基于表觀遺傳學探討中醫藥防治宮頸癌的機制研究

郭琦，韓鳳娟

（1.黑龍江中醫藥大學，黑龍江 哈爾濱 150040；2.黑龍江中醫藥大學附屬第一醫院，黑龍江 哈爾濱 150040）

宮頸癌是婦科常見的惡性腫瘤，其發病率僅次于乳腺癌，在全球范圍內，每年大約有50 多萬女性死于宮頸癌，并且近年來其發病年齡呈現年輕化的趨勢，嚴重危害女性身心健康［1－2］。

人乳頭瘤病毒（human papilloma virus，HPV）感染被認為是宮頸癌發病的最重要的危險因素，高危型HPV 感染被認為是宮頸癌發病的必要但不充分條件［3］。90%以上的HPV 感染是暫時性的，能夠被機體的自身免疫系統清除，但其清除機制并不明確［4］。宮頸癌的發病過程中高危型HPV 持續感染不足以引起宮頸上皮細胞永生化和轉化，可能與其他因素持續影響HPV 感染有關，在此過程中表觀遺傳學在宮頸癌的發生、發展過程中起到不可忽視的作用［5－6］。

長久以來，人們一直認為腫瘤的發生是基因突變引起的，然而隨著基因測序技術的發展，眾多科研工作者發現表觀遺傳學在腫瘤調控中發揮著重要的作用［7］。表觀遺傳學指DNA 序列不發生變化，基因表達發生可遺傳的改變。主要機制是將除遺傳信息以外的其他可遺傳物質誘發在細胞增殖和發育過程中能夠穩定傳遞。該過程不依賴DNA 傳遞，有絲分裂或者減數分裂都不會使其發生丟失［8］，主要包括DNA甲基化、組蛋白修飾和非編碼RNA 調控等。因此，本文將從幾個方面概述中醫藥通過表觀遺傳調控干預宮頸癌治療的作用機制。

1 DNA甲基化修飾

1.1 DNA甲基化修飾與宮頸癌

人類基因組中DNA 甲基化修飾與宮頸癌的發生、發展和治療關系密切。基因組中DNA 甲基化的水平受到DNA 甲基化轉移酶DNMTl、DNMT3A、DNMT3B的調控［9］。在甲基化轉移酶催化下使胞嘧啶磷酸鳥嘌呤二核苷酸（CpG）5′端C 原子與S－腺苷甲硫氨酸（SAM）提供的活性甲基發生共價結合，形成DNA 的甲基化修飾。在體內的CpG 一種以散在形式分布，成為CpG 位點，另一種以富含CG 的DNA 序列存在，被稱為CpG 島［10］。大約50%人類基因組中含有CpG 島，該序列常位于上游調控區具有管家基因或組織特異表達基因作用的基因啟動子之前，表明該序列與基因調控關系密切。

研究發現在腫瘤組織中一些抑癌基因DNA 高度甲基化或者原癌基因低甲基化，導致抑癌基因失活或沉默，癌基因誘導激活，從而誘導癌變發生［11］。WENTZENSEN 等［12］研究宮頸癌樣本中不同基因的甲基化狀態，其中在宮頸癌組織樣本中超過60%出現甲基化水平異常，并發現死亡相關蛋白激酶1（DAPK1）、細胞黏附分子1（CADM1）和β 視黃酸受體（RARβ）在整個研究中始終顯示出甲基化水平。

DAPK1 是γ 干擾素介導的凋亡正向調節因子，能與多種細胞死亡相關信號通路相聯系的抑癌基因［13］。對132 例宮頸病變樣本研究發現，正常宮頸鱗狀上皮、宮頸上皮瘤變和宮頸癌組織中DAPK1 基因甲基化比率分別為0%、18.3%和65.4%，甲基化水平與病變程度呈正相關，然而DAPK 蛋白表達與病變程度呈負相關［14］，表明宮頸癌的發生與DAPK 啟動子基因的高甲基化相關。CADM1 又稱為肺癌腫瘤抑制因子1（TSLC1），具有維持細胞間黏附穩定和細胞骨架構建功能［15］。OVERMEER 等［16］研究宮頸癌病變樣本發現，正常宮頸組織、宮頸上皮瘤變和宮頸癌組織CADM1甲基化程度分別為5%、30%和83%，CADM1 蛋白表達與宮頸病變呈負相關，說明CADM1基因異常甲基化與宮頸癌發生密切相關。RARβ 是細胞核受體超家族成員之一，介導視黃酸抑制腫瘤細胞生長的關鍵受體，屬于抑癌基因，宮頸病變組織研究發現隨著宮頸病變程度加重，RARβ 基因高甲基化程度逐漸增大［17］。在宮頸癌早期篩選過程中DAPK1、CADM1和RARβ 甲基化水平常作為宮頸癌判斷和病情分級的重要指標，甲基化水平側面反映疾病的嚴重程度，并且在宮頸癌治療過程中靶向調控甲基化水平，成為宮頸癌治療的新靶點［18］。

