子宮內(nèi)膜癌早期診斷的研究進(jìn)展

閆利紅 張志新 周冰俠 陳雪 李向陽(yáng) 王小娟

·綜述與講座·

子宮內(nèi)膜癌早期診斷的研究進(jìn)展

閆利紅 張志新 周冰俠 陳雪 李向陽(yáng) 王小娟

子宮內(nèi)膜癌，早期診斷；基因突變，DNA甲基化

子宮內(nèi)膜癌是最常見(jiàn)的婦科惡性腫瘤之一。全球每年約有14.2萬(wàn)女性患子宮內(nèi)膜癌，4.2萬(wàn)人死于該疾病，且其發(fā)病率呈逐年上升的趨勢(shì)[1]。在我國(guó)女性生殖系統(tǒng)惡性腫瘤中，子宮內(nèi)膜癌的發(fā)病率位居第二位。根據(jù)臨床特點(diǎn)、病理形態(tài)和預(yù)后因素，子宮內(nèi)膜癌可分為兩種類型[1]：Ⅰ型子宮內(nèi)膜癌為雌激素依賴型，比例高達(dá)80%，多發(fā)生于處于絕經(jīng)期或絕經(jīng)前期的女性，并多有暴露于無(wú)拮抗的內(nèi)源性或外源性雌激素的病史。Ⅰ型子宮內(nèi)膜癌多為子宮內(nèi)膜樣腺癌，腫瘤分化程度較好，惡性程度一般較低，其預(yù)后也比較好，5年的生存率在74%左右[2]。Ⅱ型子宮內(nèi)膜癌，是非雌激素依賴型，多發(fā)生于萎縮的子宮內(nèi)膜中，多為漿液性乳頭狀廇、透明細(xì)胞癌等少見(jiàn)腫瘤。該類型腫瘤屬高度惡性腫瘤，預(yù)后比較差，5年的生存率在27%～42%[3]。 Ⅱ型子宮內(nèi)膜癌常見(jiàn)于絕經(jīng)后女性，目前猜測(cè)可能與年齡和盆腔放療有關(guān)[2,4]。

1 子宮內(nèi)膜癌的發(fā)病機(jī)制

子宮內(nèi)膜癌的發(fā)生過(guò)程是內(nèi)外多種因素相互作用的結(jié)果，目前研究較多的主要有相關(guān)基因突變以及DNA甲基化模式異常。

1.1 子宮內(nèi)膜癌細(xì)胞中的基因突變 從正常的子宮內(nèi)膜細(xì)胞向腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)化過(guò)程是一個(gè)多步驟的漸進(jìn)過(guò)程，其中包括了參與子宮內(nèi)膜正常維持和發(fā)育的多種基因的突變過(guò)程。這些重要的基因可以分成三類：原癌基因，腫瘤抑制基因和DNA修復(fù)相關(guān)的基因。這些基因的突變和異常在兩種類型的子宮內(nèi)膜癌中有所不同。Ⅰ型子宮內(nèi)膜癌中，細(xì)胞多表現(xiàn)為近雙倍體的正常核型，并常伴有微衛(wèi)星序列不穩(wěn)定性[microsatellite instability(MSI)，占20%～30%]，以及PTEN(占30%～60%)、K-RAS(占10%～30%)、β-catenin(占28%～35%)和PIK3CA(占25%)等基因的突變[5,6]。其中PTEN基因的突變失活被認(rèn)為是子宮內(nèi)膜癌發(fā)生最早期的事件之一。PTEN基因的失活與微衛(wèi)星序列不穩(wěn)定性均可發(fā)生在子宮內(nèi)膜組織形態(tài)還未發(fā)生異常之前[5]。Ⅱ型子宮內(nèi)膜癌中，細(xì)胞多為非整倍體，Ⅱ型子宮內(nèi)膜癌的發(fā)生常與p53的基因突變和多染色體的雜合性丟失有關(guān)[5]。

