TSHR基因在甲状腺功能亢进性疾病中作用机制的研究进展

李 捷，刘云峰

甲状腺功能亢进症简称甲亢，是一种常见的内分泌疾病，由于甲状腺激素合成增加或过度释放导致机体多系统代谢亢进。本病受遗传和环境等多种因素影响，促甲状腺素受体基因(TSHR基因)是发病机制的研究热点之一，现综述TSHR基因在甲状腺功能亢进性疾病中的作用及其机制。

1 TSHR基因与促甲状腺素受体(TSHR)

人类的TSHR基因位于14q31，长度为6×104bp，是由10个外显子和9个内含子组成。TSHR基因编码的TSHR主要分布于甲状腺滤泡上皮细胞，同时存在于其他细胞，如脂肪细胞、纤维细胞等[1]。TSHR的相对分子量约为84 500，与促卵泡生成素(FSH)受体、促黄体生成素(LH)受体均属于7次跨膜G蛋白耦联受体超家族[2]，其结构主要包括3部分：负责识别结合配体的胞外结构域、7个跨膜片段结构域和负责结合G蛋白亚基的胞内结构域。胞外结构域为第1至第9外显子编码，跨膜区和胞内结构域由第10外显子编码。

生理情况下，促甲状腺腺激素(TSH)β亚基和TSHR结合后可激活环磷酸腺苷(cAMP)和磷脂-Ca2+两条途径。前者通过激活腺苷环化酶产生大量cAMP，介导甲状腺激素的分泌和甲状腺细胞的生长；后者使三磷酸肌酐含量增加，引起细胞内Ca2+动员，以Ca2+为第二信使调节甲状腺碘化与甲状腺激素的合成[2]。

TSHR在TSH调节甲状腺功能过程中发挥着重要的作用。因此，TSHR基因发生变异时，级联反应链中某一环节可能发生改变，从而导致相关的甲状腺疾病。

2 相关的甲亢性疾病

2.1 Graves病 Graves病是一种常见的自身免疫性甲状腺疾病，又称为原发性甲状腺功能亢进症，是甲亢的主要类型，占甲亢所有类型的80%以上。病因涉及遗传和环境等多种因素，全基因组关联(GWAS)研究表明，Graves病与人类白细胞抗原基因、细胞毒性T淋巴细胞相关抗原4基因、蛋白酪氨酸磷酸酶非受体型22(PTPN-22)基因、TSHR基因等有关[3]。TSHR作为甲状腺自身免疫的靶抗原，可产生损伤甲状腺成分的自身抗体-促甲状腺素抗体(TRAb)。TRAb分为两种类型，一种是甲状腺刺激抗体(TSAb)，另一种是TSH结合阻断免疫球蛋白(TBII)及甲状腺抑制抗体(TSBAb)。TSAb与TSHR结合发挥类似于TSH的作用，刺激甲状腺激素持续分泌从而引起甲亢[4]。TRAb的产生依赖于循环中的T细胞。Limbach等[5]研究显示，TSHR基因的高甲基化和组蛋白修饰水平降低导致T细胞受体信号传导变异，在Graves病发生发展中发挥着关键作用。

Graves病病人TSHR基因突变多存在于其胞外区，由于为胞外区具有多个TRAb的作用位点。36位Asp→His突变[2]及52位Thr→Pro突变[6]证实了这一观点。虽然TSHR基因是公认的Graves病易感基因，但致病变异存在争议。日本人群、英国高加索人群、我国汉族人群研究证实，单核苷酸多态性(SNPs)与Graves病的相关性[7]。这些SNPs可影响胸腺中TSHR转录水平，同时影响胸腺内抗原呈递和TSHR反应性胸腺细胞的阴性选择，引起胸腺增生[8]。

2.2 非自身免疫性甲亢 先天性甲亢常见于患有活动性Graves病的母亲，妊娠期将TSAb透过血-胎盘屏障输送至婴儿体内后导致自身免疫性甲亢。极少数情况下，TSHR基因功能获得性突变引起新生儿甲亢。由于缺乏自身免疫临床表现及实验室检查，称为非自身免疫性甲亢，主要包括常染色体显性遗传的胚系突变引起家族性非自身免疫性甲亢(FNAH)和新生突变引起的持续性、散发性、先天性非自身免疫性甲亢(PSNAH)。

