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《Frontiers in Biosci ence(Landmark Ed)》2022年3月 4日刊载[27(3):77.]美国Thomas Jefferson University Hospital的Nikolaos Mouchtouris , Rupert D Smit , Keenan Piper ,等撰写的《垂体腺瘤发病机制中的多组学平台综述。A review of multiomics platforms in pituitary adenoma pathogenesis》（doi: 10.31083/j.fbl2703077.）。
垂体腺瘤(PA)，或垂体神经内分泌肿瘤(PitNETs)，占所有中枢神经系统肿瘤的15%。经典的仅通过激素分类对PitNETs的描述已经让位于在PitNETs病理中发挥作用的关键转录因子，包括类固醇激素因子-1 (SF-1)、t-box垂体转录因子(TPIT)和垂体转录因子1 (PIT-1)。讨论了各种家族性PitNETs的种系突变，包括家族性孤立性垂体腺瘤(FIPA)、多发性内分泌瘤(MEN)、神经纤维瘤病1 (NF1)和Carney complex（复合征）。下一代测序的最新进展提高了对PitNETs发病机制的认识。 本文对评价PitNETs基因组分析的关键研究进行了综述。分析染色体突变、全外显子组测序、microRNA基因组学、甲基组学和转录组学。此外，多种基因组全套的多组学分析有助于更好地理解垂体腺瘤分类。 1. 引言 垂体瘤占所有中枢神经系统(CNS)肿瘤的近15%，主要由垂体神经内分泌瘤(PitNETs)组成，在世界卫生组织(WHO)早期分类中原名垂体腺瘤（pituitary adenomas）。虽然大多数是良性的，但PitNETs可通过激素分泌或对关键结构的肿块占位效应导致广泛的临床症状。PitNETs的诊断和评价是从最初的组织学描述，如苏木精和伊红染色确定的嗜酸性、嗜碱性或嫌色性肿瘤发展而来[evolved from the original histological description, e.g., acidophil, basophil, or chromophobe tumors as determined by hematoxylin and eosin staining]。然而，最近，人们一致努力开发一种更个性化的方法来诊断PitNETs，这种方法依赖于基因、转录和蛋白质生物标志物（genetic, transcription, and protein biomarkers）。2014年，Raverot等提出了一种新的临床病理分类，包括肿瘤大小、激素免疫化学、侵袭性和增殖标志物，证明了使用遗传标记识别肿瘤的预后价值。该分类对预测术后结果具有较高的预后价值。随着WHO分类的逐次迭代(successive iteration)，“产生激素的垂体腺瘤”的非特异性命名已经转向腺垂体细胞系命名的肿瘤（there has been a pivot away from the nonspecific nomenclature of hormone-producing pituitary adenomas and a shift towards the adenohypophyseal cell lineage designation of the tumors ）。2017年，WHO发布了内分泌肿瘤分类第四版，更新了PitNETs的诊断指南，将转录因子引入诊断标准。这在2021年WHO指南中得到进一步巩固。 包括甲基组学、转录组学、蛋白质组学，甚至糖组学在内的下一代测序基因组学的进展，重新激发了疾病发病机制的发现（The advancement of next generation sequencing genomics, including methylomics, transcriptomics, proteomics and even glycomics, have reinvigorated the discovery of disease pathogenesis）。多平台的整合，称为多组学，可以是一个有效的方式来理解疾病在不同的基因调控水平（ The integration of multiple platforms, termed multiomics, can be an effective way to understand disease across different levels of gene regulation.）。生物标志物也可以与影像学和临床评估相结合。研究PitNETs的多组学将极大地促进我们对这些肿瘤的发病机制、侵袭性、复发和预后的了解。在这篇综述文章中，我们详细阐述了多组学如何被用于优化PitNETs的诊断和治疗。 2. 将多组学纳入2017年WHO垂体肿瘤分类 2017年，WHO修订了PitNETs的分类，以更好地代表这些肿瘤的临床特征。一个新的重点放在识别谱系限制的垂体转录因子，以确定腺垂体细胞谱系（In 2017, WHO revised the classification of PitNETs to better represent the clinical characteristics of these tumors. A new emphasis was placed on identifying lineage-restricted pituitary transcription factors to determine adenohypophysial cell lineages）。最近的研究表明，驱动腺垂体细胞正常分化的关键转录因子在PitNET细胞分化和激素产生中也起着关键作用（key transcription factors which drive normal adenohypophysial cell differentiation also play key roles in PitNET cytodifferentiation and hormone production）。三个主要的腺垂体细胞系及其相关的转录因子如下(图1):(1)激素分泌因子-1 (SF-1)驱动的促性腺激素细胞，(2)t-box垂体转录因子(TBX19或TPIT)驱动的促肾上腺皮质激素细胞，(3)垂体转录因子1 (PIT-1;也被称为POU1F1)。零细胞肿瘤和多激素肿瘤是分开考虑的:零细胞肿瘤不表达任何转录因子、免疫标志物或激素，而多激素肿瘤产生多种激素，通常与PIT1相关。
