功能性肾上腺皮质腺瘤的遗传学机制

1、引言肾上腺占位非常常见，可见于约等于3%的普通人群，且年龄越大，患病率越高。功能性肾上腺皮质腺瘤是一组肾上腺皮质自主分泌过量激素的良性肿瘤。包括醛固酮瘤(APAs)、皮质醇腺瘤(CPAs)、双侧肾上腺增生(BAH)、单侧肾上腺增生（UAH）、双侧大结节肾上腺过度增生(PBMAH)、醛固酮癌（ACA）等。2肾上腺皮质的醛固酮和皮质醇生物合成

在理解肾上腺瘤遗传学机制之前，需要先回顾肾上腺类固醇的生成。

醛固酮和皮质醇产生于肾上腺皮质，在人体中，肾上腺皮质由三个功能不同的区域组成。类固醇激素是由胆固醇通过不同的细胞色素p的顺序酶步骤产生的。特别是外球状带(ZG)产生醛固酮，是通过CYP11B2编码的醛固酮合酶的作用形成。它催化醛固酮生物合成的三个终端的反应。皮质醇的生物合成发生在束状带(ZF)，其中17a羟化酶的表达介导了17-脱氧-21-碳甾体转化为17-羟基-21-碳甾体，这是皮质醇的前体。由于17a羟化酶在大鼠和小鼠中不表达，这些物种的糖皮质激素主要是皮质酮。17-羟基-孕酮经21-羟基化合成为11-脱氧皮质醇，C11位被11b-羟化酶(由CYP11B1编码)羟基化后产生皮质醇。两个高度同源的基因CYP11B2和CYP11B1位于人类8q21-22染色体上。不平等交换的两个基因在减数分裂导致嵌合基因，CYP11B1调节序列融合CYP11B2的编码序列,导致家族性醛固酮增多症(FH)1型。醛固酮合成的调节主要受以下几个方面影响：⑴.肾素血管紧张素系统（RAS）：血管紧张素（AngⅡ）作用在AT1受体，激活Gaq-磷脂酶C通路，使得IP3和1,2二酰基甘油浓度增加，最终导致细胞内钙离子浓度升高；AngⅡ还可以抑制TASK和Na+-K+-ATPase，导致细胞膜去极化，钙离子浓度升高。⑵.细胞外钾浓度：细胞外钾离子浓度升高，细胞内钾离子浓度降低，可抑制Na+-K+-ATPase，关闭钾通道，进而导致钙离子浓度增加。钙离子信号增加，可导致胆固醇水解酶活性增加，使去酯化的胆固醇从胞浆存储池中动员出来，转移到线粒体外膜，StAR活性增加，转运至内膜，并促进p细胞色素酶活性增加。其中CYP11B2转录活性的是由钙离子-钙调素结合和调控多种转录因子磷酸化的蛋白激酶的激活介导的，特别是核受体亚家族4组A（NR4A）成员1和2（NURR77或NGF1B和NURR1），cAMP依赖转录因子ATF-1以及cAMP反应元件结合蛋白（CREB）。⑶.ACTH：可与黑素皮质素受体（MC2R）结合，通过Gas介导的信号，增加cAMP水平，激活PKA。ACTH短期暴露，可以通过该通路，促进醛固酮合成，然而ACTH慢性暴露，可以下调CYP11B2，抑制血浆醛固酮水平。除了cAMP接到的通路，ACTH还可以通过激活L-型钙离子通道刺激钙离子内流来调节醛固酮的生成。⑷.其他因素：神经递质、细胞因子、血管产物和脂肪因子，以及ACTH旁分泌机制。3、APA相关基因突变3.1APA体细胞基因突变

关于APA的配对体细胞和种系突变研究发现诸多体细胞突变，如KCNJ5（编码编码GIRK4钾通道）、CACNA1D（编码Cav1.3钙通道）、ATPase（ATP1A1（编码Na+-K+-ATPasea1亚基）和ATP2B3（编码Ca2+泵PMCA3），故APA可称为通道病，其中以KCNJ5突变最为常见。还有一部分APA携带CTNNB1（编码β-catenin特定残基）和PRKACA（编码cAMP依赖蛋白激酶催化亚单位α）基因突变，（后者尤见于早发的醛固酮增多症和醛固酮、皮质醇共分泌瘤）。

