Survivin基因在子宮內膜癌中的表達及臨床意義

張 旭綜述,李小毛審校

(中山大學附屬第三醫(yī)院婦科,廣州 510630)

Survivin基因在子宮內膜癌中的表達及臨床意義

張 旭綜述,李小毛審校

(中山大學附屬第三醫(yī)院婦科,廣州 510630)

凋亡;子宮內膜癌;診斷;治療;生存素

Survivin又名生存素或生存蛋白,1997年Ambrosini等[1]用效應細胞蛋白酶受體-1(effector cell protease receptor-1,EPR-1)cDNA在人類基因組文庫中篩選,克隆出凋亡抑制蛋白(inhibitor of apoptosis protein,IAP)家族這一新成員?它是一種較強的抗凋亡蛋白[2],Survivin存在于大多數轉化細胞和癌細胞中,直接抑制Caspase和細胞凋亡,而在正常的成人組織和終末分化組織內檢測不到,其表達水平和5年生存率呈負相關,因而被認為在腫瘤的基因診斷及靶向治療中具有廣闊的應用前景[3]?現就Survivin基因的分子生物學特性與其在子宮內膜癌中的表達及臨床意義進行簡要綜述?

1 Survivin基因分子結構

Survivin是IAP家族的新成員,定位于人類染色體17q25上,由4個外顯子和3個內含子組成,生存素是IAP家族中分子量最小的,編碼相對分子量為16 500,含142個氨基酸殘基的蛋白質?Survivin結構非常獨特,具有與其他IAP成員不同的獨特的形態(tài)結構:(1)Survivin單體NH3端只有一個較為保守的桿狀病毒屬抗細胞凋亡重復序列(baculovirus IAP repeat,BIR)結構域,BIR結構中心的β片層面積大,富含酸性氨基酸,是Survivin蛋白配體結合區(qū)域,BIR另一個特點是Zn原子處于由Cys57?Cys60?His77和Cys84構成的四面體內,以配位鍵與此4個氨基酸殘基連接,這個結構對Survivin抗凋亡功能很重要?(2)其COOH端缺乏環(huán)指結構,有一個獨特的卷曲螺旋,富含疏水基團,能與紡錘體微管上的微管蛋白結合?Survivin變異體(M 1299)缺乏COOH端螺旋,不能與微管結合,并喪失了抑制凋亡的功能[4-5]?已經發(fā)現7種Survivin的剪接異構體,如SurvivinΔEx3(缺少外顯子3)和Survivin2B(保留內含子2的一部分作為隱藏的外顯子)?Survivin各種亞型之間存在著復雜的平衡關系,從而決定機體組織對各種影響凋亡的刺激或腫瘤發(fā)生不同的反應?Survivin和SurvivinΔEx3具有抗凋亡作用,而Survivin2B則缺少抗凋亡特性,甚至把Survivin2B認為是具有抗凋亡作用的 Survivin異構體的拮抗劑[3]?

2 Survivin基因的組織表達及功能

Survivin廣泛表達于各種腫瘤組織和胚胎的發(fā)育過程中,而在心臟?肝臟?肺?肌肉等正常終末分化成熟的組織中檢測不到(胸腺?生殖器除外)[6-7]?在人類,胎兒大腦和一些腫瘤中有生存素的高度表達[8]?Survivin蛋白在轉化細胞株和人體內幾乎所有的惡性腫瘤中都有明顯表達[9-10]?目前研究一致認為,Survivin蛋白亞細胞定位在兩個蛋白池,一個是胞質池,另一個是胞核池,而不同亞細胞定位提示其細胞凋亡抑制或有絲分裂檢查點調節(jié)等不同功能的發(fā)揮?有研究顯示,Survivin基因的組織分布具有明顯的細胞選擇性,表達于胚胎和發(fā)育的胎兒組織,其在正常成人終末分化組織(胸腺?生殖腺除外)不表達或低表達,而高表達于人類大多數腫瘤組織中,如胃癌?肺癌?結腸癌?胰腺癌?前列腺癌等[11-12]?