图1。垂体肿瘤的转录因子和激素染色分类。ACTH、促肾上腺皮质激素；FSHβ卵泡刺激素β；GH,生长激素；PIT-1，垂体转录因子1；PRL,泌乳素；SF-1，类固醇生成因子1；TPIT, t-box垂体转录因子；TSHβ，促甲状腺激素β 使用转录因子较先前依赖于显微形态学、激素免疫组化、原位杂交、反向溶血噬斑测定和电子显微镜方法更为可靠（The use of transcription factors is more reliable than prior methods that relied on microscopic morphology, immunohistochemistry against hormones, in situ hybridization, reverse hemolytic plaque assays, and electron microscopy）。识别转录因子在免疫阳性极低的肿瘤，如静默性促肾上腺皮质激素、生长激素、多激素和免疫阴性肿瘤中特别有用（ranscription factor identification is especially useful in tumors with minimal immunopositivity such as silent corticotrophs, somatotrophs, plurihormonal and immunonegative tumors）。约70 - 80%的无功能性腺瘤显示促性腺激素染色，称为静默性腺激素腺瘤(SGA)，组织学上与临床进袭性较强的零细胞腺瘤重叠[ non-functional adenomas show staining for gonadotrophins, termed silent gonadotrophin adenomas (SGA) which overlap histologically with null cell adenomas that are more clinically aggressive]。各种转录因子，包括SF-1、PIT-1和TPIT已经能够区分SGA和零细胞腺瘤(NCA)。重要的是，尽管转录组学提高了腺瘤诊断的特异性，但它只是对肿瘤的部分描述，应与经典的诊断方法如激素表达结合使用(while transcriptomics has improved the specificity of adenoma diagnosis, it is only partially descriptive of the tumor and should be used in conjunction with classical methods of diagnosis such as hormone expression )。 2017年WHO 的重新分类也放弃“不典型腺瘤（atypical adenoma）”这一术语，此前该术语是由有丝分裂指数>3%， Ki-67表达>3%，以及p53染色阳性确定的，其预后价值不一致。相反，作者建议考虑生长速度、侵袭程度和Ki-67的表达来定义肿瘤的进袭性（aggressive）。 一些特定的PitNET肿瘤被认为是特别高危的。一种类型是静默性促肾上腺皮质激素腺瘤（silent corticotroph adenomas ），TPIT阳性，通常较大，易于侵袭海绵窦。鉴于其更频繁和更早复发的倾向，术后应密切监测。值得注意的是，它们经常表现出不一致的Ki-67和p53水平，可能很少转化为垂体癌。Crooke细胞腺瘤是另一种具有进袭性的促肾上腺皮质细胞谱系亚型，由于其具有复发的特殊倾向，需要在切除后密切监测。稀疏颗粒性生长激素细胞腺瘤（ Sparsely granulated somatotoph adenomas）是一种进袭性的PitNETs亚型，可通过其PitNETs -1阳性和组织学上特有的稀疏颗粒性组织识别。最后，多激素Pit -1阳性腺瘤，以前被称为III型静默性腺瘤（ silent adenoma type III），是一种大的、单形的、侵袭性肿瘤，复发率非常高。 WHO2021年中枢神经系统(CNS)分类遵循2017年WHO 分类，根据腺垂体细胞系和垂体激素和转录因子的表达对PitNETs进行分组。WHO2017年和WHO2021年的分类还确认了一个新的实体，即垂体母细胞瘤，这是一种罕见的婴儿期胚胎肿瘤，由原始母细胞、神经内分泌细胞和Rathke上皮组成。垂体母细胞瘤通常被视为DICER1综合征的一部分，最常产生促肾上腺皮质激素，其次是生长激素。 虽然2017年WHO的分类转向使用转录因子识别肿瘤，但也有大量文献快速增长，涉及多组学失调，导致无功能、功能性和家族性垂体腺瘤的发病机制。对于每种类型的肿瘤，我们讨论了基因组学、表观遗传学、外显组学、转录组学和蛋白质组学失调，并提供了它们的临床相关性。 3.无功能垂体神经内分泌肿瘤（PitNETs）的发病机制 3.1无功能PitNETs中信号通路异常 无功能垂体腺瘤(NF-PitNETs)是典型的良性垂体腺瘤，其特点是没有激素过度分泌，并表现出特异性的分子变化，这是其发病机制的标志。使用免疫组化检测，NF-PitNETs分为零细胞腺瘤和临床静默性的促性腺激素细胞腺瘤。根据2017年WHO 分类，零细胞腺瘤定义为使用垂体转录因子和腺垂体激素，无细胞特异性分化的免疫组化证据的垂体腺瘤(Based on the 2017 WHO classification, null cell adenomas are defined as a pituitary adenomas without immunohistochemical evidence of cell-type-specific differentiation when using pituitary transcription factors and adenohypophyseal hormones.)。静默性的促性腺激素细胞腺瘤将在第4.2节单独讨论。 在基因组水平上，两个主要信号通路参与了无功能垂体腺瘤的发病机制(图2):磷酸肌醇3-激酶(PI3K)/AKT和丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)。当哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)、Wnt、核因子κ B (NF-κ B)和促凋亡通路失调时，PI3K/AKT信号通路促进发病[phosphoinositide 3-kinase (PI3K)/AKT and mitogen-activated protein kinase (MAPK). The PI3K/AKT signaling pathway promotes pathogenesis when there is dysregulation of the mammalian target of rapamycin (mTOR), Wnt, nuclear factor kappa B (NF-κB), and pro-apoptotic pathways]。AKT和mTOR活性异常通常与恶性肿瘤谱系有关联（Aberrant AKT and mTOR activity is often implicated across the spectrum of malignancies）。Long等证实，相对于正常垂体组织，NF-PitNETs中AKT1、AKT2和AKT3表达上调。均为PI3K/AKT信号通路下游的，GRB2相关结合蛋白1/2 (GAB1/2)、SHC、SOS、AKT、IkappaB激酶(IKK)、NF-κB、MEK1/2、ERK1/2、mTOR、4E-BP1、糖原合酶激酶3 β (GSK3)、β-catenin上调，同时PI3K -激酶p85、热休克蛋白90 (HSP90)下调，以及BAD出现在NF-PA患者中。AKT失调会导致mTORC1信号通路、Wnt通路、nf - κ B信号通路和BAD促凋亡活性的紊乱。mTOR通路下游PI3K / AKT,可以通过上调细胞外信号调节激酶1/2 (ERK1/2),这是一种蛋白激酶,核糖体s6激酶(RSK) mTOR, PRAS40, RPTOR独立的同伴mTOR复杂2 (RICTOR), 4 EBP,核糖体蛋白s6 (RPS6)和40S核糖体的差别,同时下调蛋白激酶C (PKC),PKCa, p-AEBP。
图2。垂体腺瘤发病的遗传因素及分子变化。多种遗传因素和分子变化在垂体肿瘤发病中发挥作用。AIP，芳烃受体相互作用蛋白;CABLES1, Cdk5和Abl酶底物1;DAPK，死亡相关蛋白激酶;DNMT1, DNA甲基转移酶1;DRD2，多巴胺受体D2;FGFR2，成纤维细胞生长因子受体2;GADD45γ、生长阻滞和DNA损伤诱导蛋白45γ；HGMA2, 高机动性组 AT-Hook 2;HIF1，缺氧诱导因子1;MAGE-3:黑色素瘤相关抗原3;MAPK，丝裂原活化蛋白激酶;MEG3，母系表达基因3;PAX7，配对box蛋白7;PI3K,磷酸肌醇3-激酶;PIT-1，垂体转录因子1;PRKAR1A, cAMP依赖性蛋白激酶A (PKA) I-α型调节亚基(RIα);PTTG保护;RPRM 制止;SDH、琥珀酸脱氢酶;SFRP2，分泌卷曲相关蛋白2;SF-1，类固醇生成因子1;SMARC4, SWI/SNF相关，基质相关，肌动蛋白依赖的染色质A4调控因子;TPIT, t-box垂体转录因子;USP8，泛素特异性肽酶8;VEGF，血管内皮生长因子;Wnt,抑制因子1。 MAPK信号通路可能通过ERK1/2、JNK、p38和ERK5通路的改变而在NF-PitNETs中发生失调。Long等通过通路网络分析表明，在无功能腺瘤（NF-PA）发育过程中ERK/MAPK通路显著激活。ERK/MAPK可以调节细胞增殖、凋亡和应激反应。ERK1/2通过RAS-Raf-MEK-ERK1/2激活方式的级联反应上调。B-Raf中Ser446或Ser447位点的磷酸化在NF-PitNETs中显著增加，从而导致ERK/MAPK通路的异常结构激活。最后两个重要的应力激活级联反应是p38和JNK；它们共享协同功能，并在炎症反应和控制细胞凋亡中发挥重要作用。p38和JNK通路都参与了NF-PitNETs。 3.2无功能PitNETs的DNA超甲基化 功能性与无功能性腺瘤的全基因组甲基化分析显示，一般来说，无功能（NF）-PitNETs由较高频率的基因高甲基化定义。评估β -值，0为未甲基化，1为完全甲基化，在正常垂体切片和肿瘤切片之间，表明NF-PitNETs平均甲基化较多。研究人员能够识别出异常甲基化的CpG位点，在对相关区域进行进一步分析后，他们发现选择启动子分层蛋白(SFN)、信号转换器和转录激活因子5A (STAT5A)、成纤维细胞生长因子受体2 (FGFR2)、双特异性磷酸酶1 (DUSP1)和蛋白酪氨酸磷酸酶受体E型(PTPRE)[ select promoters stratifin (SFN), signal transducer and activator of transcription 5A (STAT5A), fibroblast growth factor receptor 2 (FGFR2), dual specificity phosphatase 1 (DUSP1), and protein tyrosine phosphatase receptor type E (PTPRE)]。这些启动子尚未在垂体肿瘤中被广泛研究，但编码14-3-3蛋白的SFN的表观遗传学静默性，是一种已知的肿瘤抑制因子，与其他肿瘤(如妇科恶性肿瘤)中的作用类似。在NF-PitNETs中，STAT5A的表达与启动子DNA甲基化呈负相关并下调。甲基化图谱还可以阐明哪些下游通路是由这些变化驱动的:Kober等发现，与正常垂体切片相比，NF-PitNETs中Wnt信号、p53信号和PI3K/AKT信号显著富集。 3.3无功能PitNEts的转录组学 对无功能PitNETs与功能性PitNETs转录组学的主成分分析(Principal component analysisPCA)的比较表明，垂体肿瘤是根据负责垂体细胞分化的转录因子聚集的（pituitary tumors clustered according to the transcription factor responsible for cytodifferentiation of the pituitary gland）。垂体肿瘤，被认为聚集在3种亚型中，依赖于驱动转录因子。临床卵泡刺激素(FSH)/黄体生成素(LH)-PitNETs和零细胞腺瘤（NCAs）由SF-1驱动，促肾上腺皮质激素(ACTH)-PitNETs和静默性促肾上腺皮质激素PitNETs由TPIT驱动，促甲状腺激素(TSH)、泌乳素(PRL)-和生长激素(GH)-PitNETs由PIT-1驱动。