垂體瘤老化分子機(jī)制研究進(jìn)展

張鐵輝（綜述） 張世明（審校）

垂體瘤是顱內(nèi)常見良性腫瘤，占顱內(nèi)腫瘤的10%－25%［1］。臨床表現(xiàn)為對(duì)周圍組織的壓迫和引起內(nèi)分泌系統(tǒng)功能紊亂，部分垂體瘤表現(xiàn)具有侵襲性和較高復(fù)發(fā)率。部分垂體微腺瘤表現(xiàn)停止生長(zhǎng)，微小泌乳素腺瘤能夠自我消除，這說明在垂體細(xì)胞中存在老化機(jī)制，抑制細(xì)胞無限增殖和惡性轉(zhuǎn)化［2］。老化機(jī)制目前認(rèn)為是重要的防止腫瘤入侵屏障［3］。了解垂體細(xì)胞潛在的逃避侵襲性生長(zhǎng)和惡性轉(zhuǎn)化能力，可以深入了解腫瘤抑制通道，了解腫瘤產(chǎn)生機(jī)制和潛在生物學(xué)機(jī)制為分子抗腫瘤治療提供新的途徑。本文將對(duì)垂體內(nèi)在老化分子機(jī)制研究進(jìn)展上作一綜述。

1 老化和凋亡

細(xì)胞老化由Hayflick等學(xué)者1961年提出，他們研究發(fā)現(xiàn)正常人的成纖維細(xì)胞經(jīng)過有限代數(shù)的體外培養(yǎng)后就進(jìn)入了一個(gè)不可逆的增殖停滯的狀態(tài)，細(xì)胞生長(zhǎng)停留在 G1－G0期，他們將此命名為復(fù)制性老化［4］。老化是一系列基因活動(dòng)變化的結(jié)果，最終導(dǎo)致細(xì)胞生長(zhǎng)停滯，而不是死亡。理論上腫瘤細(xì)胞不能進(jìn)入老化，然而近來研究發(fā)現(xiàn)細(xì)胞老化對(duì)腫瘤細(xì)胞有潛在的作用。腫瘤細(xì)胞表現(xiàn)基因不穩(wěn)定性，抑制癌基因、恢復(fù)抑癌基因活性、可以誘導(dǎo)細(xì)胞老化。在活體中老化僅僅表現(xiàn)在良性腫瘤細(xì)胞中，在惡性腫瘤細(xì)胞中沒有表達(dá)［5］。

細(xì)胞老化特點(diǎn)為不可逆的增殖停滯，但是細(xì)胞仍保持代謝活性和可生存性。凋亡和老化共同控制組織和器官的生長(zhǎng)，同時(shí)提升腫瘤抑制基因活性。老化是被多種刺激所誘導(dǎo)，包括與年齡相關(guān)的端粒酶的縮短、DNA損傷、氧化應(yīng)激、化療藥物、癌基因過度表達(dá)、營(yíng)養(yǎng)狀況不良等［6，7］。DNA損傷是被持續(xù)的癌基因信號(hào)所誘發(fā)，細(xì)胞試圖消除DNA損傷，阻止基因不穩(wěn)定性和避免腫瘤形成。產(chǎn)生三個(gè)進(jìn)程，細(xì)胞周期停滯、DNA損傷結(jié)構(gòu)修復(fù)、產(chǎn)生細(xì)胞凋亡。

細(xì)胞凋亡是殺死并消除癌變傾向的細(xì)胞，而老化是不可逆地使細(xì)胞生長(zhǎng)停滯。在癌基因刺激應(yīng)答過程中細(xì)胞老化經(jīng)常發(fā)生，最終導(dǎo)致細(xì)胞生長(zhǎng)停滯，而不是死亡。與凋亡的細(xì)胞程序性死亡和細(xì)胞的自體吞噬相比，細(xì)胞老化可以看做是防止細(xì)胞惡變有效的屏障。垂體細(xì)胞是很少見上皮細(xì)胞類型，不經(jīng)歷惡性轉(zhuǎn)化。垂體細(xì)胞過早的老化會(huì)擺脫致癌基因、激素和轉(zhuǎn)化因子的影響。所以老化抑制細(xì)胞增殖的同時(shí)可以有效地執(zhí)行其生理功能、維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定。阻止惡性轉(zhuǎn)化。

