GCM2突变相关原发性甲状旁腺功能亢进症的发病机制及临床特点

2022年GCM2突变相关原发性甲状旁腺功能亢进症的发病机制及临床特点(全文)摘要原发性甲状旁腺功能亢进症(primaryhyperparathyroidism，PHPT)大部分为散发性，少数(<10%)病例为家族性或综合征性。其中胶质细胞缺失基因2(glialcellmissin,gGCM2)在2016年被GuanB等证实为一种新的PHPT致病基因，目前共4个GCM2变异被证实与家族性或散发性PHPT具有确定的相关性。本文就GCM2突变相关PHPT的发病机制及临床特点进行综述。原发性甲状旁腺功能亢进症(primaryhyperparathyroidism,PHPT)，简称原发性甲旁亢，是由于甲状旁腺自身病变引起的甲状旁腺素(parathyroidhormone,PTH)合成、分泌过多导致体内钙、磷和骨代谢紊乱的一种代谢性疾病。其临床表现主要包括骨吸收增加的骨骼病变、泌尿系结石、高钙血症及相关临床表现等［1］。大多数PHPT病例为散发性，少数(<10%)为家族性/综合征性PHPT［1,2］。目前明确与家族性/综合征性PHPT相关的致病基因包括MEN1、CASR、CDC73和CDKN1B/p27等［3,4121年，Ding等［5］报道了胶质细胞缺失基因2(glialcellmissing2,GCM2)大片段缺失导致家族性甲状旁腺功能减退的病例。随后的研究进一步证明GCM2功能缺失突变可导致遗传性甲状旁腺功能减退症［6,7,8］2016年，Guan等［9］对40个家族性孤立性甲状旁腺功能亢进症(familialisolatedprimaryhyperparathyroidism,FIPHP)家系进行全外显子测序分析，发现在7个家系的18例PHPT患者中存在GCM2变异，其激活性变异被证实为PHPT的致病性突变。本文就GCM2致病性变异所致PHPT的发生机制与临床特点进行总结，以期帮助临床医师针对GCM2致病性变异所致PHPT进行早期识别并选择更为合理的治疗方案。一、GCM2的结构与功能GCM2位于人类染色体6p24.2上，含有5个外显子，编码包含506个氨基酸的转录因子。GCM2共包含4个功能域［10］：—个DNA结合域(DNA-bindingdomain,GCM-DBD)位于第19~174位氨基酸、一个核心定位信号肽(nuclearlocalizationsignal,N位于GCM-DBD羧基末端附近的第175~191位氨基酸，以及两个反式激活域(trans-activationdomains，TAD)TAD1和TAD2，分别位于第192~263和428~506位氨基酸。该基因与果蝇的Gcm基因同源，其功能为调控果蝇神经元细胞与胶质细胞的分化。在哺乳动物中，GCM2主要表达于甲状旁腺，是甲状旁腺发育过程中关键的调节因子，转基因小鼠中Gcm2基因缺失可导致甲状旁腺发育不全和功能低下［5,11,12,13］二、GCM2变异与PHPT自2016年Guan等在PHPT患者中发现GCM2激活性变异至今，国内外研究人员在FIHP和散发性PHPT患者中共发现39种GCM2变异，其中4个变异(p.L379Q、p.V382M、p.K388E和p.Y394S)经体外荧光素酶报告基因实验证实为GCM2激活变体，与家族性或散发性PHPT的发生相关［9,14,15,16,17,18,19。］目前证实的所有致病性变异均位于第379~395位氨基酸共含17个氨基酸)构成的结构域内，称为"C端保守抑制域"(C-terminalconservedinhibitorydomain，CCID)。Guan等［9］对GCM2基因进行遗传筛选和缺失分析结果发现与野生型相比，第264~352位氨基酸缺失对转录活性并没有影响，而第343~427位和第377~396位氨基酸缺失可分别导致转录活性增强6倍和8倍。