趙 帆 綜述，何 訸，張 玫 審校

(四川大學(xué)華西醫(yī)院實(shí)驗(yàn)醫(yī)學(xué)科，四川成都 610041)

嗜鉻細(xì)胞瘤(PCC)和副神經(jīng)節(jié)瘤(PGL)是臨床上少見的神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤，其中，PCC來源于腎上腺髓質(zhì)嗜鉻細(xì)胞交感神經(jīng)譜系，PGL來源包括腎上腺外，胸腹腔和骨盆交感神經(jīng)(交感神經(jīng)PGL)和頭頸部副交感神經(jīng)(副交感神經(jīng)PGL)，交感神經(jīng)PGL分泌大量兒茶酚胺并引起高血壓及相關(guān)并發(fā)癥，而副交感神經(jīng)PGL通常無功能性，不會引起高血壓等癥狀體征。PCC/PGL統(tǒng)稱為副神經(jīng)節(jié)瘤(PPGL)，大多數(shù)為良性，約10%～15%的PCC和25%的PGL惡化并轉(zhuǎn)移[1]。PPGL是第1個發(fā)現(xiàn)攜帶編碼代謝酶基因遺傳突變的人類腫瘤[2]，其中編碼三羧酸循環(huán)(TCA)酶基因突變通過激活缺氧信號通路引起代謝改變，從而促進(jìn)細(xì)胞增殖與存活，參與了PPGL的發(fā)生發(fā)展、侵襲和轉(zhuǎn)移[3]。因此，代謝酶通路可作為PPGL個性化和靶向治療的依據(jù)[4]。

1 TCA酶的突變

細(xì)胞增殖和存活取決于線粒體功能，因?yàn)榫€粒體是能量的主要供應(yīng)者。TCA作為關(guān)鍵的代謝途徑，將細(xì)胞中糖脂、蛋白質(zhì)等代謝物質(zhì)與線粒體連接起來，促進(jìn)能量生成和合成代謝[5]。一旦TCA發(fā)生障礙(酶突變、底物積累或不足)，線粒體呼吸功能受損，即瓦博格效應(yīng)[6]，會促進(jìn)腫瘤的發(fā)生。目前已知PPGL相關(guān)TCA突變酶包括琥珀酸脫氫酶(SDH)、延胡索酸水合酶(FH)、異檸檬酸脫氫酶(IDH)和蘋果酸脫氫酶(MDH)。

1.1 SDH SDH有四種亞基(SDHA、SDHB、SDHC和SDHD)，位于線粒體內(nèi)膜Ⅱ上。SDHA是黃素蛋白，SDHB是鐵硫蛋白，為親水性亞基，而SDHC和SDHD是疏水性的主要充當(dāng)錨定蛋白。SDH在TCA中將琥珀酸氧化脫氫成延胡索酸，氧化過程中釋放電子，電子通過黃素腺嘌呤二核苷酸(FAD)傳遞到三磷酸腺苷(ATP)合成期間電子傳遞鏈的泛醌，使泛琨還原為泛醇[7]。當(dāng)SDH編碼序列發(fā)生遺傳缺陷將影響其生理功能，使攜帶者易發(fā)生PPGL[8]。此外，裝配因子SDHAF1和SDHAF2輔助SDHA亞基形成完整功能性的SDH，遺傳缺陷也可導(dǎo)致PPGL[9]。SDH亞基相關(guān)基因突變特點(diǎn)及基因篩查建議見表1。

表1 SDH亞基基因突變特點(diǎn)及篩查建議

注：-表示無數(shù)據(jù)。

1.2 其他代謝酶

1.2.1 FH突變 PPGL患者中FH基因突變與SDHB突變型惡性腫瘤有相似的表觀遺傳失調(diào)模式，且FH突變患者的轉(zhuǎn)移表型和多發(fā)性腫瘤顯著高于非FH突變的患者，揭示了FH在惡性和多發(fā)性PPGL中的作用[20]。因此建議對惡性PPGL的基因檢測除篩查SDHB外還應(yīng)包括FH。

1.2.2 IDH突變 異檸檬酸脫氫酶1和2(IDH1和IDH2)的點(diǎn)突變多發(fā)生在神經(jīng)膠質(zhì)瘤的發(fā)病早期[21]。IDH催化異檸檬酸氧化脫羧為α-酮戊二酸(αKG)，IDH酶的失活突變在PPGL中非常罕見。GAAL等[22]在一名61歲女性，診斷為散發(fā)性頸動脈PGL患者中檢測到體細(xì)胞雜合性突變。

1.2.3 MDH2突變 2型蘋果酸脫氫酶(MDH2)催化蘋果酸脫氫生成草酰乙酸，草酰乙酸可再次進(jìn)入TCA合成檸檬酸。最近在一例診斷為惡性PGL患者中檢測到MDH2基因突變，表明MDH2可作為PPGL的易感基因，甚至可能與惡性轉(zhuǎn)移相關(guān)[23]。

