宮頸癌細(xì)胞信號通路的研究進(jìn)展

成 艷(綜述)，尹香花(審校)

(揚(yáng)州大學(xué)臨床醫(yī)學(xué)院婦產(chǎn)科，江蘇揚(yáng)州 225001)

宮頸癌細(xì)胞信號通路的研究進(jìn)展

成 艷△(綜述)，尹香花※(審校)

(揚(yáng)州大學(xué)臨床醫(yī)學(xué)院婦產(chǎn)科，江蘇揚(yáng)州 225001)

人類乳頭瘤病毒(HPV)是宮頸癌的主要致病因子，細(xì)胞信號通路的異常往往影響細(xì)胞增殖和分化的正常調(diào)控，導(dǎo)致癌的發(fā)生。因此可以把信號途徑作為宮頸癌治療的重要靶點(diǎn)，通過對細(xì)胞信號途徑的干預(yù)調(diào)整靶基因表達(dá)，使其恢復(fù)正常，以達(dá)到抑制腫瘤生長、治療腫瘤的目的?，F(xiàn)就HPV、宮頸癌與信號通路三者的相關(guān)性研究進(jìn)行綜述。

人類乳頭瘤狀病;宮頸癌;細(xì)胞信號通路

宮頸癌是女性常見的惡性腫瘤，居女性生殖系統(tǒng)惡性腫瘤的第二位。近幾年來，由于宮頸普查和醫(yī)療水平的提高，宮頸癌發(fā)病率和病死率在發(fā)達(dá)國家顯著下降，而發(fā)展中國家宮頸癌發(fā)病率較高，仍是威脅女性健康的主要問題之一。因此宮頸癌的病因、發(fā)病機(jī)制和治療的研究受到國內(nèi)外學(xué)者的高度重視。隨著分子生物學(xué)與流行病學(xué)的發(fā)展，人類乳頭瘤病毒(human papillomavirus，HPV)感染下生殖道疾病研究的不斷深入，發(fā)現(xiàn)HPV感染、不同信號通路表達(dá)的異常與宮頸癌的發(fā)生密切相關(guān)。

1 HPV的結(jié)構(gòu)與分型

HPV是一類屬乳多空病毒科A亞群的小雙股環(huán)狀DNA病毒，主要侵犯皮膚及黏膜鱗狀上皮。無包膜，呈二十面體，長約 8000 bp，直徑 45～55 μm，相對分子質(zhì)量為5×106，其基因組包括8個(gè)開放閱讀框架和1個(gè)上游調(diào)節(jié)區(qū)，即早期蛋白 E1、E2、E4、E5、E6、E7和晚期蛋白L1和L2。目前為止，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)基因型120多種，根據(jù)致癌性分為高危型、可能致癌型和低危型，其中與宮頸癌的發(fā)病密切的是HPV16、18、31、33型，尤以 HPV16、18兩型。目前學(xué)者認(rèn)為致病機(jī)制由E6和E7原癌蛋白來實(shí)現(xiàn)。E6蛋白能與定位于胞核周圍的細(xì)胞內(nèi)E6相關(guān)蛋白(E6-AP)形成復(fù)合物，可起到泛肽蛋白激酶的作用，降解p53，從而啟動細(xì)胞周期，抑制細(xì)胞凋亡，使細(xì)胞過度增殖而導(dǎo)致腫瘤。E7蛋白與Rb結(jié)合使Rb-E2F復(fù)合物解離，E2F被游離，從而發(fā)揮其轉(zhuǎn)錄因子的作用，導(dǎo)致細(xì)胞周期失控而發(fā)生永生化。

