腫瘤替代組織端粒長(zhǎng)度與消化系統(tǒng)腫瘤

蔡 敏 李 力 王 睿 王 斌 程烽濤*

上海市楊浦區(qū)中心醫(yī)院消化內(nèi)科1(200090) 復(fù)旦大學(xué)生物醫(yī)學(xué)研究院2 復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院消化內(nèi)科3

一、概述

端粒是位于真核細(xì)胞線性染色體末端的一種特殊結(jié)構(gòu)，由特定的DNA重復(fù)序列和端粒結(jié)合蛋白組成。端粒形成保護(hù)染色體的“帽子”結(jié)構(gòu)，防止染色體末端融合、降解以及染色體異常重組等，并可補(bǔ)償滯后鏈5’端在消除RNA引物后造成的空缺，從而維持染色體的穩(wěn)定性和完整性［1］。端粒長(zhǎng)度是靠端粒酶將TTAGGG重復(fù)序列添加至染色體末端維持的，而DNA復(fù)制過(guò)程中染色體3’端進(jìn)行不完全復(fù)制，因此端粒長(zhǎng)度會(huì)隨細(xì)胞分裂次數(shù)的增加而逐漸縮短［2］。此外，氧化應(yīng)激、慢性炎癥以及端粒結(jié)合蛋白的缺失同樣會(huì)導(dǎo)致端?？s短［3］。當(dāng)端?？s短至一定程度時(shí)可激活抑癌基因Rb、p53，誘發(fā)細(xì)胞衰老或凋亡，或?qū)е氯旧w穩(wěn)定性下降，發(fā)生染色體降解或末端融合，最終誘導(dǎo)腫瘤發(fā)生［4，5］。因此，端粒長(zhǎng)度已成為一種潛在的腫瘤發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)。

近年來(lái)，我國(guó)消化系統(tǒng)腫瘤的發(fā)病率不斷升高。盡管內(nèi)鏡技術(shù)的發(fā)展使胃、腸腫瘤的早期診斷取得了較大進(jìn)步，但仍有較多患者就診時(shí)已處于中晚期，失去手術(shù)根治的機(jī)會(huì)。現(xiàn)有的腫瘤篩查手段較少，內(nèi)鏡檢查因患者依從性較差且易產(chǎn)生操作相關(guān)損傷，在腫瘤篩查中的應(yīng)用受限。因此探索可靠的診斷早期消化道腫瘤的手段尤為重要。

腫瘤組織多在患者診斷、治療后才能獲得，取材對(duì)患者的創(chuàng)傷性大，且治療可能會(huì)影響組織的端粒長(zhǎng)度，因此檢測(cè)腫瘤組織端粒長(zhǎng)度預(yù)測(cè)腫瘤發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)的價(jià)值有限［6］。與腫瘤組織相比，腫瘤替代組織如外周血細(xì)胞、唾液、口腔細(xì)胞等易于獲得、費(fèi)用低、對(duì)患者創(chuàng)傷性小，且避免了腫瘤異質(zhì)性、手術(shù)過(guò)程等多種因素對(duì)端粒長(zhǎng)度的影響［7］。因此檢測(cè)腫瘤替代組織端粒長(zhǎng)度有望成為腫瘤早期篩查的新手段。

二、腫瘤替代組織端粒長(zhǎng)度與腫瘤

近年來(lái)關(guān)于腫瘤替代組織端粒長(zhǎng)度與消化系統(tǒng)腫瘤發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)關(guān)系的研究日益增多，多數(shù)為回顧性或前瞻性病例對(duì)照研究，通過(guò)定量PCR(Q-PCR)、DNA印跡法或熒光原位雜交(FISH)等技術(shù)測(cè)定腫瘤替代組織的端粒長(zhǎng)度。由于腫瘤本身可對(duì)外周血細(xì)胞產(chǎn)生免疫影響，且腫瘤患者外周血細(xì)胞端粒長(zhǎng)度對(duì)治療預(yù)后有一定預(yù)測(cè)作用［8］，因此目前以外周血細(xì)胞作為腫瘤替代組織最為多見(jiàn)。

單一染色體上的端粒異常即可導(dǎo)致染色體異常分離，因此端粒長(zhǎng)度的維持和調(diào)節(jié)在腫瘤發(fā)生、發(fā)展過(guò)程中發(fā)揮重要作用，尤其在慢性炎癥情況下，端粒長(zhǎng)度與腫瘤演進(jìn)過(guò)程密切相關(guān)［9］。諸多研究［10～12］顯示在胰腺癌、食管癌等消化系統(tǒng)腫瘤中，端?？s短會(huì)增加腫瘤發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。Skinner等［10］的研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)端粒長(zhǎng)度處于4354～6520 bp范圍內(nèi)時(shí)，端?？s短與胰腺癌風(fēng)險(xiǎn)呈顯著負(fù)相關(guān)，且此范圍內(nèi)最短端粒對(duì)應(yīng)的胰腺癌風(fēng)險(xiǎn)較最長(zhǎng)端粒增加一倍。在食管癌中，端粒縮短是最早出現(xiàn)且最常見(jiàn)的變化。Risques等［11］的研究發(fā)現(xiàn)，排除年齡、吸煙、服用非甾體消炎藥(NSAID)等因素后，端粒縮短可顯著增加Barrett食管進(jìn)展為食管癌的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)證明在慢性炎癥情況下，端粒長(zhǎng)度對(duì)腫瘤的發(fā)生具有預(yù)測(cè)性。Xing等［12］檢測(cè)了94 例食管癌患者染色體 17p、12q、2p、11q的端粒長(zhǎng)度，結(jié)果顯示17p、12q端?？s短顯著增加食管癌風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)于其他消化系統(tǒng)腫瘤如胃癌、結(jié)直腸癌，亦均有研究［13-15］顯示，外周血細(xì)胞端粒縮短會(huì)增加腫瘤發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。端粒縮短至臨界值后可導(dǎo)致染色體不穩(wěn)定性增加，從而易引起基因突變積累、腫瘤抑制因子失活、腫瘤相關(guān)區(qū)域基因擴(kuò)增或缺失［16～18］。

