nm23及家族成員在結直腸癌中的表達及意義

劉海麗

結直腸癌是全世界范圍內常見的消化道惡性腫瘤之一，其發病率在所有惡性腫瘤中第三位［1］，相關死亡率居第二位［2］，但是近年來死亡率也有明顯增加的趨勢。流行病學統計顯示在我國的一些大城市結直腸癌的發病人數也以每年4%的速度增長［3］。惡性腫瘤的發生不是一個偶然的事件，是體內外各種因素共同參與、基因改變或失衡起主要作用的十分復雜的生物學現象，抑癌基因在對抗癌基因激活的過程中表達缺失或者失活，是正常細胞轉化為癌細胞的主要原因［4，5］。結直腸癌的發病機制尚不清楚，癌基因和抑癌基因的相互關系對其發生及轉移的影響是近些年研究的熱點。nm23家族是被學者們認定的一種抑制腫瘤轉移的基因家族。腫瘤細胞的分化程度及轉移情況都與其表達水平相關。本文就nm23及其家族成員在結直腸癌中的表達及其與發病、浸潤、轉移的關系做一綜述。

1 nm23的結構、功能及作用機制

nm23是定位于19q21的人類正常基因，1988年從鼠K-1753黑色素瘤細胞系cDNA文庫中被美國國立癌癥研究所應用差別克隆雜交技術分離出來［6］，由24個內含子和5個外顯子構成。

nm23的作用機制包括調節細胞內二磷酸核苷酸(NDPK)能量池的大小，調控細胞分裂、轉錄過程，進而影響其發育和分化，其同源基因awd突變或表達下降可導致國蠅正常細胞異常分化，形態變異，廣泛畸形及癌變，甚至死亡。

1988年Steeg等首先發現nm23基因與癌轉移能力有關，但機制尚未完全清楚，該基因mRNA水平及其編碼產生的蛋白質在多種高轉移表型的實驗性腫瘤中明顯減少，可能是起到對抗癌基因以達到抑制腫瘤發生及轉移的作用。有研究發現，nm23蛋白可能屬于分泌蛋白，具有多種蛋白質功能，如吞噬和運動，其氨基酸序列和活性與二磷酸核苷酸(NDPK)相同［7］，隨后又證實nm23家族的成員都具有NDPK活性，與細胞的分化程度和增殖活性有密切關系［8－10］。nm23對抗癌基因的能力可能與其有跟NDPK相似的活性有關，它能夠促使GDP還原成為GTP，因為GTP具有調節細胞膜蛋白的功能，從而使G蛋白激活，nm23可能通過這種方式來抑制腫瘤細胞轉移的作用［7］。另一些研究發現，微管的分解和聚合與nm23有關聯，其能夠影響細胞骨架的狀態，通過阻斷腫瘤信息的傳遞和調節細胞內微管系統的狀態而起到抑制腫瘤轉移的作用［11］。有人研究nm23基因的表達與惡性腫瘤的轉移及臨床預后呈負相關，也就是說NM23表達水平越高，惡性腫瘤轉移的可能性越小，患者的預后越好［12］。宋楓等［13］的研究證明nm23基因在結直腸癌中的表達與腫瘤細胞浸潤和淋巴結轉移過程中呈反向平行關系，發揮了其抑制腫瘤發生和轉移的作用。但nm23在結直腸癌中的表達與腫瘤的發生、發展、浸潤、淋巴結及遠處臟器轉移的作用機制及相關性作用仍有爭議。張漢群等［14］利用免疫組化的方法研究 nm23-H1聯合ERCC-1蛋白在結直腸癌的表達，結果顯示這兩者與結直腸癌的性別、年齡、組織學類型、分期、淋巴結轉移未顯示明顯相關性，可能與nm23-H1聯合ERCC-1在結直腸癌中表達的復雜性有關。

