Peutz-Jeghers综合征临床及遗传学研究现状

张同真，肖年军，宁守斌，孙涛，巫锦程

(1.空军特色医学中心消化内科，北京100142;2.河北北方学院研究生院，河北 张家口075000)

Peutz－Jeghers综合征(Peutz－Jeghers syndrome，PJS)又称黑斑息肉综合征，临床罕见，发病率为1/50 000～1/200 000，男女发病率无显著差异［1］。多数患者于婴幼儿时期发病，PJS由Peutz［2］于1921年首次报道。1997年，定位于常染色体19p13.3的丝氨酸/苏氨酸激酶11(serine/threonine kinase 11，STK11)基因被证实为PJS的致病基因，遗传方式为常染色体显性遗传［3］。STK11基因生理功能相对复杂，其突变所致STK11蛋白激酶表达缺失或减弱引起下游相关信号调节通路、癌基因及抑癌基因的表达变化，为PJS的发病原因。STK11基因突变种类较多，目前在人类基因突变数据库中已确定的STK11致病突变已达400余种，以点突变为主。近年来，随着分子生物学技术的发展，越来越多的研究者致力于PJS基因型与临床表型之间相关性的研究，以期从基因角度独立预估PJS患者疾病发展进程及预后，探索PJS患者更加合理的个性化随访监测治疗方案和针对性的肿瘤筛查策略。现就PJS的临床表现与遗传学研究进展予以综述，以提高对PJS患者临床表型和分子机制的认识。

1 PJS的临床特征

PJS患者的临床表型谱较广，即使来自同一家系相同环境具有相同的STK11突变位点、突变类型的成员，其临床表型也可能存在显著差异［4－5］。PJS的三大特征性表现为皮肤黏膜色素斑、胃肠道多发息肉以及随年龄增长肿瘤易感性增加。

1.1 皮肤黏膜色素斑 约95%的PJS患者出生时或婴幼儿早期即出现皮肤黏膜色素斑沉着，较多分布于口周、鼻、眼周、肛周及四肢末端，大小为1～5 mm，色素斑多呈黑色、深褐色，颜色均匀，不突出于皮肤表面，部分患者可见色素斑融合成片状，色素斑部位、颜色深浅及数量与消化道息肉严重程度无相关性，青春期后，多数患者除颊黏膜外，其他部位的黏膜色素斑会随年龄增长而逐渐消退［6］。皮肤黏膜色素斑虽为PJS患者最早出现的临床表现，但对患者日常生活影响较小，易被忽视。目前关于PJS皮肤黏膜色素斑恶变的报道较少见。

1.2 消化道息肉 PJS患者消化道息肉常于皮肤黏膜色素斑后出现，其特点是好发于小肠，尤其是空肠，其他为结肠、直肠和胃，同时也可见于消化道以外部位，如鼻腔、阑尾、胆囊、膀胱、尿道、子宫、阴道等［4，7－8］。Peutz－Jeghers息肉本质上为错构瘤性息肉，组织学典型特征为息肉中心由平滑肌构成，平滑肌肌束呈树枝状延伸至息肉顶部，每个分支表面均有黏膜被覆，并堆积成绒毛状或树枝状结构［9］。少数Peutz－Jeghers息肉病理呈腺瘤性、增生性、幼年性、炎性或多种病理类型并存，部分小肠Peutz－Jeghers息肉由于肠套叠或肠梗阻等肠腔压力增大时，黏膜上皮内陷，呈假浸润，需与腺癌相鉴别。PJS患者常以腹痛、消化道出血、肠套叠或肠梗阻等胃肠道息肉引起的首发症状而就诊，少数患儿以排息肉为首发症状，在极少数成人中亦有报道［10］。大多数PJS患者首发胃肠道症状的中位年龄为12.5岁［4］，肠套叠发生的年龄为3.7～45.4岁，中位年龄15岁，约30%的患者10岁前经历开腹手术，且70%的开腹手术是由胃肠道息肉引起的肠梗阻所致的急诊手术［11］。张卓超等［12］对217例PJS患者消化道息肉的分布、生长和临床转归进行了归纳分析，结果显示PJS患者首次发现息肉的平均年龄为(15.7±8.5)岁，首次出现临床症状的平均年龄为(13.7±7.9)岁，并推断Peutz－Jeghers息肉生长速度可能与患者年龄相关，青春期Peutz－Jeghers息肉生长速度最快。目前临床证据表明Peutz－Jeghers息肉除多发性，还具有反复生长的特点，因此及时有效地监测并切除PJS患者消化道多发息肉，对于减少息肉引起的肠套叠/梗阻甚至恶变等并发症的发生甚至避免外科手术，提高患者生活质量尤为重要。