Thmoas等[9]研究报道了一个FNAH家族，该家族的分子遗传学研究结果显示，发病成员的TSHR基因中均出现了杂合子突变，这种突变导致cAMP途径的组成性激活，从而刺激甲状腺激素产生和甲状腺细胞增殖。目前，报道的FNAH家族有30多个，涉及20多种突变，所有突变位点均发生于第10外显子编码的跨膜区。Kopp等[10]研究了第一个PSNAH，从发生学上分析，PSNAH和FNAH基本一样，已发现的17个突变除了Ser281Asn发生于第9外显子，其余均位于第10外显子。具有相同TSHR突变的病人中观察到了表型变异，如发病年龄、甲亢严重程度、甲状腺肿大小，表明遗传背景、环境因素(如碘摄入量)或其他因素在疾病中表达的作用[11]。

2012年欧洲甲状腺协会对非自身免疫性甲亢制定了相关指南[12]，对疾病的临床特征、病因及治疗原则进行了详细阐述。较多的先天性非自身免疫性甲亢病人为早产儿，且宫内发育迟缓、骨骼畸形。这一现象的发生可能与以下机制有关：①TSHR可能在甲状腺外组织表达，如脂肪细胞、成纤维细胞、骨和胎盘组织[1]；②TSH与人绒毛促性腺激素(HCG)结构相似，可刺激HCG受体[11]；③垂体-甲状腺轴和生长激素在控制胎儿生长方面存在潜在的相互作用[11]。TSHR基因突变后通过上述作用对妊娠持续时间和胎儿生存率产生影响。

2.3 毒性甲状腺腺瘤 毒性甲状腺腺瘤又称为自主高功能性腺瘤(AFTN)，是指甲状腺腺瘤自主性功能亢进，产生和分泌甲状腺激素增多，多见于中老年病人，甲亢临床症状轻微。Parma等[13]首次在11例AFTN病人中发现3例TSHR基因突变，且突变表型为杂合子，仅限于腺瘤组织，是体细胞突变造成单细胞克隆性扩增的结果。此后，AFTN病人TSHR基因激活突变不断被发现，且多数突变位于跨膜区和胞内结构域，尤以第6跨膜区和第3胞内环为著[14]。多数突变通过增加cAMP和肌醇磷酸引起TSH刺激，造成甲状腺细胞功能自主化，但程度不等[14]。AFTN需要丰富的血供以维持其快速生长和激素产生。Celano等[15]研究显示，TSHR基因突变可轻微影响促血管生长因子表达，增加甲状腺血流量，加速AFTN进展。除TSHR外，其他基因突变也可引起AFTN。Pinducciu等[16]研究15例AFTN病人发现，1例病人Gsα杂合子突变，说明G蛋白基因突变是AFTN其中的一种发病机制。

2.4 家族性妊娠甲亢 由于TSH和HCG同源，TSHR通过过高的HCG增加促甲状腺激素样活性，因此，多数妊娠期甲亢是由高浓度的HCG引起的，如妊娠早期剧烈呕吐合并甲亢。TSHR基因突变可提高HCG敏感性造成的家族性妊娠甲亢是极罕见的。目前报道的突变有Lys183Arg、Lys183Asn、Val597Ile，这些突变通过降低跨膜蛋白稳定性和改变底物亲和力极大提高了HCG敏感性，正常的血清HCG浓度下，信号传导通路持续激活引起甲状腺功能亢进[17]。此外，妊娠期间碘摄入量影响孕妇甲状腺功能和妊娠期甲亢的严重程度[18]。

2.5 甲状腺癌 一些原发性甲状腺癌及其转移灶具有摄碘功能，产生大量甲状腺激素后引发甲亢。目前研究表明RAS、TRK、GNAS、BRAF、TSHR等基因与甲状腺癌的发生发展有关。TSHR基因突变致甲状腺癌病例报道中包括滤泡状癌、乳头状癌、嗜酸细胞癌、岛状细胞癌。突变使相应位点的氨基酸发生改变，导致cAMP信号通路持续激活及分化功能过度活化。临床工作中，20%～30%的甲状腺结节无法通过分子细胞学检查确定肿瘤性质。Mon等[19]利用二代基因测序分析(NGS)检测了包括TSHR基因在内的大量信息基因后证实，TSHR基因以高等位基因频率出现时，可能与癌症风险增加有关。有研究显示，TSHR基因启动区的异常甲基化引起其蛋白表达异常，导致抑癌基因失活，癌组织摄碘率下降，增加癌症恶化程度[20]。有研究显示，TRAb有助于进一步刺激突变的TSHR基因，因此合并Graves病的甲状腺癌局部浸润性较强，更易转移至远端淋巴结[21]。

综上所述，随着对TSHR基因与甲亢性疾病的研究不断深入，进一步阐明了甲亢性疾病的发病机制，可为今后基因诊断及开发新疗法提供依据。