TSHR基因甲基化与PTC的关系研究

Relationship between TSHR Gene Methylation and PTC

摘要: 甲状腺癌是头颈部较为常见的恶性肿瘤，发病率在全球范围内呈上升趋势，病理类型以甲状腺乳头状癌(Papillary Thyroid Carcinoma, PTC)最为常见。促甲状腺激素受体(Thyroid Stimulating Hormone Receptor, TSHR)是甲状腺特异蛋白，促甲状腺激素受体基因是PTC的抑癌基因，其编码基因启动子高甲基化会引起TSHR功能异常，从而影响甲状腺功能改变，导致甲状腺疾病发生。研究表明，TSHR基因启动子高甲基化可能与PTC发病机制密切相关。现就TSHR编码基因甲基化在PTC中的研究予以综述。

Abstract: Thyroid carcinoma is a common malignant tumor in head and neck, the incidence of which is on the rise in the world. The most common pathological type is papillary thyroid carcinoma (PTC). Thyroid stimulating hormone receptor (TSHR) is a thyroid-specific protein, and the TSHR gene is a tumor suppressor gene of PTC. Hypermethylation of the promoter of its coding gene can cause abnormal function of TSHR, thus affecting the thyroid function changes, leading to thyroid disease. Studies have shown that TSHR gene promoter hypermethylation may be closely related to the pathogenesis of PTC. This article reviews the research on methylation of TSHR coding gene in PTC.

1. 引言

肿瘤的发生发展是一个多步骤、多阶段、多基因改变的复杂过程，随着分子生物学技术的进步发展，研究者们发现表观遗传学在肿瘤的发生发展中起着重要作用，越来越多的研究表明抑癌基因启动子区的甲基化与恶性肿瘤的发生相关 [1] [2] 。乳头状甲状腺癌(PTC)是甲状腺最常见的恶性肿瘤，占80% [1] ，促甲状腺激素受体(TSHR)作为甲状腺激素作用的特异性受体，其启动子区的高甲基化与PTC的发生是否有关，对此国外的研究结果并不一致。本文通过查阅大量国内外文献，探讨分析TSHR基因启动子高甲基化与PTC的关系。

2. TSHR基因的分布与功能

促甲状腺激素受体基因是甲状腺特异性基因，也是甲状腺癌的抑制基因，位于染色体14q31，长约60 kb，有10个外显子和9个内含子，该基因编码的蛋白质是一种膜蛋白，是甲状腺细胞代谢的主要调节因子，属G蛋白偶联受体(G protein coupled receptors GPCR)家族，由764个氨基酸残基组成，分为α和β亚基。TSHR与其配体(Thyroid-Stimulating Hormone, TSH)结合，可刺激细胞生长、分化及甲状腺激素的合成。该基因的突变、缺失或其他因素造成其结构变化，均可引起其功能异常，导致其编码的蛋白质TSHR表达减少或缺失，使甲状腺功能异常，引起甲状腺疾病的发生 [3] 。研究发现TSHR在正常甲状腺组织和PTC组织均有表达，但其表达水平不同，在PTC组织中，TSHR的表达与肿瘤病理分期、有无淋巴结转移及年龄有关，而与性别、肿瘤大小无关。TSHR也与碘代谢相关，TSHR的激活可上调钠碘泵的表达，促进甲状腺细胞或癌细胞对I¹³¹摄取和利用，发挥对碘代谢功能的调节作用，TSHR表达降低或丢失，导致碘吸收降低，最终导致PTC放射碘治疗失败，因此，TSHR与甲状腺癌I¹³¹治疗的疗效相关，研究还发现TSHR表达降低与甲状腺癌的恶性程度密切相关 [4] 。

3. TSHR基因的甲基化

基因甲基化是一种表观遗传修饰，肿瘤中DNA甲基化异常表现为基因中散在的CpG位点甲基化普遍下降 [5] [6] 和区域性CpG岛高甲基化并存及细胞总的甲基化能力升高。DNA高甲基化可引起染色体结构改变，不能与转录因子结合，导致基因失活。正常组织的肿瘤抑制基因不发生甲基化，当抑癌基因发生甲基化后，就不能正常转录、翻译合成抑癌蛋白及发挥抑癌作用，细胞就有可能发生单克隆增生形成肿瘤。目前人们已在多种肿瘤(乳腺癌、卵巢癌、结肠癌、肾癌、鼻咽癌等)的发生中证实抑癌；基因启动子区的甲基化与肿瘤的发生密切相关 [7] [8] 。研究证实，基因甲基化是肿瘤发生的一个重要早期事件，往往早于突变等基因组改变，因此TSHR基因甲基化有可能是人PTC发生发展的一个重要因素 [9] 。研究表明，TSHR基因启动子甲基化常发生在甲状腺癌中，而在正常甲状腺和良性肿瘤中则处于未甲基化状态 [10] 。甲基化介导的TSHR基因表达与BRAF/MEK/MAPK通路有关，其可以改变TSHR甲基转移酶的表达。此外，BRAF基因突变和TSHR基因沉默之间也有着密切联系 [10] 。