2 目前公認(rèn)的細(xì)胞信號通路

2.1 絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinases，MAPK)(ERK1/2)信號通路 ERK1/2為脯氨酸導(dǎo)向的絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶(ERK)，磷酸化脯氨酸相鄰的絲氨酸/蘇氨酸。通路的轉(zhuǎn)導(dǎo)路徑是：酪氨酸激酶活性的生長因子受體激活帶有SH2結(jié)構(gòu)域的接合蛋白 Grb2，由 SH3介導(dǎo)，Grb2與SOS(一種鳥氨酸釋放因子)結(jié)合，使Ras蛋白釋放鳥苷酸，形成結(jié)合GTP的Ras蛋白，然后依次激活Raf、絲裂原介導(dǎo)的細(xì)胞外激酶(MEK)、ERK，最后ERK進(jìn)入細(xì)胞核，引起基因的過表達(dá)，導(dǎo)致細(xì)胞過度增殖。在宮頸癌中，可見Ras/Raf/ERK1/2的過度激活。Oishee等［1］的實(shí)驗(yàn)顯示，E6蛋白是通過Rapl來激活MAPK通路推動腫瘤的進(jìn)展，而并非Ras，同時(shí)突變株的E6蛋白提高該通路的活性。Yuan等［2］建立大鼠成纖維細(xì)胞系，發(fā)現(xiàn)HPV 16 E7蛋白強(qiáng)烈抑制鈣黏蛋白介導(dǎo)的細(xì)胞黏附，是通過MEK-ERK信號通路實(shí)現(xiàn)的。Enge Lbrech等［3］研究表明，與正常宮頸組織相比，磷酸化的ERK在輕度鱗狀上皮內(nèi)病變和重度鱗狀上皮內(nèi)病變中無顯著性表達(dá)差異。重度鱗狀上皮內(nèi)病變磷酸化的ERK4(ERK2)表達(dá)明顯增加;而在宮頸癌組織中表達(dá)卻相反，推測是高度惡性宮頸癌中細(xì)胞以壞死為主。Chen等［4］研究指出，宮頸病變向?qū)m頸浸潤癌的演變過程中，磷酸化的MAPK/ERK1/2表達(dá)逐漸增強(qiáng)。由此可見，ERK1信號通路在以增殖為主的宮頸病變細(xì)胞中，ERK1/2信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的激活明顯，而以細(xì)胞壞死為主的惡性宮頸病變中，ERK1/2激活不明顯。因在腫瘤進(jìn)展中通路表現(xiàn)的雙向性，使得對宮頸癌預(yù)防和治療方面更加復(fù)雜，需要進(jìn)一步地研究和探討。

2.2 Notch1信號通路 Notch1信號通路在細(xì)胞的生長、發(fā)育、分化及凋亡中起著十分重要的作用，是一種進(jìn)化保守的細(xì)胞通路。研究發(fā)現(xiàn)，Notch1的異常調(diào)控與宮頸癌進(jìn)展有一定的關(guān)聯(lián)性。在HPV感染的宮頸早期病變中，Notch1高表達(dá)，在向浸潤性癌變的進(jìn)展中，Notch1受體表達(dá)也上調(diào)。最近又有報(bào)道，在HPV感染的宮頸癌中，Notch1可造成其細(xì)胞生長停滯，內(nèi)源性Notch1在高度惡性的宮頸癌細(xì)胞中活性下調(diào)，說明此通路在腫瘤進(jìn)展的雙重作用。根據(jù)Talora等［5］的報(bào)道，Notch1表達(dá)過度抑制宮頸癌細(xì)胞的增殖，Notch通過抑制C-Fos蛋白和誘導(dǎo)Fra-1蛋白，結(jié)合病毒啟動子上游調(diào)控區(qū)抑制蛋白E6/E7的表達(dá)。王丹等［6］研究發(fā)現(xiàn)，在正常分化的角質(zhì)細(xì)胞中，Notch1表達(dá)增加、對病毒的E6/E7表達(dá)起到負(fù)調(diào)節(jié)作用，而在細(xì)胞高度惡變細(xì)胞中表達(dá)相反，Maliekal等［7］研究發(fā)現(xiàn)，在宮頸癌變進(jìn)程中，Notch信號途徑和HPV之間有復(fù)雜的關(guān)聯(lián)性?？梢哉J(rèn)為Notch1表達(dá)水平不同會對細(xì)胞的生長狀態(tài)造成迥異結(jié)果。因此，進(jìn)一步研究其作用機(jī)制，有助于宮頸癌的預(yù)防和治療。

2.3 TGF-Smads信號通路 轉(zhuǎn)化生長因子β通路對細(xì)胞的生長、增殖、血管生成、細(xì)胞凋亡和機(jī)體抗腫瘤免疫等均有重要的調(diào)節(jié)作用。TGF-β過度表達(dá)，可導(dǎo)致信號通路表達(dá)異常而引起腫瘤發(fā)生、發(fā)展。在腫瘤的不同時(shí)期，TGF-β信號通路作用機(jī)制不同，對早期腫瘤呈抑制作用，但對進(jìn)展型及晚期腫瘤呈促進(jìn)作用。Iancu等［8］通過定量實(shí)時(shí)聚合酶鏈反應(yīng)研究發(fā)現(xiàn)，TGF-β表達(dá)減少了上皮內(nèi)瘤變到宮頸癌的進(jìn)展，此外，發(fā)現(xiàn)無HPV感染的宮頸病變其表達(dá)明顯減低。Hypes等［9］研究結(jié)果表明，TGF-β 受體Ⅰ啟動子的基因突變和甲基化，與TGF-β受體Ⅰ的低表達(dá)無明顯關(guān)聯(lián)性，此外，HPV16的E6和E7基因?qū)GF-β啟動子起抑制作用。Hariharan等［10］研究發(fā)現(xiàn)，Smad7(TGF-β1通路的重要的下游元素之一)的突變和變異不是HPV誘導(dǎo)的宮頸癌的主要因素。