Survivin蛋白含有一個BIR分子,BIR分子中含有對抑制凋亡有重要作用的氨基酸殘基 Trp-?Pro-?Cys-?生存素通過這些殘基與 Caspase-3和Caspase-7結合,抑制Caspase活性?體外實驗[13]表明,生存素特異性地結合于細胞凋亡蛋白酶的終末階段分子 Caspase-3和 Caspase-7,而不是起始階段的Caspase-8,由此對暴露于多種凋亡刺激因素如Fas(CD95)?Bax以及化療藥物的細胞起到抑制Caspases活性和細胞凋亡的作用?

此外,生存素作用于細胞周期的G2/M期[14],由于Survivin通過與細胞有絲分裂紡錘體的微管結合,參與對細胞基因轉錄的調節(jié),并間接抑制Caspase對紡錘體的水解作用,利于保護有絲分裂細胞器的完整性,而抑制細胞凋亡,反義DNA抑制內源性Survivin的表達,生存素和微管間的相互作用受到干擾,使生存素失去抗凋亡作用而增強Caspase的活性,從而引起細胞在有絲分裂期死亡[15]?在生存素的啟動區(qū)5′端有TATA序列?2個 AP2位點?3個 NF-kB位點和 1個 Sp1位點,還有許多細胞周期依賴元件(cell cycle-dependent elements,CDEs)和一個細胞周期基因同源區(qū)(cell cycle gene homology region,CHR)?-51區(qū)的細胞周期基因同源區(qū)(CHR)和-57區(qū)的細胞周期依賴元件(CDEs)對細胞周期的調控很重要?CDEs/CHR和增強因子的突變可能使m-Survivin的表達紊亂,Survivin的過度表達可使細胞失去正常增殖周期中凋亡關卡(checkpoint)的限制,通過有絲分裂促進轉化細胞的異常增殖,影響細胞的生存和導致腫瘤的發(fā)生[4-5]?

另外,生存素還可以與周期素依賴蛋白激酶Cdk4結合,導致P21蛋白自Cdk4的解離?P21緊密結合于G1期和S期的蛋白激酶(Cdk4和Cdk2),抑制其活性,對細胞增殖停留在G1期具有重要的作用?而P21的解離使蛋白激酶Cdk4活化,細胞進入增殖周期,最終導致大量細胞無限制增殖?生存素如果過度表達,細胞失去正常增殖周期中凋亡“開關”的限制,造成細胞增殖增加,凋亡減少,細胞增殖與凋亡的平衡打破,最后導致癌癥的發(fā)生[4-5]?

3 Survivin基因在子宮內膜癌中的表達及臨床意義

子宮內膜癌(endometrial carcinoma,EC)是女性生殖道常見的三大惡性腫瘤之一,由于內外環(huán)境的影響,近年來其發(fā)病率明顯上升,近年來有研究發(fā)現子宮內膜癌的發(fā)生與細胞凋亡過程的異常有密切關系[16]?不同地區(qū)?不同國家對其流行病學?病因學和組織學給予了不同的報道?盡管在發(fā)展中國家對子宮內膜癌的重視不如卵巢癌,但應該認識到其在世界范圍內的普遍性,特別是在美國,子宮內膜癌是最常見的女性生殖道惡性腫瘤?因此,對子宮內膜癌的深入研究將對世界范圍內女性健康有著深遠意義?

Survivin的表達與腫瘤的發(fā)生?發(fā)展及預后密切相關,到目前為止,國內外有關Survivin與子宮內膜癌關系的研究已有報道,但尚無一致的結論?

最早報道的是1999年Saitoh等[17]首先用RT-PCR方法在17例子宮內膜癌細胞中檢測到Survivin mRNA的表達?隨后,Survivin在子宮內膜癌中的研究逐漸展開?