1.3 肿瘤易感性 最初人们认为PJS是良性病变，1987年Giardiello等［13］研究首次证实PJS患者具有肿瘤易感性，且胃肠道及胃肠道外肿瘤发生风险是正常人群的18倍。PJS肿瘤谱广泛，其中最常见的是消化系统恶性肿瘤，以结直肠癌最多见，其次是乳腺癌、小肠癌、胃癌及胰腺癌等［14］。Giardiello等［15］对6项研究共210例PJS患者进行荟萃分析显示，PJS患者恶性肿瘤的相对风险为15.2，在15～64岁所有恶性肿瘤累积风险高达93%。Hearle等［16］对419例PJS患者肿瘤风险进行评估发现，20、30、40、50、60、70岁恶性肿瘤累积风险分别为2%、5%、17%、31%、60%、85%，50岁后PJS恶性肿瘤风险迅速增加。PJS女性患者恶性肿瘤风险高于男性，可能与乳腺癌及宫颈癌的发生相关。我国PJS患者恶性肿瘤特点与西方国家相似，恶性肿瘤确诊的中位年龄为41岁，PJS恶性肿瘤相对风险为63.858，60岁时恶性肿瘤的累积风险为55%，其中结直肠恶性肿瘤发病率最高，至60岁时结直肠恶性肿瘤累积危险度为28%［17］。目前PJS恶性肿瘤发生机制及Peutz－Jeghers息肉在恶性肿瘤发生发展中的作用仍存在较大争议。临床上检测到的部分Peutz－Jeghers息肉内腺瘤灶及局灶癌变证实了国际上公认的错构瘤－腺瘤－腺癌途径［18］。然而有学者认为Peutz－Jeghers息肉致癌变是偶然事件，并提出以下证据:①Peutz－Jeghers息肉好发部位为小肠，与PJS恶性肿瘤好发部位为结直肠不符;②Peutz－Jeghers息肉数量随患者年龄增加逐渐减少，与PJS患者的恶性肿瘤风险随年龄增长而逐渐升高不符［19］。此外，PJS患者结直肠恶性肿瘤发生率高于小肠，也可能与不同部位肠道内环境不同相关，未来需进一步深入研究［20］。PJS恶性肿瘤风险是影响患者预后及生存时间的重要因素，因此，临床上应对PJS患者行针对性的早期肿瘤筛查，以早诊断、早治疗，改善患者预后。

2 PJS遗传学特点

2.1 遗传学病因 PJS病因尚不明确，其发病存在遗传异质性。目前研究认为90%的PJS患者是由STK11基因胚系突变而引起［21－22］。人类STK11基因全长23 kb，由9个编码外显子和1个非编码外显子组成。STK11 mRNA大小为3.0～3.3 kb，在人体几乎所有组织中均有表达，但在上皮、睾丸及生精小管和肝脏组织中高表达，且肿瘤组织中STK11 mRNA显著高于正常组织。STK11基因编码含有433个氨基酸的STK11蛋白激酶，其主要包括3个功能区:N端非催化结构域、激酶催化结构域和包含一个CAAX盒的C端非催化调控结构域。STK11可通过参与体内多种信号通路调节细胞极性、能量代谢、细胞周期、细胞凋亡等。其发生突变、缺失或扩增导致基因转录及翻译过程出现异常，编码的氨基酸发生改变或终止信号提早出现，导致STK11蛋白功能的活性缺失或减弱是PJS及恶性肿瘤发生的根本原因。目前研究较多的有如下通路。

2.1.1 STK11－AMP活化蛋白激酶(AMP－activated protein kinase，AMPK)－哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin，mTOR)信号通路STK11是AMPK的上游激酶，同时可正向调节至少14个AMPK家族激酶的活性［23］。STK11－AMPK通路是细胞中腺苷三磷酸水平的基本感受器，当体内腺苷一磷酸/腺苷三磷酸水平升高时，STK11－STRAD(STE20－related adaptor protein)－MO25(mouse protein 25)复合物通过磷酸化活化循环(T－loop)中苏氨酸172位点来变构激活AMPK，降低生物合成过程和增加应激状态下分解代谢进而维持体内代谢平衡［24］。mTOR是真核生物中高度保守的丝/苏氨酸激酶，是细胞生长、增殖、细胞周期和血管生成的中枢调节因子。激活后的mTOR作用于下游的两个主要靶蛋白:p70核糖体蛋白S6激酶和4E结合蛋白－1，而上述两种蛋白是蛋白质翻译调控的关键因子。AMPK可通过磷酸化结节性硬化复合物2负性调节mTOR的活性。PJS患者STK11基因突变导致STK11蛋白激酶活性缺失或下降时会导致STK11－AMPK－mTOR信号通路处于异常活化状态，这可能在PJS的发生发展中发挥重要作用。