2 代謝酶與假缺氧途徑

PPGL發(fā)病機(jī)制主要分為3個通路[24]。(1)假缺氧途徑：TCA酶、Von Hippel-Lindau(VHL)抑癌基因和缺氧誘導(dǎo)因子(HIF)等。(2)MAPK、PI3K-AKT和mTOR激酶通路：涉及轉(zhuǎn)染期間重排(RET)、神經(jīng)纖維蛋白1(NF1)抑癌基因、轉(zhuǎn)錄因子(如MYC相關(guān)因子X)、內(nèi)體信號傳導(dǎo)(如跨膜蛋白127)。(3)wnt信號通路：主要為CSDE1突變和MAML3融合基因，也包括過表達(dá)Wnt和Hedgehog基因。

PPGL發(fā)病機(jī)制之一是參與假缺氧途徑，共同特點(diǎn)為HIF穩(wěn)定激活。HIFs是異二聚體轉(zhuǎn)錄因子，它們的誘導(dǎo)成分α亞基(HIF1α和HIF2α)由羥基化和蛋白酶體降解調(diào)控[25]。羥基化主要取決于在HIF特定脯氨酸殘基處的一類雙加氧酶，脯氨酰羥化酶(PHD)，PHD的活性受氧濃度和αKG的調(diào)節(jié)。而VHL是E3泛素連接酶的底物識別成分，將底物HIF靶向蛋白酶體降解。生理性低氧水平PHD可誘導(dǎo)HIF轉(zhuǎn)錄因子活化。在PHD或VHL突變腫瘤中，HIF不能被羥化，蛋白酶體降解減少，導(dǎo)致HIF積聚，或HIF基因本身突變，HIF被誘導(dǎo)穩(wěn)定化，便可直接激活多個缺氧途徑。此時缺氧途徑的激活與氧濃度水平無關(guān)(假缺氧)，HIF靶基因的表達(dá)持續(xù)激活，引起細(xì)胞增殖、能量和代謝的失調(diào)、腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移等。

而代謝酶參與HIF穩(wěn)定主要為間接激活假缺氧信號通路。SDH基因突變使SDH酶復(fù)合物失活，琥珀酸不能氧化脫氫成延胡索酸導(dǎo)致琥珀酸積累，而琥珀酸與αKG結(jié)構(gòu)相似，競爭性抑制PHD活性，間接使得HIF穩(wěn)定性增加并促進(jìn)靶基因表達(dá)。FH將延胡索酸轉(zhuǎn)化為蘋果酸，F(xiàn)H失活使得前體代謝物延胡索酸積累，與琥珀酸結(jié)構(gòu)相似，同樣影響αKG依賴性酶，HIF的穩(wěn)定性增加[26]。此外延胡索酸還通過蛋白質(zhì)的琥珀化作用，即共價結(jié)合蛋白質(zhì)的半胱氨酸殘基呈現(xiàn)HIF非依賴性的腫瘤發(fā)生機(jī)制。MDH2失活不能催化蘋果酸生成草酰乙酸，蘋果酸類似于琥珀酸和延胡索酸積累，抑制α-KG依賴性酶，促進(jìn)HIF靶基因的表達(dá)。IDH失活不能將異檸檬酸轉(zhuǎn)化為αKG，而將αKG還原成D-2-羥基戊二酸，D-2-羥基戊二酸積累，直接競爭αKG而抑制相關(guān)酶，激活假缺氧信號通路。

3 代謝酶與表觀遺傳

表觀遺傳是環(huán)境與基因間相互作用而致的表型，PPGL伴有表觀遺傳改變，常見類型為DNA甲基化修飾。DNA甲基化受甲基化相關(guān)酶如含有JmjC結(jié)構(gòu)域的組蛋白賴氨酸脫甲基酶(KDM)和TET家族的酶調(diào)節(jié)[27]，TET酶氧化5-甲基胞嘧啶為5-羥甲基胞嘧啶，這兩種酶都屬于αKG依賴性雙加氧酶。當(dāng)TCA酶基因突變，代謝前體物質(zhì)積累，競爭抑制αKG依賴性雙加氧酶。KDM失活不能將組蛋白賴氨酸去甲基化，研究證明琥珀酸或延胡索酸的積累導(dǎo)致細(xì)胞中組蛋白H3的甲基化增加[28]。積累代謝物質(zhì)還可通過與鐵-硫結(jié)合位點(diǎn)結(jié)合抑制TET酶，防止5-甲基胞嘧啶反復(fù)氧化，從而抑制去甲基化途徑，使得DNA呈高甲基化狀態(tài)，細(xì)胞分化停滯并促進(jìn)惡性轉(zhuǎn)化[29]。啟動子區(qū)高甲基化還使得編碼苯乙醇胺N-甲基轉(zhuǎn)移酶下調(diào)(負(fù)責(zé)將去甲腎上腺素轉(zhuǎn)化為腎上腺素)，因此，代謝突變相關(guān)腫瘤無法完成兒茶酚胺的加工，不能產(chǎn)生腎上腺素，通常表現(xiàn)為去甲腎上腺素表型。研究表明這種高甲基化可通過加入去甲基化酶抑制劑地西他濱加以糾正[30]，說明代謝酶突變患者的超甲基化過程可逆，可能成為潛在的治療靶點(diǎn)。