3.2APA形成的病理机制缺乏刺激(AngⅡ或K+)的情况下，由于存在大量的K+通道，ZG细胞呈超极化。当细胞外K+浓度增加或AngⅡ绑定它的受体AT1R，K+通道的抑制导致细胞膜去极化,电压门控钙离子通道开放,细胞内钙浓度增加、钙离子信号激活（醛固酮生物合成的主要诱因）。此外，AngⅡ与AT1R结合可抑制Na+-K+-ATPase，增加细胞去极化。Gaq信号通过与IP3受体结合促进内质网Ca2+的释放，再次刺激醛固酮的生物合成。KCNJ5基因(编码GIRK4钾通道/Kir3.4通道)突变，导致通道选择性的改变，允许Na+进入细胞而不是K+流出，导致细胞去极化，打开电压门控Ca2+通道，刺激Ca2+信号，增加醛固酮的产生。ATP1A1（编码的α1单元Na+-K+-ATPase）突变,通过增加细胞内Na+和H+浓度导致醛固酮生产。CACNA1D（编码L-型电压门控钙通道Cav1.3钙通道）和ATP2B3（编码Ca2+泵PMCA3）突变直接影响细胞内钙离子浓度,因此,醛固酮的生物合成增加。动物实验表明，短期转染突变的KCNJ5，不导致细胞增殖，解释不了细胞增殖和结节形成，原因是动物实验不能重现真实情况，还是另有机制，目前尚不清楚。3.3APA的基因型与临床表现的关联

KCNJ5突变阳性率在APA占13%-77%，并且在日本、中国、韩国、台湾更常见。携带者的特点包括：年轻，女性多见，肿瘤体积大，血钾醛固酮水平高。突变与血液、血钾无关联，与分侧指数有一定关系。肿瘤体积大，细胞富含脂质，类似于束状带细胞。

携带其他基因突变的APA，临床异质性非常大，CTNNB1突变研究较少，个别研究提示，女性更常见。

3.4APA的胚系突变

目前主要发现涉及CACNA1H（编码电压门控T型钙通道α1H亚单位），以及罕见的KCNJ5以及ARMC5突变。

家族性醛固酮增多症（FH）占了原发性醛固酮增多症病例的1%-5%，他们往往表现为常染色体的显性突变。尽管目前FH的命名正在演化，目前被认可的有四型。

FH-I：由CYP11B2和CYP11B1融合引起，主要引起BAH，个别会导致皮脂腺瘤。

FH-II：不能通过糖皮质激素治疗，在缺乏嵌合CYP11B1/CYP11B2基因的情况下，根据两个或两个以上受影响的家庭成员进行诊断。目前遗传学原因还不太清楚。

FH-III：KCNJ5突变，特征为儿童起病，病情严重，显著的高血压、严重的低血钾，双侧肾上腺增生，需要双侧肾上腺切除。也有临床症状轻，肾上腺正常的报道；

FH-IV：CACNA1H突变，早发原醛症，伴或不伴有发育障碍。

另外CACNA1D突变可导致罕见的“原发性醛固酮增多症，癫痫，神经异常”综合征（PASNA（Primaryaldosteronism,seizures,neurologicalabnormalities），肾上腺影像学可表现为正常。

4、病理和遗传异质性，醛固酮瘤的起源

APA细胞增殖和结节形成的机制尚未阐明。不同研究团队的结果似乎是矛盾的。

FH患者肾上腺形态学差异巨大。如FH-Ⅲ（KCNJ5突变+）患者，肾上腺的影像，可以表现为正常，也可以表现为巨大的双侧增生或者肾上腺结节。同样，FH-IV肾上腺也可以表现为正常，增生和腺瘤样改变。PASNA（CACNA1D突变+）肾上腺形态基本上是正常的。

目前关于醛固酮瘤的起源，主要有以下几种假说：4.1二次打击学说。

即一个特异的遗传因素或表观遗传事件导致肾上腺皮质结构和结节形成，而驱动基因的体细胞突变导致醛固酮的过度分泌。

之前有研究显示，APA患者常伴有肾上腺皮质结构重构，血管减少，结节形成和球状带增生。这提示，肾上腺皮质的重塑可能发生在APA之前，驱动基因（drivergene）是导致特异激素过度分泌的继发事件。如Dekkers等对28例多结节肾上腺的分析发现，有5个例有多于一个结节的醛固酮酶染色阳性，在一个肾上腺的两个醛固酮合成酶阳性的结节，分别携带不同的KCNJ5基因突变。另一项研究评估了27个患有APA的多结节肾上腺，在7个肾上腺的大结节和周边小结节上检测到不同的突变，其中，两个肾上腺上，是有一个携带CACNA1D突变的醛固酮瘤同时还有一个携带KCNJ5突变的次要结节。以上研究都支持二次打击学说。4.2分泌醛固酮的细胞簇（APCC）学说。

