家族性白蛋白异常性高甲状腺素血症的研究进展*

徐晓丽,廖 涌,蒲丹岚,杨刚毅,李 伶

(1.重庆医科大学附属第二医院内分泌科,重庆 400010;2.武警重庆总队医院内分泌科,重庆 400061;3.重庆市渝北区人民医院内分泌科,重庆,401120;4.重庆医科大学检验医学院临床生化教研室/教育部临床检验诊断学重点实验室,重庆400016)

家族性白蛋白异常性高甲状腺素血症(FDH)是一种家族性常染色体显性遗传病,其特征是血清甲状腺素水平升高而甲状腺功能状态正常,是由于血清白蛋白(HSA)基因突变造成白蛋白结构异常,致使白蛋白结合甲状腺素的能力异常增高,使用临床上常用检测方法,如化学免疫检测法,所测得的血清游离甲状腺素(FT4)水平会假性升高,而通过平衡透析或超滤法测得的真实游离甲状腺素及血清促甲状腺激素水平则是正常的。由于FDH患者实际甲状腺功能正常,无临床症状,因此不需要治疗。

1 流行病学

HENNEMAN等[1]和LEE等[2]于1979年首次发现FDH,其特征是血清总甲状腺素(TT4)和总反T3(TrT3)水平升高,至1994年SUNTHORNTHEPVARAKUL等[3]独立鉴定出精确的遗传缺陷。FDH是高加索人群中正常甲状腺功能状态而出现高甲状腺素血症的最常见遗传性原因,估计患病率为1/10 000,葡萄牙或西班牙裔的患病率最高。西班牙裔受试者的患病率为1.0%～1.8%,在委内瑞拉、法国和丹麦患病率较高,分别为0.17%、0.08%和0.01%,而在日本发病率极低[4]。目前,国内尚无相关流行病学数据。

2 发病机制

甲状腺素(T4)及其活性形式,即三碘甲状腺原氨酸(T3),作用于人体几乎所有细胞,是正常生命活动所必需的激素,其对于维持机体的基础代谢率非常重要。T4是由甲状腺分泌到血液中的,而大部分T3是外周组织中的T4脱碘产生,甲状腺腺体也分泌少量T3。T4和T3是疏水性分子,其在水性介质中的溶解度相对较低,主要通过与分布在全身的蛋白质进行可逆结合,从而使其在血液中的浓度大大增加。细胞外T4和T3分别有99.97%和99.70%,是与蛋白结合的,FT4和FT3分别约占T4和T3总循环池的0.03%、0.30%[5]。结合甲状腺素的蛋白中,最重要的是甲状腺素结合球蛋白(TBG)、甲状腺素转运蛋白(TTR)和人血清白蛋白(HSA),75%的甲状腺素与TBG结合,15%与TTR结合,只有10%的甲状腺素与HSA结合[6]。

HSA是一种在肝细胞中合成并持续分泌的单链蛋白。其多肽链由585个氨基酸组成,相对分子质量为66.5 kDa,形成心形结构,由白蛋白基因进行编码[7]。其具有许多重要功能,包括维持胶体渗透压,作为多种物质结合的内源性配体和外源分子(如药物)的转运和储存库。HSA对甲状腺激素的亲和力比TBG明显降低,仅占T4结合的5%和T3结合的20%。在通常情况下,由于这种相对较低的亲和力,白蛋白水平的变化不会显著影响T4水平。但当白蛋白结合甲状腺素的能力出现异常时,T4的测定将受到一定影响。

T4与白蛋白的结合位点位于HSA N端部分,在HSA分子上的几个碘甲状腺原氨酸结合位点中,只有一个对T4和T3具有相对较高的亲和力。这个结合位点的突变可致血液中测得的T4水平升高。突变涉及密码子218或密码子222,通常是精氨酸,其被组氨酸、脯氨酸或丝氨酸取代。较小氨基酸的密码子218和密码子222中的这些突变减少了空间位阻,为T4创建了高亲和力结合位点。FDH-T3是由HSA第66位的亮氨酸到脯氨酸突变引起的,这导致T3的结合亲和力大幅度增加,但T4的结合亲和力没有增加。T4与HSA的高亲和力导致测得的T4水平升高,但实际甲状腺功能正常,促甲状腺激素(TSH)水平正常。目前已报道FDH的多个突变位点。

2.1R218H 该白蛋白变体的分子基础是Arg218密码子第二核苷酸中的鸟嘌呤(G)到腺嘌呤(A)突变,因此,CGC更改为CAC。R218H是报道的第一种FDH-T4,是产生该综合征的最常见突变。在北美、西欧、东亚等都曾检测到这种类型的FDH-T4[8]。此类患者中,突变白蛋白的T4结合亲和力可升高10倍,T3结合亲和力升高5倍,测得的TT4水平可升高2～3倍,总三碘甲状腺原氨酸(TT3)水平可正常或轻度升高。

