甲狀腺激素（TH）生物標(biāo)志物的研究進(jìn)展
在細(xì)胞層面，存在多種機(jī)制來(lái)調(diào)節(jié)甲狀腺激素（TH）的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。為了治療甲狀腺功能減退癥患者或甲狀腺激素抵抗綜合征患者，恢復(fù)其TH信號(hào)通路，有必要以組織特異性的方式量化THs的作用。開(kāi)發(fā)具有組織特異性且對(duì)TH有反應(yīng)的生物標(biāo)志物，是了解和可能調(diào)節(jié)健康及疾病狀態(tài)中TH信號(hào)通路中重要的一步。
沒(méi)有一種細(xì)胞或者組織對(duì)甲狀腺激素（TH）的反應(yīng)是完全相同的。TH的作用需要多種信號(hào)蛋白的協(xié)同作用，這些蛋白質(zhì)在生物體內(nèi)的表達(dá)水平和類型各異。例如，TH分子需要通過(guò)特定的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)。一旦進(jìn)入，TH分子可以被特定的脫碘酶修飾，這種酶既可以增強(qiáng)也可以抑制TH的作用。最后，TH觸發(fā)細(xì)胞反應(yīng)需要TH受體（TRs）和一些共調(diào)節(jié)因子（co-modulators）的參與。因此，TH信號(hào)通路對(duì)每一種生物體（組織或者器官）來(lái)說(shuō)都是獨(dú)特的，這取決于循環(huán)中的TH水平以及其與每個(gè)細(xì)胞表達(dá)的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、脫碘酶和TRs的特定結(jié)合方式。
盡管這一理論頗具吸引力，但其復(fù)雜性可能會(huì)在疾病狀態(tài)下帶來(lái)不小的挑戰(zhàn)。舉例來(lái)說(shuō)，基因突變的攜帶者可能會(huì)擾亂TH信號(hào)蛋白的功能，或者當(dāng)甲狀腺自身存在疾病或被切除時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致患者甲狀腺功能減退。在這兩種情況下，恢復(fù)TH信號(hào)通路的治療方法需要根據(jù)血清TSH和TH水平進(jìn)行調(diào)整，但在許多情況下，這種治療方法往往難以取得預(yù)期的成功。
這是一個(gè)關(guān)于使用血清TSH來(lái)診斷甲狀腺功能減退癥（簡(jiǎn)稱甲減）的例子。在20世紀(jì)的大部分時(shí)間里，甲減的診斷主要是基于循環(huán)中TH水平降低所引起的臨床癥狀和體征來(lái)進(jìn)行的。雖然對(duì)于經(jīng)驗(yàn)豐富的臨床醫(yī)生來(lái)說(shuō)，診斷臨床甲減并不難，但是輕微的甲狀腺功能減退癥卻很難被發(fā)現(xiàn)，即使使用了基礎(chǔ)代謝率（BMR）和血液生化指標(biāo)等方法。然而，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，臨床免疫分析法測(cè)定循環(huán)中TSH水平的方法變得越來(lái)越可行。這種方法使得血清TSH成為測(cè)定TH的有用生物標(biāo)志物，也成為了診斷碘充足地區(qū)大多數(shù)甲狀腺功能減退癥的金標(biāo)準(zhǔn)。
并不意外的是，血清TSH已被廣泛視為評(píng)估甲狀腺激素（TH）替代治療效果的主要方法，但其有效性卻常常受到質(zhì)疑。在采用左甲狀腺素（LT4）治療過(guò)程中，血清TSH對(duì)于全面評(píng)估所有組織中TH信號(hào)的效果，引發(fā)了越來(lái)越多的爭(zhēng)議。即便血清TSH水平恢復(fù)正常，部分患者仍然會(huì)出現(xiàn)一些殘留癥狀，這些癥狀與特定組織的甲狀腺功能減退相似，例如認(rèn)知功能下降、行動(dòng)遲緩或體重控制困難。相似地，具有TH抵抗癥狀的患者可能會(huì)出現(xiàn)肝功能衰退，并增加患甲狀腺功能亢進(jìn)性心臟病和骨質(zhì)疏松癥的風(fēng)險(xiǎn)。那么，我們?nèi)绾卧u(píng)估甲狀腺激素在單個(gè)組織中的影響呢？在近期的《甲狀腺》期刊中，Knock等人闡述了他們?nèi)绾芜\(yùn)用非靶向蛋白質(zhì)組學(xué)來(lái)研究人和小鼠的血漿，成功鑒定出16種源自肝臟、脾臟、骨骼并對(duì)TH有反應(yīng)的蛋白質(zhì)，這些蛋白質(zhì)有可能成為TH的新型生物標(biāo)志物。