然而，亦有研究［19，20］顯示，在肝癌、結(jié)直腸癌等消化系統(tǒng)腫瘤中，端粒延長(zhǎng)與腫瘤發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)呈正相關(guān)。Oh等［19］的研究發(fā)現(xiàn)，晚期肝癌患者常發(fā)生端粒延長(zhǎng)、端粒酶活性升高。長(zhǎng)端粒、高活性端粒酶、有絲分裂高不穩(wěn)定性是肝癌患者不良預(yù)后的生物學(xué)標(biāo)志。Jones等［20］的研究認(rèn)為，既往研究顯示端粒縮短與結(jié)直腸癌具有相關(guān)性可能是由患者預(yù)后不良引起的，與腫瘤易感性無(wú)關(guān)。端粒延長(zhǎng)誘導(dǎo)腫瘤發(fā)生的原因可能為腫瘤細(xì)胞的端?？s短至臨界值時(shí)，觸發(fā)端粒酶或可選擇的端粒延遲機(jī)制，使端粒重復(fù)序列增加以穩(wěn)定端粒長(zhǎng)度，從而導(dǎo)致細(xì)胞無(wú)限分裂，延緩細(xì)胞衰老和凋亡，增加了個(gè)體暴露于多種遺傳和環(huán)境危險(xiǎn)因子的概率，誘導(dǎo)機(jī)體遺傳物質(zhì)發(fā)生異常，促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)和進(jìn)展［7，21，22］。

Cui等［23］的研究發(fā)現(xiàn)，外周血細(xì)胞端粒長(zhǎng)度與結(jié)直腸癌風(fēng)險(xiǎn)呈U型關(guān)系，即端?？s短和延長(zhǎng)均可增加其發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。另一項(xiàng)關(guān)于胃癌的研究［24］顯示，端粒在胃癌早期階段縮短，在晚期階段延長(zhǎng)，端粒縮短可誘導(dǎo)胃癌發(fā)生，端粒延長(zhǎng)可促使胃癌侵襲和惡化。此外，有研究［6］報(bào)道端粒長(zhǎng)度與腫瘤發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)無(wú)相關(guān)性，這可能是由于端粒位于不能引起機(jī)體病理性改變的染色體所致。

三、研究結(jié)果差異性分析

Liu等［7］的研究顯示，端粒長(zhǎng)度與腫瘤風(fēng)險(xiǎn)性的關(guān)系具有組織特異性。由上述研究中端粒長(zhǎng)度與腫瘤發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)呈U型關(guān)系可推斷，端粒長(zhǎng)度與患者病情的發(fā)展階段具有一定相關(guān)性。研究［25］顯示，種族、性別、肥胖、激素、生活方式等因素均可造成端粒長(zhǎng)度的差異。在回顧性研究中，端粒長(zhǎng)度縮短與腫瘤發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)具有明顯的相關(guān)性，前瞻性研究中端粒長(zhǎng)度縮短與腫瘤發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)的相關(guān)性較弱［15，26，27］。治療方法如化療、放療等亦可能會(huì)對(duì)患者端粒長(zhǎng)度造成影響。對(duì)接受肝動(dòng)脈栓塞化療(TACE)肝細(xì)胞癌患者的研究［8］顯示，外周血細(xì)胞端粒長(zhǎng)度可作為預(yù)后指標(biāo)。其他治療方法對(duì)端粒長(zhǎng)度的影響，以及端粒長(zhǎng)度是否可預(yù)測(cè)疾病預(yù)后，仍需進(jìn)一步研究。此外，研究對(duì)象、樣本量、統(tǒng)計(jì)效力、研究方法等亦是不可忽視的因素［23，28，29］。

四、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，端粒長(zhǎng)度的變化導(dǎo)致染色體不穩(wěn)定性增加參與了腫瘤的發(fā)生、發(fā)展。采用腫瘤替代組織檢測(cè)端粒長(zhǎng)度的研究日益增多，但關(guān)于端粒長(zhǎng)度與腫瘤發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)性的研究結(jié)論不盡一致，其原因與研究對(duì)象、樣本量、研究方法、統(tǒng)計(jì)效力、腫瘤的發(fā)展階段等多種因素有關(guān)。目前認(rèn)為，端粒長(zhǎng)度保持在適當(dāng)范圍內(nèi)可維持染色體的穩(wěn)定性，從而保護(hù)機(jī)體正常生理功能，防止腫瘤發(fā)生。

促進(jìn)腫瘤發(fā)生的端粒是否局限于特定染色體目前尚不清楚?，F(xiàn)有研究是將所有染色體上的平均端粒長(zhǎng)度作為檢測(cè)指標(biāo)，此可能會(huì)模糊最短端粒的影響，今后對(duì)端粒長(zhǎng)度的研究需考慮該方面的問(wèn)題。此外，亟需進(jìn)行大型前瞻性研究以評(píng)估特定腫瘤的端粒長(zhǎng)度變化及其與治療方式的關(guān)系，以更好地明確腫瘤替代組織端粒長(zhǎng)度與腫瘤發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)的相關(guān)性，為端粒長(zhǎng)度成為一種可靠、高效地預(yù)測(cè)腫瘤風(fēng)險(xiǎn)性或預(yù)后的生物學(xué)指標(biāo)提供有力證據(jù)。

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