细胞凋亡与甲状腺疾病的关系

李佳欣 综述，王 琦，潘红梅审校（昆明医科大学公共卫生学院，云南昆明650500）

细胞凋亡与甲状腺疾病的关系

李佳欣 综述，王 琦△，潘红梅审校
（昆明医科大学公共卫生学院，云南昆明650500）

甲状腺疾病/病理学； 细胞凋亡； 基因； 综述

甲状腺作为人体最大的内分泌腺，在维持激素平衡，调节机体各组织器官正常运作过程中发挥着重要作用。细胞凋亡在维持多细胞生物健康生存中扮演着极其重要的角色，在正常和病理甲状腺组织中，均存在细胞凋亡。因此，研究细胞凋亡与甲状腺疾病的关系可为揭示甲状腺疾病的发病机制提供帮助。

1 细胞凋亡的概念

Kerr等[1]早在1972年就提出了细胞凋亡（apoptosis）的概念。细胞凋亡是涉及一系列基因的激活、表达及调控等作用，为维持内环境稳定，由基因控制的细胞自主地有序死亡。细胞凋亡是作为一种生理性“自觉自杀”的主动过程，而不是被动过程；它是机体维持器官组织正常代谢和免疫耐受所必需的生理过程；是细胞为更好地适应生存环境而主动争取的一种死亡过程，与病理条件下自体损伤现象有本质上的区别。

正常情况下，细胞凋亡与增殖处于动态平衡之中，这种平衡一旦打破将导致一系列疾病。凋亡异常是许多恶性肿瘤的明显特征[2]，主要原因是促进凋亡基因与抑制凋亡基因表达失衡，使细胞无法进行正常的凋亡，意味着细胞存在持续恶性增殖的可能。高虹等[3]应用免疫组织化学检测34例甲状腺癌及10例结节性甲状腺肿、9例甲状腺腺瘤组织病理标本中的细胞凋亡指数（apoptosis index，AI），发现甲状腺癌组织中有较高水平细胞凋亡，Fas、FasL、Bcl-2及Bax的表达均明显增强，并且通过参与调节细胞凋亡而与甲状腺癌的发生有关。提示在甲状腺癌组织中也存在高水平的细胞凋亡，原因可能与肿瘤细胞增殖快，其凋亡率相应增加有关。即便如此，在肿瘤细胞中，凋亡速率远不及增殖速率，二者之间也存在一种恶性的相对平衡。

2 甲状腺激素对细胞凋亡的影响

甲状腺的主要作用是合成甲状腺素，而甲状腺素对维持身体的正常发育和促进新陈代谢有着极其重要的作用。碘化物进入细胞后，经甲状腺过氧化酶的作用，产生活性碘迅速与胶质腔中的甲状腺球蛋白分子上的酪氨酸基结合，形成一碘酪氨酸（MIT）和二碘酪氨酸（DIT），MIT和DIT通过甲状腺氧化酶的作用偶联结合成甲状腺素（T4）和三碘甲状腺原氨酸（T3），贮存于胶质腔内，合成的T4和T3主要与血浆中甲状腺素结合球蛋白结合，分泌至血液循环后，调节血中甲状腺素的浓度。

在分裂中的内皮细胞、肿瘤细胞、破骨细胞和某些其他细胞的细胞膜上存在大量的结构蛋白，即整合素αvβ3，它包含有特定的甲状腺激素受体[4-5]。整合素αvβ3在肿瘤细胞相关血管形成中提供了重要的支撑。在血管模型研究中，用药物和免疫法抑制甲状腺激素对αvβ3的作用，可以有效减少血管生成活性[6]。