1.2 DNA甲基化與子宮內(nèi)膜癌的發(fā)生 DNA甲基化作為一個(gè)重要的表觀遺傳過(guò)程，可以在不影響基因的序列前提下改變基因的活性。這一反應(yīng)是由DNA甲基化轉(zhuǎn)移酶完成的。它可以特異性的將甲基基團(tuán)(-CH3)共價(jià)地連接到基因組中的CpG(Cytosine-Guanosine dinucleotide)雙核苷酸的胞嘧啶上[7]。目前哺乳類動(dòng)物中已發(fā)現(xiàn)3種DNA甲基化轉(zhuǎn)移酶，分別為DNMT1，DNMT3A和DNMT3B。其中DNMT1主要功能是在細(xì)胞分裂時(shí)維持新生DNA鏈的甲基化狀態(tài)，其對(duì)于半甲基化的DNA鏈的催化活性遠(yuǎn)高于未甲基化DNA鏈。而DNMT3A和DNMT3B參與催化DNA的從頭甲基化(de novo methylation)，該作用在正常情況下主要發(fā)生于胚胎發(fā)育的早期，隨著分化過(guò)程的推進(jìn)該作用逐漸減少直至消失。在許多腫瘤中均可檢測(cè)到異常的甲基化模式。尤其是在腫瘤抑制因子啟動(dòng)子區(qū)域的異常甲基化會(huì)導(dǎo)致這些基因的異常沉默，為腫瘤形成的提供條件[7]。但是，從表觀遺傳角度看，異常的DNA甲基化常發(fā)生于Ⅰ型子宮內(nèi)膜癌而非Ⅱ型子宮內(nèi)膜癌，這種甲基化水平的不同可能是由DNA甲基轉(zhuǎn)移酶(DNMTs)的活性在兩種子宮內(nèi)膜癌中的不同造成的。檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，DNA甲基轉(zhuǎn)移酶在Ⅰ型子宮內(nèi)膜癌中活性升高，而在Ⅱ型子宮內(nèi)膜癌中活性降低[8]。

異常的甲基化模式也能從一個(gè)新的角度解釋過(guò)量暴露于無(wú)拮抗的雌激素可以導(dǎo)致Ⅰ型而非Ⅱ型子宮內(nèi)膜癌。隨著暴露于雌激素的增加，關(guān)鍵基因發(fā)生高甲基化，從而使得子宮內(nèi)膜細(xì)胞增生并最終癌化[8]。在這種情況下，雌激素作為誘變劑，通過(guò)表觀遺傳途徑導(dǎo)致或加速了癌癥的發(fā)生。在子宮內(nèi)膜癌早期發(fā)生的過(guò)程中便存在著DNA的異常甲基化。這一過(guò)程可能參與了MSI的誘導(dǎo)(MLH1基因失活后的下游事件)和PTEN基因的失活。但是不同于基因突變，DNA的甲基化是一個(gè)可逆過(guò)程。之前的研究發(fā)現(xiàn)，使用去甲基化化學(xué)試劑可以重新激活MLH1基因的表達(dá)，從而恢復(fù)DNA錯(cuò)配修復(fù)的活性[9]。并且，與在遺傳水平上失活MLH1基因不同，在表觀遺傳水平上失活MLH1基因并非“全或無(wú)”地影響該基因的表達(dá)。相反，該基因可能是在腫瘤發(fā)生前期被部分甲基化，而在腫瘤發(fā)生過(guò)程中被逐漸完全地甲基化，從而被徹底失活[10]。在Ⅰ型子宮內(nèi)膜癌中，除了PTEN和MLH1基因，其他許多腫瘤抑制基因如MGMT和APC，也可通過(guò)突變或高甲基化兩種方式失活[8]。并且，之前的研究發(fā)現(xiàn)，基因啟動(dòng)子區(qū)的高度甲基化是子宮內(nèi)膜癌細(xì)胞中孕酮受體B(PR-B)基因失活的主要模式[11]。而在絕大多數(shù)子宮內(nèi)膜樣癌和非典型性子宮內(nèi)膜增生中，RASSF1A(ras-association domain gens Family 1A)和RARb2(retinoic acid receptor beta 2)基因的啟動(dòng)子是高度甲基化的[12]。RASSF1A基因的主要作用是通過(guò)利用Rb細(xì)胞周期檢測(cè)點(diǎn)，抑制cyclin D1的富集，從而誘導(dǎo)細(xì)胞周期停滯[13]。而RARb2基因的啟動(dòng)子在多種腫瘤細(xì)胞中均被甲基化，從而使其表達(dá)沉默，導(dǎo)致細(xì)胞增殖能力增加，分化和凋亡能力降低[14]。研究發(fā)現(xiàn)，RASSF1A的甲基化與微衛(wèi)星序列的不穩(wěn)定性和MLH1基因的甲基化顯著正相關(guān)，而與K-Ras和/或BRAF的基因突變負(fù)相關(guān)[14]。這些研究表明，RASSF1A啟動(dòng)子的高度甲基化與K-Ras的基因突變，在激活子宮內(nèi)膜癌的RAS信號(hào)通路的過(guò)程中，都起到了重要的作用。

