垂体腺瘤分型的历史、现状及展望☆

刘小海　冯铭　王任直

·综 述·

垂体腺瘤分型的历史、现状及展望☆

刘小海*冯铭*王任直*

垂体腺瘤 常规病理分型 分子病理分型

垂体腺瘤分型（pituitary adenoma,PA）种类繁多：内分泌科医生根据临床表现和内分泌激素水平，进行临床功能分型，包括无功能垂体腺瘤(nonfunctional PA,NFPA)、泌乳素垂体腺瘤（prolactin,PRL）、生长激素垂体腺瘤（growth hormone,GH）、促肾上腺激素垂体腺瘤（adrenocorti cotro⁃phic hormone,ACTH）、促甲状腺激素垂体腺瘤（thyrotropin, TSH）和多功能型垂体腺瘤等；神经外科及影像科医生则根据肿瘤的大小、形态和术中所见，进行肿瘤大小分型（微腺瘤、大腺瘤和巨大腺瘤）和生物学行为分型（侵袭性腺瘤和非侵袭腺瘤）；病理科医师基于肿瘤组织和细胞病理形态学特点，进行常规病理学分型；而2004年WHO分型根据肿瘤有丝分裂指数、Ki-67指数及P53分为典型性垂体腺瘤和非典型性垂体腺瘤。因此，由于研究者的关注角度不同，导致多种分型并存。目前临床应用的最广泛的临床功能分型，是从肿瘤分泌激素种类和临床表现角度出发，并不能在肿瘤分子发生机制水平揭示各型垂体腺瘤的区别，因此，这种分型不能准确指导临床诊治，亦不能提示患者预后。纵观乳腺癌、肺癌等其他恶性肿瘤，目前临床研究及诊疗努力的方向是：在肿瘤分子水平，阐明其发生机理，绘制肿瘤发生的分子网络；根据不同的发生机制，将肿瘤的常规分型深入到分子病理分型；并以此为基准，针对不同的个体，进行个性化治疗（personalized therapy），这也是精准医学（precision medicine）的基本含义。虽然垂体腺瘤是良性肿瘤，但其诊治路径的发展方向仍应与恶性肿瘤一致。因此，我们期望通过对垂体腺瘤发生机制的转化医学研究（Translational Medicine），在分子水平，揭示垂体腺瘤的发生、发展机理，绘制垂体腺瘤发生发展的分子调控网络，制订分子病理分型；并以此为基准，进行个性化治疗[1]。更为重要的是，针对垂体腺瘤分子病理分型的研究，可以作为良性肿瘤转化研究的典型案例，为医学界提供研究良性肿瘤的良好模型和思路[2]。本文对垂体腺瘤病理分型的历史、现状及最新的分子病理分型进展做一综述，并根据目前已有垂体腺瘤发生机制的研究成果，对未来可能分子病理分型进行展望，以期明确垂体腺瘤转化研究的重点。

1　原始分型

有关垂体腺瘤书面记载的证据可以追溯到古埃及时代：阿肯那顿法老（Pharaoh Akhenaten，公元前1352-1336年）的肢端肥大症表现很可能由于患有垂体生长激素腺瘤[3]。PIERRE MARIE最早于1886年对肢端肥大症做了详尽的描述[3]。一年后，MINKOWSKI的论文中首次明确了肢端肥大症与垂体腺瘤的关系[4]。而神经外科先驱库欣（HARVEY CUSHING）教授，与几乎同时代的SIMMOND教授和SHEE⁃HAN教授，分别详细描述了垂体的内分泌功能[5]。1948年，Harris教授首先确定了垂体前叶分泌的多种激素，并证实被下丘脑调节，从而真正开始了对垂体及垂体疾病的研究，具有里程碑意义[6]。而下丘脑-垂体轴的研究成果，造就了三位诺贝尔奖获得者：1954年DU VIGNEAUD，1977年GUILLEMIN和SCHALLY。