对于整合素甲状腺激素受体来说，很多体外研究都证实，在人类肿瘤细胞中，T4是一种增殖因子[7-9]。在这方面，T4的作用远远超过T3。他们都可以等效的刺激癌细胞增殖，但是T3在体内的生理水平远远低于T4。一些临床研究显示，晚期癌症患者，用药物诱导其低甲状腺素血症，即维持正常的T3水平和甲状腺功能而大幅度降低T4水平，与肿瘤的缩小或稳定、不再扩大有关[10]。肿瘤细胞有一系列抵抗凋亡基因转录的防御措施，如恶性肿瘤细胞相互黏附，恶性肿瘤细胞与正常细胞黏附等来抵抗化疗诱导其凋亡[11]。内在的凋亡通路包括化疗和放疗诱导的DNA损伤和（或）产生自由基，启动线粒体内的死亡信号，而P53是这一信号激活的关键。外在凋亡通路被细胞表面称为死亡相关配体的特异性受体激活，包括肿瘤坏死因子 α（TNF-α）和 Fas配体[12]。而甲状腺激素在内在和外在凋亡通路中均有抗凋亡的作用，都是通过αvβ3，由甲状腺激素调节，特别是T4的生理浓度。甲状腺激素及其激素类似物可以影响促凋亡p53基因的作用[9]，也影响凋亡相关基因的转录[13-15]。Mukherjee等[16]发现，给甲状腺功能低下的小鼠补充T3可以抑制其肝细胞因为线粒体内膜损伤而引起的凋亡。已有研究证明，甲状腺激素可通过抑制TNF-α，和Fas配体基因表达，从而抑制滋养层细胞凋亡[17]。甲状腺激素分泌减少，与乳腺癌[18]和肝癌细胞凋亡增加有关[19]。这可能与促凋亡基因p53会在甲状腺功能低下动物的肿瘤细胞中表达增加有关[20]。

目前，很多抗癌药物都在从破坏癌细胞、抵抗凋亡的防御机制方面研发。但是，甲状腺激素的抗凋亡作用在化疗过程中的机制尚不清楚，更深入的研究也许可以为肿瘤细胞的抗化疗提供新的解决办法[21]。

3 几种相关蛋白与甲状腺疾病

3.1 Survivin 利用效应细胞蛋白酶受体-1-cDNA，1997年Ambrosini等[22]在耶鲁大学的人类基因组文库中首先克隆出Survivin基因。抗凋亡蛋白家族的成员中它是迄今为止最小的，而它的凋亡抑制作用却是最强大的。这种强大的抗凋亡作用表现在正常组织中几乎没有表达，而高表达于几乎所有的恶性肿瘤中[23]，揭示了恶性肿瘤和细胞凋亡抑制之间的关系尤为直接，引起了许多学者的关注。巨涛[24]通过免疫组织化学检测Survivin蛋白在不同甲状腺病变组织中的表达，发现Survivin在甲状腺癌及非癌组织中均有表达，但是其在甲状腺癌中的阳性表达率高达60.00%，明显大于在非癌组织中（7.50%）的阳性表达率。提示在甲状腺癌的发生发展中，Survivin蛋白可能主要通过抑制细胞凋亡，从而使正常细胞持续生长，破坏其与凋亡的平衡，获得永久分裂的恶性特点。刘钢等[25]应用免疫组化法检测68例甲状腺癌、54例甲状腺腺瘤、32例癌旁组织和23例正常甲状腺组织中Survivin的表达情况，发现Survivin的表达水平随着肿瘤恶性程度的增高而增高，在正常组织中表达则为0。Survivin在髓样癌组和未分化癌组显著高于乳头状癌组，淋巴结转移组高于未转移组，Ⅲ、Ⅳ期组高于Ⅰ、Ⅱ期组，肿瘤的恶性程度与Survivin的表达相关。因此，Survivin表达水平可作为判断甲状腺癌恶性程度的重要参考指标。而在甲状腺乳头状癌组织中，王迎雪[26]通过应用免疫组织化学方法检测发现，同样也存在Bcl-2、Survivin蛋白的异常表达。Survivin的阳性高表达与甲状腺乳头状癌的侵袭性、淋巴结转移密切相关。Sugawara等[27]应用免疫组化法发现Survivin mRNA可作为鉴别甲状腺淋巴瘤和桥本甲状腺炎（HT）的指标，他研究了Survivin mRNA的表达，甲状腺淋巴瘤的淋巴样细胞经过免疫组化染色证实有着丰富的Survivin蛋白的表达，甲状腺淋巴瘤中Survivin mRNA水平也明显高于HT。对照研究端粒酶逆转录酶（hT-ERT mRNA）在甲状腺淋巴瘤和HT中的表达，hT-ERT mRNA定量对二者鉴别没有作用。以上研究表明，Survivin蛋白的表达不仅与甲状腺癌密切相关，而且可用于临床鉴别，并且和甲状腺癌的恶性程度、临床分期及淋巴结转移均有密切的关联。因此，研究Survivin对甲状腺癌细胞增长的抑制作用，利用RNAi技术沉默Survivin基因，或可作为甲状腺癌基因治疗的新靶点。许珂玉等[28]通过实验发现，RNAi组的细胞增殖主要被阻断在增殖周期的G0/G1期，AI明显高于其他各组。表明在增殖早期RNAi就起作用，达到类似基因敲除的效果，能够有效地阻断Survivin的表达，促使细胞发生凋亡。