2.2R218P 这种类型的FDH-T4是由于同一核苷酸的另一个错义突变(G→C),导致正常Arg218的鸟氨酸被脯氨酸取代。在日本[9]及高加索瑞士家庭[10]中均发现了此类突变,这些病例的特点是TT4水平极高,通常可增加8～15倍。此外,TT3和TrT3升高,但程度较小,分别升高1.2～2.1倍和约5倍。通常FT4和FT3的水平也高于正常值,根据检测方法的不同,FT4和FT3可分别增加1.2～4.9倍和1.3～3.0倍。

2.3R218S 该白蛋白变体是由Arg218密码子的第一个核苷酸中的C到A突变引起的,即CGC被修改为AGC。这种白蛋白形式暂时仅在加拿大的一个家族中发现[11]。氨基酸取代对T4血清水平的影响与R218H和R218P的影响相比是中等的。这个病例中,TT4增加了7倍,TT3和TrT3分别增加了1.6倍和2.4倍,但通过平衡透析法测量所测得的FT4在正常范围内。

2.4R222I 相邻精氨酸残基的突变也可导致FDH-T4。当Arg222(AGA)密码子中的第二核苷酸变为胸腺嘧啶(ATA)时,可致FDH[12]。到目前为止,该突变已在1个高加索东欧(克罗地亚)家族和3个不相关的东非(索马里)家族中检测到。病例特点是TT4增加1.3～2.0倍,TT3水平略有增加或正常。通过平衡透析法测定的FT4是正常的,但当通过不同的一步和两步免疫法测定时,FT4水平增加[13]。

2.5R218C 有文献报道了R218C突变体的存在,其频率约为2.5/10万。这种白蛋白变体是由密码子中第一个核苷酸(即C～T)的错义突变引起的。但该变体尚未被报道为FDH-T4的病因,也未在体外研究其T4结合特性。然而,由于半胱氨酸是一种比精氨酸小的氨基酸,此种类型突变仍可能导致FDH-T4。

2.6L66P FDH-T3是另一种影响T4与白蛋白结合的常染色体显性遗传疾病,由正常密码子66(CTT)突变为CCT,导致成熟蛋白中的脯氨酸取代正常亮氨酸。当通过免疫测定法测量时,白蛋白修饰导致TT3的血清水平较高,但TT4在正常范围内。FT3和FT4水平均正常,患者临床T4腺功能正常。这种突变十分罕见,只在日本有相关报道[14]。

3 甲状腺功能检测方法

目前,大多数临床实验室使用化学免疫测定法测定FT,如一步竞争性测定,其基于抗原抗体结合的原理,即内源性FT4和标记的T4类似物(测定示踪剂)都竞争与固定的T4特异性抗体的结合,测量的FT4水平与捕获的标记示踪剂的量成反比。然而,在FDH中,标记的T4类似物与突变白蛋白的相互作用降低了其与FT4竞争捕获抗体结合位点的可用性,导致FT4测量值过高[15]。

当T4对TBG的亲和力改变时,用于定量FT水平的免疫测定结果可能是错误的。FT4或FT3的真实水平需要通过直接方法、平衡透析法或超滤法来检测,这些方法可将存在的游离激素从蛋白结合池中分离出来,从而得出准确的激素测定结果。但这些检测方法在技术上较难实现、昂贵且耗时,因此只在少数实验室使用。

4 诊 断

FDH患者的实际甲状腺功能状态正常,通常无临床症状,其诊断具有一定困难。对于T4水平不同程度升高、FT4正常或轻度升高而TSH正常,同时无临床表现的患者,需警惕FDH可能。由于临床上检测T4水平更为准确的平衡透析、超滤等方法难以推广,对怀疑可能是FDH的患者,建议进行蛋白质测序或白蛋白基因测序判断白蛋白生成有无异常,从而明确FDH诊断。由于FDH是显性遗传方式,多数病例报道,对确诊患者的家族性筛查,可发现更多的FDH患者[16],因此,在确诊FDH后,建议对患者的直系亲属进行相关筛查,可辅助FDH患者的诊断及明确其他受影响的家庭成员。

5 鉴别诊断

5.1TBG水平异常 血清TBG对碘甲状腺原氨酸的亲和力相对较高,其水平升高是导致血清T4水平升高的最常见原因。TBG在肝脏中合成,其基因位于X染色体上,编码一个相对分子质量54 kDa的蛋白质,其成熟蛋白质为395个氨基酸[17]。TBG突变呈现X连锁遗传模式,其突变形式有TBG完全缺乏(TBG-CD)、TBG部分缺乏(TBG-PD)或TBG过量(TBG-E)[18]。TBG基因突变通过产生一部分失去功能的蛋白质或产生一种经过加速处理的异常蛋白质来实现TBG对于T4结合亲和力的改变。遗传性TBG缺乏症患者的TT4、TT3和TrT3较低,但游离甲状腺素水平正常,TSH水平正常。其他影响TBG水平的疾病同样可出现T4异常。高雌激素血症会增加TBG的合成,例如使用雌激素含量高的口服避孕药会导致外源性雌激素水平升高,以及妊娠期间出现的内源性雌激素释放水平升高,均会影响TBG水平。肝脏疾病,特别是急性肝炎、慢性活动性肝炎和胆汁性肝硬化,以及急性间歇性卟啉症和某些产生雌激素的肿瘤也可能与TBG浓度升高有关。对于TBG异常的患者,其甲状腺功能正常,因此不需要治疗。

