抑癌基因PTEN與皮膚疾病

第10號染色體同源丟失性磷酸酶張力蛋白基因（Phosphatase and tension homologue deleted on chromosome ten，PTEN） 作為一個(gè)腫瘤抑制基因，其編碼的蛋白具有雙重磷酸酶活性，在細(xì)胞的生長、凋亡、分化、粘附、遷移等許多生理、病理過程中發(fā)揮重要調(diào)控作用。研究表明， PTEN基因不僅參與細(xì)胞周期調(diào)控，而且調(diào)控細(xì)胞的正常生長與發(fā)育，具有廣泛的生物學(xué)功能。目前，發(fā)現(xiàn)PTEN在皮膚疾病中也有重要的作用和意義，本文就近年來PTEN在皮膚疾病中的作用和意義做一綜述。

1 PTEN的基因結(jié)構(gòu)

PTEN是一個(gè)高度保守的基因，研究發(fā)現(xiàn)[1]，人、鼠和狗的PTEN 蛋白有99.75%同源性，表明PTEN在細(xì)胞生命中起重要作用。PTEN基因定位于第10號染色體的q23.3 區(qū)，其內(nèi)含有9個(gè)外顯子和8個(gè)內(nèi)含子，基因全長200kb，RNA大小為5.5kb[2-3]。PTEN的cDNA有一個(gè)長的5′端非翻譯區(qū)，其中含有CGG重復(fù)的多個(gè)序列，因此學(xué)者們推測，可以通過對該區(qū)域的甲基化而下調(diào)PTEN的mRNA表達(dá)量，從而在RNA水平調(diào)控PTEN蛋白表達(dá)量。PTEN具有磷酸酪氨酸磷酸酶（PIP）和雙重特異性磷酸酶（DSP）的活性。由于PTEN蛋白與酪氨酸磷酸酯酶有相同的功能區(qū)，因此，被認(rèn)為是一種腫瘤抑制基因。PTEN結(jié)構(gòu)主要包含有N-端、C-端，還有2個(gè)PEST同源結(jié)構(gòu)域和1個(gè)PDZ結(jié)合基序。其中N末端功能區(qū)即磷酸酶結(jié)構(gòu)域，其活性位點(diǎn)是突變熱點(diǎn)[4]；PEST同源結(jié)構(gòu)域有助于蛋白折疊，對于維持蛋白穩(wěn)定性起重要作用，PEST同源結(jié)構(gòu)域的缺失將導(dǎo)致PTEN的降解速度加快；PDZ結(jié)合基序可與PDZ蛋白相互作用，可增強(qiáng)PTEN的磷酸酶活性，增強(qiáng)PTEN信號的轉(zhuǎn)導(dǎo)效率，對PTEN的定位以及與別的蛋白質(zhì)的相互作用有促進(jìn)作用，其突變可逆轉(zhuǎn)PTEN的表型，影響突變體的穩(wěn)定性和磷酸酶活性[5-8]。

2 PTEN的功能

2.1 調(diào)控細(xì)胞周期或誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡機(jī)制：PTEN對細(xì)胞周期的調(diào)控，主要是將細(xì)胞阻滯于G1期，從而抑制細(xì)胞的生長。Furnari和Li等[9-10]研究發(fā)現(xiàn)將野生型PTEN基因轉(zhuǎn)染到發(fā)生了PTEN突變的膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的細(xì)胞系中，細(xì)胞明顯阻滯于G1期，腫瘤細(xì)胞生長受到明顯的抑制；而對于未發(fā)生PTEN突變的膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)胞系，提高PTEN的表達(dá)并不能抑制腫瘤細(xì)胞的生長。對于PTEN這種可以選擇性抑制發(fā)生PTEN突變的細(xì)胞生長的現(xiàn)象，目前并沒有更進(jìn)一步的研究，學(xué)者們推測，導(dǎo)致這一現(xiàn)象的原因有：①在正常表達(dá)PTEN的細(xì)胞中，PTEN本底水平較高，其對下游信號通路的抑制已經(jīng)達(dá)到閾值，進(jìn)一步導(dǎo)入外源性的PTEN，并不能提高其抑制作用；②導(dǎo)入的外源性PTEN可能會(huì)抑制內(nèi)源性PTEN的功能，從而抵消PTEN對下游信號的抑制。上述推測仍需進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)研究去證明，PTEN基因調(diào)控細(xì)胞生長的另一重要功能是促進(jìn)細(xì)胞的凋亡，但其機(jī)制尚未完全明了。

