ТИРОНЕТ – все о щитовидной железе Для специалистов Журнал Тиронет Архив журнала 2000 год № 5-6
Автономия при эндемическом зобе
В. Corvilain1,2,
1 Институт междисциплинарных исследований. Школа медицины.
2 Отдел эндокринологии Госпиталя Эразма
3 Лаборатория педиатрии. Госпиталь Брагман
4 Радиоизотопное отделение, Госпиталь Св. Петра, Брюссельский Университет, Брюссель, Бельгия.
Эта статья является частью трудов симпозиума по индуцированному йодом тиреотоксикозу, Бруклайн, МА, март 1996. На русском языке статья впервые опубликована в 1999 году в сборнике "Преодоление последствий дефицита йода: зарубежный опыт" при поддержке детского фонда ООН (ЮНИСЕФ) под редакцией Г.А. Герасимова
ПРИЧИНЫ АВТОНОМИИ
Причиной автомии может быть все, что приводит к независимой от ТТГ активации клеток щитовидной железы [26]. Локальный характер автономии отчетливо указывает на ее местную причину. Это, однако, не исключает роли общего стимулирующего фактора, эффект которого проявляется лишь на фоне пермиссивного действия местного фактора. Например, ТТГ и (предположительно) ТСАт стимулируют митогенез тиреоцитов, но это происходит лишь в присутствии ИРФ-1, который продуцируется локально. Поэтому именно локальная секреция или продукция ИРФ-1 могла бы определять локальный ответ на такой системный регулятор, как ТТГ. Но в этом случае требует объяснения причина локального образования пермиссивного фактора.
Лучшим способом проверить роль общего стимулирующего фактора в качестве причины автономии является имплантация ткани голым мышам. Если ткань продолжает расти и остается гиперактивной, то это указывает на то, что причина локализована в самой ткани. Такая проверка отчетливо показывает, что дефект при болезни Грейвса кроется вне щитовидной железы (после имплантации ее клетки становятся нормальными), тогда как при автономных аденомах или врожденном тиреотоксикозе этот дефект локализован в самих клетках (которые сохраняют гиперактивность и после пересадки).
Локальная автономия могла бы быть следствием необратимой соматической мутации или потенциально обратимого эпигенетического феномена. Концепцию эпигенетического феномена обычно привлекают тогда, когда постоянные и наследственные особенности клеток не могут быть объяснены мутациями. Классический пример описал Thomas [43]. В основе этого феномена могут лежать механизмы положительной обратной связи. Рассмотрим, например, ген транспортера "А" у бактерий. Этот ген индуцируется "А". Бактерии, не экспрессирующие транспортер, являются "А-". Если мы добавим "А" к среде и некоторое его количество попадет в бактерии, транспортер начнет индуцироваться, и "А-"бактерии будут затем постоянно экспрессировать транспортер "А", даже если концентрация "А" в среде впоследствии резко снизится: они превратятся в "А+". Если транспортер не индуцировался, бактерии останутся нечувствительными к низкой концентрации "А". Таким образом, без всяких генетических изменений, популяция на много поколений остается "А-" или "А+", демонстрируя клеточную память. Примеры таких механизмов существуют в эмбриогенезе [44]. Будучи однажды индуцированным, ген остается постоянно индуцированным. Если в клетках щитовидной железы ТТГ через цАМФ вызовет секрецию фактора, повышающего уровень цАМФ, эти клетки и их дочерние тиреоциты за счет положительной обратной связи могли бы становиться постоянно активированными. Точно так же, метилирование определенных генов, приводящее к их инактивации, могло бы сохраняться неопределенно долго, поскольку любая нить ДНК, синтезируемая на матрице метилированной ДНК, сама себя метилирует в том же положении. Существуют примеры таких феноменов, но, насколько мы знаем, при онкогенезе они убедительно не показаны. С другой стороны, мутации, придающие клеткам постоянную, передаваемую, конститутивную активацию, обнаружены даже в щитовидной железе.
Настолько, насколько результаты опытов in vitro могут быть экстра-полированы на ситуацию in vivo, наши знания о регуляции пролиферации клеток щитовидной железы позволяют предсказать последствия активирующих или инактивирующих мутаций (табл. 1). Активирующие мутации могут приводить к гиперэкспрессии или активации белка; инактивирующие - к утрате экспрессии или инактивации.
Активирующие мутации могут заключаться либо в активации сти-мулирующего регуляторный каскад фактора, либо в инактивации негативно действующего в этом каскаде фактора.
Таблица 1.