4. TSHR基因甲基化与PTC的关系

4.1. TSHR基因甲基化与PTC发生的关系

TSHR基因作为PTC的抑癌基因，其甲基化的发生与PTC具有很强的相关性。DNA甲基化下调基因表达的机制已达共识，在甲状腺癌 [11] 的发生发展中也发挥着重要作用。张晨等学者 [12] 对8篇有关TSHR甲基化与PTC的国内外文献进行了Meta分析，发现342例PTC组织样本中TSHR甲基化率为48.8%，显著高于241例对照样本(同源癌旁组织和异源正常组织)的15.8%，这说明PTC组织与正常组织相比较，其有更高的TSHR甲基化率。另有研究者 [9] [13] 荟萃分析共纳入14篇文献中的914个样本，其中6篇为英文，8篇为中文，通过随机效应模型结果显示PTC组TSHR基因甲基化显著高于对照组，上述两组研究结论均与Stephen et al. [14] 的结论一致。此外，研究者对不同种族人群来源进行了亚群分析发现 [15] ，亚洲人TSHR基因甲基化与PTC的相关性比白种人更明显。这在以往的研究中未见报道，这为分析PTC不同种族TSHR基因甲基化提供了线索。因此，我们结合上述研究结论分析发现TSHR基因的甲基化可能是PTC发生的危险因素之一，在PTC的发生发展中起着促进作用。对此，我们设想是否可以通过抑制TSHR基因的甲基化，重新激活该基因的表达来治疗PTC [16] ，进一步推进靶向药物治疗的发展。但目前TSHR基因甲基化与PTC之间尚缺乏大样本量的临床病例相关性研究。

4.2. TSHR基因甲基化与PTC治疗的关系

4.2.1. TSH抑制治疗

TSH抑制治疗已经成为PTC术后常规内分泌疗法，其理论依据主要是 [17] ：口服外源性甲状腺素可以通过反馈抑制作用使TSH降低进而减少与甲状腺癌细胞表面的TSHR受体结合达到抑制甲状腺组织及残余癌组织增殖的目的 [18] 。但此法需要患者长期维持在亚临床甲亢状态，可能会引起相应的副作用，而研究结果显示，只有50.6%~86.7%的PTC细胞表达TSHR，因此该治疗方法并不一定适用所有甲状腺癌患者，因此，治疗过程中要权衡利害关系。根据TSH抑制治疗的理论基础，有人推测TSHR的表达水平可能决定TSH抑制治疗的效果，TSHR的表达与基因的结构有着十分紧密的联系 [19] 。研究表明PTC患者中，54.55% TSHR基因发生甲基化，基因的甲基化将直接阻碍转录因子与启动子结合，从而使TSHR基因不能转录或转录水平降低，进一步导致TSHR表达减少或完全丧失 [19] 。因此，TSHR基因甲基化有可能作为PTC术后患者TSH抑制治疗效果评价的指标，但仍需大量数据及实验证据来论证。

4.2.2. 碘131治疗

目前，放射性碘的治疗(I¹³¹)已成为甲状腺癌治疗的一种重要手段。碘131治疗PTC的理论依据与TSHR-NIS调控有关 [20] ，钠碘转运体(NIS)是甲状腺滤泡细胞基膜上的一种糖蛋白，可被促甲状腺激素(Thyroid Stimulating Hormone, TSH)激活。I¹³¹已被证明对分化良好的甲状腺癌患者的生存有积极作用，但对于某些碘抵抗的甲状腺癌患者来说，并不完全有效。I¹³¹治疗的有效性取决于TSHR的水平和生物学效应。同时，如何使癌组织恢复摄碘并提高放射性核素治疗的敏感性已成为一大研究热点，主要从三方面考虑：① 如何使癌组织NIS正确定位到细胞膜恢复摄碘；② 如何延长碘在癌组织中的滞留时间；③ 如何利用肿瘤特异性启动子来调控NIS的表达。

有研究发现 [21] TSHR启动子甲基化可影响甲状腺碘的代谢，导致甲状腺癌细胞丧失吸碘能力，使癌组织对放射性碘治疗不敏感。另外，有研究证明 [22] TSHR编码基因甲基化会导致NIS mRNA表达下降，最终促使细胞丧失摄碘功能，从而影响I¹³¹治疗的效果。李君等 [23] 调查结果进一步证实了，PTC中存在着NIS基因表达降低或“沉默”，可能是甲状腺癌变及导致I¹³¹治疗效果的直接原因。TSHR甲基化能否作为术后I¹³¹治疗的指证之一还有待进一步研究。

5. 总结

综上所述，TSHR基因甲基化可能与PTC发病机制有关，此外，TSHR基因可能参与PTC的发生、侵袭和转移过程，其可成为PTC诊断、预后评估及治疗评价的潜在分子生物学指标。同时研究发现NIS和TSHR对甲状腺癌患者的诊断和恢复碘抵抗患者癌组织的摄碘功能从而提高治疗的敏感性具有重要意义，虽然已经取得了一定的进展，但由于局限性，需要更大的样本量，更详细的资料，寻找更多分子治疗的有效靶点，并与传统的治疗方式相结合，提高甲状腺癌的治疗效果。

基金项目

黑龙江省自然科学基金项目(合同编号LH2021H115)。

NOTES

^*通讯作者。