凋亡抑制蛋白survivin和livin在頭頸腫瘤中的研究進展

黃新義 鄭家法

（南華大學附屬南華醫院，湖南 衡陽 421001）

凋亡抑制蛋白survivin和livin在頭頸腫瘤中的研究進展

黃新義 鄭家法

（南華大學附屬南華醫院，湖南 衡陽 421001）

Survivin、livin 同屬凋亡抑制蛋白家族（inhibitor of apoptosis，IAP）的成員，具有抑制細胞凋亡作用。二者在多種惡性腫瘤組織中呈特異性高表達，在頭頸腫瘤中二者陽性表達率極高。頭頸惡性腫瘤組織病理分型主要是頭頸鱗癌，占 90% 以上，而頭頸鱗癌目前主要以放療為主輔以手術治療，但對于有遠處淋巴結轉移或者再發患者治療欠佳。隨著腫瘤分子生物學發展，腫瘤基因治療寄予人們厚望，有望成為繼手術、放療、化療之后的第四大腫瘤治療手段。本文就 survivin、livin 生物學特性及在頭頸腫瘤中凋亡抑制作用和以 survivin、livin 為靶向在頭頸腫瘤中的治療的研究現狀及展望作一綜述。

Survivin； livin；頭頸腫瘤；細胞凋亡；基因治療

腫瘤的發生、發展是一個多基因、多階段的演變過程，與細胞凋亡抑制和增值失控密切相關。Survivin和livin是凋亡抑制蛋白家族（IAPs）新近發現的重要成員，因其獨立于BCL-2家族并以抑制半胱氨酸天冬氨酸特異性蛋白酶（caspase）為主要作用機制的凋亡調控因子，成為腫瘤基因靶向治療的研究熱點。國內外相關研究表明，Livin和Survivin在多數腫瘤組織中特異性高表達，而在正常終末分化組織中很少或不表達[1,2]。頭頸腫瘤是第五大常見腫瘤，國內流行病學研究表明，約占全部腫瘤的20%～30%，且近10年呈明顯上升的趨勢，嚴重威脅著人類的健康。近年來腫瘤分子生物學發展迅猛，新興的腫瘤基因治療在頭頸腫瘤中也取得了相當大的成就，使得頭頸腫瘤基因治療寄予了人們的厚望。現就近年來survivin、livin在頭頸腫瘤中的研究進展予以綜述。

1 Survivin

1.1 Survivin的基本結構

Survivin基因是IAP家族中最小的一員，耶魯大學Altier等在1997年利用效應細胞蛋白酶受體-1（effectorcellproteasereceptor-1，EPR-1）cDNA篩選人基因組文庫獲得的凋亡抑制蛋白[3]。Survivin基因染色體定位于17q25，基因長約14.7kp，包括3個內含子和4個外顯子，其序列與EPK-1互補且方向相關。Survivin基因編碼的蛋白是由142個氨基酸分子組成的胞漿蛋白，相對分子質量為165000[4]。與其他IAP家族蛋白不同的是Survivin結構特殊，IAP家族一般含有2～3個串聯的含有半胱氨酸/組氨酸共有序列在內的70個氨基酸組成的桿狀病毒凋亡抑制蛋白重復系列（baculovirus IAP repeat，BIR）分子以及羥基末端環指結構，其中的BIR分子發揮抗凋亡作用，而Sur-vivin僅含有單一的桿狀病毒IAP重復序列（bacuovirus IAP repeat，BIR）功能區，C末端沒有環指結構，為交織螺旋結構，以區別于其他IAP家族成員。現有的研究發現Survivin基因有4種剪接異構體，保留了抗凋亡特性的SurvivindeltaEx3、抗凋亡能力明顯減低的Survivin-2B、可作為染色體乘客復合體的Survivin-3B和survivin-2α[5]。

1.2 Survivin的組織分布

Survivin蛋白的表達有明顯的組織特異性，主要分布于胚胎及分化未成熟的組織中，在成人分化成熟的組織中幾乎無表達或低表達，而在多種惡性腫瘤組織中survivin蛋白呈特異性高表達[6]。survivin蛋白在腫瘤細胞的胞漿、胞核中均有表達。Survivin的表達具有細胞周期依賴性，選擇性表達在細胞周期的G2/M期，定位于細胞有絲分裂的紡錘體，抗凋亡作用依賴于細胞周期的G2/M期的關卡（checkpoint）[7]。正因為survivin蛋白高選擇表達于腫瘤組織使其成為近年來研究腫瘤的一個熱點，為腫瘤的分子靶向治療提供了理想靶點。

1.3 Survivin的凋亡抑制作用

Survivin作為IAPs家族的重要成員，是目前已知作用最強的凋亡抑制蛋白。研究認為survivin主要通過直接抑制caspase級聯反應下游的終末子caspase-3和-7的活性，阻止各種刺激誘導的細胞凋亡過程。此外，survivin蛋白還可以通過與周期蛋白激酶cdk4、p34cdc2相互作用阻斷凋亡信號轉導通路。而Caspase級聯式激活并溶解蛋白質是凋亡發生的核心機制，因此survivin具有強大的凋亡抑制作用。相關研究表明，survivin可能還與細胞增殖、腫瘤血管形成有關。

