垂體瘤轉化基因PTTG與腫瘤血管生成相關研究進展

馬艷會(綜述)，吳 靜(校審)

(1．蘭州大學第一醫院消化科，蘭州730000;2．首都醫科大學附屬北京世紀壇醫院消化科，北京100038)

血管生成是指原始血管網生長、重組形成成熟血管網的過程，包括形成血管、擴增及分支。腫瘤血管生成是指腫瘤細胞誘發的毛細血管新生以及腫瘤中毛細血管網的形成，是惡性腫瘤侵襲性生長、轉移的重要環節，主要包括內皮細胞增殖、內皮細胞遷移、基質降解及血管重構等幾個步驟，其中最重要的是內皮細胞增殖。而內皮細胞是否增殖以及血管是否生成取決于促血管生成因子與抑制血管生成因子平衡，當刺激因子的作用大于抑制因子，內皮細胞處于增殖狀態，新血管生成，反之處于靜止狀態，無新生血管生成。原癌基因可以促進失衡的發生。

1 PTTG的結構、功能調控與生物學特性

垂體瘤轉化基因(pituitary tumor-transforming gene，PTTG)是 1997 年 Pie等［1］首次從大鼠垂體瘤組織中分離鑒定并克隆出的新癌基因。1999年 Zhang等［2］從人體胎兒肝細胞組織cDNA文庫中分離出人PTTG(hPTTG)，并證實其至少有三個家族成員:PTTG1、PTTG2、PTTG3。hPTTG1 基因定位于5號染色體長臂5q33，含有5個外顯子和4個內含子，hPTTG2、hPTTG3分別定位于染色體的4q12、染色體8q13，且均不含內含子。目前研究最多的是hPTTG1，其cDNA序列由787 bp組成，其轉錄起始位點是腺苷殘基，位于起始密碼子ATG上游37 bp處，在5'端還存在一系列調控序列。－706～－407 bp的核苷酸序列中含有增強子元件，－509～624 bp的核苷酸序列被認為是PTTG轉錄調控的核心區域，－126～+34 bp的核苷酸序列具有PTTG啟動子活性［3］。hPTTG蛋白質被分為一個NH2-末端的堿性區和一個C-末端的酸性區，且酸性區含有兩個能與SH3相互作用的脯氨酸區域(PXXP區域)［4］。PTTG在多種生理性增生活躍組織及腫瘤中高表達，而在大多數正常成人組織只有低水平表達或不表達。現已證實其參與細胞周期的調控，能夠縮短G1期，延長G2/M期，并能夠抑制姐妹染色單體的分離導致細胞非整倍體化，參與依賴/非依賴p53基因的細胞凋亡，參與細胞增殖，參與惡性腫瘤侵襲和轉移，在骨髓干細胞中發揮著重要的作用［5-9］。同時PTTG參與腫瘤的血管生成。眾所周知，腫瘤的生長擴散都依賴于血管生成［10］。血管生成促進因子和抑制因子維持血管生成動態平衡，“血管生成開關”的開啟在腫瘤的生長、轉移、復發及預后非常重要。研究發現垂體瘤轉化基因PTTG可通過調節血管生成促進因子/抑制因子的表達破壞腫瘤組織及其間質內血管生成平衡，啟動“血管生成開關”促進腫瘤生長和侵襲。

2 PTTG與腫瘤血管生成

2．1 堿性成纖維生長因子(basic fibroblast growth factor，bFGF)bFGF是重要的血管生成因子，能夠強烈促進有絲分裂，誘導血管內皮細胞從基膜中分離出來，以刺激內皮細胞向腫瘤組織趨化運動并形成管狀結構，從而促進毛細血管的形成。

PTTG與bFGF之間的關系研究的相對成熟。McCabe等［11］發現PTTG可以通過bFGF促進血管生成。Heaney等［12］揭示了PTTG可通過正反饋機制促進bFGF的表達，參與腫瘤血管的生成。此外，Zhang等［2］也研究發現，表達 PTTG的3T3細胞能促進bFGF轉錄和分泌。唐強等［13］用免疫組化SP法檢測人腦星形細胞腫瘤中PTTG、bFGF的表達，發現兩者表達強度隨腫瘤惡性程度增強有增高趨勢，呈正相關關系。亦有文獻報道垂體瘤患者在成功手術后，血清中bFGF水平明顯下降。

2．2 基質金屬蛋白酶2(matrix metalloproteinase-2，MMP-2) 腫瘤細胞必須降解細胞外基質才能進行浸潤、轉移。MMPs主要作用是降解基質中的蛋白，為腫瘤的生長、局部侵襲、遠處轉移創造有利條件，并且誘導血管生成，而MMP-2在MMPs中與腫瘤的侵襲、浸潤和血管生成關系最為密切。有研究證實，MMP-2外源性抑制物或反義核苷酸均能導致腫瘤蛋白水解能力及新生血管能力的喪失，抑制MMP-2活性則可使腫瘤體積縮小70%。

Malik等［14］發現PTTG能夠使MMP-2的表達上調，但若在試管中加入MMP-2的抗體后PTTG致小鼠甲狀腺腫瘤細胞的侵襲能力則下降，同樣阻斷PTTG的表達后MMP-2的侵襲和血管生成的作用也降低。表明了PTTG在腫瘤中侵襲、轉移及血管生成中的作用可能是通過MMP-2發揮作用，同時也說明PTTG是MMP-2的重要調節因子。閆麗萍等［15］通過對子宮腺肌病的研究表明PTTG與MMP-2之間呈正相關。李愛軍等［16］比較 PTTG、MMP-2在侵襲性垂體腺瘤和非侵襲性垂體腺瘤中的表達，結果顯示侵襲性垂體腺瘤中兩者的表達均高于非侵襲性垂體腺瘤中的表達水平。