路径富集分析发现，与功能性腺瘤相比，一些无功能（NF）-PitNETs显示了代谢相关基因的显著改变，从而导致钙信号通路的较高上调。此外，NF-PitNETs的转录组学显示钙相关基因的改变涉及广泛的信号通路中断。很明显，ACTH-PitNETs显示肾素-血管紧张素系统调控富集，以及TSH-/PRL-/GH-PitNETs富集脂肪酸代谢基因（Distinctly, ACTH-PitNETs showed enrichment of renin-angiotensin system regulation and TSH-/PRL-/GH-PitNETs showed clustering of fatty acid metabolism genes.）。 4 .功能性垂体腺瘤的发病机制 4.1功能性PitNET分类概述 功能性PitNETs分为5个“细胞（troph）”亚型(有各自的激素标志物):泌乳素细胞(PRL)、生长激素细胞(GH)、促甲状腺素细胞(TSH)、促肾上腺皮质激素细胞(ACTH)、促性腺激素细胞(FSH/LH)。然而，有多个层次遗传组学、转录组学和蛋白质组学的改变重新定义了PitNET的景观，而单驱动基因突变是无法实现的（ multiple layers of genetic, transcriptomic, proteomic alterations that have redefined the PitNET landscape where single driver gene mutations have been unable）(图2)。虽然80%的PitNETs显示出一些细胞周期的中断，但大多数肿瘤没有观察到的遗传变化。然而，在高达40%的PitNETs中可以看到加速肿瘤发生的体细胞突变（ somatic mutations that accelerate tumorigenesis can be seen in up to 40% of PitNETs）。 Neou等通过多组学评估了134名具有不同进袭性的各种各样功能性肿瘤类型的患者，特别是评估了染色体改变、miRNomics、甲基组学和RNA转录组学（134 patients with a large variety of functional tumor types with differing aggressiveness via multiomics, specifically assessing chromosomal alterations, miRNomics, methylomics and RNA transcriptomics）。他们证明PitNETs的甲基化组学根据收缩的CpGs以及与分泌类型相关将肿瘤分层为三组:met1与生长激素细胞、泌乳素细胞和促甲状腺素细胞相关；met2与促性腺激素细胞相关；met3与促肾上腺皮质激素细胞相关。他们注意到，PIT1突变可能驱动编码使PIT1衍生的肿瘤表现出全局低甲基化的去甲基化酶的tet甲基胞嘧啶双加氧酶2 (tet methylcytosine dioxygenase 2 ，TET2)的表达[PIT-1 mutations may drive expression of tet methylcytosine dioxygenase 2 (TET2), which encodes a demethylating enzyme where PIT-1 derived tumors demonstrate global hypomethylatio]。 在评估表观遗传活性方面，Neou等研究了microRNAs (miRNA)作为一种分类方法的可行性。MicroRNA是一种非编码RNA，通过RNA裂解负责基因表达/静默（ MicroRNA are noncoding RNAs responsible for gene expression/silencing through RNA cleavage）。根据miRNA簇将PitNETs分为4组，这些组分别为PRL (miR1)、GH (miR2)、ACTH (miR3)和FSH/LH肿瘤(miR4)。 最后，通过RNA测序对PitNETs的转录组学进行研究，获得了迄今为止最有价值的信息。为了绕过外显子组富集的需要，研究人员可能选择RNA测序(转录组学测序)，分析当时在细胞/组织中转录的RNA。高通量RNA测序的一个好处是，它提供了哪些基因是活跃的，并量化了它们被转录的数量，但它不能确定最终的下游翻译蛋白[To bypass the need for exome enrichment, researchers may opt for RNA sequencing (transcriptome sequencing), analyzing the RNA being transcribed in a cell/tissue at that time. A benefit to high throughput RNA sequencing is that it provides insight into which genes are active and quantifies how much they are transcribed, however it does not identify eventual downstream translated proteins]。Neou和同事利用134个样本确定了mRNA簇，将肿瘤分为6个不同的组(t1-t6)，这些组与WHO2017年分类指南相关，但有一些显著的差异。混合GH-PRL PitNETs与生长激素细胞PitNETs群(t6群)，表明其主要来源为GH[ they are GH-predominant in origin]。USP8野生型促肾上腺皮质激素细胞(t1群)表现出更强的进袭性，更大的蝶窦侵袭，这进一步得到转录组学的支持，显示增加的上皮-间充质转化(EMSA)特征。总体而言，将转录组学分类与GNAS/USP8突变状态相结合的多因素分析比WHO 2017年的组织预后分类更适合分子组（multifactor analysis that combined transcriptome classification with GNAS/USP8 mutation status better fit the molecular groups than the WHO 2017 histo-prognostic classifications）。 