宮頸癌細胞在增殖和分化過程中CyclinD1 和MYC 蛋白在周期調控發揮著重要的作用，高度甲基化能夠直接引起細胞周期調控失控［19］，APC 具有維持細胞黏附及細胞間信號傳遞作用，在宮頸癌細胞中常見高度甲基化，可能與宮頸癌的高度轉移性相關［20］，PTEN、FHIT 和P16INK4A 是常見的抑癌基因，調控細胞凋亡、增殖和分化等作用，該基因的高度甲基化，預示著宮頸癌惡性程度高、預后不良且有較高的復發率［21－23］，并且研究發現MGMT 基因異常與腫瘤耐藥相關［24］。

1.2 中藥與DNA甲基化

研究發現天花粉蛋白能夠逆轉人宮頸癌細胞HeLa 和Caski 的APC、TSLC1 基因和去甲基化作用進而發揮抗腫瘤作用，同時重組天花粉蛋白對人宮頸癌HeLa 細胞的p27 基因及宮頸癌Caski 細胞的p73 基因有明顯的去甲基化作用，這種作用可能通過抑制DNA甲基轉移酶1 作用實現［25－26］。姜黃素（Curcumin）能夠使宮頸癌細胞（SiHa）去甲基化，進而促進RARβ2表達［27］，姜黃素對人宮頸癌HeLa 細胞p16 和MGMT 具有去甲基化作用［28］。劉暢等［29］研究發現，苦參堿聯合順鉑能夠增加對宮頸癌SiHa 細胞抑制作用，增加宮頸癌SiHa 細胞對順鉑的敏感性，可能機制是調控TSLC1基因表達。

2 組蛋白修飾

2.1 組蛋白修飾與宮頸癌

當前研究發現組蛋白能夠被共價修飾，引起染色體結構變化，在調控真核生物體基因表達中發揮重要作用，這種組蛋白修飾包括乙酰化、甲基化、泛素化和磷酸化等修飾。其中組蛋白特定位點的甲基化、去甲基化，乙酰基化和去乙酰基化修飾是當前研究最多的組蛋白修飾［30－31］。

組蛋白乙酰化轉移酶（HAT）和組蛋白去乙酰化酶（HDAC）參與調節組蛋白乙酰化狀態，HAT 能夠催化組蛋白乙酰化，導致染色體結構松散，進而激活靶基因轉錄；HDAC 能夠使組蛋白去乙酰化，導致染色體固縮，抑制基因的轉錄。研究發現組蛋白乙酰化能夠改變染色體結構，組蛋白中帶正電荷的去乙酰化修飾能夠吸引帶負電荷的DNA 使染色體結構保持穩定，進而抑制基因轉錄，這是腫瘤發生、發展和治療的一個重要機制［32－33］。

組蛋白去乙酰酶抑制劑（HDACi）已經成為一種高效、低毒、光譜的新型抗腫瘤藥物，能夠提高染色質組蛋白乙酰化水平，促使腫瘤細胞分化或凋亡［34－35］。在腫瘤發生過程中組蛋白修飾進而調控原癌基因和抑癌基因發揮著重要的作用。磷酸化組蛋白H3（PHH3）是一種抗磷酸化的組蛋白H3抗體，在細胞凋亡階段不發生磷酸化，在細胞分裂期高度磷酸化，在病變的宮頸上皮細胞中表達增強，能夠促進細胞轉分化和細胞增殖，能夠將其作為核分裂標記物進行定量分析，與腫瘤的惡性程度、預后不良呈正相關［36］。研究發現在宮頸癌組織中隨著病變程度的增加，PHH3 表達逐漸增加，表明PHH3 表達與宮頸癌密切相關［37］。組蛋白是染色質基本結構核小體的重要組成部分，乙酰化修飾引起染色質結構重塑，在細胞增殖、分化和凋亡的基因轉錄調控發揮關鍵作用［38］。研究發現RAR－β2 基因啟動子沉默與組蛋白乙酰化修飾有關，在宮頸癌SiHa、HeLa細胞研究發現組蛋白去乙酰化酶抑制劑聯合視黃醇化合物能夠顯著上調組蛋白乙酰化水平，增加RAR－β2的表達，促使腫瘤細胞停滯在G1 期，抑制腫瘤細胞生長，進而發揮協同抗宮頸癌作用［39］。