2 nm23H1的研究進展

nm23家族有8個成員，分別是nm23-H1～nm23-H8。nm23H1基因定位于染色體17q21.3，其氨基酸編碼序列與核苷二磷酸激酶(NDPK)相同，可能具有與后者相似的生物學性能。Howlett等［15］研究顯示nm23H1對腫瘤細胞轉移和侵襲的抑制可能通過對cmyc的基因調控來發揮作用的。Kodera等［16］研究顯示nm23-H1在組織中陰性表達者，癌細胞惡性程度較高，淋巴結轉移潛力較大，患者的預后情況不理想。研究證明，人類的許多惡性腫瘤的轉移潛能與nm23-H1等位基因的缺失呈明顯負相關關系［17］。這一結論在動物實驗中也得到了進一步的認證，小鼠結腸癌細胞肝轉移的能力明顯降低，這與nm23H1基因的轉染有明顯的關系［18］。

nm23-H1在結直腸癌中的表達及意義近年來雖然得到了越來越多的關注，但機制和相關結論尚未統一。nm23-H1的陽性表達與結直腸癌腫瘤組織病理分期和分化類型的關系近年來鮮有報道，只是徐永健等研究顯示nm23-H1蛋白的陽性表達與腫瘤的病理分期密切相關，與患者的年齡、性別及腫瘤組織分化類型無關［19］，但這一結論尚未得到分析病理學和流行病學的證實。關于nm23-H1在抑制結直腸癌浸潤及淋巴、遠處轉移的報道相對較多，但結論尚不一致。有人對nm23-H1和nm23-H2與腫瘤轉移的可能性進行了研究，結果顯示兩者均與腫瘤的轉移情況呈負相關，也就是說nm23-H1和nm23-H2在組織中高表達，其在淋巴結和遠處臟器轉移的能力就相對較低，而且nm23H1發揮了更為重要的作用，顯示出了與腫瘤轉移更多的相關性［20］。DURSUN等檢測nm23-H1 mRNA在結直腸癌中的表達，證實其陽性表達率隨著結直腸癌Dukes分期增高、浸潤程度加深、淋巴結轉移和肝臟轉移率的增高而顯著降低，而且nm23-H1 mRNA低表達腫瘤患者的5年復發轉移率增高，導致生存率顯著減低，從而證明了nm23-H1 mRNA具有抑制結直腸癌侵襲、轉移、復發的能力［21］。曹家慶等［22］認為 nm23-H1在結直腸癌中的表達與腫瘤浸潤深度和淋巴結轉移相關，是評價結直腸癌惡性程度、臨床病理分期、淋巴結轉移的有價值指標。但是張漢群等［14］的研究顯示nm23-H1聯合ERCC-1在伴區域淋巴結轉移、遠處轉移的結直腸癌組織中的表達與在無轉移的結直腸癌中的表達相比，未顯示差異性，這個結果有悖于公眾普遍認為的nm23HI是抑癌基因的理論。彭克榮等研究表明結直腸癌nm23-H1蛋白陽性表達率和Dukes分期、大體分型、分化程度、浸潤深度、組織學類型、有無淋巴結轉移、有無遠處轉移沒有相關關系［23］。關于nm23-H1在結直腸癌中發揮抑癌作用的機制研究較少，尚未形成定論。有學者認為nm23-H1對抗腫瘤轉移的分子機制就是對癌細胞DNA的修復有調控作用，而發揮這種作用的正是 nm23-H1的3’-5’核酸外切酶活性［24］。

3 DR-nm23的研究進展

DR-nm23基因是nm23家族的另一個成員，又稱nm23-H3或NME3(non-metastasis cell 3)，位于人染色體16q13，由5個內含子和6個外顯子和組成。早在1996年，Ventruelli等從慢性粒細胞性白血病(chronic myelogenous leukemia，CML)急性發作期的原代細胞中，利用cDNA文庫差異顯示篩選技術克隆出DR-nm23 cDNA，它與 nm23-H1和 nm23-H2具有65% ～70%高度同源性，之后有關DR-nm23參與抑制腫瘤細胞侵襲轉移等方面的研究受到越來越多的關注。DR-nm23基因cDNA全長849 bp，定位于16q13，由5個內含子和6個外顯子組成，翻譯起始密碼子上游170 bp和370 bp是其轉錄起始點，啟動子結構富含G+C，幾乎不含經典TATA框或CAAT框，這與家族其他成員有所區別［25］。已證實該基因只有Ap-2這個轉錄起始因子相關元件結合位點參與了調控基因的轉錄效率及活性［25，26］，而 SP1、Myb、ets、GATA 和 Hox-1 等多個轉錄起始因子相關元件結合位點沒有參與其中。