3.2 Bcl-2 王迎雪[26]在甲状腺乳头状癌组织中发现，甲状腺乳头状癌患者的病情严重程度及不良预后均与Bcl-2的阳性高表达有关。Bcl-2是B淋巴细胞瘤/白血病-2基因，1984年首次在研究B细胞白血病和非霍奇金滤泡淋巴瘤中高发的t染色体异位时被发现。Bcl-2是抗细胞凋亡家族的一员，是第一个被发现的抗细胞凋亡而非促细胞增殖而起作用的癌基因。王瑞华[29]在研究中发现，Bcl-2可能是通过内质网应激途径激活抵抗细胞凋亡的作用。郭民英等[30]应用免疫组化法在甲状腺癌组织对Bcl-2的表达进行了检测，发现Bcl-2在甲状腺腺瘤及正常甲状腺组织中的表达率明显低于甲状腺癌，提示Bcl-2表达增加可能与甲状腺肿瘤的发生有关。并且Bcl-2在恶性程度较低的乳头状癌中阳性率明显低于恶性程度较高的未分化癌和滤泡状癌；对比相应的无淋巴结转移和临床Ⅰ、Ⅱ期病例，Bcl-2阳性率在有淋巴结转移病例或临床Ⅲ、Ⅳ期病例中也明显升高，提示Bcl-2过量表达可能与甲状腺肿瘤的发展有关；预后越差，Bcl-2阳性表达程度越高。该结果与熊少伟等[31]的研究结果相同。甲状腺癌、甲状腺腺瘤及癌旁甲状腺组织常见Bcl-2阳性反应。其中，在甲状腺癌组织中Bcl-2阳性率均高于其他各组织。熊洁萍等[32]对比甲状腺癌组织与HT组织发现，Bcl-2蛋白在前者表达要更为明显，因此推测Bcl-2的异常高表达可能与甲状腺癌的发病有关。Bcl-2的异常表达不仅见于甲状腺癌组织中，在自身免疫性甲状腺疾病中也十分多见，受到很多研究者的关注。为了探讨凋亡调节蛋白Bcl-2和Bax与Graves病（GD）发病机制的关系，王加林等[33]检测了54例GD和10例正常甲状腺组织Bcl-2、Bax的表达。Bcl-2和Bax同属于Bcl-2家族。前者具有抑制细胞凋亡作用，Bax促进细胞凋亡。如果Bcl-2过度表达与Bax形成的异二聚体就会引起细胞凋亡减少。王加林等[33]的研究表明，正常甲状腺细胞中Bcl-2和Bax表达（即阳性颗粒面积、平均光密度和积分光密度）均较GD甲状腺细胞低，GD甲状腺细胞中Bcl-2又较Bax升高，而正常组没有这一现象。Bcl-2与Bax比值在GD甲状腺细胞中更明显高于正常组。GD患者甲状腺肿大，功能亢进可能与Bcl-2的表达升高、进而与Bax形成的异二聚体抑制甲状腺细胞凋亡有关。姬秋和等[34]为了了解在HT中细胞凋亡调节蛋白Bcl-2和Bax的分布变化及其意义，采用免疫组织化学方法，检测了17例HT患者的甲状腺标本，结果显示，HT中Bax的免疫染色强度显著高于对照组，Bcl-2免疫染色强阳性细胞分布与Bax相反，在位于浸润淋巴滤泡附近分布较少，提示HT中甲状腺滤泡细胞的凋亡是由Bcl-2和Bax共同参与的，而非由Bcl-2减少单一决定。Bcl-2和Bax这种高表达呈现特征性分布，可能与HT疾病的发生发展有关。在治疗方面，化学合成的siRNABcl-2可以有效沉默Bcl-2在低分化甲状腺癌 （PDTC）细胞模型中的表达，加速细胞凋亡；siRNA-Bcl-2和碘131二者联合应用对PDTC细胞的凋亡作用有十分显著的协同效果，为siRNA-Bcl-2成为PDTC的靶向治疗分子提供了可靠依据[29]。

