前列腺癌進(jìn)展的相關(guān)基因分子變化

陳 靖(綜述)，牛遠(yuǎn)杰(審校)

(天津醫(yī)科大學(xué)第二醫(yī)院泌尿外科，天津300211)

前列腺癌是美國(guó)發(fā)病率很高的腫瘤，其病死率僅次于肺癌。我國(guó)前列腺癌發(fā)病率雖不及西方國(guó)家，但近年來(lái)，隨著生活方式的改變及人口的老齡化前列腺癌呈明顯上升趨勢(shì)［1］。目前，前列腺癌的臨床研究進(jìn)展已涉及許多方面，并且已深入到腫瘤細(xì)胞的分子水平，現(xiàn)就染色體畸變、原癌基因、抑癌基因等方面對(duì)前列腺癌相關(guān)基因的分子生物學(xué)進(jìn)展予以綜述。

1 染色體畸變的發(fā)生機(jī)制

染色體畸變是指染色體結(jié)構(gòu)和數(shù)目的異常改變。染色體結(jié)構(gòu)異常通常包括缺失、重復(fù)、倒位、易位等。染色體數(shù)目變異包括整倍體和非整倍體變化。腫瘤惡化過程中的一個(gè)普遍規(guī)律是:染色體畸變隨腫瘤惡化會(huì)不斷增加。染色體的缺失和獲得在前列腺癌染色體畸變中發(fā)生率最高，最顯著的特點(diǎn)是8p染色體的缺失和8q染色體的獲得。Steiner等［2］的研究結(jié)果證實(shí)了這一理論:由于8p染色體缺失而丟失的基因和8q染色體獲得而擴(kuò)增的基因，對(duì)前列腺癌由T2發(fā)展到T3級(jí)起了重要作用。在8p染色體上由于擴(kuò)增而可能對(duì)前列腺癌發(fā)展起作用的基因包括8q24上的原癌基因c-myc、前列腺干細(xì)胞抗原基因和8q23上的真核翻譯起始因子3的p40亞基基因。在前列腺癌發(fā)展的后期階段，8p染色體的缺失和8q染色體的獲得繼續(xù)占主導(dǎo)地位，是該期最明顯的特點(diǎn)。

2 原癌基因的形成和激活

原癌基因是指調(diào)控細(xì)胞生長(zhǎng)和增殖的正常基因，由于多種原因發(fā)生突變后轉(zhuǎn)化為致癌的基因。上述正常基因是維持機(jī)體正常生命活動(dòng)所必需的，穩(wěn)定性高。當(dāng)原癌基因的相關(guān)區(qū)域發(fā)生變異，基因產(chǎn)物增多或活性增強(qiáng)時(shí)，可使細(xì)胞過度增殖，從而形成腫瘤。

2.1 Bcl-2 Bcl-2 基因抑制應(yīng)激狀態(tài)下細(xì)胞凋亡的發(fā)生，而促進(jìn)相應(yīng)細(xì)胞的存活［3］。Bcl-2常表達(dá)在造血細(xì)胞的前體細(xì)胞中，而在細(xì)胞分化過程中及終末細(xì)胞中就不再表達(dá)。Bcl-2見于多種分化的上皮細(xì)胞中，且都集中在干細(xì)胞及細(xì)胞增殖區(qū)表達(dá)。Bcl-2蛋白的兩個(gè)定點(diǎn)突變區(qū)BH1和BH2對(duì)Bcl-2與Bax的結(jié)合十分重要，而Bax是Bcl-2家族的一員，它能促進(jìn)細(xì)胞死亡，并且它與Bcl-2的相互作用對(duì)調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡也是必需的［4］。Bcl-2基因的過度表達(dá)會(huì)導(dǎo)致前列腺癌患者短生存期的縮短［5］。而進(jìn)一步的研究表明，雄激素阻斷治療可以導(dǎo)致在前列腺癌中Bcl-2基因的增強(qiáng)表達(dá)［4］。