甲狀腺分泌甲狀腺素（T4）和3,5,3’-三碘甲狀腺素（T3）的混合物，其比例為11∶1。雖然T4僅由甲狀腺產(chǎn)生，但循環(huán)中絕大多數(shù)T3是在甲狀腺外部產(chǎn)生的。因此，下丘腦-垂體-甲狀腺反饋機(jī)制逐漸進(jìn)化為對(duì)循環(huán)中的T4非常敏感。這是由于2型脫碘酶（D2）在下丘腦正中隆起和垂體中表達(dá)，局部地將T4轉(zhuǎn)化為T3。正是由于其獨(dú)特的調(diào)節(jié)機(jī)制，D2準(zhǔn)確地向分泌TRH和TSH的細(xì)胞反饋循環(huán)T4的水平。由于甲狀腺功能減退初期甲狀腺分泌減少，甚至是循環(huán)中T4水平微小地降低也足以促進(jìn)TSH的分泌。這發(fā)生于T3水平在正常范圍內(nèi)的時(shí)候，通過(guò)一系列甲狀腺和甲狀腺外穩(wěn)態(tài)來(lái)維持，這種適應(yīng)增加了部分T3的產(chǎn)生。這種HPT軸（下丘腦-垂體-甲狀腺軸）的協(xié)同作用解釋了血清TSH在診斷亞臨床甲減和臨床甲減中的特殊的價(jià)值。
在20世紀(jì)70年代，人們發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)LT4治療的患者能夠?qū)4轉(zhuǎn)化為T3，并恢復(fù)其循環(huán)中的T3水平。這一發(fā)現(xiàn)為L(zhǎng)T4的單一治療提供了有力的證據(jù)。此外，對(duì)HPT反饋機(jī)制的理解以及臨床免疫分析法測(cè)定血清TSH的可行性，使得血清TSH的標(biāo)準(zhǔn)化成為指導(dǎo)LT4理想替代劑量的常規(guī)方法。這與90年來(lái)以“最小劑量以避免癥狀”為指導(dǎo)的劑量調(diào)整有所不同。的確，臨床研究證實(shí)了單獨(dú)使用LT4作為替代治療的優(yōu)點(diǎn)，以及血清TSH測(cè)量作為監(jiān)測(cè)LT4劑量和甲狀腺功能恢復(fù)的理想方法。這些發(fā)現(xiàn)改變了我們對(duì)甲狀腺功能減退癥的治療方式，使得LT4的使用更加精準(zhǔn)和有效。
通過(guò)血清TSH評(píng)估LT4的單藥療法，人們假設(shè)甲狀腺外產(chǎn)生的T3可以作為甲狀腺分泌不足的補(bǔ)償。然而，實(shí)際情況可能并非如此。由于D2在下丘腦和身體其他部位的調(diào)節(jié)方式存在差異，在外周T3的生成完全恢復(fù)正常之前，LT4的治療可能會(huì)使TSH正?；?，但可能導(dǎo)致血清TSH與外周甲狀腺功能狀態(tài)之間出現(xiàn)分離。
首先進(jìn)行了一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)來(lái)證明這一調(diào)定點(diǎn)，10例甲減患者（年齡20~67歲；女性7例）連續(xù)接受遞增劑量的碘塞羅寧進(jìn)行治療（LT3；10，20，25和50 μg/天，單次劑量），至少連續(xù)給藥4周；隨后，改為L(zhǎng)T4（100-150 μg/天）治療6周。有些患者使用20~25 μg/天 LT3后，一些TH生物標(biāo)志物即心臟收縮間期和血清肌酸磷酸激酶活性正常了，但是，血清總T3水平、BMR、總血清膽固醇和TSH水平仍然異常。隨著LT3劑量增加到50 μg/天，血清總T3水平正常，除了血清TSH高和總膽固醇>200 mg/dl,所有的TH生物標(biāo)志物均處于正常參考范圍內(nèi)。出乎意料的是，改為L(zhǎng)T4治療使血清TSH正常后，血清總T3和BMR低于正常參考范圍。隨后的一些研究得到了相似的結(jié)果。LT4治療甲狀腺功能減退癥的患者，血清TSH正常，盡管血清T4水平高出正常參考范圍的10%，但血清T3水平卻低于正常參考范圍的10%。和TSH水平相似的正常人比較，經(jīng)LT4治療的甲減患者的體重要重5 kg，BMR低一些，盡管他們更有可能服用他汀類藥物，但是，血清膽固醇和LDL水平要更高。這些研究的一個(gè)推論是，在使用LT4治療期間，血清TSH水平并不能反映所有組織的TH信號(hào)。