2.2 抑制細(xì)胞的趨化、遷移、聚集和黏附：局部粘著斑激酶（ FocalAdhesion Kinase，F(xiàn)AK），是一種酪氨酸激酶，在腫瘤細(xì)胞的粘附、浸潤、轉(zhuǎn)移過程中起著重要的調(diào)控作用，PTEN可阻斷FAK的表達(dá)，從而抑制腫瘤細(xì)胞侵襲轉(zhuǎn)移。Schneider等[11]把PTEN導(dǎo)入缺失PTEN的腎細(xì)胞癌細(xì)胞（ccRCC）中，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞生長、侵襲、轉(zhuǎn)移受到抑制，并證實(shí)PTEN這一效應(yīng)與其脂質(zhì)磷酸酶活性受抑制有關(guān)。

2.3 參與調(diào)控血管的生成：PTEN調(diào)控血管生成主要與VEGF有關(guān)。研究表明[12]，腫瘤細(xì)胞中，PTEN的突變，能上調(diào)VEGF啟動(dòng)子活性，增加VEGF mRNA的表達(dá)，導(dǎo)致血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）的上調(diào)，從而引起血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖加快，促進(jìn)血管生成；PTEN參與血管調(diào)控的另一重要途徑是抑制低氧誘導(dǎo)因子（HIF-1）的表達(dá)和活性，并降低其穩(wěn)定性[13]。

2.4 參與胚胎的正常發(fā)育：普遍認(rèn)為，PTEN基因的突變可以引發(fā)多種常染色體顯性遺傳腫瘤綜合征，最典型的有Cowden病、Lhermitte-Duclos病和Bannayan-Zonana綜合征[14]。通過構(gòu)建PTEN突變的鼠胚胎干細(xì)胞系，在胚胎的形成過程中發(fā)現(xiàn)，胚胎無法正常發(fā)育，早期即出現(xiàn)胚胎死亡；而由PTEN雜合性突變的胚胎干細(xì)胞發(fā)育形成的小鼠，出現(xiàn)了Cowden病癥、Lhermitte-Duclos 病癥和Bannayan-Zonana 綜合征的部分臨床特點(diǎn)，上述研究結(jié)果證實(shí)了PTEN在胚胎正常發(fā)育過程的重要性[15]。

3 PTEN的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑

3.1 PTEN負(fù)調(diào)控PI3K/AKT信號通路：PI3K/AKT信號通路在細(xì)胞存活和凋亡中起重要作用。PI3K即磷脂酰肌醇-3激酶，可激活PIP3，使之結(jié)構(gòu)改變并遷移至細(xì)胞膜，使AKT的絲氨酸-473、蘇氨酸-308位點(diǎn)發(fā)生磷酸化，激活絲氨酸/蘇氨酸激酶（AKT）。

3.2 PTEN負(fù)調(diào)控ERK信號途徑：細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶（ERK） 是一種絲裂原活化蛋白，其下游經(jīng)典通路為RPTK-ras-raf-MEK1/2-ERK1/2，在細(xì)胞轉(zhuǎn)化和調(diào)控中起重要作用，這一通路的持續(xù)激活表達(dá)還與細(xì)胞遷移有關(guān)。PTEN能夠有效地抑制ERK激活，從而對ERK信號途徑起負(fù)調(diào)節(jié)作用[16]。研究表明[17]，PTEN可抑制Shc的磷酸化和Ras的活性，阻滯Grb相關(guān)結(jié)合蛋白（Gab）與Shc結(jié)合，從而終止了其下游ERK信號的傳導(dǎo)； PTEN還可以調(diào)節(jié)胰島素受體21 （IRS21） 的磷酸化水平，進(jìn)一步下調(diào)MAPK的磷酸化，阻滯細(xì)胞周期和抑制細(xì)胞的轉(zhuǎn)分化。

3.3 PTEN抑制FAK信號通路：FAK是整合素通路的關(guān)鍵因子，定位于細(xì)胞膜，主要功能為介導(dǎo)跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，它的抑制可引起失巢性凋亡，另外，F(xiàn)AK在腫瘤的黏附、侵襲、轉(zhuǎn)移和擴(kuò)散的調(diào)控中起重要作用。PTEN使FAK去磷酸化，下調(diào)P130C，負(fù)調(diào)控整合素信號的轉(zhuǎn)導(dǎo)，從而抑制細(xì)胞骨架的形成以及腫瘤細(xì)胞遷移[18]。PTEN也可通過使FAK去磷酸化來抑制PI3K的活性，從而抑制PI3K/PKB通路。