2．3 血管內皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)VEGF又稱血管通透因子或血管調理素，其能促進有絲分裂、誘導毛細血管芽新生、增加微血管通透性、促進細胞移行和抑制凋亡等多種功能，是目前血管生成的最重要調節因子之一，同時也是抑制腫瘤血管生成的重要靶點。

PTTG可以上調VEGF的表達，從而促進腫瘤血管的生成［17］。Kim 等［18］發現在 FTC1333 細胞中PTTG可以上調VEGF和血管內皮生長因子受體(kinase insert domain-containing receptor，KDR)的表達，并能加強甲狀腺癌依賴KDR途徑的自分泌途徑;PTTG可以通過KDR增強絲裂原蛋白激酶(mitogenactivated protein kinase，MAPK)信號途徑，這種效應可以被KDR的阻滯劑完全阻滯。因此提出PTTG/VEGF/KDR自分泌信號途徑。陳鸰等［19］研究發現，PTTG和VEGF在膽管癌中高表達，兩者表達呈正相關。目前學術界對于PTTG和VEGF之間是否存在肯定的正相關聯仍不確定。Huntur等［20］認為盡管PTTG確實存在誘導血管生成的作用，但未必是通過VEGF通路的上調來實現的，兩種基因表達不存在關聯性。因此對于兩者之間的關系需要進一步的研究證實。

2．4 胰島素樣生長因子1(insulin-like growth factor-1，IGF-1)IGF-1能夠刺激物質代謝、促進DNA合成、細胞增殖、誘導原癌基因的表達及促進腫瘤血管生成，其中酪氨酸激酶及其下游的MAPK-Ras-Raf級聯反應通路和磷脂酰肌醇3激酶-Akt通路起著極其重要的介導作用。

Clem等［21］克隆出的PTTG cDNA有5個外顯子和4個內含子，其轉錄起點位于翻譯起點(ATG)上游第37 bp的腺嘌吟殘基，5端序列有3個轉錄因子特化蛋白1(SP-l)/GC盒、3個轉錄因子激活蛋白(AP-l)和2個轉錄因子激活蛋白2(AP-2)結合序列、1個環磷酸腺苷和1個胰島素反應元件序列，提示PTTG可能受 IGF-1的調節。Chamaon等［22］研究發現，人惡性星形細胞瘤經胰島素和胰島素樣生長因子處理后PTTG mRNA及其蛋白質水平均增高，同時發現絲裂原蛋白激酶和磷脂酰肌醇3激酶信號通路涉及正常組織、腫瘤組織中 PTTG的調節。研究者［23］用人乳腺癌MCF-7細胞為材料，發現胰島素和胰島素樣生長因子可使PTTG mRNA轉錄水平明顯提高并且闡明用磷脂酰肌醇3激酶的阻滯劑LY294002可使這種作用完全消失，應用MAPK的阻滯劑PD98059可部分阻斷這種作用。孫杰源等［24］也得出相同的結論。Chamaon等［22］推測，不僅IGF-1可以誘導PTTG的表達，而且PTTG可以反饋促進IGF-1的表達，兩者之間存在正反饋，PTTG可以通過調節IGF-1的表達進而促進腫瘤血管生成。目前國內尚無IGF-1與PTTG關于血管生成方面的研究報道，但這一觀點的提出豐富了PTTG血管生成的網絡關系，為以PTTG為靶點的生物治療提供了更多的理論依據。

2．5 凝血酶敏感素(thrombospondin-1，TSP-1) 新生血管在實體腫瘤的產生、發展、治療及預后中起重要作用。而新生血管的形成依賴于所在微環境中血管生成促進因子與血管生成抑制因子共同作用的結果。TSP-1是一種多功能細胞外基質糖蛋白，具有強大的抑制腫瘤轉移作用，是某些癌癥患者發生“腫瘤休眠”的分子基礎。現已證實TSP-1是p53下游基因，野生型p53(wt-p53)能促進抑制因子TSP-mRNA的表達，而突變型p53(mt-p53)能下調TSP-mRNA的表達。

研究發現，PTTG可以在轉錄和翻譯水平調控p53基因的表達。Bernal等［25］發現PTTG能編碼一種蛋白，其可以阻止p53與DNA特異結合、抑制其轉錄活性及抑制p53誘導細胞凋亡能力，抑制p53的功能。Kim等［18］報道 PTTG可以使 TSP-1下調，利用RNA干擾PTTG后TSP-1的表達可上調2倍。雖然目前尚無實驗研究證實，但結合文獻報道，有理由相信PTTG抑制TSP-1的表達可能通過p53發揮作用，從而促進腫瘤血管生成。本課題組正致力于此方面的研究。

總之，PTTG是一種強有力的腫瘤轉化基因，可以通過多條途徑誘導腫瘤血管生成。國內外學者正致力于PTTG在人類腫瘤血管生成中的分子機制研究，并且隨著生化技術的發展，PTTG有可能成為抗癌藥物研究中又一新的基因，從而達到遏止其生長和復發的目的。

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