【综述】肢端肥大症和巨人症的遗传学（下）
《Journal of Clinical Medicine》 杂志2021年3月29日刊载[10(7):1377.] 波兰Jagiellonian University Medical College的Anna Bogusławska和英国Queen Mary University of London的Márta Korbonits 撰写的综述《肢端肥大症和巨人症的遗传学。Genetics of Acromegaly and Gigantism》(doi: 10.3390/jcm10071377.)。
分泌生长激素(GH)的垂体肿瘤是最受遗传决定的垂体肿瘤类型。这在种系突变和体细胞突变两方面均是真实的。种系突变发生在几个已知的基因(AIP, PRKAR1A, GPR101, GNAS, MEN1, CDKN1B, SDHx, MAX)以及目前未知基因的家族病例中，而GNAS的体细胞突变出现在高达40%的肿瘤中。如果该疾病在骨骺融合之前就开始了，那么就会发展为加速生长和最终高度增加，或巨人症，在一半的病例中可以确定遗传背景。
遗传性分泌GH的垂体腺瘤(PA)可表现为孤立性肿瘤，家族性孤立性垂体腺瘤(FIPA)包括有AIP突变或GPR101复制(X-连锁肢端肥大巨人症，XLAG)患者或可作为如多发性内分泌瘤1型或4型、McCune-Albright综合征、Carney复合征或嗜铬细胞瘤/副神经节瘤-垂体腺瘤关联征等系统性疾病的一部分。家族史和对相关症状的研究有助于注意遗传原因；其中许多已经作为基因全套（gene panel）的一部分进行了测试。确定基因突变可以适当筛查相关的并存疾病，并在疾病有临床表现之前发现受影响的家庭成员。
这篇综述的重点是对种系突变和体细胞突变易感的肢端肥大症和巨人症。
2.2.4。嗜铬细胞瘤/副神经节瘤(PPGL)和垂体腺瘤关联(3Pa)——SDHx/MAX突变
概述:1952年首次描述一位肢端肥大症和嗜铬细胞瘤患者同时存在垂体腺瘤与PPGL（嗜铬细胞瘤/副神经节瘤）。这种罕见疾病的遗传易感性是在2009年的一个家族性泌乳素瘤伴副神经节瘤和SDHB突变的患者中发现的。随后，在2012年，我们报道了一例伴有进袭性分泌GH的PitNETs的患者，伴有双侧嗜色细胞瘤（phaeochromocytomas）和SDHD突变的致病性变异。到目前为止，全世界已报道<100例与垂体腺瘤关联的 PPGL（嗜铬细胞瘤/副神经节瘤），又称“三P关联(3Pa)”，是一个遗传异质性群体。
伴随SDHx突变的肢端肥大症:3Pa最常见的遗传原因是琥珀酸脱氢酶(SDH)x基因功能突变的种系损失。与SDHx突变相关联的分泌GH的垂体腺瘤倾向于进袭性大腺瘤。迄今为止，已经描述了4例具有SDHx突变的GH-PitNETs (SDHD和SDHB突变)。尚未见与SDHx突变相关的巨人症的报道。3例患者患有大腺瘤(第4例没有肿瘤大小的数据)，他们单独使用SSA或联合手术治疗。肢端肥大症的诊断年龄从37岁到84岁不等。SDHx突变垂体腺瘤的一个独特的组织病理学特征是胞浆内空泡（嗜铬细胞瘤/副神经节瘤），与存在的自噬小体相对应（correspond to the presence of autophagic bodies）。最近，在孤立的垂体肿瘤患者中观察到SDHx突变，但这些患者没有PPGL（嗜铬细胞瘤/副神经节瘤）的个人或家族病史，但他们都没有生长激素细胞腺瘤(263例垂体腺瘤患者中有3例泌乳素瘤)。
遗传学:有几个基因编码SDH蛋白复合物(SDHA， SDH-B， SDH-C， SDH-D或SDHA2F)。这种多聚酶在三羧酸（tricarboxylic acid）或柠檬酸循环（Krebs cycle）和呼吸链中起着关键作用。SDH种系突变导致抑制缺氧转录因子(HIF)降解的肿瘤代谢（oncometabolites）的积累。SDHx突变阳性患者垂体肿瘤的外显率很低(1%的患者)。