老化伴隨細(xì)胞周期依賴激酶抑制劑p15、p16和p21的上調(diào)，同時(shí)伴有Rb基因磷酸化。細(xì)胞老化是上調(diào)細(xì)胞周期抑制因子水平，其中包括p19ARF，p21Cip1，p16INK4A。這兩類刺激信號(hào)誘導(dǎo)兩條信號(hào)通路：p53－p21－p Rb和 p16－p Rb通路［8］。p53和p Rb兩條信號(hào)通路的核心。這種形式叫做癌基因誘導(dǎo)老化 OIS（oncogene－induced－senescence）。垂體瘤細(xì)胞被細(xì)胞因子和癌基因誘導(dǎo)產(chǎn)生的老化，增加β－galactosidase（牛乳糖酶）活性，改變基因表達(dá)和引起生長(zhǎng)停滯，緩沖細(xì)胞增殖前信號(hào)，并且防止癌基因轉(zhuǎn)化。

2 垂體瘤轉(zhuǎn)化基因（PTTG）與老化關(guān)系

垂體瘤轉(zhuǎn)化基因（Pituitary tumor transforming gene，PTTG），最早從垂體瘤細(xì)胞中檢測(cè)得到，位于5號(hào)染色體長(zhǎng)臂5q33，大多數(shù)正常成人組織中PTTG僅弱表達(dá)甚至檢測(cè)不到，而胚胎肝、睪丸、胸腺組織中有高表達(dá)；文獻(xiàn)報(bào)道，其在肺癌、乳腺癌、肝癌、白血病、淋巴瘤、結(jié)腸癌、垂體腫瘤等細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞系 （淋巴細(xì)胞系、骨髓細(xì)胞系等）中均有高表達(dá)。研究發(fā)現(xiàn)，PTTG過表達(dá)可以引起活體內(nèi)細(xì)胞轉(zhuǎn)化，導(dǎo)致裸鼠腫瘤形成，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞血管生成。vlotides發(fā)現(xiàn)PTTG表達(dá)水平與腫瘤侵襲力、腫瘤復(fù)發(fā)、預(yù)后密切相關(guān)［9］。Abbud發(fā)現(xiàn)過度表達(dá)可以引起垂體異常增生和腫瘤形成［10］。近期研究發(fā)現(xiàn)PTTG可以調(diào)控引起垂體瘤細(xì)胞凋亡的信號(hào)通路，PTTG參與有絲分裂，DNA修復(fù)和凋亡。PTTG缺失導(dǎo)致大量垂體形成非整倍體細(xì)胞，造成DNA損傷CDK2活性下調(diào)、Cyclin A水平下降，觸發(fā)ARF／p53／p21老化信號(hào)通路，降低RB基因磷酸化，增加γ－galactosidase表達(dá)。在垂體瘤中其過表達(dá)還可導(dǎo)致非整倍性細(xì)胞分裂，引起遺傳不穩(wěn)定性，導(dǎo)致細(xì)胞分裂中后期染色體不穩(wěn)定性產(chǎn)生同時(shí)促進(jìn)垂體瘤形成。激活c－myc等增殖相關(guān)基因可促進(jìn)細(xì)胞增殖及成瘤，進(jìn)而啟動(dòng)細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化［11，12］。Zhang發(fā)現(xiàn)PTTG激活堿性成纖維生長(zhǎng)因子（bFGF）導(dǎo)致細(xì)胞增殖，與bFGF形成正反饋環(huán)路，bFGF具有促進(jìn)有絲分裂、刺激腫瘤血管生成、調(diào)控激素分泌并促進(jìn)細(xì)胞有絲分裂功能［13］。這是癌基因誘導(dǎo)的老化在腫瘤生成的早期防止細(xì)胞進(jìn)一步轉(zhuǎn)化的體現(xiàn)。PTTG作為一種癌基因，產(chǎn)生的基因不穩(wěn)定性和誘導(dǎo)產(chǎn)生的P21引起的老化可以限制腫瘤生長(zhǎng)［12］。PTTG通過不同途徑影響腫瘤形成。其中增殖停滯是由于PTTG過度表達(dá)引起凋亡所致。說明PTTG在腫瘤早期形成中作用。PTTG過表達(dá)會(huì)誘導(dǎo)正常細(xì)胞中產(chǎn)生類似老化型細(xì)胞。PTTG過表達(dá)誘導(dǎo)P53表達(dá)和限制RB蛋白表達(dá)和磷酸化。表達(dá)PTTG的纖維細(xì)胞觀察到DNA損傷誘導(dǎo)的H2AX聚集。（1）PTTG能夠和P53結(jié)合一起調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞凋亡和轉(zhuǎn)錄活性；（2）PTTG蛋白與Ku蛋白相互作用，Ku蛋白是DNA結(jié)合蛋白，是DNA依賴蛋白調(diào)節(jié)亞組基因，調(diào)整DNA雙鏈損傷反應(yīng)［14］；（3）PTTG在體外和活體內(nèi)可以分泌成纖維生長(zhǎng)因子誘導(dǎo)血管生成。PTTG缺失與垂體單倍體形成和DNA損失通道活化相關(guān)。PTTG過度表達(dá)可以引起P53依賴性和P53非依賴性細(xì)胞凋亡，而在P53缺乏情況下PTTG仍可導(dǎo)致細(xì)胞非整倍體形成。PTTG這種既能導(dǎo)致細(xì)胞凋亡，又能引起細(xì)胞非整倍體形成的雙重作用是獨(dú)特的，其雙重作用是PTTG誘導(dǎo)腫瘤形成的一種可能機(jī)制。作為腫瘤標(biāo)記物、腫瘤的診斷、判斷預(yù)后的關(guān)鍵可能成為腫瘤基因治療的新靶點(diǎn)［15］。