CpG島甲基化表型與腫瘤的發(fā)生發(fā)展、轉(zhuǎn)移及預(yù)后相關(guān)，并證實(shí)存在于SDHB突變腫瘤中，進(jìn)一步印證了SDHB突變表型高度惡化的可能性。SDHB突變PPGL中某些基因的高甲基化可通過激活上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化途徑而發(fā)揮惡性轉(zhuǎn)移的作用[31]。一項研究揭露了SDHC甲基化在PPGL中的作用[32]。而SDHD和SDHAF2突變引起的PPGL表觀遺傳修飾通常與母體基因組印記有關(guān)。盡管TCA酶突變腫瘤間甲基化譜表型相似，因?yàn)樗鼈兌际峭ㄟ^積累相似的底物競爭抑制αKG依賴性雙加氧酶，但αKG依賴性雙加氧酶對各種底物的易感性并不相同，表型間也存在一些差異，如SDHB突變腫瘤表型具有惡性轉(zhuǎn)移的高風(fēng)險，這可能與SDHB突變導(dǎo)致SDH復(fù)合物功能完全喪失，存在更多的底物積累及更強(qiáng)的去甲基化抑制作用，而其他亞基中的突變導(dǎo)致酶活性僅部分降低有關(guān)[33]。在FH缺陷中，假缺氧途徑的激活和表觀遺傳修飾依賴于活性氧(ROS)，F(xiàn)H突變腫瘤中ROS水平增加[34]。

總之，代謝酶基因突變使TCA中前體代謝物異常積累，從而抑制αKG依賴性酶，增加HIF的穩(wěn)定性，間接參與了假缺氧信號通路，促進(jìn)合成代謝和血管生成，提供了促腫瘤生長以及侵襲轉(zhuǎn)移的優(yōu)勢。代謝酶突變還可通過表觀遺傳修飾(蛋白質(zhì)、DNA高甲基化)影響基因表達(dá)并使細(xì)胞分化受抑而導(dǎo)致腫瘤形成[35]。

4 靶向治療及未來方向

代謝酶基因突變引起的PPGL通常與惡性轉(zhuǎn)移相關(guān)，尤其是SDHB和FH突變，而目前缺乏有效的治療策略。PPGL靶向治療主要包括：mTOR抑制劑：依維莫司，但觀察到的效果不佳[36]；抗血管生成分子：沙利度胺、舒尼替尼、凡德他尼；熱休克蛋白90；HER2/neu抑制劑；羧肽酶E等[37]。

代謝酶突變誘導(dǎo)假缺氧途徑激活，可作為PPGL的靶向治療。HIF抑制劑在小鼠的各種人類腫瘤異種移植物中顯示出顯著的抗腫瘤活性。選擇性HIF拮抗劑PT2399可誘導(dǎo)VHL缺陷型透明細(xì)胞腎癌小鼠模型中腫瘤消退，這個小鼠模型主要特點(diǎn)為VHL基因失活和隨后的HIF活化[38]。此外，PT2385與HIF-2α結(jié)合阻止HIF-2α二聚化和形成活性HIF轉(zhuǎn)錄復(fù)合物，也可能為一種治療選擇[39]。HIF間接激活途徑，是由于代謝底物的積累，競爭抑制αKG依賴性酶，HIF的穩(wěn)定性增加而持續(xù)激活。理論上，使用αKG可克服代謝酶失活的結(jié)果。在SDHB缺陷型細(xì)胞中，通過蛋白抑制調(diào)節(jié)因子(如組蛋白脫乙酰酶抑制劑)可增加線粒體SDHB蛋白的穩(wěn)定性[40]。

代謝酶還與PPGL表觀遺傳修飾相關(guān)，表明組蛋白和DNA去甲基化劑可用于治療PPGL。理論上通過直接抑制TCA酶的突變也可抑制腫瘤形成。由于腫瘤細(xì)胞代謝需要葡萄糖、谷氨酰胺和脂肪酸等能量的供應(yīng)，通過抑制葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白和谷氨酰胺轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白抑制能量的攝取，糖酵解酶、谷氨酰胺分解抑制劑和脂肪酸酶抑制劑等控制能量的代謝，也可用于治療PPGL。此外，代謝突變相關(guān)腫瘤ROS水平增加，因此，抑制ROS的產(chǎn)生也成為潛在的治療靶點(diǎn)。綜上，代謝途徑相關(guān)作用機(jī)制為PPGL患者提供了新的治療方向，這些靶向藥物是否有效還有待進(jìn)一步研究證實(shí)。