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为探究促肾上腺皮质激素分泌型垂体神经内分泌肿瘤(ACTH PitNETs)女性高发的原因,温州医科大学附属第一医院等机构的研究人员开展了关于 X 连锁泛素特异性肽酶 11(USP11)的研究。结果发现 USP11 可促进疾病发生,还筛选出其抑制剂。这为女性库欣病治疗提供了新方向。
在医学领域,库欣病(Cushing’s disease)就像一个隐藏在人体内分泌系统中的 “神秘杀手”。它由促肾上腺皮质激素(Adrenocorticotropic hormone,ACTH)分泌型垂体神经内分泌肿瘤(Pituitary neuroendocrine tumors,PitNETs)引发,患者体内 ACTH 过量分泌,进而导致皮质醇增多,一系列严重的内分泌和代谢紊乱问题随之而来,像高血压、糖尿病、高血脂、骨质疏松等,这些并发症严重影响患者健康,甚至使死亡率飙升至普通人群的四倍之多。
令人困惑的是,这种疾病存在明显的性别差异,女性的发病率是男性的 5 到 10 倍。以往的研究虽揭示了去泛素化过程在 ACTH PitNETs 发病机制中的重要性,但对于泛素 - 蛋白酶体系统如何导致这种性别差异,一直是个未解之谜。为了揭开这一谜团,探索新的治疗策略,温州医科大学附属第一医院、上海交通大学医学院附属瑞金医院等机构的研究人员展开了深入研究,相关成果发表在《Acta Neuropathologica Communications》上。
研究人员在开展研究时,采用了多种关键技术方法。从样本来源看,他们收集了 2016 - 2023 年瑞金医院手术患者的垂体腺瘤(Pituitary adenomas,PAs)样本 。在实验技术上,运用 RNA 测序分析去泛素化酶的表达差异;通过免疫印迹分析(Immunoblot analysis)检测蛋白质水平;利用免疫组化(Immunohistochemistry,IHC)评估蛋白表达情况;借助定量实时荧光定量聚合酶链反应(Quantitative real-time PCR,qRT-PCR)检测基因转录水平;构建裸鼠异种移植模型(Xenograft model)进行体内实验;还通过虚拟筛选(Virtual screening analysis)寻找潜在抑制剂。
下面来详细看看研究结果。首先,RNA 测序发现 USP11 可能是女性患功能性 ACTH PitNETs 的易感因素。研究人员对 105 种去泛素化酶进行性别差异分析,对比了多个数据集,发现 USP11 等多种酶在女性患者中表达上调,进一步实验表明,过表达 USP11 可增加 POMC 表达,而其他候选基因无此效果,免疫组化也证实 USP11 在女性功能性 ACTH PitNETs 中高表达。
其次,USP11 可促进 POMC 转录和 ACTH 分泌。在 AtT - 20 细胞中过表达 USP11,POMC 蛋白和转录水平均增加,ACTH 分泌也增多;相反,敲低 USP11 则出现相反结果。在裸鼠体内实验中,敲低 USP11 同样抑制了 POMC 和 ACTH 水平。
然后,USP11 直接与转录因子 TPIT 相互作用。通过共免疫沉淀(Co - immunoprecipitation,Co - IP)和质谱(Mass spectrometry,MS)实验,确定 TPIT 是与 USP11 相互作用的关键蛋白,GST pulldown 实验和免疫荧光分析进一步验证了两者的相互作用及共定位。
再者,USP11 使 TPIT 去泛素化。敲低 USP11 会增加 TPIT 的泛素化,缺失 USP 结构域的 USP11 无法与 TPIT 相互作用和使其去泛素化,构建 TPIT 突变体实验确定了被 USP11 去泛素化的赖氨酸残基,且 USP11 可减少 TRIM65 介导的 TPIT 泛素化。
另外,USP11 通过减少 TPIT 的蛋白酶体降解来稳定 TPIT。过表达 USP11 可增加 TPIT 蛋白水平,延长其半衰期;敲低 USP11 则缩短半衰期,且敲低导致的 TPIT 水平下降可被蛋白酶体抑制剂 MG132 逆转,体内实验也证实了这一点。
最后,洛美他派(Lomitapide)和尼麦角林(Nicergoline)可抑制 USP11 功能,减少 POMC 表达和 ACTH 分泌。虚拟筛选得到 12 种潜在抑制剂,进一步研究发现 Lomitapide 和 Nicergoline 能降低 TPIT 和 POMC 蛋白水平,抑制 USP11 的去泛素化活性,减少 ACTH 分泌,且对细胞无毒,体内实验也验证了其抑制效果。
综合研究结论和讨论部分,该研究意义重大。首次明确了 USP11 在女性 ACTH PitNETs 中的关键作用,它通过促进 TPIT 去泛素化,增强 POMC 转录和 ACTH 分泌,从而增加女性患库欣病的易感性。同时,筛选出的 Lomitapide 和 Nicergoline 为女性库欣病的治疗提供了潜在的新方向。不过,目前对于 X 连锁的 USP11 基因逃避 X 染色体失活的机制还不清楚,其他影响 ACTH 腺瘤性别差异的因素也有待进一步探索,未来还需更多研究来深入了解相关机制,推动临床治疗的发展。