异位ACTH综合征发生机制的探讨

乐雅养生网导读：“异位激素分泌综合症”，指某一起源于非内分泌组织的肿瘤产生了某种激素，或是起源于内分泌腺的肿瘤（如甲状腺髓样癌），除产生此内分泌腺正常时分泌的激素（降钙素）外，还释放其他激素。……

肿瘤异位激素分泌的机制主要有两方面, 一是肿瘤的发生机制; 二是肿瘤发生后肿瘤细胞异常分泌激素的机制。同样, 异位ACTH的机制研究亦不外乎此两方面。

首先, 我们对肿瘤发生机制进行研究。本课题组利用基因芯片技术, 建立了导致异位ACTH综合征的胸腺类组织与正常胸腺组织的差异基因表达谱。结果显示, 403个基因在异位ACTH 综合征的胸腺类癌组织中高表达,394个基因表达2倍以上, 其中23个基因与细胞分裂有关; 51个基因表达5倍以上, 其中与细胞分裂有关的基因1个, 即PAK3。由此提示, 引起异位ACTH综合征的胸腺类癌组织与正常胸腺组织存在多个差异表达的基因,PAK3可能参与了该胸腺类癌肿瘤的发生。应用逆转录-聚合酶链反应(RT - PCR) 和免疫印记(Western Blot)方法均证实了PAK3在胸腺类癌组织的高表达。进一步研究发现, PAK3可以激活ERK1和ERK2, 磷酸化ERK1和ERK2明显增多, 后者可以促进细胞增生。

继而, 本课题组对胸腺类癌可异常分泌ACTH的机制进行研究。ACTH 是由阿片- 促黑素细胞- 皮质素原( POMC) 水解生成的。POMC基因位于染色体2p23, 具有生物活性的mRNA长约1 200 bp。POMC的基因表达具有组织细胞特异性, 生理情况下只有垂体和下丘脑的POMC基因能够在垂体特异性启动子作用下, 编码具有生物活性的POMC蛋白质。而垂体外组织虽然存在POMC基因的转录生成mRNA长度为800 bp 的转录本, 缺少信号肽序列, 所以没有生物活性。垂体特异性的POMC启动子在垂体和下丘脑以外的组织被激活时, 这些组织细胞便会分泌具有生物活性的POMC 相关蛋白, 从而发生异位ACTH综合征。

本课题组还观察了POMC基因启动子区CpG岛甲基化的改变。CpG岛是指在500～2 000个碱基中G + C的含量超过50%的序列。DNA序列的甲基化通过与甲基化结合蛋白和CpG岛结合蛋白作用, 改变DNA的三维结构从而抑制基因转录, 减少基因编码蛋白质的表达。反之,CpG岛低度甲基化时, 蛋白表达增加。POMC基因启动子+ 21到- 417之间的区域在DMS - 79和AtT - 20细胞中具有完整的启动子活性。这个区域位于前述的CpG岛范围内。我们使用重硫酸盐直接测序的方法发现正常胸腺组织POMC基因启动子- 417到- 260之间的区域高度甲基化, 而胸腺类癌组织的这个区域则是低度甲基化, 甚至完全未甲基化。为排除这种低度甲基化的状态是肿瘤组织普遍的一种现象, 我们分析了1例没有POMC基因表达的大细胞肺癌组织的甲基化情况, 结果发现POMC基因启动子几乎每个CpG位点都呈完全甲基化状态。甲基化的CpG岛可以结合甲基化CpG结合蛋白和转录抑制因子,阻断POMC基因转录起始所需要的转录因子, 从而抑制基因转录。本研究POMC基因在5 例胸腺类癌(以TC命名) 组织中均高度表达, 其中TC4表达水平升高的最为明显, 同时它的启动子区呈完全去甲基化状态; 而在启动子区完全甲基化的大细胞肺癌, POMC基因的表达水平则几乎是完全缺如的。POMC基因在4例胸腺类癌组织中的表达水平高低依次如下排列TC4 < TC1 < TC2 < TC5,- 417到- 260之间的甲基化水平也基本按照上述次序依次降低, 表明POMC基因的表达水平是与其启动子区的甲基化水平呈负相关, 即POMC基因启动子区的甲基化水平可能决定了基因的表达水平。在TC5病人的胸腺类癌组织POMC mRNA序列中检测到798位点存在C /T双峰, 提示POMC基因的转录本来源于父亲和母亲两个等位基因,不存在基因印记的现象, 因而也说明这种甲基化的差异并不是等位基因特异的, 与基因印记无关。

DNA修饰的改变只是基因转录的先决条件, 基因的最终激活还是需要各种转录因子的协同作用。Tp it是目前惟一具有严格组织细胞特异性的POMC基因转录因子, 只在垂体前叶分泌ACTH的细胞表达, 也是在胸腺类癌组织和DMS - 79细胞中惟一与POMC基因表达呈正相关的转录因子, 提示Tp it不仅是垂体促肾上腺皮质细胞分化发育所必需的, 可能也是胸腺类癌和小细胞肺癌向分泌ACTH方向发育所必需的。在垂体细胞中, Tp it可以协同Pitx1启动POMC基因的转录, 但在胸腺类癌组织中均未发现Pitx1的表达, 提示存在其他机制发挥启动作用。

总之, 胸腺类癌组织POMC基因启动子DNA甲基化程度降低, 为相关转录因子的结合提供了先决条件。Tp it等组织细胞特异性转录因子的表达等机制, 使POMC启动子活化, 激活POMC 基因转录, 从而在垂体外产生ACTH。