陳施靜，傅菁嵐，鄧媛媛，張 穎，劉慧霞

中南大學(xué)湘雅醫(yī)院 老年醫(yī)學(xué)內(nèi)分泌科，中國 長沙 410031

甲狀腺癌(thyroid carcinoma，TC)是甲狀腺實(shí)質(zhì)細(xì)胞的惡性腫瘤，其中分化型TC(differentiated thyroid carcinoma，DTC)約占TC的95%，主要包括甲狀腺乳頭狀癌(papillary thyroid carcinoma，PTC)和甲狀腺濾泡狀癌(follicular thyroid carcinoma，F(xiàn)TC)。近年來TC的檢出率不斷升高，在2020年已成為全球發(fā)病率第九的常見癌[1]。維生素D具有調(diào)節(jié)鈣磷代謝、促進(jìn)骨穩(wěn)態(tài)，抗炎、抗增殖、促分化的作用。1，25-二羥基維生素D3(1,25-dihydroxyvitamin D3，1,25(OH)2D3)是維生素D的主要活性形式。維生素D-24-羥化酶(vitamin D-24-hydroxylase，CYP24A1)是活性維生素D的主要滅活酶，通過抑制維生素D抗增殖效應(yīng)，增加TC發(fā)病風(fēng)險。本文主要將CYP24A1在TC進(jìn)展中的作用進(jìn)行綜述。

1 維生素D代謝途徑中CYP24A1的作用

1.1 維生素D經(jīng)典代謝途徑中CYP24A1的作用

1,25(OH)2D3與維生素D受體 (vitamin D rece-ptor，VDR)結(jié)合后和維甲酸X受體形成異二聚體，隨后轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核中， 與染色質(zhì)上的維生素D反應(yīng)元件(vitamin D reaction element，VDRE)結(jié)合，調(diào)節(jié)靶基因表達(dá)，發(fā)揮抗增殖作用[2]。CYP24A1將1,25(OH)2D3的C23或C24位進(jìn)一步羥基化生成無活性的骨化三酸，使得1,25(OH)2D3喪失活性[3]。CYP24A1通過滅活維生素D，抑制維生素D抗增殖活性，促進(jìn)腫瘤的發(fā)生發(fā)展。高血清濃度的1,25(OH)2D3與CYP24A1啟動區(qū)域的VDRE結(jié)合，可反饋性刺激CYP24A1表達(dá)。

1.2 基因多態(tài)性對CYP24A1的影響

CYP24A1的表達(dá)及功能除受1,25(OH)2D3調(diào)節(jié)外，還受CYP24A1基因和VDR基因多態(tài)性的影響。CYP24A1和VDR基因多態(tài)性均可影響CYP24A1的表達(dá)或功能，進(jìn)而影響1,25(OH)2D3的活性[4-5]。CYP24A1基因的單倍型rs927650C/rs2248137C/rs2296241G可賦予較高的DTC風(fēng)險[6]。維生素D代謝途徑中的基因多態(tài)性對CYP24A1的表達(dá)和功能產(chǎn)生影響，進(jìn)而增加TC的發(fā)病風(fēng)險。

2 CYP24A1在TC中的表達(dá)

2.1 良性與惡性甲狀腺腫瘤的CYP24A1表達(dá)

大部分DTC的CYP24A1表達(dá)水平高于正常甲狀腺組織，但DTC中少部分PTC的CYP24A1表達(dá)水平與正常甲狀腺組織的差異無統(tǒng)計學(xué)意義[7-9]。良性甲狀腺腫瘤與正常甲狀腺組織的CYP24A1表達(dá)水平不一，甲狀腺濾泡性腺瘤(follicular adenoma，F(xiàn)A)的CYP24A1水平高于正常甲狀腺組織[8]，部分良性甲狀腺腫瘤與正常甲狀腺組織CYP24A1表達(dá)水平無明顯差異[9]。此外，TC與良性甲狀腺腫瘤的CYP24A1表達(dá)水平不盡相同，PTC的CYP24A1水平高于良性多結(jié)節(jié)甲狀腺腫，但與其他良性甲狀腺腫瘤的CYP24A1表達(dá)水平差異無統(tǒng)計學(xué)意義[9]，而DTC的CYP24A1水平低于FA[8]。

2.2 早期與晚期TC的CYP24A1表達(dá)

雖然部分淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的PTC患者CYP24A1表達(dá)水平低于無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的PTC患者[8]，但CYP24A1表達(dá)升高與PTC的分期及大部分反映腫瘤惡性程度的指標(biāo)(包括腫瘤大小、血管侵襲和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移)呈正相關(guān)[7]。而高侵襲性或遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移的未分化型TC的CYP24A1水平較低，且細(xì)胞周期抑制劑p21的表達(dá)與CYP24A1水平呈正相關(guān)[8]。