Последствия мутаций генов и белков трансдукции сигнала в щитовидной железе
| Функция | Дифферен- цировка |
Проли- ферация |
Биохимия | Число клеток | Фенотип поврежде- ния |
| — | ++ | — | Ý каскад цАМФ | — | Гипер- функциони- рующая аденома, автономия |
| Ý | ++ | — | Ý каскад цАМФ и отсутствие ИРФ или потеря пролиферативного потенциала | — | 0 |
| ß | ++ | — | Ý каскад РФ | — | Холодная аденома, рак |
| Ý | ß ß | ß | Ý каскад цАМФ | ß | Исчезновение мутантной клетки |
| — | — | ß | Ý каскад РФ | ß | Исчезновение мутантной клетки |
Например, повышенное накопление цАМФ может быть результатом активации аденилатциклазы или ингибирования цАМФ-фосфодиэстераз. В первом случае мутация доминантная, во втором - она, как правило, рецессивная, так как нормальный ген продуцирует достаточное для нормальной функции количество фермента. Это означает, что в данном случае мутация будет эффективной, если затронет каждый аллель гена. В случаях гаплонедостаточности, т.е. когда одной копии гена недостаточно для нормальной функции, инактивация даже одного из двух аллелей может вызвать болезнь. В принципе, чрезмерная стимуляция вследствие сочетания двух мутаций должна была бы встречаться реже, чем одиночная активирующая мутация. Однако эта частота зависит также от числа возможных активирующих и инактивирующих мутаций каждого гена. Если в рецепторе ТТГ возможно 15 активирующих мутаций, а в Gs - 1, и если мутации происходят случайно, то при данной мутационной нагрузке в рецепторе ТТГ должно быть в 15 раз больше мутаций, чем в Gs. Такое соотношение соответствует данным, полученным для автономных аденом в Бельгии.
Рассмотрим теперь два главных физиологических пролиферативных каскада. Инактивация необходимого для роста каскада ТТГ-цАМФ или каскада ИРФ-1, играющего пермиссивную роль для первого, должна приводить к утрате способности к размножению и исчезновению пораженных клеток. Поэтому такие мутации, если они соматические, не формируют фенотип.
Активация каскада ТТГ-цАМФ должна приводить к увеличению количества и гиперфункции клеток щитовидной железы. Когда такая мутация герминативная, как у трансгенных мышей, экспрессирующих А2 рецептор аденозина [45] или активированный Gs [46], это приводит к зобу и тиреотоксикозу, т.е. к гиперфункционирующей автономной аденоме, захватывающей всю железу. Тот же фенотип имеет место при врожденном тиреотоксикозе, вызываемом активирующей мутацией рецептора ТТГ у человека [37]. В случае соответствующей соматической мутации расти и размножаться будут пораженные клетки, которые автономно секретируют тиреоидные гормоны и поэтому угнетают функцию тиреотрофов гипофиза и секрецию ТТГ, приводя к угнетению функцию непораженных клеток щитовидной железы. Мутация в этом случае обусловливает как рост пораженных клеток, так и репрессию нормальных клеток. Именно такая картина наблюдается при автономной аденоме щитовидной железы, вызванной активирующими мутациями рецептора ТТГ или белка Gs. Эти мутации объясняют соответственно 82 и 7% автономных аденом в Бельгии. Холодные аденомы, при которых йодид не поглощается или не окисляется, могут быть следствием двойных соматических мутаций, приводящих к облегчению негативного воздействия йодида за счет угнетения его метаболизма.
Стимуляция функции клетки без какого-либо стимула к ее пролиферации (например, в тех клетках, где цАМФ активирует только функцию, но не пролиферацию) не должна приводить к экспансии клеточной популяции и онкогенезу [26]. Сама по себе автономия функции всего нескольких клеток не изменяет фенотип.
Конститутивная активация каскада ростового фактора приводит к пролиферации клеток и отсутствию дифференцировки, т.е. in vivo к клональной экспансии недифференцированных клеток и образованию недифференцированной опухоли. Именно это происходит у трансгенных мышей, экспрессирующих SV40 - крупный Т антиген в своей щитовидной железе [47]. Такая ситуация существует и при опухолях человека. При некоторых раках щитовидной железы найдены активирующие мутации Ras и онкогена ret, которые лежат в основе значительной доли папиллярных раков и активируют рецепторный каскад ростовых факторов [48, 49]. Таким образом, насколько известно на сегодня, лишь активирующие мутации генов белков каскада ТТГ-цАМФ теоретически могут служить причиной автономных аденом и, как показано, действительно являются такой причиной.
Разнообразие автономных участков или узлов в зобноизмененной щитовидной железе могло бы свидетельствовать о негенетических феноменах. Появление нескольких разных онкогенных мутаций в одном и том же органе и в одно и то же время представляется невероятным. Больше того, частота одиночных автономных аденом и множественных "горячих" узлов изменяется неодинаково после внедрения йодных добавок [50]. Однако обнаружение двух отдельных гиперфункционирующих аденом с разными активирующими мутациями рецептора ТТГ в каждой показывает, что причиной множественных аденом могут быть множественные мутации [51, 52]. Необходимо исследовать роль локальных мутаций и местных факторов на уровне отдельных клеток с помощью цепной полимеразной реакции (PCR), гибридизации in situ, иммуногистохимии и т.д.
