α-2腎上腺素能受體(α-2 adrenergic receptor,ADRA2A)和精氨酸加壓素受體1a(arginine vasopressin receptor 1a,AVPR1A)表達(dá)提高[12]。雖然具體機(jī)制尚未明確,但可以假設(shè)ARMC5基因突變可能導(dǎo)致G蛋白偶聯(lián)受體的過(guò)度表達(dá)。

在不同研究項(xiàng)目中,對(duì)同一患者的若干個(gè)結(jié)節(jié)進(jìn)行了ARMC5測(cè)序的研究顯示,每個(gè)結(jié)節(jié)中都存在個(gè)別的體細(xì)胞突變,其中一例患者表現(xiàn)出多達(dá)15種不同的突變(1個(gè)種系和14個(gè)體細(xì)胞突變)[1, 2, 4-6, 8, 21],ARMC5缺乏會(huì)導(dǎo)致基因組不穩(wěn)定。

自從第一次發(fā)現(xiàn)ARMC5突變以來(lái),已經(jīng)有12個(gè)獨(dú)立的家系被報(bào)道,表明種系A(chǔ)RMC5突變的存在與家族三代以內(nèi)的CS發(fā)病相關(guān)[2, 6, 9, 10, 22, 23]。幾乎所有的攜帶ARMC5突變基因的家庭成員均有不同程度的異常:顯性CS、亞臨床性CS、腎上腺結(jié)節(jié),且其嚴(yán)重程度與年齡相關(guān)。PBMAH的發(fā)病年齡在50～60歲之間;同時(shí)由于ARMC5基因突變會(huì)導(dǎo)致皮質(zhì)醇分泌減少,而隨年齡增加,腎上腺皮質(zhì)為了彌補(bǔ)皮質(zhì)醇減少不斷增生,最終導(dǎo)致過(guò)大的腎上腺皮質(zhì)腫瘤以及過(guò)高的血漿皮質(zhì)醇的產(chǎn)生[2, 6]。ARMC5具有促進(jìn)腎上腺皮質(zhì)細(xì)胞凋亡的作用[1, 5],而ARMC5基因突變導(dǎo)致腎上腺皮質(zhì)細(xì)胞凋亡率下降、增殖增加,從而出現(xiàn)腫塊和高腎上腺皮質(zhì)激素血癥。目前有研究初步驗(yàn)證ARMC5基因突變可通過(guò)抑制p53表達(dá)從而下調(diào)bax、上調(diào)bcl-2水平,抑制細(xì)胞凋亡導(dǎo)致PBMAH發(fā)病[24]。p53基因是機(jī)體細(xì)胞凋亡過(guò)程中的關(guān)鍵基因,與多種腫瘤的發(fā)病機(jī)制密切相關(guān)。細(xì)胞焦亡是細(xì)胞死亡的一種炎性表現(xiàn)形式,有研究證實(shí)p53可通過(guò)促進(jìn)非小細(xì)胞肺癌的細(xì)胞焦亡過(guò)程抑制腫瘤生長(zhǎng)[25]。目前對(duì)于ARMC5基因突變是否能夠通過(guò)介導(dǎo)p53表達(dá)影響細(xì)胞焦亡進(jìn)程的研究尚少。

Assie等[1]和Albiger等[8]研究發(fā)現(xiàn),ARMC5基因突變與PBMAH的嚴(yán)重程度及預(yù)后相關(guān):ARMC5基因突變的患者腎上腺皮質(zhì)激素水平更高,高血壓及糖尿病的相關(guān)癥狀更加明顯,且進(jìn)展更快更嚴(yán)重。在突變組中,平均腎上腺直徑明顯更長(zhǎng),具有更為明顯的多結(jié)節(jié)表型。由于蛋白激酶A(PKA)調(diào)節(jié)亞基1A(PRKAR1A)缺陷引起的原發(fā)性色素性結(jié)節(jié)性腎上腺皮質(zhì)增生(PPNAD)患者中的ARMC5變異可能對(duì)高皮質(zhì)醇血癥的存在和嚴(yán)重程度起到遺傳修飾作用。

3 ARMC5與原發(fā)性醛固酮增多癥(PA)

ARMC5基因除了在PBMAH的發(fā)病機(jī)制中起到重要作用外,在PA患者中同樣也發(fā)現(xiàn)了ARMC5基因突變。Correa[26]等首次研究了PA患者腎上腺細(xì)胞中ARMC5基因變異情況,確定了12個(gè)種系突變(其中有6例患者的ARMC5基因變異被預(yù)測(cè)為對(duì)機(jī)體產(chǎn)生損害),但并非所有突變均存在體細(xì)胞突變,這與PBMAH中ARMC5基因不完全相同,上述6例患者均為非裔美國(guó)人[27]。而另一項(xiàng)針對(duì)非裔美國(guó)人與醛固酮增多相關(guān)性的研究顯示,ARMC5基因異常與醛固酮增多高度相關(guān),并且非裔美國(guó)人對(duì)于醛固酮增多癥具有更高的易感性,人群中ARMC5變異也更為常見,相關(guān)高血壓也更為普遍[28]。因此,我們可以預(yù)測(cè)人種因素可能會(huì)成為影響ARMC5基因突變表達(dá)的因素之一。