部分學者認為,Survivin在腫瘤發(fā)生?發(fā)展中起重要作用,與子宮內膜癌惡性程度及臨床病理學特征及預后密切相關,認為Survivin能為子宮內膜癌的特異性診斷與預后提供重要依據?

Takai等[18]運用熒光免疫組化方法,通過對生存素在子宮內膜癌的表達與子宮內膜癌的增殖細胞核抗原(PCNA)標記指數?臨床分期?組織學分級?肌層浸潤深度?臨床療效?生存率關系的研究發(fā)現,生存素蛋白主要在細胞核表達(陽性表達率為88%),部分在胞漿表達,而在正常子宮內膜上皮細胞幾乎沒有或很微弱的生存素免疫反應(表達的陽性百分比在增殖期為0%～5.1%,分泌期為0%～15.8%),Survivin的表達與上述因素密切相關,隨分期與分級的升高而表達增強(P 0.01),隨肌層浸潤深度增加而增強(P 0.01)?臨床期別越高?病理組織級別越高,生存素蛋白表達含量也越高,并隨分期與分級的升高而表達增強(P 0.01);當癌細胞侵犯子宮肌層大于1/2時,生存素蛋白表達顯著升高(P 0.01);生存期越長,生存素蛋白表達越低,Survivin高表達的子宮內膜癌患者其臨床預后及總生存率均較低表達患者差(P0.05)?Lehner等[19]用 RT-PCR的實驗方法對26例子宮內膜樣腺癌組織及18例良性子宮內膜組織的Survivin mRNA的含量進行檢測,發(fā)現44例標本中皆有Survivin mRNA表達,在分泌期和萎縮性內膜組織中表達較低,在增殖期內膜和內膜癌組織中表達較高?在正常分泌期內膜Survivin mRNA平均含量55.1 pg/ng rRNA(31.5～94.3 pg/ng rRNA)?萎縮期內膜為 5.3 pg/ng rRNA(1.8～10.2 pg/ng rRNA),而增殖期內膜為236.9 pg/ng rRNA(3.1～1 071.5 pg/ng rRNA),上述三期正常內膜中Survivin含量無明顯統(tǒng)計學差異(P=0.050 9);另外發(fā)現子宮內膜癌G1級Survivin mRNA平均含量56 pg/ng rRNA(1.5～285.5 pg/ng rRNA),G2級(平均為 127.5 pg/ng rRNA,26.5～464.9 pg/ng rRNA)與 G3級(平均為249.3 pg/ng rRNA,163.0～425.2 pg/ng rRNA)較 G1級顯著增高(P=0.013 4)?因而認為Survivin mRNA含量隨著子宮內膜樣腺癌分期的上升而增加?

而另一部分研究則發(fā)現,Survivin雖然在腫瘤發(fā)生?發(fā)展中起重要作用,但是Survivin過表達可能只是子宮內膜癌形成過程中的早期事件,其在子宮內膜癌中表達與組織學分級?肌層浸潤及淋巴結轉移等臨床病理學特征及預后因素均無明顯相關性,不能作為子宮內膜癌特異性診斷及治療的依據?

Erkanli等[20]用免疫組化的方法研究29例子宮內膜癌?38例子宮內膜增生與10例增殖期正常子宮內膜標本發(fā)現,Survivin在子宮內膜增生和子宮內膜腺癌中的表達明顯高于增生期子宮內膜(P=0.01),但是,在子宮內膜增生和子宮內膜腺癌中的表達沒有明顯差異,并且Survivin表達與內膜癌的經典預后因素(肌層浸潤?組織學分級?淋巴結轉移)及總生存率無關(P>0.05)?隨訪50例子宮內膜腺癌4年,發(fā)現Survivin表達水平與其4年存活率沒有明顯的相關性?因而認為Survivin的過表達是子宮內膜癌形成過程中的早期事件?Pallares等[21]的研究采取95例子宮內膜癌石蠟包埋切片(包括78例子宮內膜樣腺癌?10例漿液細胞癌?4例透明細胞癌及3例惡性苗勒管腫瘤)的組織構成組織微陣列,以免疫組化法進行研究,發(fā)現Survivin在內膜癌中表達陽性率為75.95%,多定位于胞質,其表達與組織學類型?分級?分期及總生存率無相關性?