3 CYP24A1促進(jìn)TC發(fā)生發(fā)展的相關(guān)機(jī)制

目前， TC的發(fā)病機(jī)制尚不十分明確，CYP24A1可能從多方面促進(jìn)了TC的發(fā)生發(fā)展，主要是通過滅活維生素D，協(xié)同鼠類肉瘤濾過性毒菌致癌同源體B(murine sarcoma viral infection oncogenic homolog B，BRAF)突變，異常激活轉(zhuǎn)化生長因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)、磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B(phosphatidylinositol 3-kinase/protein kinase B，PI3K/Akt)、絲裂原活化蛋白激酶(mitogen activated protein kinase，MAPK)、Notch和Wnt/β-catenin通路，促進(jìn)上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial inters-titial transformation，EMT)及CYP24A1固有致癌作用誘導(dǎo)TC細(xì)胞增殖及侵襲。

3.1 BRAF突變

BRAF突變及MAPK通路異常與TC密切相關(guān)。BRAFV600E突變是PTC中最常見的遺傳改變，平均發(fā)生率為45%[10]。BRAFV600E突變持續(xù)激活絲氨酸/蘇氨酸激酶，進(jìn)一步激活MAPK通路，誘導(dǎo)賴氨酰氧化酶產(chǎn)生，使得TC更具侵襲性[11]。CYP24A1敲除后，BRAFV600E致癌性顯著降低，MAPK通路表達(dá)下降。此外，BRAFV600E抑制劑PLX4720可以顯著下調(diào)CYP24A1的表達(dá)，增強(qiáng)1,25(OH)2D3在TC細(xì)胞中的抗增殖作用[12]。CYP24A1過表達(dá)與BRAFV600E突變及MAPK通路異常共同促進(jìn)TC的進(jìn)展。

3.2 TGF-β、MAPK和PI3K/Akt通路異常

TGF-β、MAPK和PI3K/Akt通路對細(xì)胞的增殖和分化有重要的調(diào)節(jié)作用。TGF-β1通過Smad2和Smad3蛋白靶向Smad4形成Smad復(fù)合體，導(dǎo)致Smad2/3的磷酸化和核轉(zhuǎn)位，與基因啟動子區(qū)的特異性Smad結(jié)合元件結(jié)合，激活或抑制靶基因的表達(dá)[13]。除Smads外，TGF-β1還觸發(fā)其他蛋白介導(dǎo)的信號通路，例如MAPK和PI3K/Akt通路，共同調(diào)節(jié)雷帕霉素機(jī)械靶蛋白(mammalian target of rapamycin，mTOR)通路，通過影響4E-BP1和p70S6K等激酶磷酸化調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)合成[13-14]。同時，活化的Akt通過影響細(xì)胞周期蛋白D1表達(dá)和磷酸化叉頭框O(forkhead box O，F(xiàn)OXO)轉(zhuǎn)錄因子，抑制細(xì)胞凋亡，誘導(dǎo)細(xì)胞增殖[15]。CYP24A1敲除小鼠的腫瘤細(xì)胞增殖減少，細(xì)胞中TGF-β、MAPK和Akt通路蛋白或基因表達(dá)下降，而轉(zhuǎn)染CYP24A1基因后可觀察到Akt和Smad水平升高[12]。CYP24A1可能通過激活TGF-β1、PI3K/Akt和MAPK通路，直接促進(jìn)TC細(xì)胞增殖或拮抗1,25(OH)2D3的抗TC增殖效果。

3.3 Notch和Wnt/β-catenin通路異常

Notch和Wnt/β-catenin通路均是高度保守的轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，兩者之間存在相互串?dāng)_，與TC細(xì)胞增殖和侵襲密切相關(guān)[16-18]。Notch通路參與細(xì)胞凋亡、增殖以及分化等多種細(xì)胞進(jìn)程，在腫瘤侵襲過程中可促進(jìn)EMT，Notch失活可以抑制PTC細(xì)胞增殖、遷移和侵襲[17]。Wnt/β-catenin信號通路是包含一系列配體作為細(xì)胞間相互作用分子的典型途徑，Wnt1和Wnt3a與FZD1、LRP5和LRP6組成的膜復(fù)合物結(jié)合，誘導(dǎo)GSK-3β失活，促進(jìn)β-catenin的核積累，調(diào)節(jié)下游分子的表達(dá)，從而促進(jìn)TC的去分化、增殖和轉(zhuǎn)移[18]。CYP24A1敲除影響Notch和Wnt/β-catenin通路相關(guān)基因表達(dá)[12]，聯(lián)合1,25(OH)2D3治療顯著降低Wnt/β-catenin的活性，抑制了TC細(xì)胞增殖[19]。CYP24A1可能通過上調(diào)Notch和Wnt/β-catenin通路，促進(jìn)TC細(xì)胞增殖。