2 survivin和頭頸腫瘤

2.1 survivin與鼻咽癌

張帥等[8]在應用siRNA沉默Survivin基因后對鼻咽癌CNE-2細胞株的影響研究中，通過構建靶向SurvivinsiRNA真核表達pGCsi/U6/GFP載體，經穩定轉染鼻咽癌細胞CNE-2細胞，檢測鼻咽癌細胞株CNE-2中SurvivinmRNA和蛋白的表達以及細胞周期和細胞凋亡。結果顯示：CNE-2細胞SurvivinmRNA、蛋白質表達水平均明顯下調，細胞生長速度受到抑制，細胞的增值能力減低。該研究表明，survivin基因與鼻咽癌的發生發展密切相關，為利用靶向性Survivin基因抑制鼻咽癌的發生發展奠定基礎，為鼻咽癌的治療提供新的方向。

舒禹先等[9]通過對128例鼻咽癌患者研究發現，鼻咽癌組織中Survivin表達陽性患者3、5年生存率明顯低于陰性表達者，并且survivin蛋白表達呈中等陽性以上的患者經放療后完全緩解率明顯低于表達呈中等陽性以下者。提示survivin蛋白表達強度與患者的預后、對放療的敏感性密切相關，給僅用常規治療方式帶來困難。

2.2 survivin與喉癌

白云飛等[10]采用免疫組織化學（S-P法）對72例喉癌組織及10例喉正常黏膜組織進行Survivin蛋白的表達測定，并采用圖像分析進行定量分析，結果顯示Survivin蛋白在喉癌組織中的陽性表達均高于喉正常黏膜組織（P＜0.05），survivin蛋白的高表達提示患者的預后不良，其表達還與喉癌臨床分期、分化程度和淋巴結轉移相關。表明survivin蛋白在喉癌發生、發展提供了重要的作用，并影響患者術后的5年生存率。本研究為喉癌的早期診斷、惡性程度以及患者的手術時機、預后提供了理論依據，survivin基因有望成為喉癌基因治療的靶點。

任遠等[11]通過對42例喉癌組織（喉癌組）和36例正常的切緣喉黏膜組織（對照組）中survivin基因檢測，免疫組化結果提示，survivin蛋白主要位于腫瘤細胞胞漿中，部分可伴有核表達，較對照組顯著增高。這提示survivin參與喉癌的發生發展，為survivin基因與喉癌的密切關系提供了可靠依據，相信隨著腫瘤基因治療技術的發展，利用新型抗腫瘤藥物抑制喉癌組織中survivin的表達，將為喉癌治療帶來更為可靠的策略。

2.3 survivin與甲狀腺癌

馬靜等[12]在研究56例甲狀腺癌和10例正常甲狀腺組織中survivin表達發現，survivin蛋白主要表達于甲狀腺癌細胞質中，細胞核也有少量表達，陽性產物染色呈棕黃色顆粒狀，而正常甲狀腺組織中未見表達。該研究還發現，survivin蛋白在甲狀腺癌中的表達與臨床分期、有無頸部淋巴結轉移、腫瘤包膜是否完整顯著相關但與年齡、性別及病理分型無關。

AntonaciA[13]等通過免疫組化對67例巨大甲狀腺乳頭狀癌患者（其中37例并發微小癌的患者）的癌組織和淋巴結轉移灶細胞進行Survivin蛋白檢測，發現在同一患者巨大乳頭狀甲狀腺癌組織和微小癌組織中的表達水平沒有明顯差異。在有侵襲轉移的病人中癌組織和淋巴結轉移灶其Survivin蛋白的表達水平明顯增高。由此可見，survivin蛋白的異常表達可成為甲狀腺癌診斷、惡性程度及預后重要指標。

3 livin

3.1 livin的基因結構

Livin基因位于人染色體20q13.3，全長4.6kb，包含7個外顯子及6個內含子，基因轉錄產物mRNA長1.4kb，其轉錄產物因剪切方式的不同有兩種mRNA亞型，分別編碼由298個氨基酸組成的Livinα和280個氨基酸組成的Livinβ。Crnkovic-Mertens等應用RNA干擾技術發現，Livinα和Livinβ抗凋亡作用存在差異性[14]。兩者的組織分布也不同，如Livinα主要表達于腦、骨骼肌、外周血淋巴細胞；Livinβ主要表達于胎兒的心、胸腺及成人和胎兒的腎[15]。Livin蛋白N端僅包含一個BIR結構，C端含一個RING環指結構，BIR結構是Livin抗凋亡活性的關鍵，RING結構不參與抑制細胞凋亡，但對Livin在細胞內的合理分布以及促進IAPs泛素化和蛋白酶體降解方面有重要作用[16]。進一步的研究表明，BIR結構域和環指結構域還是泛素化的靶點及隨后的水解位點。