正常成人肾上腺存在APCC，APA患者也存在APCC，APCC由表达DAB2（disabledhomolog2）的ZG样细胞组成，与外囊和里边柱状DAB2阴性,不表达CYP11B1的ZF样细胞接触，沿着血窦形成脐带样。APCC细胞的CYP11B2和3β-HSD染色阳性，但CYP17阴性，与它们的合成醛固酮的生物学特性一致。

对肾脏捐献者的肾上腺显微切割APCC细胞进行二代测序，发现CACNA1D,ATP1A1andATP2B3的体细胞突变，与APA中发现的一致。推测，APA源自于APCC，不同的推测包括单个体细胞突变导致醛固酮过度产生和细胞增殖，或APCC内的二次突变打击导致细胞增殖。在某些病例，APCC是最终病变，不具备发展成腺瘤的能力。有趣的是，在APCC中，没有发现APA中最常见KCNJ5突变，分析可能是获得KCNJ5突变后，会导致APCC快速进展成APA。后来的研究中还发现，在影像学无包块的单侧原醛患者中，17/26个发现有CACNA1D突变，提示该基因突变在此类型的原醛症发病中发挥了关键作用。4.3APCC-to-APA转化病变（pAATL）假说。

在两个具有单侧优势的双侧肾上腺影像异常的病人中提出，提示可能是APCC和APA的中间状态。APCC样部分，包括背囊下ZG样区域和内部ZF样区域，表达CYP11B2而不是CYP11B1，而微小APA部分，有高异质性的CYP11B1阳性和CYP11B2阳性的混合物组成。对pAATL测序发现，在微小APA中存在KCNJ5、ATP1A1突变，在APCC样区域未发现突变。作者推测，微小APA是在APA驱动基因突变诱发下，由APCC演化而来。然而，另一个pAATL携带两个新ATP1A1突变，在微小APA样和APCC样区域均存在，提示两个单克隆起源。接下来，需要更大样本遗传学研究，分析正常APCC和病理APCC，来阐明醛固酮产生病变和APA起源的关系。

5、CPA的遗传学异常年，四个独立小组的工作揭示了PRKACA的体细胞突变是导致CS的原因之一。PRKACA的体细胞突变包括p.LeuArg，p.Leu_CysinsTrp突变，重复突变等，此种突变在亚洲人群常见。CTNNB1和GNAS基因功能获得性突变也有被报道。见于其他恶性肿瘤的基因突变，如CDC42、CDKN2A，5q31.2扩大，TP53，RB1等，可以见于CPA，推测可能处于向肾上腺皮质癌（ACC）发展的早期阶段。与cAMP/PKA信号通道相比，Wnt/β-catenin信号通路突变在大肿瘤及无内分泌功能的肿瘤中更常见。单个基因突变如何导致皮质醇过度产生和腺瘤形成的，目前仍在研究中。在ZF细胞中，在没有刺激的情况下，PKA的催化和调控亚基形成一个非活性复合物。ACTH与其受体黑素角蛋白2受体(MC2R)结合，导致腺苷酸环化酶的激活，导致cAMP的增加。cAMP与PKA复合物的调控亚基结合，诱导构象变化并从复合物中释放催化亚基。活性PKA磷酸化特定靶蛋白，如转录因子CREB，该蛋白与特定靶基因的启动子区域(即导致皮质醇生物合成增加)。PRKACA或GNAS的突变导致PKA的本构性激活、CREB的磷酸化、CYP11B1的表达增加和自主皮质醇生物合成。6、醛固酮和皮质醇共分泌瘤的遗传学进展。日本的一项研究中，在33位APA患者中，有10例皮质醇自主分泌，在这10位中，有6个携带KCNJ5体细胞突变，2个携带GNA突变，且这两种突变在APA中互斥，没有发现PRKACA突变。而在Rhayem等人的研究中发现，一位原发性去醛固酮增多症合并亚临床甲减的患者携带了p.LeuArg重复突变。其他相关研究显示KCNJ5体细胞突变在醛固酮和皮质醇共分泌瘤中发生率相对较高。