Neou等对134个PitNETs进行了全外显子组、单核苷酸多态性(SNP)、DNA甲基化、microRNA分析和mRNA测序[ whole exome, single nucleotide polymorphisms (SNP), DNA methylation, microRNA profiling, and mRNA sequencing on 134 PitNETs]。多因素分析为PitNETs提供了一个全面和新的分子分类，除了确认WHO 2017年分类的组织学相关性外，还为预测肿瘤的进袭性和治疗反应性提供了一个准确的泛基因组蓝图[ provided an accurate pangenomic blueprint for predicting a tumor’s aggressiveness and responsiveness to treatment.]。 4.2 促性腺激素细胞 促性腺激素细胞（ Gonadotrophs）是一个很好的例子，需要基因检测来确定PitNET亚型。促性腺激素细胞对FSH和LH通常是阴性的，但可以通过其对SF-1的核免疫反应来可靠地检测。由于缺乏激素分泌，它们在临床上通常是静默性的，因此表现得像无功能的腺瘤。在垂体激素染色阳性的肿瘤中，FSH阳性肿瘤明显比LH阳性肿瘤更常见。尽管临床上是静默性的，这些肿瘤与零细胞肿瘤不同。除了有SF-1表达外，这些肿瘤还表现出不同的核转录因子表达，包括雌激素受体α (Erα)、GATA2/3。与NCAs相比，SGAs的MIB-1水平(2.49±1.41%)低于零细胞腺瘤（NCA） (3.43±2.76%；p = 0.044)。Hong等显示零细胞腺瘤（NCAs）较促性腺激素细胞腺瘤更常侵袭海绵窦(p = 0.043)[more commonly invade the cavernous sinus than gonadotroph adenomas]，在全切除术范围上有显著差异(p = 0.039)。促性腺激素细胞在本质上是惰性的。在一项研究中，1166例垂体腺瘤患者中，12.8% (n = 149)为静默性促性腺激素细胞（SGAs）, 9.2% (n = 107)为零细胞腺瘤（NCAs）。在女性患者中，零细胞腺瘤（NCAs）比静默性促性腺激素细胞腺瘤（SGAs）更为常见(61.7% vs 26.8%， p<0.001)。促性腺激素细胞组的复发率(p = 0.021)、使用辅助放疗(p = 0.002)和术后尿崩症(p = 0.028)明显低于零细胞腺瘤（NCAs）组。零细胞腺瘤（NCA）亚型与肿瘤复发独立相关(HR 3.64, 95% CI 1.07 12.30；p = 0.038)、海绵窦侵袭(HR 3.97, 95% CI 1.04 15.14；p = 0.043)和较大的肿瘤前后尺寸(HR 2.23, 95% CI 1.09 4.59；p = 0.030)。 促性腺激素细胞也可作为同步多发PitNET病变的一部分出现（Gonadotrophs can also present as part of a synchronous multiple PitNET lesion. ）。在一项对1055例PitNETs的研究中，13例(1.23%)肿瘤具有一种以上的细胞系。13例肿瘤中，8例为促性腺激素细胞，与以下肿瘤之一共存（that co-existed with one of the following tumors）:泌乳素细胞瘤、低分化PIT1肿瘤或促肾上腺皮质激素细胞瘤。 不同PitNET亚型的表观遗传失调也存在显著差异，是PitNET多组学的重要组成部分（that co-existed with one of the following tumors）。在一项对105例PitNETs的研究中，35例(33.3%)为SGAs，发现其具有雌激素受体1 (ESR1)和Ras相关域家族成员1 (Ras Association Domain Family Member 1，RASSF1)基因高甲基化(p = 0.055和p = 0.050)。ESR1和RASSF1都与癌症进展有关。 此外，Principe等的研究发现促性腺激素细胞中CD68+和CD163+ m2样巨噬细胞数量增加。M2样巨噬细胞的存在与促性腺激素肿瘤侵袭增加密切相关，这是通过基质金属蛋白酶-9酶(he matrix metalloproteinase-9 enzyme，MMP-9)介导的胶原降解（ is mediated by collagen degradation，）。M2样巨噬细胞在实体瘤中发挥着肿瘤前瘤的作用，促进肿瘤的进袭性、增殖和侵袭（M2-like macrophages exert a protumor role in solid tumors, promoting aggressiveness, proliferation, and invasion.）。 4.3 促肾上腺皮质激素细胞 第二种最常见的体细胞突变是一种功能获得型泛素特异性肽酶8 (USP8)突变，在30%的促肾上腺皮质激素细胞肿瘤中发生[The second most commonly-identified somatic mutation, a gain-of-function Ubiquitin Specific Peptidase 8 (USP8) mutation, occurs in 30% of corticotroph tumors]。Song等对125个腺瘤进行了测序，发现促肾上腺皮质激素细胞中USP8反复突变。USP8编码一种去泛素酶，该酶可以从表皮生长因子受体(EGFR)中去除结合的泛素，从而防止EGFR降解。USP8的功能获得突变增加了EGFR的去泛素化，导致EGFR信号传导过量以及 阿黑皮素(proopiomelancortin，POMC)水平增加。POMC的裂解导致ACTH肽激素的产生。临床上，USP8阳性肿瘤较小，更常见于女性，产生更多ACTH，与USP8阴性的促肾上腺皮质激素细胞相比，有更好的预后（USP8-positive tumors are smaller, more frequently found in females, produce more ACTH, and have better outcomes when compared to USP8-negative corticotrophs）。