但其與結直腸癌組織的相關性及抑制腫瘤細胞轉移的機制尚不十分明確。NDPKC是DR-nm23的基因產物，這種產物具有膜連接活性，主要是由于其氨基末端多出了17個氨基酸并組成疏水性基團［27］，此外，NDPKC的結構和長度與NDPKA、NDPKB大致一樣，可能賦予 DR-nm23更多的蛋白質生物學性能［28］。Sun等［29］檢測已知447個轉移相關基因在大腸癌中的表達，利用的是腫瘤轉移相關cDNA基因芯片這個可靠的技術，結果顯示51個基因發生了改變，22個基因表達上調，29個基因表達下降，其中DR-nm23是29個下調基因之一，與結直腸癌轉移密切相關。楊直等［30］發現DR-nm23可能主要參與了上皮內瘤變等癌前病變的過程，其蛋白表達水平下調與結直腸癌腫瘤細胞的分化程度、發展速度、腫瘤病理分級和組織學分型呈負相關，提示DR-nm23蛋白可作為反映結直腸癌生物學行為和預后的潛在重要指征之一。DR-nm23不僅具有抑制結直腸癌細胞浸潤轉移的作用，可能也參與了腫瘤細胞的發生、發展的過程，它與腫瘤的關系不僅密切而且復雜。Negroni等認為DR-nm23蛋白參與并促進腫瘤轉移過程的發生，因為其61位絲氨酸殘基可能是賦予抑制腫瘤轉移潛能的主要磷酸化位點，其突變導致細胞分化能力的減弱，使蛋白之間相互作用受到影響［31］。

4 nm23其他家族成員在惡性腫瘤中的研究進展

nm23腫瘤轉移抑制基因家族其他成員都具有NDPK活性，但生物學性能不完全相同。c-myc原癌基因轉錄是由NDPKB調控，后者是nm23-H2基因編碼的產物，可能控制細胞的生長、分化過程［32，33］;線粒體NDPK是nm23-H4基因編碼的產物，有研究表明其有腫瘤的發生、發展及轉移有關，可能是NDPK的氨基酸序列與NDPKA和NDPKB有58%～59%同源性的原因［34，35］;另外，nm23-H5、nm23-H6、nm23-H8 均屬于睪丸特異性表達基因，NDPK活性或NDPK樣區域都能在這些基因產物中被檢測到［36］，而這也是nm23家族基因的共性，可能進一步證明這些基因調控了細胞的生長和分化過程。nm23抑癌基因家族其他成員在惡性腫瘤特別是結直腸癌中的表達及意義報道較少，分子水平的作用機制及相互關系尚不清楚，有待于進一步的研究。

腫瘤的發生、浸潤、轉移是一個多元素、多基因共同參與的極其復雜的過程，任何參與這一過程的癌基因和抑癌基因都不可能是腫瘤發展的決定性因素。惡性腫瘤對人體的危害主要是由其轉移侵襲的本質所決定。雖然nm23是公認的抑癌基因，但其家族成員在結直腸癌中的分子作用機制及相關關系尚未明確。在抑制腫瘤發生機轉移的過程中，nm23家族成員們是阻斷信號通路還是造成細胞器的缺失發揮作用，是獨立發揮抑癌基因的作用還是相互聯合對抗癌基因的激活?nm23在早期結直腸癌中表達增高是否能延長中晚期患者的5年生存率?在其他惡性腫瘤，如肺癌、乳腺癌、卵巢癌的轉移過程中是否也發揮了同樣的作用還是加速腫瘤細胞的轉移，這些相關因素尚未明確。綜上所述，nm23基因家族與腫瘤發生、浸潤、轉移的關系不僅密切而且復雜，進一步討論nm23在結直腸癌中的表達及其意義具有十分重要的生物學和臨床意義，如果能在分子水平將其作用機制研究清楚，有可能成為腫瘤生物學新的治療靶點，延長晚期患者的中位生存期，爭取更多的治療機會。

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