3.2 livin的組織分布

Livin存在于胚胎組織，在胎兒發育過程中高表達于多種組織，可能與生長發育有關，在正常成人的大多數終末組織中（除胎盤）低表達或不表達，而在多數惡性腫瘤中高表達，如鼻咽癌、甲狀腺癌乳腺癌、宮頸癌、結腸癌、膀胱癌、前列腺癌、白血病、肺癌、食管癌。G.M.Kasof等[17]經Northernblot方法研究發現Livin在胞質和胞核中均有表達，但主要存在于細胞質中呈絲狀樣表達，少量存在胞核中呈點狀樣表達，該研究還認為livinC末端的RING結構對介導其在亞細胞水平上的分布具有重要作用。Ka[18]等通過免疫組化、蛋白質印跡技術檢測到胎盤組織Livin定位在細胞核中，可能和細胞周期調節有關。

3.3 livin的抗凋亡作用

Livin是凋亡抑制蛋白家族（IAPs）最新發現的重要一員，因其抗凋亡作用不同于其他IAPs引起人們的廣泛關注。Livin抑制細胞凋亡作用的獨特性與其BIR結構域密切相關。Livin主要通過BIR與半胱氨酸蛋白酶（Caspase）結合，抑制caspase級聯激活反應，尤其是抑制caspase-3.7.9的活性，達到阻斷凋亡受體及以線粒體為基礎的凋亡途徑而發揮抗凋亡作用[19]。Livin與caspase的結合抑制作用具有高度的特異性和親和性，這有賴于其BIR結構域的完整，BIR結構域內單個氨基酸的突變即可導致Livin與Caspase的結合最終導致Livin抗細胞凋亡作用的明顯降低甚至完全喪失[20]。

4 livin和頭頸腫瘤

4.1 livin與鼻咽癌

陳瑜[21]等應用Envision兩步法檢測80例鼻咽癌組織中livin蛋白表達情況，鼻咽癌陽性細胞組織中livin蛋白主要位于細胞質，細胞核中少部分也有不同程度的染色，呈棕黃色顆粒，陽性率61.25%。同時還發現livin的表達與頸部淋巴結轉移、遠去轉移、腫瘤的復發、臨床分期呈顯著的正相關，表明livin蛋白在鼻咽癌的惡性演進過程發揮重要作用，可成為鼻咽癌預期評價的參考指標。IhabAdb-Elrahman[22]等研究認為livin與腫瘤的發生發展機制密不可分，可以成為腫瘤基因治療的靶點，為腫瘤基因治療提供新途徑。

4.2 livin與喉癌

張建中[23]等在凋亡抑制蛋白livin在喉癌表達及意義研究中，通過SP法檢測10例喉癌周黏膜，12例喉不典型增生和61例喉癌中livin蛋白表達，發現Livin蛋白主要表達于細胞質，呈棕黃色顆粒。檢測結果顯示，61例喉癌中livin蛋白有41例呈陽性表達，陽性率67.21%，在喉不典型增生中陽性表達率25%，在喉癌周黏膜中表達陰性。檢測凋亡抑制蛋白Livin在喉癌中的表達，有利于對喉癌作出早診斷，從而為喉癌患者的治療贏得時間。表明livin蛋白在喉癌的發生發展中起著重要作用，有可能成為喉癌分子靶向治療的新靶點。

4.3 livin與甲狀腺癌

汪麗平[24]等利用免疫組化和逆轉錄聚合酶鏈檢測32例甲狀腺乳頭狀癌（PTC）中LivinmRNA的表達情況，發現其在PTC中高表達，并發現伴有淋巴結轉移的患者PTC組織LivinmRNA表達強度較高，但是和患者年齡、性別、原發灶周圍組織的侵犯、臨床分期等無明顯相關性，并得出結論：LivinmRNA在PTC組織中的高表達提示Livin可能參與PTC的發生和發展，可作為判斷其預后的重要參考指標。從而為甲狀腺癌患者手術治療之外提供又一新的潛在治療手段。

5 存在的問題及展望

Survivin蛋白和livin蛋白作為同屬于凋亡抑制蛋白家族（IAPs）的成員，在凋亡抑制功能方面有一定的相似性，如都通過抑制凋亡蛋白酶（Caspases）的活性，特別是在抑制Caspase-3、Caspase-7和Caspase-9的活性通路方面，以達到阻斷凋亡受體和依靠線粒體為基礎的凋亡途徑來發揮抗凋亡作用[25]。但兩者的組織構型有各自的特異性，作用的結果也不相同，如Livin蛋白的功能主要局限于調節細胞凋亡，而Survivin蛋白在腫瘤中可能與細胞凋亡、細胞增值、細胞分化和血管形成等有密切關系。現在，Survivin已經成為倍受關注的抗腫瘤治療的新靶點，以Survivin為靶點的拮抗分子紛紛研究出來[26]。同時，利用RNA干擾技術沉默腫瘤細胞中livinmRNA表達相繼見于文獻報道，而Livin在此方面報道尚少。大量研究表明Survivin和livin在頭頸腫瘤中呈特異性高表達，目前二者聯合檢測的研究在頭頸腫瘤中表達也相繼見于國內外報道，但是兩者在頭頸腫瘤中凋亡抑制作用相互關系以及在頭頸腫瘤中的分子靶向治療有待進一步的研究。

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