2.1.2 Wnt信号系统 典型的Wnt信号通路由Frizzled家族跨膜受体蛋白Dishevelled、糖原合成酶激酶3β、β联蛋白、支架蛋白、腺瘤性结肠息肉病蛋白以及T细胞因子/淋巴增强因子家族转录调节因子等构成。正常Wnt信号通路中Dishevelled蛋白抑制糖原合成酶激酶3β活性，进而使大量未被磷酸化的β联蛋白聚集至胞质，并向细胞核内转移，通过与转录因子T细胞因子/淋巴增强因子形成复合物进而启动c－myc、细胞周期素D1等下游基因产物的表达，调控细胞的增殖、分化及肿瘤的发生。而XEEK1(STK11在非洲爪蟾中的直系同源物)是位于Wnt信号通路中Dishevelled蛋白下游、β联蛋白和糖原合成酶激酶3β上游的信号调节分子。而免疫组织学水平上STK11基因单倍剂量不足可影响β联蛋白表达，且STK11突变体不能激活糖原合成酶激酶3β，提示PJS患者STK11基因突变可以改变正常的Wnt信号通路而致病［25－26］。

2.1.3 p53通路 STK11依赖性途径是p53蛋白在S15和S392处磷酸化所必需的，而p53的翻译后修饰(包含磷酸化修饰)在p53蛋白的稳定和激活中起重要作用。与此同时，STK11还可在细胞核中与p53相结合共表达，引起细胞周期G1期阻滞。因此，STK11基因突变引起相应STK11蛋白功能缺失或减弱可以显著降低p53表达，进而影响细胞周期［27］。同时，STK11也是p21/WAF1和其他p53调控基因转录所必需的［28］。而抑癌因子p21和细胞周期均与肿瘤发生密切相关。此外，着丝粒动力学在细胞分裂过程中维持染色体完整性方面具有至关重要的作用。着丝粒功能缺陷可导致染色体分离错误，进而引起基因组的不稳定。研究证实，STK11蛋白激酶的失活可通过p53依赖的survivin蛋白高表达而引起着丝粒缺陷和基因组的不稳定［28］。因此，PJS患者STK11基因突变可通过直接或间接影响p53蛋白及其下游信号分子的表达而致病。

2.1.4 肠上皮细胞中上皮－间充质转化(epithelial mesenchymal transformation，EMT) 研究表明，STK11敲低细胞组细胞增殖及迁移能力显著增强，且上皮标志物上皮钙黏素的表达明显下调，间质标志物波形蛋白、神经钙黏素表达明显上调［29］。在STK11缺失的小鼠模型中发现表达胰高血糖素的肠上皮细胞经历了EMT，成为平滑肌样细胞，最终形成胃肠道多发错构瘤样息肉［30］，由此推断STK11蛋白激酶的失活促进EMT过程发生可能与PJS患者错构瘤乱序形态、复发以及组织重构相关。

2.1.5 其他STK11相关通路 Hedgehog信号通路在组织损伤修复中启动着发挥正常干细胞自我更新的功能，音猬因子蛋白是人体中为人们所关注的最保守的Hedgehog同源基因，研究发现音猬因子蛋白及胶质瘤相关癌基因蛋白在正常黏膜组织、Peutz－Jeghers息肉及腺癌组织中表达水平依次升高，推测Hedgehog信号通路可能参与PJS及恶性肿瘤的发生［31］;同时，研究发现PJS患者正常黏膜中STK11基因启动子区呈现未甲基化状态，而在Peutz－Jeghers息肉组织中DNA甲基化水平显著升高，未来需进一步明确STK11基因甲基化与PJS及恶性肿瘤发生之间的相关性［32－33］;此外，白细胞介素－11－两面神激酶/信号转导及转录激活子3通路［34－35］、转化生长因子－β/Smad通路［36］等通路也可能参与PJS疾病的发生发展。

2.2 基因型与表型特点 目前人类基因突变数据库中已确定了400余种不同的STK11基因纯合子或复杂的杂合子突变，突变位置散在分布于编码氨基酸的9个外显子，多集中于1、5、6和7号外显子［37］，突变类型包括无义突变、错义突变、剪切突变、框移突变及大片段缺失等。由于PJS为常染色体显性遗传，父母一方为PJS患者的患儿PJS发病风险较高。然而PJS具有高度的遗传异质性，即使具有相同种类突变和相似遗传背景的患者在发病、病程和严重程度等方面也存在显著差异。