伴MAX突变的肢端肥大症:由于已报道有MYC相关X突变(MAX)因子的少数患者存在 PPGL和PA关联。它们分别是生长激素细胞大腺瘤(包括一个儿童期起病的患者)和泌乳素瘤。患者需要多模式的方法，因为单纯手术是不够的。SSA联合卡麦角林和培维索孟，并还采用放疗。种系MAX突变患者还可能出现其他系统性表现，如肾脏嗜酸细胞瘤或肺癌。
遗传学:MAX基因位于染色体14q23.3。MAX与MAX-MLX网络的其他部分相互作用，后者负责整合细胞信号并调节另一个基因的表达。种系MAX突变与神经内分泌细胞、肾肿瘤或小细胞肺癌的肿瘤发生有关。MAX的点突变（Point mutations）、小的外显子和内含子缺失（small exonic and intronic deletions）已经与垂体腺瘤相关联。
由于MEN1突变而出现垂体肿瘤和PPGL（嗜铬细胞瘤/副神经节瘤）的相关性也可能(迄今为止，四个PitNETs中有一个GH/PRL混合型大腺瘤)。NF1可能与PPGL和GH超量有关(见上文)。其他种系突变，包括RET和TMEM127，也被描述为垂体腺瘤，但需要更多的数据来评估它们是否确实涉及垂体肿瘤的发生，或者这些患者是否是巧合。由于PPGL(通常为嗜铬细胞瘤)产生异位GHRH导致肢端肥大症的罕见临床情况也已被报道，包括一个MAX突变阳性患者。
2.3． 无可见垂体肿瘤/垂体增生的与种系突变和生长激素超量相关的其他综合征性疾病
2.3.1。神经纤维瘤病1型(NF1)
NF1的肢端肥大症:在临床表现为肢端肥大症和巨人症伴生长激素超量的儿童中，有10%患有NF1和症状性视神经胶质瘤（optic pathway gliomas，OPG），但没有可见的垂体瘤。在这些患者中，视神经胶质瘤（OPG）累及视交叉并到达视辐射区和颞叶区。尚未确定NF1突变导致GH超量的具体机制。GH超量的原因可能是由于下丘脑生长抑素能抑制的丧失（loss of hypothalamic somatostatinergic inhibition），GHRH刺激的增加，下丘脑GPR101的激活也可能起作用。有趣的是，生长激素超量通常会在以后的生活中改善。生长抑素类似物和培维索孟（pegvisomant）已被报道为NF1和GH超量患者的有效治疗方法。已经观察到SSA治疗后GH的正常化。NF1和真正的（bona fide）垂体腺瘤非常罕见，可能是巧合，只报道过两例患者，其中包括一例68岁女性，患有生长激素细胞腺瘤、甲状旁腺功能亢进和滤泡性甲状腺癌。基因检测证实了NF1突变，排除了MEN1突变。
垂体腺瘤组织未显示NF1基因的野生型等位基因缺失，但有体细胞GNAS p.R201C突变，不支持NF1是垂体腺瘤的病因。在另一个已发表的NF1突变和生长激素细胞的病例中，没有评估体细胞变化。
概述:NF1是最常见的遗传疾病之一，估计患病率约为1:2500:2500活产儿（live births）。这种常染色体显性综合征是由位于17q11.2号染色体上的NF1基因失活突变引起的。它通过抑制RAS活性和调节cAMP水平编码参与细胞生长和增殖的神经纤维蛋白。最常见的特征性特征是皮肤神经纤维瘤、咖啡斑皮肤病变、檫烂性雀斑（intertriginous freckling）、Lisch结节和脑肿瘤，包括最常见的视神经胶质瘤。如果患者表现出两种或两种以上症状，则可作出临床诊断。
2.3.2。免疫球蛋白超家族成员1 (IGSF1)缺陷
最近的数据显示IGSF1缺乏导致生长激素细胞神经分泌功能亢进。IGSF1基因位于X染色体上，在下丘脑和垂体中高表达。其功能缺失突变可导致中枢性甲状腺功能减退（central hypothyroidism）、低泌乳素血症（hypoprolactinaemia）和大睾丸症（macroorchidism）。此外，在有种系IGSF1突变的成年患者中有52.4%的人表现出肢端肥大的面部特征，以及由于生长激素超量导致的器官改变。并不会出现高个子身材（Tall stature）。尚未确定生长激素分泌超量的平均发病年龄。从生物化学角度看，IGF-1水平通常高于平均值(高于1个SDS)。在三个与XLAG相关的巨人症家族成员中发现种系IGSF1变异，但报道的该变异高达0.01次要等位基因频率（minor allele frequency）,ClinVar也曾报道过该变异为良性，因此不太可能与表型相关。需要更多的研究来明确IGSF1在调控生长激素细胞轴中的确切作用。