20世纪，明确垂体细胞与垂体功能之间关系成为迫切任务之一。在20世纪60年代，CALVIN EZRIN博士在加拿大多伦多建立了一个垂体实验室，并通过组织化学染色研究，发现了多种不同腺垂体细胞。根据细胞浆染色结果，可以分为嗜酸性垂体细胞（约占前叶细胞总数的15%），嗜碱性垂体细胞(约占50%)和嫌色性垂体细胞（约占15%）[7]。这是关于原始分型的最早记载。1982年，SCHONEMAN根据肿瘤细胞细胞浆苏木精-伊红（Hematoxylin Eosin,HE）染色结果，将垂体腺瘤分为嫌色性、嗜酸性、嗜碱性及混合性腺瘤，并很快得到广泛应用。当时认为：嗜酸性垂体腺瘤过度分GH，造成巨人症和肢端肥大症；嗜碱性垂体腺瘤过度分泌ACTH，造成库欣病；而嫌色性垂体腺瘤不过度分泌激素，是无功能垂体腺瘤。但是，这些病理分型依据是肿瘤细胞细胞浆HE染色结果，并非对肿瘤细胞分泌激素的染色，且缺乏对肿瘤组织病理形态学特征的观察。同时，这种分型不能将肿瘤临床表现和内分泌学特性联系起来，某一病理分型可能对应多种内分泌症状，一种内分泌症状也可对应多种病理类型，如嗜酸性腺瘤不仅可以是生长激素腺瘤，还可以是泌乳素腺瘤，也可以是无功能腺瘤；同理，嗜碱性垂体腺瘤除了过度分泌ACTH外，也可以是静止性出题促肾上腺皮质激素腺瘤，也可以过度分泌其他激素。而嫌色性垂体腺瘤也可以分泌GH、ACTH、PRL、TSH、卵泡刺激素（follicle-stimulating hormone，FSH)、黄体生成素（Luteinizing Hormone,LH）和alpha亚单位（α-sub⁃unit）等激素[8]。因此，此种分类法不能提示肿瘤的内分泌学特征和临床类型，在肿瘤的细胞衍化及生物学行为方面也不能提供任何信息，对临床诊治无实际意义，目前已弃用，被临床功能分型所替代[9]。

2　临床功能分型

20世纪70年代和80年代是免疫组化和电镜技术指导分型的时代。垂体研究领域KALMAN KOVACS博士和EVA HORNVATH博士对腺垂体细胞和肿瘤细胞进行免疫组化染色，并以此来对垂体腺瘤进行分类，即我们目前仍广泛采用的临床功能分型的前身。1965年，国际垂体腺瘤联合会采用腺垂体细胞所分泌的激素来命名正常垂体细胞。基于垂体的多细胞构成，KALMAN KOVACS正式提出了基于肿瘤细胞分泌激素类型的分型[9]。经过完善，衍化为广泛应用的临床功能分型。此类分型综合了患者的临床表现，过度分泌激素类型和免疫组化染色结果三方面，将垂体腺瘤分为：NFPA、PRL腺瘤、GH腺瘤、ACTH腺瘤、TSH腺瘤和多分泌垂体腺瘤（如GH-PRL混合型等）。临床功能分型，不仅充分考虑了患者的临床表现和内分泌学特征，而且从病理水平结合了组织形态学、免疫组化及电镜超微结构的结果，对临床诊断、治疗方式选择和预后判断有一定帮助，是目前临床应用最为广泛的一种分型方法。