2.4 磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B信號通路 磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B(phosphatidylinositol 3-kinases/proteinkinase B，PI3K/PKB)通路通過受體和配體的結(jié)合，其磷酸化酪氨酸位點(diǎn)與p85亞基結(jié)合，或者與Grb2/SOS復(fù)合物結(jié)合，通過Ras激活PI3K，催化磷酸肌醇3位磷酸化，生成兩種第二信使分子，其中 PI-3，4-P2 可直接激活 PKB，而 PI-3，4，5-P3 需在磷脂酰肌醇依賴性蛋白激酶1、磷脂酰肌醇依賴性蛋白激酶2的存在下活化PKB，募集PKB到細(xì)胞膜。在宮頸癌中，目前對于HPV與PI3K/PKB通路報(bào)道不多，多為陰性結(jié)果。張力蛋白同源10號染色體的磷酸酶基因(phosphatase and tensin homolog deleted on chromosome ten，PTEN)是PI3K信號途徑的負(fù)調(diào)控因子，研究發(fā)現(xiàn)PTEN突變的病例HPV表達(dá)陰性，HPV陰性的宮頸癌有磷酸化Akt高表達(dá)，表明HPV感染和通路異常與宮頸癌的進(jìn)展都有關(guān)。Pim等［11］通過實(shí)驗(yàn)提出，高危型HPV E6和E7蛋白有助于Akt/PKB通路的激活。E6可以促進(jìn)PTEN活性的下調(diào)，在細(xì)胞增殖方面的作用是關(guān)鍵的。而E7蛋白是通過一個(gè)PP2A磷酸酶的直接抑制因子起作用。Accardi等［12］研究發(fā)現(xiàn)，HPV16 介導(dǎo)的鈉/氫交換調(diào)節(jié)因子1的退化與該信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的活化有關(guān)，HPV16 E6促進(jìn)鈉/氫交換調(diào)節(jié)因子1的降解，HPV16 E7通過激活細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶復(fù)合物，促進(jìn)磷酸化形式鈉/氫交換調(diào)節(jié)因子1的積累，而這是E6的靶目標(biāo)。

3 最新研究的信號通路

3.1 WNT信號通路 目前WnT-cat信號也備受關(guān)注，其通路的核心成分是β-cat。研究發(fā)現(xiàn)有無Wnt信號，細(xì)胞作用機(jī)制有所不同。無Wnt信號時(shí)，胞質(zhì)內(nèi)大部分β-cat與胞膜上的鈣黏蛋白胞內(nèi)肽段結(jié)合，介導(dǎo)細(xì)胞間黏附;少部分與糖原合成酶激酶3等形成成復(fù)合體，最后β-cat泛素化被降解，在胞質(zhì)中保持低表達(dá)水平。當(dāng)Wnt信號存在時(shí)，在相關(guān)蛋白的協(xié)同作用下，Wnt蛋白與跨膜蛋白的胞外區(qū)結(jié)合，將糖原合成酶激酶3磷酸化，導(dǎo)致β-cat不能被降解，在胞質(zhì)中過度表達(dá)并進(jìn)入核內(nèi)。在核內(nèi)無β-cat時(shí)，轉(zhuǎn)錄因子與DNA結(jié)合，抑制DNA的轉(zhuǎn)錄。而β-cat存在時(shí)，結(jié)合轉(zhuǎn)錄因子，解除轉(zhuǎn)錄抑制作用，從而啟動、激活下游靶基因。在宮頸癌研究中發(fā)現(xiàn)，β-cat主要起信號轉(zhuǎn)導(dǎo)作用，不是黏附作用，β-cat表達(dá)水平較正常組織明顯增加。Lichtig等［13］用共表達(dá)、半衰期、細(xì)胞分裂和免疫熒光法分析法發(fā)現(xiàn)，E6沒有直接改變β-catenin的表達(dá)水平和細(xì)胞分布，當(dāng)E3泛素連接酶缺少或突變導(dǎo)致作用缺陷時(shí)，E6不能激活信號通路，暗示需E3泛素連接酶和E6的協(xié)同表達(dá)。不同的共表達(dá)水平可以解釋不同HPV感染類型中Wnt信號通路表達(dá)的差異性，共表達(dá)越多，其信號通路激活越明顯。