2.3.3。结节性硬化症
结节性硬化症是一种常染色体显性遗传病，由9q34.13号染色体上的TSC1基因或16p13.3号染色体上的TSC2基因发生功能缺失突变引起。这种疾病的表型包括大脑、肺、心脏、皮肤和肾脏的多个错构瘤。到目前为止，已报道4例TSC突变和垂体肿瘤患者，其中只有1例是生长激素细胞腺瘤。需要更多的数据来确定TSC在垂体肿瘤发生中的确切作用。
3.分泌GH的PitNETs的体细胞变异
3.1。GNAS
在分离出的分泌GH的PitNETs中发现的第一个和最常见的体细胞突变是GNAS基因的201和227密码子，发生频率为散发性肢端肥大症的30 - 40%(根据患者的种族，范围为10 - 50%)。有GNAS突变的生长激素细胞肿瘤较小，不太有侵袭性，但会有较高的GH和IGF-1水平。与AIP和GPR101突变的垂体腺瘤相比，GNAS阳性肿瘤出现在老年患者中，对第一代生长抑素类似物治疗表现有较好的反应。此外，在GNAS突变的垂体腺瘤中，观察到有多巴胺受体2的高表达。GNAS状态可能在预测多巴胺激动剂对治疗的更好反应方面具有潜在价值[172]。然而，在一项全基因组测序研究中，在8个分泌GH和泌乳素的多激素垂体腺瘤中的5个发现有GNAS突变，在23个纯GH生长激素细胞腺瘤中的9个发现有GNAS突变。DNA甲基化的改变也与GNAS突变有关。在最近的一项研究中，PIT1谱系肿瘤显示出整体的低甲基化（global hypomethylation）、染色体改变（chromosome alterations）和转座子过表达（transposable element overexpression）。发现在DNA低甲基化与染色体不稳定性之间存在负相关。然而，在GNAS突变的肿瘤中，已经注意到DNA低甲基化和有限的染色体改变。在GNAS野生型GH-PitNETs中，令人意外的是，促性腺激素标志物(SF1)的表达已被描述。
到目前为止，在组织病理学结果中尚未观察到GNAS突变与颗粒性模式之间的关联。GNAS是正常垂体组织中具有母系等位基因表达的印迹基因（imprinted gene with maternal allele expression）。在GNAS阳性患者中，由于父系印记（paternal imprinting），突变几乎总是位于母系等位基因上。GNAS基因的体细胞嵌合体导致前面描述的McCune-Albright综合征。
3.2. 葡萄糖依赖性胰岛素性多肽受体（GIPR）
在约30% GNAS突变阴性的分泌GH的垂体腺瘤中，葡萄糖依赖性胰岛素性多肽受体（Glucose-Dependent Insulinotropic Polypeptide Receptor，GIPR）的表达水平明显高于正常垂体腺的。临床上，在这些患者中，口服葡萄糖负荷试验后，生长激素出现矛盾的升高（paradoxical increase）。在一项分析496例肢端肥大症患者的研究中，一种矛盾的反应与诊断时的年龄较大、垂体腺瘤较小和侵袭性更轻以及较好的治疗结果相关。可能的机制可以解释胃抑制肽(GIP)刺激增加，因此在葡萄糖负荷试验中有较高的GH水平。GIP/GIPR轴通过类似GHRH刺激触发的细胞通路来刺激GH的分泌。在肢端肥大症中，生长激素与口服葡萄糖的矛盾性升高可能有助于预测PitNET的临床特征，从而可能影响治疗方法。然而，在解释葡萄糖抑制后的GH值时，应考虑其他生物因素，如BMI、口服雌激素摄入量、糖尿病或甲状腺功能亢进。
3.3。其他基因
使用全基因组测序和全外显子测序的研究没有发现任何一直复发（consistently recurrent）的体细胞突变。然而，已经观察到一些与cAMP通路、钙信号和ATP信号有关的体细胞变异(表2)，这可能提示这些路径在分泌GH的垂体腺瘤（PAs）的发病机制中发挥重要作用。
表2。与生长激素细胞PitNETs和环腺苷单磷酸酶(cAMP）通路、钙信号和三磷酸腺苷(ATP)信号有关的体细胞变异。
