·综 述·
(同济大学附属第十人民医院甲状腺乳腺外科，上海 200072)
【摘要】甲状腺癌是内分泌系统中最常见的恶性肿瘤，大部分患者在行甲状腺根治切除术后，联合I131放射治疗及药物化疗之后能够得到长期的生存率，但仍然有大约20%的患者，可能由于对化疗药物以及放射治疗不敏感，导致癌灶周围或者远处组织的转移。本文就甲状腺癌相关通路研究作一综述。
【关键词】甲状腺肿瘤；丝裂原活化蛋白激酶信号通路；磷脂酰肌醇激酶-蛋白激酶信号通路
甲状腺癌是内分泌系统中最常见的恶性肿瘤[1]。它依据组织来源可以分为4种类型：甲状腺乳头状癌、甲状腺滤泡状癌、甲状腺髓样癌和甲状腺未分化癌[2]。研究[2]显示，乳头状癌在碘供应充足地区，是最常见的甲状腺恶性肿瘤，而相较于碘缺乏地区，滤泡状癌更加常见;髓样癌的发病率不清楚，据估计为5%～10%;至于未分化癌，作为恶性程度最高的甲状腺癌，仅占甲状腺肿瘤中的2%，但患者生存周期通常不超过1年。绝大部分未分化癌患者在临床确诊时就已经发生了癌灶转移，相关治疗方法，如手术、化疗、放疗等，对于患者的生存率并无多大提高。
在甲状腺癌的发病过程中，某些基因发生突变或者发生移位、甲基化等异常时，通过激活相关的信号通路从而导致细胞增殖或者凋亡的异常，导致癌变的发生，常见的基因突变包括BRAF[3]、RAS[4]、PTEN[5]等，基因易位如RET/PTC[6]等,而各种基因转录或者蛋白的表达异常，都需要通过调控某些特定的细胞信号传导通路，诱发细胞突变，从而导致细胞增殖或者凋亡的异常，引起癌变的发生，而这些信号通路中，在甲状腺癌发生的过程中，重要的有丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase, MAPK)、磷脂酰肌醇3激酶-蛋白激酶B(phosphati-dylinositol 3-hydroxy kinase-serine/threo-nine kinase, PI3K-AKT)信号通路等，其他的信号通路还包括NF-κB、WNT-β-catenin等信号通路[7]。
MAPK信号通路在调节细胞存活、增殖以及癌变过程中发挥着重要作用。在甲状腺癌尤其是乳头状癌，当BRAF、RAS或者ALK基因发生突变，或者RET/PTC发生基因重排，MAPK信号通路就会被激活，从而调控细胞的凋亡和增殖，引起细胞恶性增殖[8]。在MAPK信号通路激活过程中，许多次级小分子能够协调、层联放大MAPK信号通路的致癌作用[9]。细胞外的基质中存在着诸多物质，包括某些蛋白及小分子物质等，其构成的细胞外微环境对细胞的调节作用至关重要，不仅仅提供了癌细胞生长的必须物质，并且还能够影响肿瘤细胞的特性，诸如活性、黏附力、迁移性以及增殖等[10]。某些具有致癌性蛋白，如BRAF-V600E，当其激活MAPK信号通路之后，细胞释放ISP1蛋白到细胞外基质，这种蛋白在细胞外基质中可以干扰或者调节某些蛋白，包括相关细胞膜受体、细胞因子、基质蛋白、血管生长因子等等，这些蛋白有可以负向传导信号，从而处于一种恶性循环状态，导致甲状腺肿瘤的恶化和转移[8-10]。细胞因子在细胞外基质中可以创造某种炎症性微环境，刺激细胞产生氧自由基等相关性物质，而氧自由基等相关物质可以激活MAPK信号通路，从而诱导细胞发生癌变[11]。因此，在甲状腺细胞外微环境中，存在着诸多次级分子，可以诱导MAPK通路的激活，从而导致癌变的产生。
研究[12]报道，BRAFV600E突变和甲状腺乳头状癌的预后密切相关，比如癌细胞侵犯能力增强、癌灶复发、放射性碘治疗的不敏感等等研究。研究[13]显示，在小鼠身上导入BRAFV600E突变基因以后，其更容易导致侵袭性甲状腺癌的发生。研究[14]显示，BRAFV600E可以沉默相关碘代谢基因的表达，引起甲状腺激素合成减少，当抑制BRAF/MAPK信号通路以后，碘代谢相关基因重新表达，当甲状腺激素合成减少后，反馈刺激促甲状腺激素的不断合成，从而使甲状腺不断受到促甲状腺激素影响，引起甲状腺的癌变，这可能是导致BRAFV600E突变的乳头状癌更具有侵袭性的原因。因而，根据癌细胞的基因型，采取靶向治疗，通过抑制MEK信号通路或者抑制BRAFV600E来选择性抑制乳头状癌中的BRAFV600E，从而改善乳头状癌的预后[15]。
PI3K-AKT信号通路在甲状腺癌变过程中也扮演着重要的作用，其通过调节细胞生长，抑制细胞凋亡，从而诱导甲状腺细胞发生癌变[16]。在甲状腺乳头状癌中，MAPK信号通路的激活起着重要的作用；而在甲状腺滤泡状癌当中，PI3K-AKT起着重要的作用。不同癌细胞类型，异常的基因不同，从而激活的信号通路不同[17-18]。当抑制PI3K-AKT信号通路时，可以明显的发现甲状腺癌细胞增殖受到抑制，说明PI3K-AKT信号通路的激活对于甲状腺癌的发生确实存在着明显的相关性[19]。最新研究[19]显示，当在狗动物模型中，上调PI3K-AKT信号通路相关基因的表达，甲状腺肿瘤的发生明显增加，提示PI3K-AKT信号通路在甲状腺癌中发挥着重要的作用。
