下垂体液腺腫におけるDNA損傷および成長ホルモンの過分泌

DNA damage and growth hormone hypersecretion in pituitary somatotroph adenomas.

• Anat Ben-Shlomo
• Nan Deng
• Evelyn Ding
• Masaaki Yamamoto
• Adam Mamelak
• Vera Chesnokova
• Artak Labadzhyan
• Shlomo Melmed

抄録

散発性良性下垂体腺腫の増殖の原因はほとんど不明である。予見的に切除された159例の下垂体腺腫の全エクソームシークエンシングにより、突然変異ではなく体細胞コピー数の変化（SCNA）がホルモン分泌性腺腫の特徴であり、SCNAは腺腫の表現型と相関していることが示された。単一遺伝子SCNA経路解析を用いて、成長ホルモン（GH）分泌性体細胞栄養腺腫において、cAMPとファンコニー貧血のDNA損傷修復経路の両方がSCNAによって影響を受けることを観察した。本研究では、体細胞栄養細胞の分化と GH の分泌は cAMP の活性化に依存していること、また、体細胞栄養細胞腺腫の DNA 損傷、異数性化、老化を示したことから、cAMP シグナルと DNA 損傷との関連を研究した。フォルスコリンや長時間作用型GH放出ホルモン（GHRH）アナログを用いてC57Bl/6マウス初代下垂体培養物でcAMPを刺激すると、GH産生が増加し、リン酸化H2AXとコメットアッセイで測定したDNA損傷が増加することが明らかになった。オクトレオチドは、先端巨大症患者の体細胞腺腫GH分泌を標的とするソマトスタチン受容体リガンドであり、cAMPとGHを阻害し、DNA損傷誘導を逆転させた。また、生体内での長時間作用型 GHRH 投与により、マウス下垂体の DNA 損傷も誘導された。以上の結果から、体細胞増殖を誘導する cAMP と GH の分泌が同時に DNA 損傷を誘発し、ホルモンの過分泌が SCNA やゲノム不安定性と結びつく可能性があることが示唆された。これらの結果は、体細胞栄養腺腫の病態生理を解明し、治療のターゲットとなる経路を特定するものである。

Drivers of sporadic benign pituitary adenoma growth are largely unknown. Whole exome sequencing of 159 prospectively resected pituitary adenomas showed somatic copy number alteration (SCNA) rather than mutation is a hallmark of hormone-secreting adenomas and that SCNA correlate with adenoma phenotype. Using single-gene SCNA pathway analysis, we observed cAMP and Fanconi anemia DNA damage repair pathways both affected by SCNA in growth hormone (GH)-secreting somatotroph adenomas. As somatotroph differentiation and GH secretion is dependent on cAMP activation and we previously showed DNA damage, aneuploidy, and senescence in somatotroph adenomas, we studied links between cAMP signaling and DNA damage. Stimulation of cAMP in C57Bl/6 mouse primary pituitary cultures using forskolin or long-acting GH releasing hormone (GHRH) analogue increased GH production and DNA damage measured by phosphorylated H2AX and Comet assay. Octreotide, a somatostatin receptor ligand that targets somatotroph adenoma GH secretion in patients with acromegaly, inhibited cAMP and GH and reversed DNA damage induction. In vivo long-acting GHRH treatment also induced mouse pituitary DNA damage. We conclude that cAMP, which induces somatotroph proliferation and GH secretion, may concomitantly induce DNA damage, potentially linking hormone hypersecretion to SCNA and genome instability. These results elucidating somatotroph adenoma pathophysiology identify pathways for treatment targeting.