4 Survivin基因的腫瘤靶向治療

目前,關于Survivin基因的靶向治療正逐步展開,Survivin基因已成為備受關注的抗腫瘤治療的新靶點?由于Survivin與EPR-1基因的廣泛互補性,Ambrosini等[1]發(fā)現通過人為的表達效應蛋白酶受體-1(EPR-1)而下調Survivin可以增加凋亡,抑制轉化細胞生長?應用效應蛋白酶受體-1(EPR-1)cDNA作為Survivin反義序列短暫轉染Hela細胞后導致Hela細胞喪失生存能力?在穩(wěn)定的Hela細胞,ZnSO4在金屬硫蛋白促催化劑控制下誘導效應蛋白酶受體-1(EPR-1)mRNA可以抑制內源性Survivin的表達,產生的結果是細胞凋亡增加和細胞增殖抑制?因而認為存在潛在的EPR-1/Survivin基因族,并確認Survivin為在腫瘤中瓦解細胞生命力的新靶點?

一種編碼生存素(T34A)的復制缺陷腺病毒(pAd2T34A)被構建,轉染pAd2T34A能誘導各種癌細胞系如乳腺癌?子宮頸癌?前列腺癌?肺癌?結直腸癌細胞系發(fā)生自發(fā)性凋亡,而對正常增殖細胞沒有影響?與化療因子相比,pAd2T34A誘導細胞凋亡的能力與紫杉醇相似,而比阿霉素更有效,因而認為針對生存素的腺病毒治療是腫瘤基因治療的新途徑[9-10,22]?

越來越多的研究表明,Survivin跟惡性腫瘤對化療藥物的敏感性有關[23]?有研究發(fā)現[6,11],轉染了Survivin cDNA的卵巢癌細胞對紫杉醇類藥物(泰素)的耐藥性增加4～6倍,而對順鉑等的化療敏感性無改變?而另有學者用順鉑處理胃癌細胞系MKN-45能夠使Survivin mRNA和蛋白增加2～6倍,推測這可能與腫瘤細胞耐藥有關[5]?目前,以Survivin為靶向的藥物如Flavopiridol和長春新堿(Vincristine)等已運用于臨床,對于以Survivin為靶向的基因治療正逐步展開?

5 問題與展望

Survivin是一個凋亡抑制因子,對細胞的分化和凋亡有著重要的影響?Survivin表達的組織學特異性及其對細胞凋亡和細胞增殖的雙重作用,引起了腫瘤研究者的廣泛關注?針對Survivin在子宮內膜癌中的研究正逐步開展,主要集中于探索Survivin在子宮內膜癌腫瘤組織中表達的意義方面?目前,已發(fā)現其作為子宮內膜癌靶向診斷和治療靶基因的潛力,但總的說來,在子宮內膜癌的治療研究中尚處于初級階段,Survivin在子宮內膜癌發(fā)病機制中的具體作用還不明晰,以Survivin為靶向的腫瘤基因靶向治療尚處于探索階段;另外,Survivin蛋白在子宮內膜癌中亞細胞定位爭論不一,且其亞細胞定位與子宮內膜癌預后的關系尚有待進一步多樣本?長期隨訪的基礎及臨床實驗研究來證實?值得肯定的是,隨著Survivin研究的不斷深入,隨著人們對細胞凋亡?腫瘤發(fā)生機制?腫瘤免疫治療等方面的進一步了解,將為子宮內膜癌的臨床診斷和治療提供新的思路及方法,從而為子宮內膜癌的診斷及治療開辟新的領域?

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10.3969/j.issn.1671-8348.2011.19.035

A

1671-8348(2011)19-1954-04

2010-11-18

2011-03-12)

?臨床研究?