2.2 中藥與組蛋白修飾

白藜蘆醇屬于非黃酮類多酚化合物，存在于葡萄、藜蘆等植物中。研究發現白藜蘆醇對腫瘤的起始、促進和進展三個過程均有明顯的抑制作用，能夠多途徑對宮頸癌發揮抑制作用［40］。姜黃素能夠明顯上調HeLa細胞內組蛋白H3的乙酰化水平，促進p53的乙酰化、p53 基因和蛋白的表達，進而抑制宮頸癌HeLa 細胞的增殖；HCAC1 和MDM2 能夠形成MDM2－HCAC1復合物會介導p53 的去乙酰化，進而增加p53 降解［41］。以上內容表明姜黃素具有HDACs 抑制劑作用，抑制p53 去乙酰化作用，表明姜黃素有望作為去乙酰化酶抑制劑成為宮頸癌治療藥物。

3 miRNA調控

3.1 miRNA調控與宮頸癌

miRNA是有19～23堿基組成的非編碼單鏈RNA，能夠與靶mRNA 分子3′端非編碼區互補結合，進而參與靶基因的降解和翻譯，調控靶基因的表達［42］。早期研究認為非編碼RNA 不參與任何生物學活動和功能。近年研究發現非編碼RNA 廣泛參與調控機體整個生命活動過程，對細胞生長發育、生理功能，尤其是惡性腫瘤的發生、發展過程發揮重要的作用［43］。

研究發現宮頸癌組織中有29種miRNA表達異常，13 個miRNA 表達升高，16 個miRNA 表達下降［44］。在宮頸癌組織中miR203、miR372 被認為具有抑癌作用，通過下調細胞周期調節蛋白A1和細胞周期依賴性蛋白激酶2表達，進而抑制細胞增殖［45］。

miR－203 在宮頸癌組織中呈低表達，在動物實驗研究中發現miR－203通過下調血管內皮生長因子表達進而抑制宮頸癌細胞的增殖、血管生成和腫瘤生長，進一步研究不同階段的宮頸癌脫落細胞發現miR－203高度甲基化，使用去甲基化藥物能夠逆轉其表達［46－47］，這表明miRNA 啟動子區域高度甲基化關閉miRNA 啟動子區域染色質結構，進而使具備腫瘤抑制功能的miRNA 表達沉默。作為具有抑癌基因活性的miRNA，能夠抑制癌細胞侵襲、遷移的能力。YAO 等［48］發現，miR－203、miR－164b、miR－203－3P、可以作為原癌基因，抑制HPGD 的表達，從而促進宮頸癌細胞株的增殖能力，有利于細胞的遷移。XU等［49］發現在宮頸癌細胞中miR－211 通過靶向調控MUC4 的表達，進而抑制癌細胞的侵襲、遷移以及間質轉分化。YAO 等［50］研究發現miR－27b 和VEGF 的表達密切相關，通過調節VEGF 的表達進而影響腫瘤血管的生成，增強癌細胞的侵襲、遷移的能力。miR－21 在體內通過靶向調控多種細胞凋亡相關基因，促進細胞增殖和抗凋亡，參與多種腫瘤的發生、發展和侵襲轉移等過程，最新研究發現miR－21與腫瘤化療耐藥密切相關［51－52］。研究發現宮頸癌Hela/DDP 耐藥細胞中的miR－21 表達明顯升高，siRNA 干擾能夠明顯改善順鉑耐藥性，可能是通過調控PTEN 表達而發揮作用［53］。在宮頸癌樣本中miR－199a 表達顯著升高，抑制其表達后會抑制細胞生長和促進宮頸癌細胞對順鉑的敏感性［54－55］。

3.2 中藥與miRNA調控

表沒食子兒茶素沒食子酸酯（EGCG）［56］是茶葉中特有的兒茶素，含量約占綠茶兒茶素總量的50%～80%，生物活性較高。研究EGCG 對4種宮頸癌細胞株中has－miR－210、has－miR－29、has－miR－203 和has－miR－125 表達的影響發現，EGCG 能夠抑制宮頸癌細胞增殖，機制是調控miRNA 表達而發揮作用［57］。姜黃素是一種從姜黃中提取得到的黃色色素，研究發現姜黃素能夠抑制宮頸癌HeLa細胞生長和增殖，對宮頸癌細胞起到放療增敏作用，還能抑制宮頸癌細胞誘發的裸鼠移植瘤生長及淋巴轉移［58］，進一步研究發現姜黃素通過調控miR－21 激活靶基因Stat－3 抑制宮頸癌細胞凋亡，通過下調宮頸癌組織CD105 和Stat－3表達，降低血清Gal－3 和VEGF 水平來發揮抗宮頸癌的作用［59］。喜樹堿是從喜樹樹皮和枝干中分離出來的抗癌成分，研究發現miR－125b 在宮頸癌細胞凋亡過程中表達下調，調控Bak1、Mcl1 和p53 蛋白表達升高，因此喜樹堿治療宮頸癌的機制被認為是通過miR－125b 線粒體通路靶向3′非翻譯區Bak1、Mcl1 和p53 基因從而促進腫瘤細胞凋亡［60］。β－谷甾醇在治療宮頸癌過程中具有很好的療效［61］，研究發現β－谷甾醇能夠使宮頸癌耐藥細胞株中hsa－miR－21 表達下調，hsa－miR－143、hsa－miR－10b 表達上調，靶基因TP53、PDCD4、JNK1 表達升高，RAC3 表達下降進而誘導宮頸癌耐藥細胞凋亡［62］。

