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内分泌疾病基因诊断 l 2020甲状腺激素敏感性受损综合征-机制概述和缺陷分类**

 CK医学Pro 2020-09-14

CK:某些综合征是一大类复杂的异质性疾病,在机制上常常有相联系的地方,比如本文中的甲状腺激素敏感性受损综合征,实际是一组甲状腺激素代谢和作用缺陷的疾病,缺陷可能发生在甲状腺激素代谢和作用的任一环节,只有了解这些机制,才可能相对迅速的鉴别,甚至在综合征的框架下发现新的致病基因。


内分泌疾病基因诊断 l 2020

甲状腺激素敏感性受损综合征

Syndromes of Impaired Sensitivity to 

Thyroid Hormone(ISTH)

陈康 整理


概述和生理机制


甲状腺激素的合成和释放受到反馈调节:

  • 下丘脑(TRH)

  • 垂体(TSH)。

临床医生诊断甲状腺疾病通常根据:

  • 血清T3:L-3,3’,5-三碘甲状腺原氨酸;

  • 血清T4:L-3,3’,5,5’-四碘甲状腺原氨酸;

  • 血清促甲状腺激素(TSH)

甲状腺功能减退患者血清THs低,TSH血清浓度高。导致甲状腺激素生成减少原因通常为:

  • 腺体破坏(如自身免疫性甲状腺疾病)

  • 甲状腺激素生物合成受损(如组织缺陷)的结果。

甲状腺机能亢进通常在T4和T3高而促甲状腺激素低时诊断。原因多为:

  • 自身免疫性甲状腺机能亢进

  • 甲状腺自主分泌腺瘤。


以下情况需要考虑更多的原因(如甲状腺激素敏感性受损)来进行鉴别:

  • 当TH和TSH血清浓度之间的反比关系丧失;

  • 当T4和T3水平明显不一致,例如TH转运蛋白缺陷中的高T3和低T4,或者甲状腺激素代谢缺陷中的低T3和高T4。

  • 需要注意的是,甲功能存在暂时性的轻度扰动(如亚急性甲状腺炎或某些药物短暂影响)时,由于TSH和TH变化并不同步,TSH变化常出现滞后现象,因此甲功结果可能出现各种比例关系,会导致过渡诊治,这种情况在临床上并不少见,据此建议上述情况如为轻度异常,可数周内复查观察再决定下一步诊治。

如患者为持续性异常,临床诊断通常可以从临床观察推断,并通过适当的基因检测确认。正确诊断是合理治疗的前提,可以避免不恰当的甲状腺消融或激素替代。

没有直接参与反馈的细胞对于TH的需求并不能影响前述中央调节系统;而局部TH需求则通过其他机制调整。比如:

  • 活性跨膜转运体控制TH进入细胞:该系统是通过活性跨膜转运体控制甲状腺激素进入细胞(图1a)。

  • 脱碘酶浓度改变甲状腺激素代谢:该系统改变不同类型细胞中的脱碘酶浓度,进而改变局部甲状腺激素类型和浓度;可通过去除外环碘(5’-脱碘)激活前体T4形成T3,或者通过内环(5-去碘)灭活T4和T3分别形成L-3,3’,5’-三碘甲状腺原氨酸或反向T3 (rT3)和L-3,3’-二碘甲状腺原氨酸(T2)(图1b)。改变不同类型细胞的脱碘酶浓度调节局部激素供应

图1 TH转运、代谢和对基因组作用的调节

(a)甲状腺激素通过甲状腺激素转运体MCT8转运到细胞中。(b)TH细胞内代谢,调节TH生物活性。(c)甲状腺激素的基因组作用。有关详细信息,请参见文本。

TRH:促甲状腺激素释放激素;

TSH:促甲状腺激素(促甲状腺素);

T4:3,3’,5,5’-四碘甲状腺原氨酸(甲状腺素);

T3:3,3’,5-三碘甲状腺原氨酸;

rT3:3,3’,5’-三碘甲状腺原氨酸(反T3);

T2:3,3’-二碘甲状腺原氨酸;

5’D:通过从碘甲腺原氨酸的5’位置除去碘来脱碘;

5D:5-脱碘;

T2:3,3’-二碘甲状腺原氨酸;

TR:甲状腺激素受体;

RXR:类视黄醇受体;

CBP/P300:cAMP结合蛋白/通用转录衔接子;

TFIIA和TFIIB:转录中间因子IIA和IIB;

TBP:TATA结合蛋白;

TAF:TBP相关因子。

最后,TH受体(TRs)的存在和丰度可决定TH(甲状腺激素)作用的反应类型和程度。这一作用发生在细胞质和细胞核中。在细胞核中被称为基因组效应,已进行更为广泛的研究(图1c)。TRs作为与基因DNA相关的转录因子,可调节基因的表达。

对甲状腺激素敏感性受损综合征(The syndromes of impaired sensitivity to TH)包括一组血清TSH和TH明显不一致的情况,和/或组织和细胞水平激素作用明显不一致的疾病。如:

  • 甲状腺激素抵抗(RTH,Resistance to thyroid hormone),1967年发现,是终末器官对甲状腺激素反应性降低的综合征。随着对甲状腺激素受体β(THRB)基因突变的认识,术语RTH成为甲状腺激素受体(TR)缺陷同义词。

  • 激素正常分泌但改变生物学活性的缺陷:通过改变细胞膜转运和代谢、降低甲状腺激素有效作用的遗传缺陷,近期被发现,这扩大了甲状腺激素抵抗的定义,使其涵盖激素正常分泌但改变生物学活性的缺陷情况。