2.2 Met基因 Met基因是用化學(xué)致癌劑甲基硝基亞硝基胍處理人成骨肉瘤細(xì)胞系所激活的一種原癌基因［3］。Met具有經(jīng)典的信號(hào)肽序列，編碼一種受體樣的蛋白質(zhì)分子，包括3個(gè)具有酪氨酸激酶位點(diǎn)的結(jié)構(gòu)域:細(xì)胞內(nèi)、細(xì)胞外和跨膜的結(jié)構(gòu)域。有研究表明［6］，Met基因的表達(dá)水平隨著前列腺癌的臨床進(jìn)展而逐漸升高，在前列腺癌的上皮內(nèi)瘤、潛伏期、臨床期以及轉(zhuǎn)移期中的表達(dá)水平分別為36%(8p22)、33%(5p15)、81%(17p21)和 100%(7p7)。同時(shí)，較前列腺癌伴淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移者，前列腺癌伴骨轉(zhuǎn)移者的Met基因表達(dá)水平明顯升高［7］。因此，抑制Met基因的表達(dá)可能是治療前列腺癌的一種可行的方法［8］。行體外及動(dòng)物實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)染表達(dá)Met基因核酸酶的腺病毒后，PC32LN4前列腺癌細(xì)胞系的Met表達(dá)水平明顯下降，接種裸鼠后腫瘤生長(zhǎng)和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移受到顯著抑制［9］。

2.3 Ras基因 Ras基因是應(yīng)用腫瘤細(xì)胞基因組轉(zhuǎn)導(dǎo)小鼠成纖維細(xì)胞并使其在裸小鼠體內(nèi)形成瘤灶，從而篩選克隆出的原癌基因。作為一種G結(jié)合蛋白，Ras蛋白在正常細(xì)胞的惡性轉(zhuǎn)化過程中的作用機(jī)制非常復(fù)雜。Ras基因的突變及其編碼產(chǎn)物，可以抑制細(xì)胞程序化死亡，誘導(dǎo)生長(zhǎng)因子促進(jìn)細(xì)胞分裂增殖。Ras蛋白各類型突變分子間的相互作用，也是誘導(dǎo)正常細(xì)胞發(fā)生惡變的重要機(jī)制。Ras蛋白表達(dá)水平受各種因素調(diào)節(jié)，血清生長(zhǎng)因子是其中一種重要的因素。有文獻(xiàn)表明［10］，Ras在前列腺癌組織中的表達(dá)水平明顯高于前列腺增生組織，并且Ras表達(dá)水平越高，前列腺癌組織分化越差，5年生存率也越低。

2.4 Fos基因 Fos基因編碼的蛋白借助其蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)中的亮氨酸拉鏈結(jié)構(gòu)，形成二聚體形式即轉(zhuǎn)錄激活因子蛋白。而轉(zhuǎn)錄激活因子蛋白的活性與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展有密切關(guān)系，腫瘤細(xì)胞中轉(zhuǎn)錄激活因子蛋白水平較正常細(xì)胞顯著升高。在正常前列腺組織、前列腺增生組織以及進(jìn)展期前列腺癌組織中，F(xiàn)os基因的表達(dá)水平依次增高［11］。用上皮生長(zhǎng)因子處理雄激素受體(androgen receptor，AR)陽(yáng)性的前列腺癌細(xì)胞系LNCaP后，F(xiàn)os基因的表達(dá)升高，再加入簇集蛋白后，F(xiàn)os蛋白水平顯著下調(diào)，這提示簇集蛋白對(duì)LNCaP細(xì)胞系的抗增殖作用可能是通過下調(diào)Fos基因的表達(dá)水平實(shí)現(xiàn)的［12］。

2.5 Myc基因 Myc基因參與調(diào)控正常細(xì)胞的增殖、轉(zhuǎn)化及分化。它在非轉(zhuǎn)化正常細(xì)胞中的表達(dá)依賴于生長(zhǎng)因子，是調(diào)節(jié)細(xì)胞周期變化的關(guān)鍵因素。有報(bào)道認(rèn)為，實(shí)體瘤中Myc基因的擴(kuò)增與過度表達(dá)，以及同時(shí)伴有的人類表皮生長(zhǎng)因子受體22的產(chǎn)生與預(yù)后不良密切相關(guān)。在隨訪中發(fā)展為前列腺癌的前列腺上皮內(nèi)瘤其Myc基因的表達(dá)陽(yáng)性率為69%，而沒有發(fā)展為前列腺癌的前列腺上皮內(nèi)瘤其Myc基因的表達(dá)陽(yáng)性率只有36%［13］。在雄激素依賴性和非依賴性前列腺癌中，Myc基因表達(dá)水平的升高都能促進(jìn)腫瘤的生長(zhǎng)［14］。反義，Myc AVI-4126在動(dòng)物體內(nèi)可顯著抑制腫瘤生長(zhǎng)、促進(jìn)前列腺癌細(xì)胞凋亡，并證明在臨床ⅠⅡ期試驗(yàn)中其沒有嚴(yán)重的毒性反應(yīng)［15］。