3　分子病理分型

临床治疗中常常发现，同一病理类型的肿瘤病人，处于相同的TNM分期，选择同样的治疗方法，对手术、放疗和化疗的反应不同，预后也差异很大。为什么会出现这种情况呢？归根结底，主要是因为肿瘤是一种基因组改变导致的疾病，基因组改变包括点突变，拷贝数改变和重排等。处于相同常规分型和TNM分期的肿瘤患者，肿瘤发生的分子机理可能不同，如果使用同样的治疗方法，效果必然不同，预后也不同[10]。1999年，GOLUB T R等在《Science》上撰文，最先提出分子病理分型的概念：利用分子分析技术，对基因组及表观遗传进行诊断研究，揭示肿瘤发生机制，对肿瘤进行分子病理分型[22]。这种分型是相对于目前最常用的肿瘤常规分型提出的，首次提出从肿瘤的分子发生机制层面来对肿瘤进行分类，绘制肿瘤发生发展上的分子调控网络，并以此作为治疗的依据，从而达到个体化治疗[11]。

同理，基于临床表现、免疫组化及血清激素放免测定的垂体腺瘤临床功能分型，未能揭示肿瘤在分子发生机理方面的不同，近年来弊端渐显，很多临床的问题不能解释[12]，例如：垂体腺瘤的正常人群检出率高达16.7%，可见绝大部分肿瘤在体内发生后即生长静止，而仅有少部分肿瘤生长迅速，其中机理何如？控制肿瘤发生后生长速率的机制是什么？为什么有些肿瘤膨胀性生长，有些侵袭性生长？为什么手术全切后有些肿瘤得以彻底治愈，有些极易复发？为什么某些肿瘤对放化疗敏感，而某些肿瘤耐药耐放疗等[13-17]？对垂体腺瘤的转化研究不足，垂体腺瘤的发生、发展机理不明确，严重限制了垂体腺瘤分子病理分型的发展和临床诊治效果的提高。这些问题给临床诊治工作造成很大困惑，仅仅依靠现有的临床功能分型并不能解释以上问题。

目前公认，垂体腺瘤的发生是由于基因(原癌基因或抑癌基因)的改变选择性地使垂体细胞异常增殖,即垂体腺瘤为单克隆起源。原癌基因激活涉及gsp癌基因、Ras基因、PKC-a基因、C-myc基因及垂体肿瘤转化基因(PTTG)等[18,19,20]。PTTG在垂体腺瘤中高度表达,分泌激素型最明显,侵袭性腺瘤高于非侵袭性腺瘤,而正常垂体组织中没有。抑癌基因的失活也涉及多方面,近来对MEN 1基因研究较多。MEN 1基因于染色体11q13上,MEN 1和部分散发垂体腺瘤存在11q13位点的杂合丢失。这些说明不同类型的垂体腺瘤存在不同的分子机制。WHO于2004年组织垂体基础研究和临床诊治方面的学者，根据已有的研究成果，提出了垂体腺瘤的分子病理分型的雏形[21]，见表1。

2004年WHO分型阐明了垂体腺瘤从肿瘤干细胞发展成为各型肿瘤过程中的各类决定性转录因子，如Pit1、Tpit等，对垂体腺瘤在分子发生水平进行了重新划分，解释了一些临床问题，例如临床上为何常见GH和PRL混合型腺瘤，不同颗粒腺瘤的预后差别等。但是，其检测分子繁多、方法复杂、费用高昂，且针对特异性转录因子又暂无特异性的靶向治疗方法。目前临床上仍然不能广泛应用，临床使用分型仍以功能分型应用为主，分子分型为辅[22-24]。因此，如何在肿瘤基因组水平和转录组水平完善并深化垂体腺瘤分子病理分型，已成为目前垂体腺瘤研究领域亟待解决的问题。