  • 通常建议将缩写RTH的使用仅限于活性TH,即T3在细胞内作用降低引起的综合症。TH敏感性受损(ISTH,Impaired sensitivity to TH)用于广义地描述TH有效性改变(J Clin Endocrinol Metab 2014;99:768–770.)。虽然临床医生在面对甲状腺功能检查结果中TH和TSH水平不相符时,会考虑到缺陷,而每种缺陷都有其自身异常检查现象和不同临床表现帮助鉴别。


甲状腺激素敏感性受损综合征

描述和缺陷分类推定


根据机制,目前相对明确的分类包括:

  • 甲状腺激素细胞膜转运缺陷(THCTD或THCMTD

  • 甲状腺激素代谢缺陷(THMD)

  • 甲状腺激素作用(受体)缺陷(广义RTH)

    RTH(狭义RTH,见图2)
        TRbeta基因缺陷(RTH-β)
        病因不明TRH(非TR-RTH)

    TRalpha基因缺陷(RTH-α)

甲状腺激素的细胞转运缺陷

THCTD,Thyroid Hormone Cell Transport Defect

也有文献称为THCMTD(TH细胞膜转运缺陷)细胞膜激素转运蛋白的突变可导致细胞内激素积累的改变(图1a)。这些分子属于溶质载体、有机阴离子、氨基酸和单羧酸转运体(MCT)的不同家族。缺陷基因可能无法合成蛋白质,形成的分子无法到达细胞膜,或者其运输激素的能力有缺陷。在所有这些情况下,依赖于特定激素转运体的细胞中激素缺乏或不足。其中一种转运蛋白MCT8的缺陷,表现血清T3浓度升高,T4和rT3水平降低,伴有严重的精神运动障碍(Curr Opin Endocrinol Diabetes Obes 2013;20(5):434–40.)。


甲状腺激素代谢缺陷

THMD ,Thyroid Hormone Metabolism Defect

T4是甲状腺分泌的主要产物,属于前激素,需要通过转化为T3激活(图1b)。这种酶促反应中所涉及任何因素的缺陷都会导致T3产生减少,从而降低对激素的敏感性。缺陷可能包括各种脱碘酶合成或降解的异常。最近发现一个这样的缺陷是降低硒蛋白(selenoproteins)合成,硒蛋白是脱碘酶所属的蛋白质家族。患者表现为血清T3低,T4和rT3浓度高。


激素向细胞核的转移异常

推测可能存在的缺陷,但尚无报告

最主要和研究最充分的甲状腺激素效应,首先需要将甲状腺激素转移到细胞核中,在细胞核中与TR相互作用(图1c)。推测甲状腺激素和/或其受体向细胞核转移缺陷预计会在基因组水平降低激素作用。目前尚无此类缺陷的报告或描述。


甲状腺激素受体缺陷导致RTH

细胞核是TH的基因组作用场所,该作用是通过TRs介导的(图1c)。突变TR蛋白与同源配体、或蛋白辅因子、或可能DNA的结合能力降低。两种THR基因α和β中,都发现有突变。

  • 甲状腺激素受体beta(thyroid hormone receptor beta ,THRB)基因突变患者的RTHb表现为血清三种碘甲状腺原氨酸持续升高,以及促甲状腺激素不被抑制。临床表现通常轻微,可能提示甲状腺机能减退和甲状腺机能亢进。

  • THRA基因突变者在血清甲状腺检测中常仅有细微异常,因为TRa在甲状腺激素合成和分泌的反馈调节中起次要作用。主要特征为身材矮小、便秘和智力障碍,反映出依赖于TRa的器官。


异常辅因子或干扰物质

核激素受体通过形成一个复合物来发挥激素介导活性,该复合物包括辅助和调节蛋白以及配体(图1c)。通常稳定激素受体复合物的辅因子、或抑制或激活功能的辅因子中的假定缺陷可能是激素敏感性降低的原因。没有THRB基因突变,但表现出与存在突变时无法区分的表型患者,被认为属于这一类异常。


“非基因组机制”异常

尚未完全认识

最近的研究已经证实TH也可以通过非基因组机制在细胞质水平上发挥作用。预期这种活性的障碍将导致尚未认识到的疾病状态。


甲状腺激素敏感性受损综合征中

甲状腺功能异常的比较

图2 甲状腺激素敏感性受损综合征中

甲状腺功能异常的比较


TSH:促甲状腺激素;
THCMTD:甲状腺激素细胞膜转运缺陷;
THMD:甲状腺激素代谢缺陷;
RTH-beta:TR-beta基因缺陷;
TR-beta:甲状腺激素受体beta;
ADD:注意缺陷障碍; 
RTH-alpha:TR-alpha基因缺陷; 
TR-alpha:甲状腺激素受体alpha; 
RTH:对甲状腺激素的抵抗力; 
TR:甲状腺激素受体;
↑:增加;↓:减少。 
*术语“抗甲状腺激素”(RTH)传统上描述了临床和生化表型。现在,该表型分为RTH-β和非甲状腺激素受体RTH(非TR-RTH)的机制类别,其特征在于TR-β基因中是否存在突变。 
非TR-RTH的机制尚不清楚,但可能涉及异常的辅因子或干扰甲状腺激素对其受体作用的物质。

详细内容建议参考:

  1. Refetoff S, Bassett JHD, et al. Classification and proposed nomenclature for inherited defects of thyroid hormone action, cell transport, and metabolism. Thyroid 2014; 24:407.

  2. Refetoff S, Bassett JHD, et al. Classification and proposed nomenclature for inherited defects of thyroid hormone action, cell transport, and metabolism. J Clin Endocrinol Metab 2014; 99:768.

  3. Refetoff S, Bassett JHD, et al. Classification and proposed nomenclature for inherited defects of thyroid hormone action, cell transport, and metabolism. Eur Thyroid J 2014; 3:7.

实际是一篇文章.....


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