除上述五種前列腺癌原癌基因以外，原癌基因ERG、ETV21、LRP16、Sis、Neu、c-met、c-myc 和 PTI21等可能在前列腺癌發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮一定的作用［4］。

3 抑癌基因的失活

抑癌基因是一類調(diào)控細(xì)胞生長(zhǎng)抑制腫瘤表型表達(dá)的基因，編碼對(duì)腫瘤形成起抑制作用的蛋白質(zhì)。正常情況下負(fù)責(zé)控制細(xì)胞生長(zhǎng)和增殖，而當(dāng)這些基因不能表達(dá)，或者當(dāng)其產(chǎn)物失去活性時(shí)，可導(dǎo)致細(xì)胞癌變。

3.1 p53基因 p53基因通過特定的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)作用，抑制細(xì)胞增殖從而促進(jìn)其凋亡［3］，主要是通過轉(zhuǎn)錄p21等基因而起作用。p21對(duì)多種細(xì)胞周期素依賴的細(xì)胞周期依賴性激酶(cyclin-dependent kinase，CDK)均有抑制作用，而CDK被抑制就不能使視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤(retinoblastoma，Rb)基因蛋白磷酸化，從而使細(xì)胞周期抑制在G1期。p53基因的錯(cuò)義突變是導(dǎo)致其功能喪失的主要原因。Downing等［16］發(fā)現(xiàn)，在局限于前列腺的T1和T2級(jí)前列腺癌臨床標(biāo)本中有32%的p53基因突變，在T1～T3級(jí)前列腺癌臨床標(biāo)本中有30%～35%的p53基因畸變，而在發(fā)生骨轉(zhuǎn)移的前列腺癌臨床標(biāo)本中有70%的p53基因突變。這些結(jié)果表明，p53基因的突變?cè)谇傲邢侔┑陌l(fā)展后期也起了重要作用。除突變外，p53基因功能失活原因還有許多，相關(guān)機(jī)制需要進(jìn)一步研究。

3.2 Rb蛋白 Rb和轉(zhuǎn)錄因子E2F結(jié)合，通過抑制其活性而使細(xì)胞停滯在G1期，達(dá)到抑制細(xì)胞增殖和誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的效果［3］。而Rb基因的磷酸化，使轉(zhuǎn)錄因子E2F解離下來(lái)，促使DNA合成相關(guān)酶的轉(zhuǎn)錄啟動(dòng)，使細(xì)胞從G1期進(jìn)入S期，引起細(xì)胞增殖。有研究表明［17］，從雄激素阻斷治療前到治療后復(fù)發(fā)的過程中，Rb基因功能的喪失比例從13%上升到36%。

3.3 CDKN2基因 通過調(diào)節(jié)Rb蛋白磷酸化狀態(tài)，CDKN2基因編碼細(xì)胞周期素依賴性激酶抑制物CDKN2［3］。CDKN2通過降低 Rb蛋白的磷酸化程度，使細(xì)胞在增殖過程的G1檢測(cè)點(diǎn)滯留，從而抑制細(xì)胞增殖。與正常組織相似，在前列腺良性增生組織中沒有CDKN2D mRNA表達(dá)下降，但在沒有治療的前列腺癌組織中卻有43%的CDKN2D mRNA顯著下降［18］。

3.4 細(xì)胞凋亡抑制因子 細(xì)胞凋亡抑制因子是凋亡的誘導(dǎo)因子。Diaz等［19］分別研究了10例前列腺良性增生和局限于前列腺的高低病級(jí)前列腺癌標(biāo)本，以及6例已發(fā)生轉(zhuǎn)移的前列腺癌標(biāo)本，結(jié)果表明，細(xì)胞凋亡抑制因子蛋白在所有的局限于前列腺的前列腺癌標(biāo)本中有表達(dá)，但表達(dá)水平與病理級(jí)別呈負(fù)相關(guān)。與前列腺良性增生相比，已轉(zhuǎn)移的前列腺癌標(biāo)本中，細(xì)胞凋亡抑制因子的表達(dá)水平顯著下降。