在子宮內(nèi)膜癌發(fā)生過(guò)程中，能體現(xiàn)DNA異常甲基化的重要作用的最好例子是MLH1基因的表觀遺傳失活。MLH1基因的失活可導(dǎo)致MSI的發(fā)生，從而被認(rèn)為是子宮內(nèi)膜癌發(fā)生的早期時(shí)間。有科學(xué)家之前發(fā)現(xiàn)在靠近子宮內(nèi)膜癌細(xì)胞的正常細(xì)胞中，常可以檢測(cè)到MLH1啟動(dòng)子的高度甲基化，證明錯(cuò)配修復(fù)基因的高度甲基化是誘導(dǎo)MSI發(fā)生的起始步驟[15]。同樣，有研究發(fā)現(xiàn)在鄰近子宮內(nèi)膜癌細(xì)胞的微衛(wèi)星序列穩(wěn)定的正常細(xì)胞中，RASSF1A和RARb2基因的啟動(dòng)子序列也經(jīng)常存在著非正常狀態(tài)DNA甲基化[16]。而且，在這些微衛(wèi)星序列穩(wěn)定的正常細(xì)胞中，MLH1基因并未發(fā)生甲基化或表達(dá)水平的下調(diào)[16]。這些結(jié)果說(shuō)明DNA的甲基化可能起始于RASSF1A和RARb2基因，隨后擴(kuò)展到MLH1基因的啟動(dòng)子區(qū)域，最終導(dǎo)致MSI的變化。雖然現(xiàn)在還不清楚DNA的異常甲基化是子宮內(nèi)膜癌發(fā)生的原因還是結(jié)果，但可以明確的是RASSF1A和RARb2基因啟動(dòng)子區(qū)域的甲基化應(yīng)該是子宮內(nèi)膜癌發(fā)生的最早期時(shí)間，因?yàn)榇藭r(shí)子宮內(nèi)膜細(xì)胞在形態(tài)上還未發(fā)生癌變。

2 子宮內(nèi)膜癌的診斷

到目前為止，子宮內(nèi)膜癌的早期診斷還存在很多障礙。診刮和宮腔鏡檢查均為有創(chuàng)性操作，而超聲的靈敏度比較低。巴氏涂片可以通過(guò)收集陰道后穹窿液體進(jìn)行檢測(cè)確定子宮內(nèi)膜的異常。但巴氏涂片檢測(cè)結(jié)果受觀察者的主觀因素影響；并且，高達(dá)50%的子宮內(nèi)膜癌患者其巴氏涂片檢測(cè)結(jié)果為陰性，而巴氏涂片結(jié)果顯著異常的患者通常其腫瘤級(jí)別和發(fā)育階段較高，并存在復(fù)發(fā)的高風(fēng)險(xiǎn)性[17]。經(jīng)陰道超聲用于子宮內(nèi)膜癌的早期診斷前景較好，但其不能用于單獨(dú)確診[18]。活檢目前仍然是確診子宮內(nèi)膜癌的惟一方法。在子宮內(nèi)膜取樣的眾多方法中，診刮的準(zhǔn)確度大概從77%到94%，但其取樣范圍僅局限在60%的子宮腔中。宮腔鏡可以直接用肉眼檢查子宮腔，但它不能像活檢那樣確診子宮內(nèi)膜癌。其他檢測(cè)子宮內(nèi)膜癌的診斷方法包括MRI、PET、術(shù)中超聲或三維超聲，這些方法可以為子宮肌層侵犯程度或有無(wú)淋巴轉(zhuǎn)移提供更多的信息。