PTEN是迄今为止发现的第一个具有磷酸酶活性的抑癌基因，在许多不同类型的肿瘤组织、移植瘤、肿瘤细胞系和多种进展期肿瘤组织(如脑肿瘤、乳腺癌、子宫内膜癌、前列腺癌、膀胱癌、甲状腺癌及非小细胞肺癌)中存在着PTEN基因不同程度的突变或丢失;可作为脂质磷酸酶，负性调控P13K-AKT通路，调控细胞增殖和凋亡；也可作为蛋白磷酸脂酶，抑制MAPK信号通路[20]。PTEN作为抑癌基因之一，其发生突变或者缺失导致PI3K-AKT信号通路激活，在绝大多数的肿瘤发生过程中，扮演着重要的角色[21]。在Cowden综合征中，PTEN基因突变或者缺失，是甲状腺滤泡细胞发生癌变的基因层次基础[7]。当PTEN基因发生甲基化，导致参与PI3K-AKT信号通路中相关基因的突变，如RAS基因的各种亚型的突变、PIK3CA基因的突变和异常增殖以及PTEN基因自身的突变。当这些基因突变之后，异常激活PI3K-AKT信号通路，反过来又使PTEN基因发生异常的甲基化修饰，使PTEN基因沉默，从而使细胞始终处于自我增殖的循环过程中，导致肿瘤或者癌变的发生[7]。
NF-κB信号通路过往一直认为在炎症反应中有着重要的作用。最新的研究[21]证明，在甲状腺癌中，NF-κB信号通路具有控制细胞的增殖和抗凋亡作用。NF-κB信号通路可以上调某些蛋白，激活MAPK信号通路，而参与MAPK信号通路激活的刺激因子，如RET-PTC, RAS和BRAF-V600E也同样可以激活NF-κB信号通路[22]。目前针对NF-κB通路的靶向治疗，在体内和体外的实验中，取得了很多令人期待的效果，如伊马替尼联合紫三醇共同作用于癌细胞发现对癌细胞的杀伤作用增强[23]；动物模型中联合NF-κB抑制剂进行131I放射治疗等都取得了良好的效果[24]。
WNT-β-catenin信号通路，能够调控细胞的生长和增殖，同时也可以调控干细胞的分化过程，在诸多肿瘤过程中，都可以发现WNT-β-catenin信号通路的激活[25]。当WNT信号传入以后，β-catenin进入细胞核，并且协调转录相关肿瘤促进基因，引起细胞组织的癌变[26]。在甲状腺癌细胞中，WNT-β-catenin信号通路通常被一种突变基因CTNNB1(编码β-catenin蛋白)所激活，尤其是在未分化型甲状腺癌当中，因此，未分化甲状腺癌中β-catenin表达高于其在分化型甲状腺癌中的表达，从而可以推断β-catenin在甲状腺恶性程度的过程中起着重要的作用[26]。GSK3β激酶将β-catenin磷酸化之后，β-catenin发生降解，PI3K-AKT信号通路激活后使GSK3β激酶发生磷酸化，激活WNT-β-catenin信号通路，β-catenin释放进细胞核，协调转录相关肿瘤促进基因，引起细胞组织的癌变，从而促进肿瘤的恶变和转移[27]。
在甲状腺癌发生、发展过程中，信号通路的调控通常不仅仅通过其中单个信号通路，往往是联合多个信号通路共同调节细胞的生长变化等等。例如：在甲状腺肿瘤发生过程中，RAS信号可以同时激活MAPK信号通路和PI3K-AKT信号通路，但是突变之后，其更倾向于激活PI3K-AKT信号通路；在甲状腺腺瘤中，RAS基因突变很常见，表明RAS基因突变在甲状腺滤泡细胞癌变过程中发挥着重要的作用[28]。目前还没有关于抑制RAS突变基因的临床试验，但是通过抑制MAPK信号通路和PI3K-AKT信号通路的激活，间接上抑制了RAS突变基因发挥作用。RET/PTC是在甲状腺乳头状癌中发现的一种染色序列易位重排，在PTC细胞中RET/PTC基因重排普遍存在，而在正常甲状腺组织及良性甲状腺病变中不表达或基本不表达，所以RET/PTC重排可以作为诊断PTC较特异的指标。临床上常见的是RET/PTC1和RET/PTC3，前者发生率占易位发生的60%～70%，后者占20%～30%[28]。当易位重排发生后，刺激细胞中RET短肽形成二聚体，其产生的嵌合体使RET原癌基因编码的酪氨酸蛋白激酶发生激活。通过下游MAPK或者PI3K-AKT信号的传导使甲状腺滤泡上皮细胞发生恶性。
在甲状腺信号通路肿瘤研究中，不断有新的基因功能被揭示，通过相关的信号通路发生作用。随着基础和临床的不断研究，这些都将为甲状腺肿瘤的临床治疗提供新的思路和方案。
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Research progress on signal pathways in thyroid cancer
【Abstract】Thyroid cancer is the most common endocrine malignancy.Most patients are managed successfully with a combination of radioiodine and levothyroxine treatment following complete thyroidectomy, while still nearly 20% patients will develop a local or distant recurrence, perhaps because of insensitivity to conventional chemo-and radio-therapy.This article reviews the recent progress on signal pathways in thyroid cancer.
【Key words】thyroid carcinoma；MAPK signal pathways；PI3K-AKT signal pathways
doi：10.16118/j.1008-0392.2015.05.027
收稿日期：2014-11-18
基金项目：国家自然基金项目(81272240)
【中图分类号】R 736.1
【文献标志码】A
【文章编号】1008-0392(2015)05-0125-04