3.5 其他基因 有報(bào)道指出［20］，在局部前列腺癌中四硝酸戊四醇(酯)的失活與腫瘤血管生成有關(guān)。另外，對(duì)于早期被發(fā)現(xiàn)的腫瘤轉(zhuǎn)移抑制基因KAI1，可以在雄激素非依賴性表型的患者中觀察到相關(guān)蛋白表達(dá)的下調(diào)。對(duì)于另一個(gè)重要的腫瘤轉(zhuǎn)移抑制基因CD44，隨著前列腺癌的發(fā)展，可以發(fā)現(xiàn)其蛋白表達(dá)的下降。最近在12號(hào)染色體上又發(fā)現(xiàn)一個(gè)新的腫瘤轉(zhuǎn)移抑制基因［21］。

4 其他基因的影響

4.1 AR基因的影響 AR基因位于Xq11-12，是細(xì)胞核受體超家族中的成員之一，其編碼蛋白是一個(gè)配體激活的轉(zhuǎn)錄因子。其在第一個(gè)外顯子上有一個(gè)三核苷酸重復(fù)序列，長(zhǎng)的三核苷酸重復(fù)序列的作用是抑制AR的轉(zhuǎn)錄激活作用。在前列腺癌組織中，有報(bào)道發(fā)現(xiàn)AR基因發(fā)生了多種異常，包括基因突變、基因擴(kuò)增、蛋白質(zhì)過表達(dá)以及功能異常等。幾乎所有臨床前列腺癌標(biāo)本中都有AR蛋白表達(dá)，雖然未發(fā)現(xiàn)血清雄激素水平與疾病的發(fā)病率有相關(guān)性，但與原發(fā)癌相比，晚期激素非依賴型癌標(biāo)本中AR表達(dá)水平更高［22］。目前，雖然在體細(xì)胞中雄激素導(dǎo)致的AR轉(zhuǎn)錄激活的精確機(jī)制仍未完全清楚，但相關(guān)研究表明AR有望成為前列腺癌治療的新靶點(diǎn)。

4.2 端粒酶的激活 端粒酶的激活在前列腺癌發(fā)生中起重要作用，其激活時(shí)間越晚將會(huì)引起越多染色體和基因的變異，導(dǎo)致惡性程度越高的腫瘤表型出現(xiàn)。因?yàn)樵隗w細(xì)胞中單獨(dú)激活端粒酶不能引起細(xì)胞轉(zhuǎn)化，所以端粒酶本身不是原癌基因。只有同時(shí)導(dǎo)入端粒酶、H-ras、SV40的大T抗原時(shí)，才能使細(xì)胞發(fā)生轉(zhuǎn)化形成腫瘤［23］。Kim 等［24］發(fā)現(xiàn)，在正常前列腺、前列腺癌旁的正常前列腺、前列腺良性增生、前列腺上皮細(xì)胞內(nèi)瘤和前列腺癌中，有端粒酶活性的比率分別為4%、18%、32%、46%、81%。

4.3 維生素 D的抑制作用 Zhao等［25］的工作表明，維生素D在體外可以顯著抑制前列腺癌細(xì)胞系LNCaP的生長(zhǎng)，對(duì)PC-3細(xì)胞系的生長(zhǎng)有中等程度的抑制。其相關(guān)機(jī)制可解釋為:當(dāng)維生素D與核受體結(jié)合后形成維生素D受體，通過一定作用啟動(dòng)或抑制靶基因的轉(zhuǎn)錄［3］。

5 結(jié)語(yǔ)

和大多數(shù)腫瘤發(fā)展一樣，前列腺癌的發(fā)生、發(fā)展是一個(gè)涉及多基因的過程。目前臨床上的焦點(diǎn)和熱點(diǎn)是前列腺癌的預(yù)防、確診和雄激素抵抗性前列腺癌的治療。隨著分子生物學(xué)理論和技術(shù)的發(fā)展，將會(huì)有更多的基因及它們之間的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系機(jī)制被闡釋，為臨床上前列腺癌的研究提供新的理論、技術(shù)和方向。

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