因皮肤黏膜色素斑沉着对患者影响较小，且近年来发展的激光医学治疗效果较好，因此研究者们往往以消化道息肉负荷、消化道息肉并发症(如肠套叠/梗阻发生情况)和患者合并肿瘤情况来评估PJS患者临床表型的严重程度。Amos等［38］分析归纳了51例PJS患者的基因型及表型特点，结果表明，PJS携带STK11基因截断突变者和STK11基因错义突变者首次发现胃肠道症状的年龄分别为10岁、21岁，首次进行消化道息肉切除的年龄分别为18岁、28岁，由此推断，与STK11错义突变者相比，PJS患者携带STK11基因截断突变者临床表型相对较严重。随后，有研究进一步证实了STK11基因突变的PJS患者外科开腹手术治疗的风险是STK11基因未突变者的1.8倍，且STK11基因突变者具有更高的恶性肿瘤累积风险［39－41］。国内学者也展开了一系列关于PJS基因型－表型关系的研究，王宇欣［42］研究证实STK11基因突变者确诊PJS年龄及首次发病年龄明显小于STK11未突变者，而STK11突变者首次小肠镜下检查发现的息肉数量及最大息肉直径均显著大于STK11未突变者。张同真等［43］对167例PJS患者基因型与肠套叠累积危险度的关系进行分析发现，PJS携带STK11基因突变者首次发生肠套叠的中位年龄显著低于STK11基因未突变者(15岁比31岁)，深入分析不同突变类型间肠套叠累积风险发现，与STK11基因未突变者相比，STK11基因错义突变者、剪切突变者肠套叠累积风险较高，差异有统计学意义，而STK11基因截断突变者与其他突变类型比较差异无统计学意义。

除STK11基因突变类型外，STK11基因突变位点亦是影响PJS患者临床表型严重程度的重要因素。STK11基因不同位点突变可通过不同途径影响STK11蛋白功能或其下游信号通路而致病，如STK11激酶结构域内的单个氨基酸残基改变可能影响STK11与MO25及STRAD的结合而降低STK11催化活性;而位于C端非催化区域的突变则通过减弱AMPK的激活进而影响下游信号通路的转导并破坏细胞极性致病。国外学者先后证实PJS患者STK11基因3号外显子突变、6号外显子突变以及位于编码STK11基因C端及与底物识别相关的蛋白区域(ⅥB～Ⅷ)发生的错义突变可能与恶性肿瘤发生相关，而编码ATP结合蛋白及催化位点区域(Ⅰ～ⅥA)出现的整码突变、剪接位点突变及错义突变者癌症发生率低［44－46］。王志青［47］对我国52个家系116例PJS患者的研究显示，位于STK11基因7号外显子(编码STK11蛋白Ⅺ功能区)的突变与90%的息肉不典型增生相关，搜索人类基因突变数据库发现77%(10/13)的STK11蛋白Ⅺ功能区的突变与恶性肿瘤相关。因此，认为STK11基因突变类型和突变位点均与PJS患者临床表型严重程度密切相关，且绝大多数与肿瘤相关的STK11基因突变发生于激酶结构区域，其原因可能是STK11激酶区域突变可引起许多与肿瘤发生相关的蛋白质(如p53、细胞周期分裂37、热激蛋白90、STRADα、同源性磷酸酶－张力蛋白)功能的改变，进而引起肿瘤发生相关信号转导通路的异常。同时，有研究发现我国与西方国家PJS基因型－表型之间的联系存在一定的差异，考虑可能与人种、生活环境及饮食习惯等相关。另外，有极少数研究报道PJS患者存在STK11基因以外的突变位点［48－49］。因此，对于具有PJS典型临床表现的患者，未检测到STK11基因突变，尚不能排除与PJS表型相似的其他基因突变的可能。故仍需进一步探究PJS的遗传学特点。

3 小 结

近年来，PJS相关STK11基因的分子机制及其基因型－临床表型谱方面的研究取得了较大进展。多项研究证实了STK11基因突变类型及位点与PJS临床表型严重程度的相关性。但目前各中心STK11基因检出率差异较大，考虑除环境、地域及PJS患者遗传异质性等方面的影响外，STK11基因检测方案不同也可能影响其检出率，未来需要进一步研究寻找最佳STK11基因检测方案。同时由于PJS发病率低，各研究中心小样本量的研究结果代表PJS整个群体的可信度有待商榷。未来应建立公共PJS数据库，扩大样本量研究PJS分子机制及其基因型－临床表型的相关性，以期从基因角度建立不同PJS患者的风险等级，进一步为PJS患者个性化的随访监测策略和针对性的肿瘤筛查策略提供理论依据。