一種不太常見(jiàn)但十分引人注意的情況——TH信號(hào)在不同組織中或許不同，這出現(xiàn)在抗甲狀腺激素綜合征中。有這種綜合征的患者，TH信號(hào)選擇性地受損，導(dǎo)致不同組織對(duì)甲狀腺反應(yīng)有所不同。如果可能的話，在這些患者中普遍恢復(fù)TH信號(hào)具有挑戰(zhàn)性。這可以用存在的兩種類型的TRs來(lái)解釋。
TR α和TR β；組織表達(dá)這些受體的不同組合。例如，在腦、心臟、胃腸道和肌肉骨骼系統(tǒng)以TR α為主，而垂體腺體、肝臟、腎臟、視網(wǎng)膜和內(nèi)耳以TR β為主。因此，在對(duì)TR α和TR β抵抗的患者中，TH信號(hào)存在著顯著的組織差異性。這些患者的臨床表現(xiàn)反映了受體突變的表型，它取決于哪種受體突變和突變的外顯率。因此，在LT4治療的患者和有甲狀腺激素抵抗綜合征患者中，其他的組織特異性的生物學(xué)標(biāo)志物的存在可以幫助微調(diào)TH信號(hào)通路并恢復(fù)正常的甲狀腺功能。
應(yīng)用組織特異性的方法評(píng)估TH作用已經(jīng)在一些動(dòng)物模型得到了實(shí)驗(yàn)證明。例如，在一個(gè)攜帶對(duì)TH有反應(yīng)的熒光素酶報(bào)告基因的小鼠模型中發(fā)現(xiàn)了重要的TH信號(hào)組織特異性差異。然而，在臨床實(shí)踐中，我們需要非侵入性的方法來(lái)研究TH信號(hào)。因此，在過(guò)去的幾十年，隨著人們對(duì)TH作用理解的不斷加深，TH生物學(xué)標(biāo)志物已經(jīng)得到了研究。例如，循環(huán)代謝產(chǎn)物（血清總膽固醇）和蛋白質(zhì)（低密度脂蛋白水平、骨鈣素、肌酸激酶、鐵蛋白、睪酮結(jié)合球蛋白、纖溶酶原激活劑、血管緊張素轉(zhuǎn)換酶、葡糖-6-磷酸脫氫酶）被證實(shí)在甲減和甲亢的兩種狀態(tài)之間變化。然而，由于敏感性和/或特異性不足，這些標(biāo)記物并未得到廣泛的臨床應(yīng)用。
源于此，Knock等人設(shè)計(jì)了研究來(lái)鑒定升高的組織特異性TH生物標(biāo)志物，以觀察它們是否具有臨床應(yīng)用的潛力。他們首先分析了兩項(xiàng)已發(fā)表的研究，其中健康的年輕志愿者接受了長(zhǎng)達(dá)8周的TH治療。這些研究對(duì)象的血漿通過(guò)質(zhì)譜法進(jìn)行了測(cè)量，這是一種沒(méi)有偏差的方法，可以量化數(shù)千種循環(huán)蛋白質(zhì)和代謝產(chǎn)物，這些蛋白質(zhì)和代謝產(chǎn)物可以和特定的細(xì)胞代謝途徑相關(guān)聯(lián)。在將該結(jié)果與甲狀腺毒癥小鼠的血漿結(jié)果對(duì)比后，他們確定了16種獨(dú)特的血漿蛋白，這些血漿蛋白可與過(guò)量的TH發(fā)生反應(yīng)。隨后通過(guò)計(jì)算機(jī)分析證明肝、脾和骨是分泌這些蛋白質(zhì)的主要組織。CD5L是由肝中的M1巨噬細(xì)胞產(chǎn)生的促炎因子，它似乎是最有希望的候選標(biāo)志物，為TH在肝細(xì)胞-巨噬細(xì)胞的串?dāng)_作用提供了深入研究的方向。甲亢患者的血清CD5L水平是甲減患者的兩倍，和游離T3水平呈正相關(guān)，和TSH水平呈負(fù)相關(guān)。
和迄今為止所有證實(shí)的TH生物標(biāo)志物一樣，只有未來(lái)的研究才能證明這批生物標(biāo)志物的可行性，以及他們是否能夠準(zhǔn)確地通過(guò)組織特異性的方式來(lái)反映TH信號(hào)。隨后的研究也將測(cè)定這些標(biāo)志物在臨床應(yīng)用是否有足夠的特異性和敏感性來(lái)檢測(cè)甲狀腺功能的微小變化。盡管如此，由Knock等人呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)令人振奮，激勵(lì)在這重要領(lǐng)域的進(jìn)一步研究。TH信號(hào)顯示出如此高的組織特異性是值得研究的。臨床相關(guān)的TH生物標(biāo)志物的發(fā)展是理解和可能調(diào)節(jié)健康和疾病狀態(tài)下TH信號(hào)通路的重要的起點(diǎn)。