4 LncRNA調控

4.1 LncRNA調控與宮頸癌

LncRNA是長度為200個核苷酸的非編碼RNA，由poly（a）尾巴、5′－cap 和啟動子結構組成，具有豐富的mRNAs 結構特征［63］。LncRNA 不具備編碼蛋白質的功能，在細胞內主要發揮以下幾方面的作用：①作為信號分子在細胞的生理過程中發揮作用；②引導與特定蛋白連接，進而引導核糖核酸蛋白復合物至特定位點；③誘導與靶點結合，阻礙其在細胞核或細胞質中發揮作用；④支架LncRNA 能夠招募不同的效應器［64］。LncRNA 還能與miRNA 相互作用形成交聯網絡在基因調控中發揮作用，還能夠干擾特定DNA 轉錄從而抑制基因表達［65］。lncRNA 在宮頸癌的發生、發展過程中起著關鍵作用。研究發現肺腺癌轉移相關轉錄子1（MALAT1）位于11q13號染色體上，該基因下調能夠限制宮頸癌細胞遷移，抑制體內宮頸癌細胞的生長。進一步通過MALAT1/miR－124/RBG2 信號通路研究發現，MALAT1能夠促進細胞運動，加速宮頸癌細胞上皮轉分化增強細胞侵襲和轉移能力，影響凋亡蛋白Caspase－3、Bax 和Bcl－xL 表達，同時MALAT1能夠調節miR－145 表達影響宮頸癌細胞凋亡［66－68］。HOX 基因的反義基因間RNA（HOTAIR）是一種較長的基因間LncRNA（LincRNA），位于人染色體12q13.13，可通過改變靶基因特性進而導致癌細胞轉移［69］。研究發現HOTAIR 能夠上調VEGF、MMP－9 和間質轉分化相關基因β－catenin、Vimentin 表達，降低E－cadherin 表達，進而增強宮頸癌的腫瘤侵襲性［70］。

4.2 中藥與LncRNA調控

槲皮素是一種天然黃酮類化合物，具有抗炎、抗氧化、擴張血管和抗腫瘤等多種生物學活性，并且對宮頸癌細胞的增殖和轉移具有抑制作用［71］。進一步研究發現槲皮素可通過下調長鏈非編碼RNA HOTAIR 靶向調控miR－23b/MAPK1 作用于人宮頸癌SiHa 細胞，進而抑制宮頸癌細胞增殖、遷移和侵襲［72－73］。

5 小結與展望

宮頸癌是婦科常見的惡性腫瘤，雖然宮頸癌篩查、HPV 疫苗接種及針對高危型HPV 持續感染治療的開展和普及，在一定程度上降低了宮頸癌的發病率及病死率，但宮頸癌的早期診斷和治療仍有極其重要的意義。

近年來大量研究表明：后基因組的以外的其他可遺傳物質能夠在細胞增殖和發育的過程中穩定傳遞，且該過程不依賴于DNA，在此過程中表觀遺傳學調控發揮著重要的作用［7－8］。中醫藥對宮頸癌的治療獨具特色，是宮頸癌治療中不可或缺的一部分。中藥及中藥復方成分復雜、作用靶點多樣，能夠通過表觀遺傳修飾中DNA 甲基化、組蛋白修飾、非編碼RNA 調控等多種方式發揮抗腫瘤作用，降低腫瘤細胞浸潤和轉移。深入探討“中藥－宮頸癌－表觀遺傳學”之間的關系，研究中藥干預表觀遺傳修飾在宮頸癌發生、發展過程中的作用，有利于宮頸癌的早期診斷和個體化治療，為中藥發揮抗腫瘤作用提供科學依據。

然而，影響表觀遺傳修飾的因素多種多樣，其參與表觀遺傳的方式也貫穿了整個基因表達的全過程，單一的影響因素或表觀遺傳方式并不能充分體現此過程的全貌，且某些基因的表達同時受到多種表觀遺傳修飾因素的影響［74］。因此，未來需將中醫藥作用于宮頸癌的相關基因組數據進行整合分析判斷，使表觀遺傳學更加全面合理地為宮頸癌的診斷、防治及耐藥提供科學的依據和精準的方向。