与USP8突变的PitNETs相比，USP8野生型PitNETs更具进袭性（USP8 wild-type PitNETs appeared more aggressive when compared to USP8-mutated PitNETs）(p = 0.018)，侵袭蝶窦更为常见（ more common sphenoid sinus invasion）(p = 0.007)。然而，在Albani等的一项研究中，与USP8野生型肿瘤相比，USP8突变型促肾上腺皮质激素细胞肿瘤的诊断年龄更小(p = 0.028)，术前24小时无尿皮质醇水平更高(p = 0.045)， 10年随访时复发率更高(p = 0.026)。此外，具有野生型USP8的PitNETs的侵袭能力的提高，在促肾上腺皮质激素(一种肿瘤侵袭性的遗传标记物)的转录组标记物中，上皮-间充质转化标记物的增加也证实了这一点（ the elevated invasiveness of PitNETs with wild-type USP8 was corroborated by the increased the epithelial-mesenchymal-transition signature in the transcriptome signature of corticotrophs, a genetic marker of tumor aggressiveness. ）。有趣的是，USP8状态并不影响海绵窦侵袭或MIB1/Ki67指数。此外，生长抑素受体5 (SSTR5)在USP8突变的促肾上腺皮质激素细胞PitNETs中表达增加。存在USP8突变可能反映出生长抑素受体配体(如帕瑞肽)和EGFR定向治疗(如吉非替尼gefinib)更有利的反应。 DNA甲基化的表观遗传改变（Epigenetic alterations in DNA methylation）也在促肾上腺皮质激素细胞PitNET肿瘤的发生中发挥作用。Salomon等报道，仅在一些PitNET亚型中发现了DNA低甲基化（ hypomethylation ）；更具体地说，POMC低甲基化出现在分泌ACTH的肿瘤中。值得注意的是，在促皮质激素细胞PitNETs中，与USP8野生型肿瘤相比，usp8突变型肿瘤中SSTR5的表达也更高。 4.4 生长激素细胞 在生长激素细胞PitNETs中最常见的体细胞变化是GNAS基因的杂合获得功能突变（The most frequent somatic change in somatotroph PitNETs is the heterozygous gain-of-function mutation of the GNAS gene）。向G蛋白亚基的突变负面影响GTPase(GTP酶)活性，增加cAMP的产生，最终导致细胞增殖增加（ The mutation to the G-protein subunit negatively affects GTPase activity, increases cAMP production, ultimately resulting in increased cell proliferation.）。GNAS是一种印迹基因（imprinted gene），任何具有GNAS突变的生长激素细胞PitNET都将位于母体等位基因上（any somatotroph PitNET with a GNAS mutation will be located on the maternal allele）。在30 - 40%的生长激素细胞PitNETs中发现GNAS突变，并与临床相关，因为它们可能增加生长抑素治疗的敏感性。Song等报道，GNAS突变的生长激素细胞具有侵袭性较低和对生长抑素类似物抵抗力较低的特点（GNAS-mutated somatotrophs correlated with being less invasive and less resistant to somatostatin analogs）。同样，GNAS突变的肿瘤也增加了多巴胺受体2 (DRD2)的表达；对DRD2的影响是众所周知的，因为它们在泌乳素细胞中的高流行率，这被认为可以解释为什么泌乳素细胞对多巴胺激动剂如此敏感（the impact of the DRD2 is well-known from their high prevalence in lactotrophs, where it is thought to explain why lactotrophs are so responsive to dopamine agonists.）。然而，在生长激素细胞中，尚未建立多巴胺受体表达增加与多巴胺激动剂反应性之间的关系。有趣的是，促性腺激素细胞转录因子SF-1已被发现在GNAS -野生型生长激素细胞中表达。与其他SST受体相比，生长激素细胞也显示SSTR5和SSTR2的表达增加，这影响了它们对生长抑素类似物(somatostatin analogue, SSA)的反应。SSA主要针对SSTR2和SSTR5，已经显示出良好的效果。第一代，奥曲肽和兰瑞肽优先结合SSTR2，对SSTR5具有中等亲和力。较新的SSA, 帕瑞肽（pasireotide），与SSTR5的结合亲和力较大，而与其他SSTR受体的结合亲和力较小(SSTR2>SSTR1>SSTR3)。GNAS印迹对抗SSA 能力也有影响。GNAS印迹松弛的PitNETs 的GNAS和SSTR表达较低，导致其对类似物的敏感性较低，从而具有更强的进袭性行为。 GH1和SSTR5的DNA低甲基化见于分泌GH的肿瘤。Song等对125个腺瘤进行了测序，发现生长激素细胞中GNAS反复突变。此外，Song等发现，在产生GH和PRL的多激素腺瘤中，没有家族性MEN1综合征病史或没有MEN1种系突变的患者中，MEN1的功能丧失突变再次出现。最后，1、2、11、18号染色体的改变与肿瘤的复发呈正相关。 4.5 促甲状腺素细胞 促甲状腺素细胞（Thyrotroph）PitNETs占所有PitNETs的0.5%-3%。大多数肿瘤是散发性的，并产生TSH，临床表现与中枢性甲状腺功能亢进症一致。参与这种肿瘤亚型的最常见的转录因子是PIT1, GATA-2/3， β -TSH和/或α亚基(ɑ-SU)。它们也表达SSTR1、SSTR2、SSTR3和SSTR5。此外，Luo等提示Wnt4基因参与了肿瘤的发生，TSH-PitNETs中Wnt4基因表达增加就证明了这一点。 促甲状腺素细胞肿瘤常由梭形细胞簇组成，可包含钙化和纤维结缔组织。碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)参与TSH的调节并介导纤维化过程，这可能解释为什么40%的促甲状腺素细胞肿瘤比其他PitNETs亚型更会纤维化[ Basic fibroblast growth factor (bFGF) is involved in regulation of TSH and mediates the process of fibrosis, which may explain why 40% of thyrotroph tumors are more fibrotic than the rest of the PitNETs subtypes]。 分泌TSH的PitNETs还包括低分化的PIT-1肿瘤，以前被称为静默亚型3。这些是更具进袭性和侵袭性的肿瘤;它们表达PIT-1、GATA-2/3、ER-α、ɑ-SU、TSHb、GH、PRL和/或CAM5.2，但没有一致的激素表达模式。此外，TSH可以与GH和PRL一起分泌，作为多激素PitNET的一部分。TSH-PitNETs与GH和PRL共分泌的比例分别为16%和10%。与其他激素共同分泌是非常罕见的。 虽然手术是促甲状腺素细胞瘤的一线治疗，但因为它们表达SSTR，生长抑素类似物可以有效对抗一些分泌TSH的肿瘤。遗憾的是，低分化的PIT1肿瘤对药物治疗有耐药性。促甲状腺素细胞也在细胞膜上表达多巴胺受体，这就是为什么多巴胺受体激动剂，如溴隐亭和卡麦角林可以有效。 4.6泌乳素细胞 泌乳素细胞（ Lactotrophs）垂体腺瘤主要表达PRL，起源于垂体腺细胞的PIT1谱系。它们是最常见的功能性PitNETs，占所有腺瘤的30 - 50%。除PIT1外，泌乳素细胞也表达ER-α。它们进一步细分为三种亚型:稀疏颗粒性泌乳素细胞腺瘤(SGLA)，致密颗粒性泌乳素细胞腺瘤(DGSA)和嗜酸细胞性干细胞腺瘤(ASCA)[sparsely granulated lactotroph adenomas (SGLA), densely granulated lactotroph adenomas (DGSA), and acidophil stem cell adenomas (ASCA)]。稀疏颗粒性泌乳素细胞腺瘤(SGLA)是最常见的亚型，对多巴胺激动剂治疗有良好的反应。SGLAs表现为高尔基样PRL表达，而DGLAs和ASCAs表现为弥漫性表达于细胞质中。ASCA 通常表现出分散的GH表达以及弥漫性PRL反应[SGLAs demonstrate Golgi-like PRL expression, while DGLAs and ASCAs show expression diffusely in the cytoplasm. ASCAs will usually demonstrate scattered GH expression as well diffuse PRL reactivity.]。 虽然泌乳素细胞可作为家族综合征(如MEN1、FIPA或Carney complex复合征)的一部分出现，但体细胞突变可出现在高达19.8%的泌乳素瘤中。最常见的突变是剪接因子3亚基B1 ( splicing factor 3 subunit B1,SF3B1)，该突变导致与垂体特异性阳性转录因子1结合更强，导致泌乳素水平异常升高，肿瘤生长更快。突变SF3B1的存在预示患者预后较差。此外，泌乳素细胞PitNETs显示多巴胺受体2 (DRD2)的高表达，这解释了多巴胺激动剂(如卡麦角林)治疗的有效性，并将其作为一线药物。它们也表达SSTR5，这就是为什么SSA可以影响泌乳素瘤。鉴于其对SSTR5的亲和力，帕瑞肽似乎是对该亚型最具有有效性的SSA。 需要进一步的多组学研究来阐明哪些泌乳素细胞PitNETs对药物治疗是难治性的。Delgrange等的一项研究发现，与女性相比，男性的泌乳素细胞PitNETs更容易出现治疗耐药性并表现出组织病理学上的进袭性，因此被认为是另一种高风险变体。由于其他研究的结果相互矛盾，因此需要利用多元分析进行进一步的研究。 5. 家族性PitNETs的发病机制 尽管大多数垂体肿瘤在本质上是散发的,5%的PitNETs是由单基因遗传突变的家族子集(图3)。PitNETs可分为孤立(只影响垂体)和综合征,如多发性内分泌瘤1和4 (MEN1/4),神经纤维瘤病1型,Carney复合征。家族性孤立性垂体腺瘤(FIPA)和MEN1是大多数垂体腺瘤家族性病例。FIPA的特点是在两个或两个以上的家庭成员中存在PitNETs，没有其他综合征特征。20%的FIPA患者芳香烃受体相互作用蛋白(AIP)基因突变阳性，该基因通常通过稳定细胞质中的芳香烃受体(AHR)来调节炎症通路；是在垂体分泌GH的细胞和PRL的细胞中广泛表达的肿瘤抑制蛋白。AIP突变促进20多岁患者的生长激素细胞和泌乳素细胞，40%的患者表现为巨人症，反映了其对年轻患者的影响。另一个关键特征是AIP突变使患者易患更侵具进袭性和更大的肿瘤，卒中风险增加，而这些肿瘤对生长抑素类似物反应较差。
图3。与垂体腺瘤相关的家族综合征或种系突变。AIP，芳烃受体相互作用蛋白;CDKN1B，细胞周期蛋白依赖性激酶抑制剂1B;FIPA:家族性孤立性垂体腺瘤;HPGL / PCC,遗传性副神经瘤-嗜铬细胞瘤;MAX, MYC相关因子X;MEN1/4，多发性内分泌瘤1/4;NF1,神经纤维蛋白1 1;PRKAR1A, cAMP依赖性蛋白激酶A (PKA) I型-α调控亚基(Riα);SDH、琥珀酸脱氢酶;TSC2，结节性硬化复合体2;USP8，泛素特异性肽酶8。星号(*)表示需要额外数据的候选基因。 MEN1患者通常表现为PitNET、原发性甲状旁腺功能亢进和胰腺神经内分泌肿瘤(如胃泌素瘤)的三联征[the triad of a PitNET, primary hyperparathyroidism, and a pancreatic neuroendocrine tumor (i.e., gastrinoma) ]。MEN1表型以常染色体显性方式遗传，位于11号染色体上的MEN1基因发生种系突变，这是一种普遍存在的转录辅助因子，通常调节G1 -S细胞周期蛋白，反过来又作为肿瘤抑制因子。它编码MENIN蛋白，MENIN蛋白是一种支架蛋白，并通过组蛋白甲基化作用影响细胞增殖。没有出现MEN1基因突变的MEN1综合征患者通常有CDKN1B突变;这种表型被称为MEN4综合征。与此相对应，MEN1垂体相关疾病通常表现为泌乳素细胞PitNEts，而MEN4综合征患者则表现为生长激素细胞PitNETs。