3 p21、P53在垂體老化中作用

p21蛋白是目前已知具有最廣泛激酶抑制活性的細(xì)胞周期抑制蛋白，通過依賴或非依賴p53途徑，參與細(xì)胞生長(zhǎng)、發(fā)育、分化、衰老及凋亡。p21CIPl／WAFl作為細(xì)胞周期負(fù)性調(diào)控因子，與細(xì)胞凋亡密切相關(guān)。p21與Cyclin－CDK復(fù)合物結(jié)合，廣泛地抑制各種Cyclin－CDK復(fù)合物，如cyclinD－CDK4／CDK6、CDK2的活性，使pRb蛋白不能發(fā)生磷酸化，E2F轉(zhuǎn)錄因子不能釋放，p21Cip1／Waf1蛋白阻止G1和S期細(xì)胞轉(zhuǎn)化并且導(dǎo)致細(xì)胞周期停滯，使細(xì)胞周期停滯在G1期，DNA復(fù)制受抑制，從而使受損的細(xì)胞有充分的時(shí)間修復(fù)［16］。高水平P21導(dǎo)致依賴和非依賴p53凋亡停滯。P21表達(dá)與垂體細(xì)胞老化關(guān)系密切，能限制發(fā)育缺陷細(xì)胞繼續(xù)生長(zhǎng)。P21導(dǎo)致染色體的不穩(wěn)定性和DNA損失信號(hào)通路的激活，并且激活p53／p21依賴的老化。缺氧等DNA損傷信號(hào)提高p53／p21水平。這些結(jié)果顯示PTTG缺乏會(huì)誘發(fā)p53／p21依賴的老化通路。在多數(shù)生長(zhǎng)激素腺瘤中PTTG過度表達(dá)和DNA損傷和依賴p21老化有關(guān)，PTTG是P21內(nèi)在的促進(jìn)因素。PTTG缺失和過表達(dá)都能夠觸發(fā)核內(nèi)P21表達(dá)，核內(nèi)大量p21表達(dá)能夠降低PTTG缺失的Rb＋／－小鼠中垂體瘤的生長(zhǎng)。P21缺失增加Rb＋／－Pttg－／－細(xì)胞遺傳不穩(wěn)定性和染色體變異，是腫瘤形成、產(chǎn)生突變、過度表達(dá)癌基因和腫瘤抑制基因的經(jīng)典機(jī)制［12］。