同时，物种间保守性分析提示CCID是N末端GCM结构域之外唯一在不同物种中均选择性保守的区域。因此，位于CCID区域的变异需高度怀疑与PHPT致病相关。本中心对232例汉族散发PHPT患者进行GCM2胚系变异筛查，共发现10例患者携带罕见变异共7种，其中4例患者携带3种GCM2罕见错义突变：2例p.K388E、1例p.V382M、1例p.Y416C。随后，对错义突变进行功能验证的结果显示位于CCID区域的p.K388E和p.V382M的转录活性分别为野生型的1.79倍和1.75倍，功能获得变异率为1.3%，该研究结果与Guan等既往研究报道一致［20］。然而，2011年Mannstadt等［18］在鸡DF-1成纤维细胞系中的研究中未能证明P.V382M可增加转录活性。该差异可能与功能试验中细胞系的选择有关，Guan等和本中心均使用HEK293FT上皮细胞系，未来需应用更多种细胞系进行复核并进行更加深入的功能验证。文献报道PHPT在不同地区人群中的发病率相差较大，从0.1%到9.4%不等［9］，其差异可能与诊断标准、年龄、性别和地理因素等均相关［21,22］，其中，种族也是影响PHPT患病率的重要因素，在美国人群中进行患病率调查发现非洲裔美国人患病率最高，其次是欧洲裔、亚裔和西班牙裔美国人［23］。因此，Guan等［24］在不同种族的散发性PHPT患者中分别筛查了GCM2胚系变异，发现在德系犹太人、非洲、欧洲、亚洲和拉丁美洲人群中的GCM2激活性变异频率分别为27%(14/52)、3.85%(2/52)、1.47%(3/204)、0(0/8)和0(0/11)，且在德系犹太人中发现的激活性变异均为p.Y394S。不同种族之间的差异提示GCM2p.Y394S变异可能是德系犹太人种的主要致病原因，但仍需更多研究进一步明确其在犹太人中的变异率和外显率。除胚系变异筛查外，该研究组又筛查了107个甲状旁腺腺瘤(parathyroidadenoma，PA)组织中的体细胞变异，仅发现1例p.Y394S携带者［9］。该结果提示甲状旁腺肿瘤组织中GCM2体细胞变异率相对较低。2019年Riccardi等［15］对396例散发性PA患者进行了肿瘤组织体细胞CCID区域变异筛查，其中6例(1.52%)发现了CCID区域激功能获得性变异(P.V382M和p.Y394S)，另外在20例腺瘤中发现了与PHPT发生相关的非CCID变异p.Y282D(5.05%)。在这项研究中，GCM2激活性变异的变异率为6.57%，约为普通人群中频率的3倍，提示该基因中CCID区域变异可增加PA风险。然而，研究者仅检测了某些特定的变异位点，且有相当比例患者缺乏外周血DNA的对照，因而无法明确其具体变异来源。值得注意的是，并非所有位于CCID内的变异都可增加其转录活性，如P.K388Q及p.A393_Q395dup；而位于CCID外的一些变异同样具备激活转录的潜能，如P.Y282D。CCID内的部分变异在FIHP患者的家族中并不富集，提示其可能并非直接致病因素，而是以其他未知的方式影响疾病发展［9］。同样，目前尚无确凿证据证明P.Y282D在肿瘤发生中的作用及详尽机制，D，Agruma等［16］在310例意大利PHPT患者及433名正常人中进行胚系GCM2p.Y282D变异筛查，结果证实PHPT患者P.Y282D最小等位基因频率(minorallelefrequency，MAF)为0.066，显著高于正常对照组(MAF为0.029,P=0.08);同时通过荧光素酶报告基因实验证明其转录活性是野生型的1.42倍(P<0.05)，但携带该变异的PHPT患者与未携带患者的临床表现包括骨折和肾结石的发生)、实验室检查如血钙、血磷、PTH等)以及骨密度等均差异无统计学意义。