在一項(xiàng)對(duì)4個(gè)高醛固酮血癥Ⅱ型(Familial hyperaldosteronism type Ⅱ,FH-II)家族的外顯子測(cè)序數(shù)據(jù)分析中,未發(fā)現(xiàn)任何與PA表型分離有關(guān)的致病性ARMC5變異序列因此,ARMC5基因變異并非與所有PA類型相關(guān),具體相關(guān)性仍需進(jìn)一步研究[29]。

4 ARMC5在腎上腺以外的功能

ARMC5作為一種高度保守的腫瘤抑制基因,推測(cè)其在胚胎發(fā)育或存活中可能具有相關(guān)作用。成功造模的ARMC5純合子基因敲除小鼠,在胚胎發(fā)育的早期階段出現(xiàn)了致命性[12, 30],存活下來(lái)的小鼠則出現(xiàn)了體重和身材的急劇減小,這一現(xiàn)象支持了以上觀點(diǎn)。而最近對(duì)于4種ARMC5亞型的表達(dá)分析中發(fā)現(xiàn)[14],至少有1種ARMC5亞型在全身普遍表達(dá),同時(shí)發(fā)現(xiàn)ARMC5在甲狀腺、輸尿管、腦、扁桃體、脊髓、脂肪組織、舌、肺和淋巴細(xì)胞中的表達(dá)高于腎上腺。因此,ARMC5的突變后果并不只限于腎上腺皮質(zhì)。Hu等[30]建立小鼠模型發(fā)現(xiàn),ARMC5在T細(xì)胞增殖和分化中起關(guān)鍵作用,失效影響了T細(xì)胞的免疫應(yīng)答?；谏鲜鲅芯繑?shù)據(jù),我們有理由懷疑ARMC5的種系突變可導(dǎo)致PBMAH患者的腎上腺外臨床表現(xiàn)。

近些年的研究顯示,ARMC5突變與腦膜瘤的出現(xiàn)高度相關(guān)[31]。對(duì)一個(gè)由生殖系移碼突變(p.A110fs*9)引起的PBMAH家系進(jìn)行了調(diào)查:一個(gè)攜帶者同時(shí)患有腦膜瘤和PBMAH;另一個(gè)攜帶患有胰腺腫瘤,雖然未在胰腺腫瘤中發(fā)現(xiàn)任何相關(guān)突變,但是卻在腦膜瘤中發(fā)現(xiàn)了ARMC5體細(xì)胞突變(p.R502fs)[6];另一項(xiàng)研究報(bào)道了7名PBMAH患者中發(fā)現(xiàn)了3名出現(xiàn)腦膜瘤[32];國(guó)內(nèi)也報(bào)道了一例PBMHA伴腦膜瘤基因突變患者[33]。

近些年對(duì)于ARMC5基因突變的研究表明,ARMC5與散發(fā)性神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤和多發(fā)性內(nèi)分泌腫瘤1型(MEN1)患者的臨床表現(xiàn)有關(guān)[34]。Jin等[35]病例報(bào)告中報(bào)道, 以突眼癥為首發(fā)癥狀的非Graves眼病的PBMAH患者體內(nèi)存在廣泛性的ARMC5突變。

5 總結(jié)與討論

ARMC5基因突變是近些年新發(fā)現(xiàn)的和PBMAH發(fā)病高度相關(guān)的一種保守性抑癌基因,已有研究證明其參與腎上腺類固醇激素的合成以及胚胎發(fā)育的過(guò)程并在全身表達(dá)。PBMAH的發(fā)病機(jī)制復(fù)雜,ARMC5基因與其密切相關(guān)。有研究初步證實(shí)ARMC5基因突變可通過(guò)影響TP53基因表達(dá)及p53-bax-bcl-2信號(hào)途徑[36]抑制細(xì)胞凋亡過(guò)程導(dǎo)致PBMAH的發(fā)病[24]。ARMC5是否存在對(duì)p53-IGF-DP3信號(hào)途徑的影響,仍需進(jìn)一步研究證實(shí)。p53同時(shí)也介導(dǎo)細(xì)胞焦亡的發(fā)生[25],因此ARMC5基因突變可能還參與細(xì)胞焦亡的發(fā)生過(guò)程。

PBMAH的發(fā)病與年齡相關(guān),并且存在亞臨床表現(xiàn);同時(shí)ARMC5突變可能與其他疾病相關(guān),如腦膜瘤、神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤等;并且由于其可在全身表達(dá),提示ARMC5突變介導(dǎo)的PBMAH存在非腎上腺部位的典型表現(xiàn),因此,ARMC5的發(fā)現(xiàn)對(duì)于疾病的早期識(shí)別以及ARMC5突變的篩查診斷、遺傳咨詢以及治療具有重要的臨床意義。