3 DNA甲基化在子宮內(nèi)膜癌早期診斷中的作用

到目前為止，有創(chuàng)性的子宮內(nèi)膜活檢依然是診斷子宮內(nèi)膜病變的金標(biāo)準(zhǔn)。與宮頸癌不同，無(wú)創(chuàng)性的巴氏涂片診斷對(duì)腺體細(xì)胞的異常檢測(cè)敏感度較低，因此在子宮內(nèi)膜癌的早期診斷中迫切需要借助現(xiàn)代的分子生物學(xué)作為補(bǔ)充手段，而DNA的甲基化檢測(cè)技術(shù)可以被用來(lái)作為早期初篩。通過(guò)檢測(cè)陰道分泌物中5個(gè)基因(CCh13，HSPA1，MLH1，RASSF1A和SOCS2)的DNA甲基化水平來(lái)判斷患者患子宮內(nèi)膜癌的可能性。所有子宮內(nèi)膜癌患者均表現(xiàn)出3個(gè)或更多基因的甲基化[19]，而91%的非子宮內(nèi)膜癌的其他患者中表現(xiàn)出沒(méi)有或少于3個(gè)基因的甲基化。在對(duì)子宮內(nèi)膜癌患者腫瘤細(xì)胞周圍正常細(xì)胞的分析中，發(fā)現(xiàn)RASSF1A和RARb2的啟動(dòng)子DNA甲基化的程度比腫瘤細(xì)胞低很多。

4 子宮內(nèi)膜癌早期診斷的未來(lái)研究方向

由于目前仍缺乏準(zhǔn)確的子宮內(nèi)膜癌篩選方法，研究在正常子宮內(nèi)膜腺體細(xì)胞中發(fā)生的標(biāo)志著子宮內(nèi)膜癌的早期遺傳事件和表觀遺傳事件具有非常重要的作用。例如，之前的研究發(fā)現(xiàn)，在正常子宮內(nèi)膜腺體細(xì)胞中，PTEN基因的表達(dá)缺失是伴隨著子宮內(nèi)膜癌未來(lái)發(fā)病的一個(gè)信號(hào)[20]。這一點(diǎn)強(qiáng)調(diào)了通過(guò)細(xì)胞切片進(jìn)行免疫組化檢測(cè)PTEN基因表達(dá)的重要性。由于DNA甲基化過(guò)程具有不穩(wěn)定性和雜合性，因而建立多種甲基化標(biāo)志的診斷或預(yù)診平臺(tái)可能非常有用。由于活檢的準(zhǔn)確性，因而活檢而非DNA甲基化檢測(cè)仍是子宮內(nèi)膜癌早期檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)方法。但是，當(dāng)活檢在技術(shù)上存在困難的情況下，DNA 甲基化檢測(cè)可作為初期診斷的另一種方法。并且，活檢存在著可能取樣未達(dá)到癌變區(qū)域的局限，在這種情況下，甲基化檢測(cè)可真實(shí)的反映病理情況。

總之，遺傳學(xué)轉(zhuǎn)變和表觀遺傳學(xué)修飾在子宮內(nèi)膜癌的演化上起到了關(guān)鍵的作用。理解這些轉(zhuǎn)變和修飾，尤其是在腫瘤前期，可能會(huì)對(duì)疾病的早期診斷產(chǎn)生有意義的影響。

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