携带MEN1突变的肿瘤比MEN1阴性肿瘤更具进袭性。 其他家族性综合征，如McCune-Albright综合征、Carney complex（复合征）和X-连锁肢端肥大巨人症（X-linked acrogigantism），可能导致PitNETs或较少见的垂体增生（pituitary hyperplasia）。McCune Albright综合征是由胚胎发生过程中GNAS基因Gln227或Arg201的错义突变（missense mutation）引起的，导致细胞内cAMP增加，随后激素调节紊乱。由于突变是在胚胎发生过程中自发获得的，受影响的细胞和无数的症状以嵌合体形式分布（ the cells affected, and myriad symptoms are distributed in a mosaic pattern）。典型的三联征是骨纤维结构不良、café-au-lait（牛奶咖啡）斑和功能亢进的内分泌疾病（ ostotic fibrous dysplasia, café-au-lait spots, and hyperfunctioning endocrinopathies），包括20%的患者出现肢端肥大症，81%的患者出现高泌乳素血症。在对112例MAS（McCune-Albright综合征）和肢端肥大症患者的综述中，54%的患者有PitNET，其中许多肿瘤对治疗有异常的耐药性。少数患者尝试手术治疗，但其很少治愈GH/IGF-1过量，只有30%的患者使用生长抑素类似物进行药物治疗控制了肢端肥大症。 卡尼复合征（Carney complex ）是另一种多发性内分泌瘤，通常以常染色体显性遗传性。70%的家族性患者是由17号染色体PRKAR1A基因的种系突变引起的，该突变导致了内分泌和非内分泌器官中蛋白激酶A (PKA)活性的失调和肿瘤的发生。PKA是cAMP依赖的苏氨酸激酶，参与许多细胞内信号转导过程，其在每种细胞类型中的作用依赖于存在的底物、其在细胞内的定位以及调控蛋白的活性。如Carney复合征PRKAR1A突变中所示，PKA调控功能的丧失会导致特定细胞的有丝分裂和细胞增殖增加，包括垂体前叶的生长因子。在一项对353名患者的研究中，这种突变导致12%的患者出现分泌GH的PitNET。PRKAR1A突变也在37%的更为罕见非家族性卡尼复合征患者中导致了病情发展。已得到描述，蛋白激酶A调控亚基的其他突变，如PRKACB。有趣的是，卡尼复合征导致的肢端肥大症可能是由于单个分泌GH的肿瘤、多个肿瘤或肿瘤周围正常垂体分泌过多所致。因此，外科医生可能需要采取更激进的切除术，包括牺牲垂体柄，以治愈卡尼复合征患者的肢端肥大症。来自儿科库欣病患者的证据也证实肾上腺-垂体负反馈的调节因子，CABLES1，作为一个新的垂体肿瘤易感基因。最后，家族性PA的筛查确定33%的家族含有钙粘蛋白相关的23 (CDH23)变体。 在X-连锁肢端肥大巨人症(XLAG)中，G蛋白偶联受体1 (GPR101)基因的体细胞或种系复制导致患病儿童人群中生长激素的过量释放和巨人症。患者可以发展为增生或PitNET，最常见的亚型是生长激素细胞/泌乳素细胞混合腺瘤。超量的生长激素和泌乳素分别导致早期线性生长加速和高泌乳素血症。这种复制是以X连锁的显性方式遗传的，所以杂合子的女性也会发生这种病理。大多数情况下，XLAG产生于GPR101的重新复制，因此只有一个个体受到影响;只有3例家族性病例得到描述。大约7.8 - 10%的巨人症患者携带这种突变。虽然PitNETs常为大腺瘤，但与AIP突变的生长激素细胞/泌乳素细胞混合大腺瘤相比，前者局部侵袭或引起垂体卒中的可能性较小。虽然PitNETs应以手术切除作为一线治疗，但GH受体拮抗剂可控制垂体增生。 神经纤维瘤病1型是一种以皮肤色素沉着改变和神经鞘肿瘤发展为特征的综合征（characterized by changes in skin pigmentation and development of nerve sheath tumors）。它的病理是由NF1基因的突变驱动的，该基因编码肿瘤抑制神经纤维蛋白，并以常染色体显性的方式遗传或源于从头突变（a de novo mutation）。虽然中枢神经系统肿瘤(如视神经胶质瘤)很常见，但垂体腺瘤很少与NF-1相关，但两者之间似乎没有明确的联系。同样，结节性硬化症和Lynch综合征很少与PitNET相关，然而，其与PitNET肿瘤的发生没有明确的联系。需要进一步的多组学研究来阐明这些关系。 “3PAs是”描述PitNETs、嗜铬细胞瘤（pheochromocytomas）和副神经节瘤（paragangliomas）之间关系的新术语。尽管它们可能同时发生，但越来越多的证据表明，经典的嗜铬细胞瘤/副神经节易感基因（pheochromocytoma/paraganglioma-predisposing genes）也可能促进垂体肿瘤的发生。这些肿瘤细胞由一种琥珀酸脱氢酶（ succinate dehydrogenase）的突变形式驱动，琥珀酸脱氢酶是细胞能量产生的关键酶，编码SDH亚基的四个基因(SDHx;SDHA, SDHB, SDHC, SDHD)与3PA相关。在较少的情况下，这种关联的其他遗传原因也有牵连，即男性遗传性内分泌综合征。涉及的PitNETs通常是泌乳素细胞、生长激素细胞或无功能性，代表更具进袭性和对治疗耐药的肿瘤。在一项对PitNETs和嗜铬细胞瘤/副神经节瘤患者的综合综述中，基因筛查是有限的，近一半的患者没有进行任何检测，这突出表明需要进行全面的全基因组学分析，以确定相关性/因果关系（ to ascertain association/causality ）。 6. 结论 对PitNETs转录因子特性的日益依赖可能会增加目前的激素免疫染色，并继续得到完善。对PitNET多组学的更好理解，将有助于改善我们对目前按金标准治疗的难治性PitNET的管理（Developing a better understanding of PitNET multiomics will be instrumental in improving our management of PitNETs that are refractory to our current gold-standard treatments. ）。多组学方法将允许较好的患者分类和预后预测。 |
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