3.4 EMT進(jìn)程異常

EMT指上皮細(xì)胞向間質(zhì)細(xì)胞表型的轉(zhuǎn)化，細(xì)胞失去極性和連接，獲得遷移與侵襲能力，與腫瘤的不良預(yù)后密切相關(guān)，被認(rèn)為是TC轉(zhuǎn)移的中樞機(jī)制[13]。BRAF突變、TGF-β、PI3K/Akt、MAPK、Notch和Wnt/β-catenin通路異常及E-鈣黏蛋白表達(dá)下降均可誘導(dǎo)EMT，PTC細(xì)胞通過EMT可獲得向外侵襲的能力[13,17-18,20]?；|(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinases，MMP)與EMT關(guān)系密切，主要降解細(xì)胞外基質(zhì)，破壞組織學(xué)屏障，促進(jìn)TC細(xì)胞侵襲和轉(zhuǎn)移[21]。金屬蛋白酶抑制劑-1(the tissue inhibitor of metalloproteinase-1，TIMP-1)可抑制MMP表達(dá)，減少細(xì)胞外基質(zhì)降解和腫瘤遷移。CYP24A1缺失小鼠的EMT促進(jìn)基因顯著下調(diào)，E-鈣黏蛋白表達(dá)增加，N-鈣黏蛋白和波形蛋白表達(dá)降低[12]。聯(lián)合1,25(OH)2D3治療后，MMP-2表達(dá)顯著降低，TIMP-1表達(dá)顯著升高[19]。而轉(zhuǎn)染CYP24A1基因后可檢測到N-鈣黏蛋白異常升高[12]。CYP24A1可能通過激活上游信號通路直接或間接促進(jìn)EMT進(jìn)程誘導(dǎo)TC細(xì)胞增殖和轉(zhuǎn)移。

3.5 CYP24A1固有致癌功能

CYP24A1除直接滅活維生素D以及激活上述信號通路外，可能還具有一些固有致癌功能。裸鼠中CYP24A1敲除細(xì)胞的腫瘤增殖顯著減少，而血清1,25(OH)2D3水平?jīng)]有增加。1,25(OH)2D3單獨(dú)治療對CYP24A1敲除細(xì)胞的增殖沒有顯著影響。將CYP24A1cDNA轉(zhuǎn)染到CYP24A1敲除細(xì)胞中，裸鼠的腫瘤增殖得到部分恢復(fù)。此外，CYP24A1敲除后，維生素D應(yīng)答基因的表達(dá)無顯著變化，但許多非維生素D應(yīng)答基因受到影響，包括轉(zhuǎn)錄因子、癌基因、抑癌基因以及參與免疫監(jiān)測和代謝的基因[12]。CYP24A1除了拮抗維生素D的抗增殖作用，可能還具有直接致癌作用，其機(jī)制尚不明確，有待一步研究。

4 CYP24A1抑制劑抗癌作用

CYP24A1抑制劑治療在多種癌中顯示出較為明確的抗增殖效應(yīng)。CYP24A1高選擇性抑制劑Apt-7增強(qiáng)了1,25(OH)2D3對肺腺癌的抗增殖活性[22]。CYP24A1抑制劑染料木黃酮可抑制前列腺癌細(xì)胞的增殖，聯(lián)合1,25(OH)2D3治療增強(qiáng)對前列腺癌的抗腫瘤作用[23]。黃體酮可抑制CYP24A1表達(dá)水平，聯(lián)合1,25(OH)2D3治療可抑制婦科惡性腫瘤細(xì)胞增殖[24]。值得注意的是，CYP24A1靶點(diǎn)敲除或抑制會帶來嚴(yán)重高鈣血癥而限制其應(yīng)用[25]?，F(xiàn)階段尚缺乏CYP24A1抑制劑應(yīng)用于TC的研究，后續(xù)可進(jìn)行相關(guān)研究。

5 問題與展望

迄今為止，研究數(shù)據(jù)大多來自少量小樣本橫斷面研究，CYP24A1的表達(dá)包含了實(shí)驗(yàn)室間差異、季節(jié)性波動以及疾病或治療引起的混雜效應(yīng)。CYP24A1在TC進(jìn)展中的表達(dá)、作用及機(jī)制需要更大樣本量的前瞻性研究進(jìn)一步證實(shí)。CYP24A1基因敲除和抑制治療顯示出較為明確的抗癌作用，但是嚴(yán)重的高鈣血癥限制了其應(yīng)用。目前，CYP24A1抑制劑應(yīng)用于TC的研究較少，本領(lǐng)域的進(jìn)一步研究或可為TC的有效治療提供新的策略。