与上述结论相似，Marchiori等［25］在23例散发性甲状旁腺癌(parathyroidcarcinoma，PC)和39例甲状旁腺不典型腺瘤(atypicalparathyroidadenoma，APA)患者中对该变异进行筛查，发现PC患者Y282D携带率为17.4%，APA患者携带率为5.1%，均显著高于先前报道的正常对照者中的3.1%［16］，上述结果提示其与恶性病变的发展可能相关。但Guan等［9］应用相同体外功能实验方法并未发现该变异的转录活性高于野生型。同时，此变异所在位置在物种之间的保守性较低，且在Esp65数据库中p.Y282D在欧美人群的最小等位基因频率为1.23%。虽然未达到5%,但超过1%也提示该变异为良性多态性位点可能性较大。此外，在Coppin等［17］的研究队列中发现有2例分别携带CASR和MEN1明确致病突变的患者也同时携带GCM2p.Y282D。因此，目前较为推荐的ACMG分级如下：PS4(与对照组相比，患病个体中变异携带率明显增加)+BP4(多个计算证据表明基因或基因产物无作用)，因此该变异被归类为,,意义不明确的变异"(variantuncertainsignificanceVUS)。因此，在上述研究的基础上尚需要对不同患者群体进行大规模的基因型-表型关联研究，以解释不同位置变异的致病机制。三、GCM2致病性变异相关PHPT的临床特征自2016年发现GCM2激活性变异与PHPT致病相关至今，研究报告携带明确激活性变异的患者数量总体较少，因此对于此类患者的人学特征、临床症状、生化水平、影像学改变、病理及预后等相关数据仍很有限，现将GCM2致病性变异相关PHPT的临床特征其归纳如下。ElLakis等［14］回顾性分析比较了18例携带GCM2胚系激活性突变的FIHP患者及457例散发性PHPT患者，发现两组患者诊断年龄、性别分布及术前血钙血钙：散发组(2.76±0.32)mmol/L对变异组(2.85±0.29)mmol/L;P=0.183)无明显统计学差异，但变异携带者术前PTH水平较高(239±394对136±113)pg/dL(P=0.5);此外，与散发PHPT患者相比，变异携带者多腺瘤受累及腺癌发生率明显增高多腺瘤：14.3%对78%，P<0.1；腺癌：0%对5%，P=0.04）,也因此导致较低的生化治愈率（99%对86%,P<0.1）。Guan等［9］2016年的研究中发现7个携带GCM2变异的先证者血钙多数轻度升高，平均值2.9mmol/L（正常值2.05~2.52mmol/L）;与未携带变异的患者相比，两组血钙、PTH和24h尿钙水平相似，而变异携带者甲状旁腺瘤体直径较大中位数3对2cm，P=0.03）。该研究组在随后的研究中扩大了研究对象数量，并选用同种族患者进行比较。研究者发现GCM2激活性变异携带者（n=17）与散发PHPT患者（n=38）相比，血钙和PTH水平均存在更高的趋势（P=0.071，P=0.14）［24L本中心既往研究共发现3例患者携带GCM2激活性变异，其中2例为甲状旁腺癌（p.K388E）、1例甲状旁腺不典型腺瘤（p.V382M），支持激活性变异携带者肿瘤存在更高的恶性倾向，提示除甲状旁腺癌已知的致病基因CDC73夕卜，GCM2可能是另一个易感基因［20］。但在本中心既往研究中，仅1例GCM2激活性变异携带者为多腺瘤受累，且所有患者甲状旁腺切除术后血钙和PTH水平均恢复正常，并且在至少3年的随访期间维持在正常水平。在本中心既往CDC73胚系变异病例队列中平均无病间隔为16.5年［26］，因此有必要进行更长时间的随访，以观察是否存在可能导致PHPT复发的多腺体病变。四、总结GCM2激活性变异目前已被证明与PHPT的发生相关，目前发现的激活性变异均集中在CCID区域