6.1APA和CPA形成的共同机制

6.1.1Wnt/β-catenin通路

Wnt/β-catenin通路在肾上腺发育和肾上腺疾病形成过程中作用至关重要。

β-catenin和ARMC5（Armadillorepeat-containingprotein5）是ARMC基因家族中的一员。β-Catenin是典型Wnt信号通路的关键下游成分。调控Wnt-βcatenin通路的不同分子，可以导致肾上腺异常。Wnt4（Wnt/b-catenin通路的主要配体之一）敲除鼠，肾上腺的形态学正常，但cyp11b2表达下降，导致醛固酮生成减少，其他ZG的标志物表达也下降，提示ZG细胞发育不良。在人类，Wnt4功能缺失突变，会导致肾脏发育不良，性别反转。小鼠肾上腺皮质持续表达活性的β-catenin可表现为进展性肾上腺皮质增生和发育不良，随着时间的进展，最终导致皮质和髓质结节形成。值得注意的是，最近有研究发现了Wnt/b-catenin和PKA通路之间的联系，发现PKA的激活通过抑制Wnt4和Wnt通路，阻止了ZG分化，表明PKA的激活可能是Wnt抑制和谱系转化的关键驱动因素。6.1.2ARMC5ARMC5胚系突变可见于50%PBMAH患者，部分PBMAH患者也伴有醛固酮自主分泌。PAMAH的临床异质性很大，如一个巴西家系的数据显示，患者可以表现为双侧结节和单侧结节。故有学者建议改称其为PMAH（primarymacronodularadrenalhyperplasia）。ARMC5的功能还不清楚，尚未发现其他基本与其突变有关。在46种人体组织中，至少存在ARMC5有四种异构体，其中，一种异构体普遍存在于各种组织中，只有其中组织（包括肾上腺）全部表达所有四种异构体。Armc5敲除可出现发育障碍和免疫缺陷，衰老的动物会出现肾上腺增生。携带有ARMC5突变的PBMAH较野生型更容易出现典型的CS。在一个98例无血缘关系的PBMAH队列中，24（26%）发现ARMC5突变。一个意大利人群的发现与此一致。6.1.3与ACA及大结节增生相关的胚系突变导致多种肿瘤综合征的基因改变和影响cAMP/PKA信号通路基因的突变与PBMAH有关。家族性腺瘤样息肉病（FAP），由于APC胚系突变，和体细胞突变（orLOH）二次打击所致，两次突变会导致Wnt/β-catenin通路激活。在FAP中，肾上腺腺瘤非常常见，包括无功能腺瘤、ACA、PBMAH等。遗传性平滑肌瘤病和肾细胞癌综合征（hereditaryleiomyomatosisandrenalcellcarcinomasyndrome，HLRCC）,这是富马酸盐水合酶基因突变引起的疾病。7.8%患者中患有肾上腺疾病，包括双侧病变（ACTH非依赖库欣综合征）。McCuneAlbrightsyndrome:由GNAS合子后体细胞突变引起，导致腺苷酸环化酶持续激活，病人常表现为三联征；多骨性纤维性结构不良，牛奶咖啡斑，促性腺激素不依赖的性早熟，伴随其他内分泌或内分泌疾病，如CS。个别研究还显示PDE11A（编码磷酸二酯酶的异构体11A），黑素皮质激素2受体（MC2R）可能也在PNMAH中发挥了重要作用。要点总结：调节细胞内离子稳态和膜电位的基因的体细胞突变，促进细胞内钙浓度的增加和钙信号的激活，导致醛固酮瘤形成。PRKACA(编码环磷酸腺苷依赖蛋白激酶催化亚基α)的重复突变影响环磷酸腺苷依赖蛋白激酶a信号，导致皮质醇生物合成的激活。Wnt/b-catenin通路在产生醛固酮腺瘤和皮质醇腺瘤的肾上腺肿瘤发生中起重要作用。最近的数据表明，遗传异常会重叠会聚于不同的内分泌异常。重叠的出现引发了一个思考：这两个条件是只是有着一定程度的遗传易感性，还是说一个打击导致肾上腺皮质细胞增生和结节形成，第二个改变荷尔蒙分泌模式。需要进一步研究明确导致肾上腺细胞增殖、结节形成、特异激素自主分泌的相关事件及顺序。探索可能导致APA和CPA形成的共同敏感位点和罕见突变将是非常重要的领域。参考文献：1、Zennaro,M.-C.,Boulkroun,S.Fernandes-Rosa,F.,.GeneticCausesofFunctionalAdrenocorticalAdenomas.EndocrineReviews,38(6),pp.–.2、Daniiletal.,.CACNA1HMutationsAreAssociatedWithDifferentFormsofPrimaryAldosteronism.EBioMedicine,13(C),pp.–.供稿人：邓医院华西-加州预测干预医学研究中心预览时标签不可点收录于话题#个上一篇下一篇

转载请注明：http://www.ldkhr.com/yzyy/11606.html