p21在細(xì)胞周期DNA損傷修復(fù)調(diào)節(jié)和細(xì)胞凋亡中具有重要作用，它能抗凋亡，同時(shí)它又抑制增殖、促進(jìn)凋亡，因此它具有雙重性，在疾病治療中人為的增加或減弱p21的表達(dá)可協(xié)同藥物的治療作用，細(xì)胞外調(diào)節(jié)激酶（ERK）與p21Cip1／Waf1的穩(wěn)定性有關(guān)，對(duì)DNA損傷反應(yīng)有潛在的抗凋亡作用，并且增加p21在細(xì)胞質(zhì)中水平，發(fā)現(xiàn)阻止ERK釋放在DNA損傷中會(huì)降低p21Cip1／Waf1細(xì)胞質(zhì)中水平，增加p21Cip1／Waf1在細(xì)胞核內(nèi)水平。這個(gè)結(jié)果說明在DNA損傷中ERK數(shù)量改變參與p21Cip1／Waf1細(xì)胞內(nèi)位置調(diào)節(jié)［17］。DNA損傷后CDK2的活性被p21Cip1／Waf1蛋白抑制導(dǎo)致磷酸化RB蛋白積聚，與E2F因子相結(jié)合［16］。因此，p2l對(duì)垂體瘤細(xì)胞凋亡的影響機(jī)制的研究就顯得至關(guān)重要。P53基因是重要的抑癌基因。P53蛋白作用為轉(zhuǎn)錄因子，調(diào)節(jié)其下游基因?qū)е录?xì)胞周期停滯、DNA修復(fù)和程序化細(xì)胞死亡。DNA損傷是個(gè)潛在的刺激，如果損傷很嚴(yán)重的時(shí)候會(huì)刺激P53蛋白修復(fù)DNA損傷和誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。研究發(fā)現(xiàn)P53在PTTG誘導(dǎo)正常和腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)阻滯中是必須的。p21抑制Cdk2活性，導(dǎo)致降低Rb磷酸化，Pttg缺失導(dǎo)致增加垂體細(xì)胞Cdk2活性和cyclin A蛋白水平，減少Rb磷酸化，這些可以解釋垂體細(xì)胞較低增殖率和惡性轉(zhuǎn)化率。