在具有DICER1突变和垂体母细胞瘤的患者中，14例所研究的肿瘤中有10例GH免疫组化阳性。生物化学上，血清GH和IGF-1水平未升高。临床上，患者没有出现生长速度增加或高个子身材。
在相当一部分患者中，仍未完全了解垂体肿瘤发生的遗传背景。进一步的研究发现表观遗传修饰和垂体肿瘤发生之间的关系。表观遗传改变可能发生在染色质水平，如DNA甲基化和组蛋白修饰，或通过非编码RNA、microRNA或蛋白质组学。此外，肿瘤微环境，包括各种非肿瘤和非细胞成分，可能调节垂体肿瘤的发生。
4. 对遗传筛查肢端肥大症和巨人症的建议
肢端肥大症和巨人症患者基因检测的主要决定因素是症状的发病年龄、垂体肿瘤类型(单独垂体或伴发增生、组织病理学亚型)、患者或其家族成员的家族史或综合征性疾病的表现(图1)。
图1。提出了生长激素超量的遗传筛查算法。GH,生长激素；GHRH，生长激素释放激素；XLAG， x连锁肢端肥大巨人症；AIP，芳基烃受体相互作用蛋白；MEN1，多发性内分泌瘤1型。
虽然今天大多数基因异质性疾病（genetically heterogeneously determined diseases ）的基因检测是基于基因组检测，但我们可以从临床特征方面指出特定的特征基因。婴儿期生长激素超量(通常在1岁前就已经表现出来，但所有患者都是在5岁前表现出来的)，应考虑X连锁肢端肥大巨人症（X-linked acrogigantism）。如果使用CGH阵列的血液源性GPR101重复检测（blood-derived GPR101 duplication testing is negative using a CGH array）结果为阴性，在排除此诊断之前，应首先分析受影响的组织或替代组织DNA和基因特异性方法（analysis of affected tissue or alternative tissue DNA and gene-specific methods）(ddPCR)。在儿童期发病的GH患者中，超量的AIP突变是最高的可能性。虽然大多数患者的临床表现是大腺瘤，微腺瘤也有少数报道。与MEN1综合征相关的儿童期起病的分泌GH的腺瘤或分泌GHRH的肿瘤很少见，但有见报道。对有肾结石、神经内分泌肿瘤或垂体肿瘤家族史的患者推荐进行MEN1和CDKN1B检测。McCune-Albright和Carney复合症通常是临床诊断，但基因检测可以证实临床发现。与副神经节瘤或嗜铬细胞瘤的相关性应促使对这些疾病的相关基因进行全套检测（panel testing）。
基因检测既有优点也有缺点。我们应该考虑到缺点:(i)由于携带有遗传改变并将其传递给后代而增加的焦虑、内疚和抑郁的心理负担（psychological burden of increasing anxiety, guilt and depression due to carrying a genetic alteration and transmitting it to offspring）；(ii)识别有不确定意义的变异带来的不确定性（identifying variants with uncertain significance leading to uncertainty）；(iii)成本。然而，优点通常大于缺点:(i)通过级联筛查对家庭成员进行早期诊断，使预后更好，(ii)使患者寻找其他综合征表现，(iii)为疾病提供解释，患者往往对此非常感激，即使没有进一步的临床或治疗优势，(iv)有助于理解可能导致未来新疗法的疾病机制。仔细的讨论和个体化的决策有助于实现对临床管理的平衡。
到目前为止，还没有针对肢端肥大巨人症患者的普遍接受的基因全套检测，但大多数参考实验室提供的下一代测序全套检测包括AIP、MEN1、CDKN1B、PRKAR1A、SDHA、SDHB、SDHC和SDHD等多个基因，而不是对特定基因进行测序。如果怀疑多发性内分泌瘤，建议使用包括AIP、CDC73、CDKN1B、MEN1、RET基因在内的基因组(https://www.exeterlaboratory.com/， 2021年3月19日)。