3.2 缺氧誘導(dǎo)因子1信號通路 最近研究發(fā)現(xiàn)，低氧微環(huán)境通過腫瘤轉(zhuǎn)移、腫瘤血管生成、細(xì)胞凋亡、細(xì)胞周期調(diào)節(jié)等環(huán)節(jié)，促進(jìn)腫瘤發(fā)生發(fā)展。其中缺氧誘導(dǎo)因子 α(hypoxia-inducible factor-α，HIF-α)與低氧微環(huán)境關(guān)系最為密切。分化相關(guān)基因(N-Mycdownstream regulated gene，NDRG)家族(Myc抑制基因)包 括 NDRG1、NDRG2、NDRG3 和 NDRG4［14］，NDRG2是與分化相關(guān)的基因和被 c-Myc抑制［15］。在低氧微環(huán)境中，NDRG2被認(rèn)為是HIF-1的靶基因，在一些腫瘤中被上調(diào)［16］。Kim 等［17］研究發(fā)現(xiàn)，低氧環(huán)境下，HPV E6和E7可能分別對HIF-1α的表達(dá)起上調(diào)作用。HPV是宮頸癌的致病因素，HIF-1可能在缺氧和HPV陽性的宮頸癌中被誘導(dǎo)和激活。最近Liu等［18］研究發(fā)現(xiàn)缺氧條件下，在宮頸癌細(xì)胞中NDRG2表達(dá)上調(diào)，HIF-1α的沉默可以抑制NDRG2表達(dá)，暗示NDRG2對缺氧的反應(yīng)是HIF-1依賴性的。Xenaki等［19］實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在缺氧的環(huán)境下，p300/CBP相關(guān)性因子(PCAF)是通過調(diào)節(jié)p53和HIF-α的活性和蛋白的穩(wěn)定性來平衡細(xì)胞周期和細(xì)胞凋亡。HIF-1α在腫瘤發(fā)生、發(fā)展及預(yù)后中發(fā)揮著重要作用，故HIF-1α及其上游、下游的信號通路成為目前腫瘤治療的一個(gè)重要新靶點(diǎn)。

3.3 Hedgehog信號通路 Hedgehog(Hh)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路是一個(gè)高度保守的信號通路。通路主要包括4個(gè)基因：Shh、Ptch、Smo和 Gli，其基因表達(dá)異常及突變在腫瘤的演進(jìn)過程中起到重要的作用。目前研究發(fā)現(xiàn)，Hh通路主要通過Shh過表達(dá)、Ptch突變和Smo突變，使下游的通路失控，導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生。在宮頸癌中，學(xué)者認(rèn)為HPV E6蛋白作用于抑癌基因p53，使p53基因突變或p53蛋白降解，減弱對下游p21蛋白的調(diào)節(jié)，最終導(dǎo)數(shù)細(xì)胞周期失控。Hh信號通路不僅通過Ptch與cyclin B、Gli與cyclin E之間的調(diào)節(jié)，還可通過Shh和p21相互作用。玄延花等［20］應(yīng)用組織芯片和免疫組織化學(xué)方法檢測4種基因蛋白在宮頸病變組織中的表達(dá)，通過聚合酶鏈反應(yīng)技術(shù)檢測組織中HPV16的感染狀態(tài)，結(jié)果顯示4種蛋白的表達(dá)在宮頸上皮內(nèi)瘤變Ⅲ和宮頸癌組織中顯著高于正常宮頸上皮，Shh在HPV16陽性的宮頸癌中高表達(dá)，說明在宮頸癌發(fā)生、發(fā)展中Shh、Ihh、Ptch及Smo蛋白參與其進(jìn)程，Shh蛋白的過表達(dá)與HPV16感染密切相關(guān)。因此，Hh信號通路分子可以作為宮頸癌的早期輔助診斷指標(biāo)并有望成為宮頸癌治療的新靶點(diǎn)。

4 結(jié)語

HPV與宮頸癌、信號通路之間有著密切的關(guān)聯(lián)性。對于HPV感染的患者，不僅可以通過原位雜交等方法檢測其亞型，早期發(fā)現(xiàn)高危人群，還可以通過檢測不同的信號通路分子的表達(dá)水平，積極采取激活或抑制等干預(yù)措施，從而減少腫瘤的發(fā)生及復(fù)發(fā)。不同的信號通路可以成為宮頸癌治療的新靶點(diǎn)，但是其機(jī)制錯(cuò)綜復(fù)雜，仍需進(jìn)一步深入研究。

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A Study on Cell Signaling Pathway in Cervical Cancer

CHENG Yan，YIN Xiang-hua.(Department of Gynaecolocy and Obstetrics，Clinical College of Yangzhou University，Yangzhou225001，China)

Human papillomavirus(HPV)is the major pathogenic factor of cervical cancer，and abnormal cell signaling pathway often affects cell proliferation and differentiation of normal regulation，leading to cancer.Therefore，signaling pathway can be an important target for cancer treatment，through the intervention of which to adjust the target gene expression to normal，in order to achieve inhibition of tumor growth and treatment of the primary tumor.Here is to make a review on the research of the correlation between HPV，cervical cancer and recognized signaling pathway.

Human papillomavirus(HPV);Cervical cancer;Cell signaling pathway

R711

A

1006-2084(2012)13-2028-03

2011-11-02

2012-04-12 編輯：樓立理