4 細(xì)胞因子對(duì)老化作用

在垂體瘤細(xì)胞老化中有很多細(xì)胞因子，基因誘導(dǎo)凋亡過程中激活產(chǎn)生細(xì)胞因子，細(xì)胞因子靠細(xì)胞內(nèi)聯(lián)系進(jìn)行信號(hào)調(diào)節(jié)，執(zhí)行和精確調(diào)節(jié)老化反應(yīng)。因此，凋亡和自我吞噬是一潛在防止腫瘤惡化屏障［18］。Arzt研究發(fā)現(xiàn)在OIS過程中IL－6，是垂體瘤細(xì)胞增殖、調(diào)節(jié)細(xì)胞分化的重要因素［19，20］。發(fā)現(xiàn)在垂體瘤老化中細(xì)胞因子是重要的內(nèi)因。KLF6（Kruppel－like factor6）真核鋅蛋白轉(zhuǎn)錄因子，他通過調(diào)節(jié)其下游目標(biāo)基因的轉(zhuǎn)錄表達(dá)而在細(xì)胞周期調(diào)控、細(xì)胞的增生分化中擔(dān)任重要的角色。KLF6的缺失導(dǎo)致PTTG水平上調(diào)，可以產(chǎn)生細(xì)胞增殖、血管生成和染色體不穩(wěn)定性、廣泛變異，最終腫瘤形成。可以看出KLF6有其特殊的抗腫瘤特性［21］。p53／p21介導(dǎo)老化不能激活無功能腺瘤，但是其細(xì)胞質(zhì)內(nèi)充滿豐富的凝集素，高凝集素水平限制細(xì)胞增殖，凝集素激活CDK抑制劑p15，p16和p27阻止細(xì)胞增殖，抑制凝集素表達(dá)增強(qiáng)垂體促性腺細(xì)胞增殖。顯示在垂體促性腺細(xì)胞中誘導(dǎo)凝集素積聚會(huì)限制增殖FOXL2（一種轉(zhuǎn)錄因子在垂體促性腺細(xì)胞中特別表達(dá)）。FOXL2是凝集素的促進(jìn)子，突出了特異的家族特異性通路限制垂體瘤細(xì)胞生長(zhǎng)，調(diào)控?zé)o功能垂體瘤無限制生長(zhǎng)［22］。

5 垂體瘤基因治療現(xiàn)狀

Leon研究發(fā)現(xiàn)血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（VEGF）影響內(nèi)皮細(xì)胞增殖和生存，所以VEGF受體是調(diào)節(jié)血管生成關(guān)鍵調(diào)節(jié)部位，是重要治療靶點(diǎn)［23］。把VEGF作為治療靶點(diǎn)，可以阻止血管生成，進(jìn)而抑制腫瘤形成。臨床應(yīng)用貝伐單抗（Bevacizumab）對(duì)垂體癌細(xì)胞抗血管生成治療，取得良好效果，腫瘤明顯縮小。

應(yīng)用替莫唑胺（TMZ）對(duì)功能型垂體腺瘤及垂體腺癌進(jìn)行治療，其療效要好于無功能型垂體瘤［24］。研究發(fā)現(xiàn)替莫唑胺的作用機(jī)制主要是通過對(duì)DNA中鳥嘌呤的06和N7位置上的烷化作用而誘發(fā)細(xì)胞的凋亡。體外實(shí)驗(yàn)研究也表明，用MMQ、GH3和At T20三個(gè)垂體瘤細(xì)胞系進(jìn)行體外培養(yǎng)，在各自的TMZ濃度下培育24h后均出現(xiàn)了顯著的細(xì)胞凋亡［25］。證明TMZ抑制了細(xì)胞增殖和誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，同時(shí)也能減少PRL瘤的激素分泌，其臨床應(yīng)用前景較好。

6 前景展望與小結(jié)

老化是阻止腫瘤形成的屏障，垂體瘤細(xì)胞老化機(jī)制對(duì)于有效處理靜止腫瘤和抑制腫瘤向惡性轉(zhuǎn)化意義重大。垂體瘤大部分是良性腫瘤，很少惡性轉(zhuǎn)變，存在阻止侵襲性增殖和惡性轉(zhuǎn)化的機(jī)制，我們探索垂體細(xì)胞增殖控制機(jī)制，深入的研究必將發(fā)現(xiàn)腫瘤抑制通道和新的細(xì)胞治療途徑。

1 Scheithauer BW，Gaffey TA，Lloyd RV，et al.Pathobiology of pituitary adenomas and carcinomas.Neurosurgery，2006，59（2）：341－353.

2 Levy A，Lightman S，Molecular defects in the pathogenesis of pituitary tumours.Front.Neuroendocrinol，2003，24（2）：94－127.

3 Itahana K，Dimri G，Campisi J.Regulation of cellular senescence by p53.Eur J Biochem，2001，268（10）：2784－2791.

4 Hayflick L，Moorhead PS.The serial cultivation of human diploid cell strains.Exp.Cell Res，1961，25：585－621.

5 Collado M，Gil J，Efeyan A，et al.Tumour biology：senescence in premalignant tumours.Nature，2005，436（7051）：642.

6 Campisi J.Cellular senescence as a tumor－suppressor mechanism.Trends Cell Biol，2001，11（11）：S27－31.

7 Schmitt CA，F(xiàn)ridman JS，Yang M，et al.A senescence program controlled by p53 and p16INK4a contributes to the outcome of cancer therapy.Cell，2002，109（3）：335－346.