4　展望

垂体腺瘤的转化医学研究常常受到以下障碍的影响。一，垂体腺较小，位置深在，且功能重要，很难获得用于转化研究的正常垂体。二，目前尚无良好的人垂体腺瘤细胞系及人垂体腺瘤动物模型，相关研究多在鼠源垂体腺瘤细胞系及动物模型上展开。但是，鼠源垂体腺瘤永生化细胞系多为转入癌基因后转化而得，其生物学性状已接近恶性肿瘤细胞，且与人垂体腺瘤细胞存在种属差异，在此平台基础上获取的实验数据与临床实际有较大偏倚。三，肿瘤基因组的检测和诊断存在特殊的难题。例如：由于混杂有大量非肿瘤细胞，肿瘤基因组改变在临床标本中出现频率很低。加之这些方法局限于已知变异的发现，不能快速系统的检测全部基因组，使我们不能充分了解驱动肿瘤形成和转移的基因组改变的全部背景。国际上多个课题组正在利用或拟利用第二代测序平台对垂体腺瘤全基因组、全外显子组和转录组等进行大规模、高深度的测序研究。上海华山医院赵曜课题组利用全外显子组测序技术，在国际上首次发现ACTH型垂体瘤特有的高频泛素特异性蛋白酶8(Ubiquitin carboxyl-terminal hydrolase 8,USP8）基因突变；明确了该突变在ACTH型垂体瘤中的频率高达60%；并进一步证实USP8基因突变可通过增强EGFR-MAPK信号通路，介导ACTH的过度分泌[25]。这项发现是对库欣病认识历程中的巨大跨越，由此推动该病的治疗跨入精准医学时代。在垂体无功能腺瘤方面，英国牛津大学医院THAKKER教授课题组通过对7例垂体无功能腺瘤样本及对应的外周血标本进行了基因组测序研究，并未发现有效的基因突变[26]。在垂体GH腺瘤中，芬兰赫尔辛基大学KARHU教授课题组对12例垂体GH腺瘤样本及对应的外周血标本进行了基因组测序研究，亦未发现有效的基因突变[27]。这是垂体腺瘤领域，仅有的基因测序方面的报道，因此，我们认为，各型垂体腺瘤遗传学水平的基因突变需要进一步进行深入研究，同时，基因表观遗传的改变如DNA甲基化、组蛋白修饰、miRNA和lncRNA等在垂体腺瘤发生发展中扮演更重要的角色。

可以预测，随着分子遗传学技术特别是基因组测序技术的巨大进步，通过对癌基因和抑癌基因的高通量筛选，深入了解垂体的发病机制成为可能，而基于发病机制的分子病理分型，将指日可待。

表1　2004年WHO垂体腺瘤分型

[1]ZEBRACKA-GALA J,RUDNIK A,HASSE-LAZAR K,et al. Molecular classification of pituitary adenomas：in search for crite⁃ria useful for high-throughput studies.[J]Endokrynol Pol,2016，67(2)：148-156.

[2]MELMED S.Pituitary Medicine From Discovery to Patient-Fo⁃cused Outcomes.[J].J Clin Endocrinol Metab,2016,101(3)：769-777.

[3]Asa SL,Mete O.A history of pituitary pathology.Endocr Pathol. 2014,25(1)：6-11.

[4]MINKOWSKI O.Ueber einen Fall von Akromegalie[J].Berl Klin Wochenschr,1887,24：371-374.

[5]CUSHING H.The basophil adenomas of the pituitary body and their clinical manifestations(pituitary basophilism)[J].Bull Johns HopkinsHosp,1932,50：137-195.

[6]EZRIN C,SWANSON HE,HUMPHREY JG,et al.The delta cell of the human adenohypophysis：its response to acute and chronic illness[J].J Clin Endocrinol Metab,1958,18(9)：917-936.

[7]EZRIN C,SWANSON HE,HUMPHREY JG,et al.Beta and del⁃ta cells of the human adenohypophysis：their response to adreno⁃corticaldisorders[J].JClinEndocrinolMetab,1959,19(6)：621-631.

[8]THAPAR K,KOVACS K,LAWS ER.The classification and mo⁃lecular biology of pituitary adenomas[J].Adv Tech Stand Neuro⁃surg,1995,22：3-53.

[9]KOVACS K,HORVATH E,VIDAL S.Classification of pitu⁃itary adenomas[J].J Neurooncol,2001,54(2)：121-127.

[10]GOLUB TR,SLONIM DK,TAMAYO P,et al.Molecular classifi⁃cation of cancer：class discovery and class prediction by gene ex⁃pression monitoring[J].Science,1999,286(5439)：531-537.