3.3 p53 存在野生型和突变型2种亚型的p53基因是已知最重要的抑癌基因。前者在组织中以潜在的低水平形式存在，诱导细胞凋亡，维持细胞正常生长，是重要的细胞恶性增殖抑制剂。相反，突变型p53基因可引起细胞的癌变，并且是癌症预后不良的标志，现有研究中免疫组织化学所检测的主要为突变型。Bachmann等[35]研究了P53蛋白表达量是否与甲状腺癌预后有关，发现P53蛋白的过度表达可作为一个预后的检测指标。因此，对于肿瘤疾病的发生、发展和恶性程度，诊断及预后情况，检测突变型P53具有重要意义。郭民英等[30]研究显示，在甲状腺癌中P53蛋白的阳性率明显高于甲状腺腺瘤。P53突变及突变型P53高表达导致甲状腺组织细胞异常增殖，可能是导致甲状腺肿瘤发生的原因，肿瘤细胞分化程度与P53表达也密切相关。而在甲状腺乳头状癌组织中也发现P53蛋白表达明显高于甲状腺良性组织。P53表达上调可作为甲状腺乳头状癌恶性程度的判断指标。甲状腺乳头状癌的临床分期和淋巴结转移与P53蛋白的表达有明显关系[36]。

4 碘对甲状腺细胞凋亡的影响

长期过量的碘摄入对甲状腺的影响引起了许多研究者的关注。碘的过量摄入可以导致诸多甲状腺疾病的发生，而原因之一可能是碘可以通过多种途径参与细胞凋亡。刘超等[37]发现低浓度碘可抑制凋亡，而中、高浓度碘则促进细胞凋亡。其原因可能是碘通过参与调节Fas、sFas、Bcl-2及Bax的表达从而影响甲状腺细胞凋亡的发生。Markovic等[38]研究表明，高碘可以通过促进Bax过度表达诱导EAT大鼠甲状腺细胞凋亡。但是高浓度碘可以诱导细胞凋亡的观点存在一些争议。动物实验研究发现，高碘对Bcl-2和Bax表达均可以产生促进作用[39]。通过体内实验研究，Vitale等[40]也发现，在碘过量的情况下并没有引起Bcl-2和Bax表达的改变。Bcl-2家族受碘影响进而扰乱正常甲状腺细胞凋亡的机制有待于进一步研究。

5 结 论

细胞凋亡概念的提出至今已几十年时间，引起了研究者们对其成分和机制广泛而深入的研究。细胞凋亡发生紊乱与疾病的发生密切相关。甲状腺在维持人体正常的激素分泌、协调各组织器官正常运作中具有重要作用。因此，对于甲状腺细胞凋亡级联反应中的环节及其具体作用机制的研究尤为重要。各种影响因素的具体作用位点及作用方式，甲状腺激素对细胞凋亡影响的进一步阐明，将对甲状腺疾病的早期预防，良恶性肿瘤的鉴别和治疗提供更有效的解决方法。

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10.3969/j.issn.1009-5519.2016.24.020

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：1009-5519（2016）24-3799-04

2016-07-27）

△通讯作者，E-mail：lwangqi@163.com。