8 Campisi J.Cellular senescence as a tumor－suppressor mechanism.Trends Cell Biol，2001，11（11）：S27－31.

9 vlotides G，Eigler T，Melmed S，et al.Pituitary tumor－transforming gene：physiology and implications for tumorigenesis.Endocr.Rev，2007，28（2）：165－186.

10 Abbud RA，Takumi I，Barker EM，et al.Early multipotential pituitary focal hyperplasia in the alpha－subuni of glycoprotein hormone－driven pituitary tumor－transforming gene transgenimice.Mol Endocrinol，2005，19（5）：1383－1391.

11 Ishikawa H，Heaney AP，Yu R，et al.Human pituitarytumortransforming gene induces angiogenesis.J Clin Endocrinol Metab，2001，86（2）：867－874.

12 Vera Chesnokova，Svetlana Zonis，Tami Rubinek Senescence Mediates Pituitary Hypoplasia and Restrains Pituitary Tumor Growth Cancer Res，2007，67（21）：10564－10572.

13 Zhang X，Horwitz GA，Heaney AP，et al.Pituitary tumor transforming gene（PTTG）expression in pituitary adenomas.J Clin Endocrinol Metab，1999，84（2）：761－767.

14 Kim DS，F(xiàn)ranklyn JA，et al.Securin induces genetic instability in colorectal cancer by inhibiting double－stranded DNA reapir activity.Carcinogenesis，2007，28（3）：749－759.

15 Vera Chesnokova，Shlomo Melmed Pituitary senescence：The evolving role of Pttg Molecular and Cellular Endocrinology 2010，326（1－2）：55－59.

16 Cuiqi Zhou，Kolja Wawrowsky，Serguei Bannykh，et al.E2F1 induces pituitary tumor transforming gene（PTTG1）expression in human pituitary tumors.2009，23（12）：2000－2012.

17 Motoshima H，Goldstein BJ，Igata M，et al.AMPK and cell proliferation－AMPK as a therapeutic target for atherosclerosisand cancer.J Physiol，2006，574（Pt 1）：63－71.

18 Kuilman T，Michaloglou C，Mooi WJ，et al.The essence of senescence.Genes Dev，2010，24（22）：2463－2479.

19 Arzt E.gp130 cytokine signaling in the pituitary gland：a paradigm for cytokine－neuro－endocrine pathways.J Clin Invest，2001，108（12）：1729－1733.

20 Arzt E，Chesnokova V，Stalla GK，et al.Pituitary adenoma growth：a model for cellular senescence and cytokine action.Cell Cycle，2009，8（5）：677－678.

21 Ursula ELee，Zahra Ghiassi－Nejad.Tumor suppressor activity of KLF6 mediated by downregulation of the PTTG1 oncogene，F(xiàn)EBS Letters，2010，584（5）：1006－1010.

22 Chesnokova V，Zonis S，Zhou C，et al.Lineage－specific restraint of pituitary gonadotroph cell adenoma growth.PLoS One，2011，6（3）：e17924.

23 Leon D.Ortiz·Luis V.Syro·Bernd W Anti－VEGF therapy in pituitary carcinoma.Pituitary 2011 Sep 15.Epub ahead of print.

24 Luis VS，Leon DO，Bernd WS，et al.Treatment of pituitary neoplasms with temozolomide.Cancer，2011，117（3）：454－462.

25 Jason sheehan，Jessica Rainey，Ja Mesnguyen，et al.Temozolomide－induced inhibition of pituitary adenoma cells.J Neurosurg，2011，114（2）：354－358.