[11]GURZU S,SZENTIRMAY Z,JUNG I.Molecular classification ofcolorectal cancer：a dream that can become a reality[J].Rom J Morphol Embryol,2013,54(2)：241-245.

[12]CUNLIFFE CH,FISCHER I,PARAG Y,et al.State-of-the-art pathology：new WHO classification,implications,and new devel⁃opments[J].Neuroimaging Clin N Am,2010,20(3)：259-271.

[13]SELMAN WR,LAWS ER JR,SCHEITHAUER BW,et al.The occurrence of dural invasion in pituitary adenomas[J].J Neuro⁃surg,1986,64：402-407.

[14]HANSEN LK,MOLITCH ME.Postoperative radiotherapy for clinically nonfunctioning pituitary adenomas[J].Endocrinologist, 1998,8：71-78.

[15]GITTOES NJ.Radiotherapy for non-functioning pituitary tu⁃mours—when and under what circumstances?[J].Pituitary,2003, 6：103-108.

[16]COLAO A,DI SOMMA C,PIVONELLO R,et al.Medical thera⁃py or clinically non-functioning pituitary ad enomas[J].Endocr Relat Cancer,2008,15（4）：905-915.

[17]Greenman Y.Dopaminergic treatment of nonfunctioning pituitary adenomas[J].Nat Clin Pract Endocrinol Metab,2007,3：554-555.

[18]MELMED S.Mechanisms for pituitary tumorigenesis：the plastic pituitary[J].J Clin Invest,2003,112(11)：1603-1618.

[19]DUMONT AS,KANTER AS,JANE JA JR,et al.Extended trans⁃sphenoidal approach[J].Front Horm Res,2006,34：29-45.

[20]ASA SL.The pathology of pituitary tumors[J].EndocrinolMetab ClinNorthAm,1999,28(1)：13-43.

[21]DELELLIS RA,LLOYD RV,HEITZ PU,et al.Pathology and Ge⁃netics of Tumours of Endocrine Organs[M].Lyons：IARC Press, 2004，12(4)：178-185..

[22]AL-SHRAIM M,ASA SL.The 2004 World Health Organization classification of pituitary tumors：What is new?[J].Acta Neuro⁃pathol,2006,111(1)：1-7.

[23]SHLOMO MELMED.2004 World Health Organization classifica⁃tion of pituitary tumors：what is new?[J].Acta Neuropathol,2006, 111(1)：78-79.

[24]FARRELL WE.The WHO typing of pituitary tumors：a commen⁃tary[J].Acta Neuropathol,2006,111(1)：60-61.

[25]MA ZY,SONG ZJ,CHEN JH,et al.Recurrent gain-of-func⁃tion USP8 mutations in Cushing's disease[J].Cell Res,2015,25 (3)：306-317.

[26]NEWEY PJ,NESBIT MA,RIMMER AJ,et al.Whole-exome se⁃quencing studies of nonfunctioning pituitary adenomas[J].J Clin Endocrinol Metab,2013,98(4)：E796-800.

[27]VÄLIMÄKI N,DEMIR H,PITKÄNEN E,et al.Whole-Ge⁃nome Sequencing ofGrowthHormone(GH)-Secreting Pitu⁃itary Adenomas[J].JClinEndocrinolMetab,2015,100(10)：3918-3927.

（责任编辑：甘章平）

10.3969/j.issn.1002-0152.2016.09.013

☆十二五科技支撑项目（编号：BAIO4B03）；国家自然科学基金青年项目（编号：81501192）；2016年协和中青年科研基金（编号：pumch-2016-2.20）

*中国医学科学院北京协和医学院北京协和医院转化医学中心，北京协和医院神经外科北京协和医院垂体诊治中心，卫生部内分泌重点实验室（北京 100730）

E-mail：wangrz@126.com）

R730.26

A

2016-08-13）