5.2TTR变化 TTR是T4和维生素A的载体,其对T4的亲和力介于TBG和HSA之间,分别携带15%～20%和5%的循环T4和T3。TTR位于人类18号染色体上,编码一个相对分子质量55 kDa的蛋白质,是具有127个氨基酸的成熟肽[19]。TTR突变可导致异常蛋白聚集和组织沉积,是家族性淀粉样心肌病、家族性淀粉性多发性神经病和软脑膜淀粉样变的病因。因此,TTR突变被广泛分类为淀粉样变或非淀粉样变。遗传性TTR淀粉样变的时间和进展是可变的,并且依赖于突变。但导致淀粉样变的缺陷不依赖于TTR与T4的结合。已经确定了几种TTR突变,它们可以增加或降低T4的亲和力。当通过平衡透析测定时,具有这些突变的个体显示TT4和TrT3水平轻度增加,但FT4水平正常[20]。TTR突变患者临床上甲状腺功能正常,同样不需要治疗。总体而言,TTR突变相对罕见,估计仅占甲状腺功能正常高甲状腺素血症患者的2%左右。

5.3垂体TSH腺瘤 小部分垂体腺瘤可分泌TSH,其特征是血清TSH水平升高或正常,甲状腺素水平升高,但这是一种罕见的情况,占所有垂体腺瘤的2%。此类患者通常具有甲状腺毒性,出现怕热、多汗、心悸、多食、消瘦等临床症状,瘤体较大时还可能出现头痛、视神经压迫症状以及乏力、纳差、闭经等其他腺垂体功能减退的症状。若鞍区磁共振成像显示为垂体瘤或垂体增生,可协助诊断[21]。

5.4甲状腺激素抵抗综合征(RTH) RTH一种罕见的常染色体显性遗传疾病,患者的主要缺陷通常涉及T4受体的突变,出现血清T4水平高和T3低程度升高而血清TSH水平正常。无特定临床表现,不同患者表现不同,可出现甲状腺肿、多动、发育迟缓、窦性心动过速等。甲状腺激素受体分为TRα和TRβ[22],其相对分布在组织和发育过程中有所不同。肝脏和垂体主要表达TRβ,而TRα主要在大脑、心脏、骨骼和消化道中表达。这种分布解释了当TRβ不起作用时,T4对TSH分泌的反馈回路受损,而这些患者由于TRα的功能激活而通常出现心动过速、多动、腹泻等症状[23]。

5.5药物 不同的药物可以通过不同的机制导致高甲状腺素血症。某些胆囊造影剂及高剂量普萘洛尔,可抑制T4向T3的转换,出现低T3、高rT3和T4。胺碘酮由于高碘含量,也可能作为T4向T3转换的抑制剂,但也容易诱发甲状腺功能亢进。海洛因、美沙酮、氟西汀和他莫昔芬的使用偶尔会对TBG的血清浓度产生雌激素样的影响。在接受外源性T4治疗的临床甲状腺功能正常患者中,最终也会发现血清甲状腺素水平升高。

6 小 结

FDH患者的甲状腺测试结果异常,但其实际甲状腺功能状态正常,临床上可能将此类患者误诊为甲状腺疾病,如甲状腺毒症,进一步给予患者药物治疗甚至放射性核素治疗及甲状腺手术切除,最终导致不可逆的甲状腺功能减退,进行终身的甲状腺素替代治疗。已有案例报道对FDH患者进行甲状腺次全切除或碘131治疗,更多的患者是接受了抗甲状腺药物治疗[24]。而对于处于青春期的儿童和妊娠期妇女,FDH的误诊可能造成严重后果。丹麦的一个案例中,1例FDH的女性患者被诊断为甲状腺功能亢进症,并予以了高剂量的抗甲状腺药物治疗,患者后期发现怀孕,但因为担心药物引起的致畸效应,接受了2次人工流产[25]。此类不恰当的治疗对患者产生影响无法磨灭。因此,早期识别FDH对于避免不必要的医疗或外科治疗非常重要。

FDH同时可合并甲状腺毒症,如合并可出现弥漫性毒性甲状腺肿、多结节性毒性甲状腺肿、桥本氏甲状腺炎等,以及合并甲状腺功能减退。当FDH合并甲状腺疾病时,白蛋白与甲状腺素结合能力的异常,对甲状腺功能检测的结果具有一定影响,从而影响对于甲状腺疾病进展的判断及后续治疗的调整。对于此类患者,其治疗方式的选择及药物剂量的使用需十分谨慎。

总之,FDH为显性遗传,其患病率可能被低估,可能存在尚未发现及误诊的病例。目前,临床上甲状腺功能正常患者的高甲状腺素血症的发生率越来越高,应进行仔细的诊断评估。