3.4 對其他信號通路的調(diào)控：原癌蛋白核轉(zhuǎn)錄因子kB （NF-κB）是一個(gè)轉(zhuǎn)錄因子蛋白家族。正常情況下，NF-κB與IκB結(jié)合，以無活性的復(fù)合體形式存在于胞漿中，外界的刺激信號可以將IκB磷酸化，使NF-κB暴露核定位位點(diǎn)，游離的NF-κB迅速移位到細(xì)胞核，與特異性κB序列結(jié)合，誘導(dǎo)相關(guān)基因轉(zhuǎn)錄。PTEN是IkB激酶的拮抗劑，能夠減少IkB的降解，使NF-κB牢固結(jié)合于NF-κB-IκB復(fù)合物，負(fù)調(diào)控NF-κB通路引起的腫瘤細(xì)胞增殖和凋亡逃逸[16]。哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶分子（mTOR）是調(diào)節(jié)細(xì)胞周期蛋白合成的重要因子，PTEN能抑制FRAP（FKBP rapamycin associated protein） /mTOR信號通路，PTEN的缺失可引起mTOR活化，導(dǎo)致腫瘤的形成、發(fā)展。

4 PTEN與皮膚疾病的關(guān)系

4.1 PTEN與病理性瘢痕及瘢痕癌：PTEN在病理性瘢痕中的研究尚處于起步階段，郭亮等[19]研究發(fā)現(xiàn)，PTEN在增生性瘢痕組織以及皮膚成纖維細(xì)胞中呈陰性或弱陽性表達(dá)，較正常皮膚中低，過表達(dá)PTEN能顯著抑制增生性瘢痕成纖維細(xì)胞的增殖，誘導(dǎo)其凋亡，提示PTEN可能參與了增生性瘢痕的形成。皮膚瘢痕癌是指在皮膚瘢痕基礎(chǔ)上的癌變，國內(nèi)的王娟等[20]發(fā)現(xiàn)，PTEN在皮膚瘢痕癌組織、瘢痕上皮組織中呈陰性或弱陽性表達(dá)，而在正常皮膚表皮呈強(qiáng)陽性表達(dá)，提示PTEN可能參與了增生性瘢痕及皮膚瘢痕癌的形成。PTEN的失表達(dá)與皮膚瘢痕癌變發(fā)生、發(fā)展有相關(guān)性。

4.2 PTEN與系統(tǒng)性硬化癥：系統(tǒng)性硬化癥（fibrotic autoimmune disease diffuse systemic sclerosis，dSSc）是一種以皮膚硬化為特征的疾病，臨床上以局限性或彌漫性皮膚增厚和纖維化為特征，并累及心、肺、腎、消化道等內(nèi)臟器官，其病變特點(diǎn)是膠原增生，炎癥細(xì)胞浸潤等，Parapuram等[21]研究發(fā)現(xiàn)，PTEN在dSSc成纖維細(xì)胞中的表達(dá)低于正常皮膚，推測PTEN可能是dSSc形成過程的一個(gè)重要調(diào)控因子，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，因?yàn)槟z原的過度增殖，PTEN基因敲除大鼠的皮膚厚度是正常大鼠的3倍，在PTEN基因敲除鼠中，AKT磷酸化水平升高，從而導(dǎo)致CTGF的分泌增加，過表達(dá)PTEN的dSSc 成纖維細(xì)胞中I型膠原分泌減少。

4.3 PTEN與皮膚基底細(xì)胞癌（BCC）：PTEN功能的缺失可能對通過激活Shh信號形成皮膚基底細(xì)胞癌非常關(guān)鍵。皮膚基底細(xì)胞癌，在分子水平上的特點(diǎn)是Shh信號的異常活化，通常是因?yàn)镻tc或者Smo基因的突變[22]，或Shh信號通路的超激活引起。有趣的是PTEN對Shh信號來說可能很關(guān)鍵。近期的研究顯示，通過控制PKA介導(dǎo)GLI滅活[23]，PI3K/AKT激活對Shh信號必不可少。盡管很少有人知道，在皮膚基底細(xì)胞癌中PTEN功能的喪失會(huì)上調(diào)PI3K/AKT通路，以激發(fā)甚至是很低水平的配體依賴或配體獨(dú)立的，由hedgehog信號通路組成突變引起的Shh信號。

4.4 PTEN與鱗狀細(xì)胞癌（SCC）：PTEN基因?qū)[狀細(xì)胞癌抑制的關(guān)鍵作用已經(jīng)在人類和老鼠中得到證實(shí)。PTEN基因?qū)[狀細(xì)胞癌的腫瘤抑制功能也已經(jīng)在考登氏癥患者身上體現(xiàn)出來。研究發(fā)現(xiàn)，紫外A波段光（315-400nm）引起的小鼠的皮膚鱗狀細(xì)胞癌與PTEN基因表達(dá)水平的下降有關(guān)[24]。PTEN基因的體細(xì)胞突變、缺失，或啟動(dòng)子甲基化并沒有在人類皮膚的鱗狀細(xì)胞癌中發(fā)現(xiàn)。因此，還存在著其他的調(diào)節(jié)機(jī)制，包括蛋白質(zhì)的失活和（或）表觀基因沉默。免疫組織化學(xué)的研究顯示PTEN的陽性反應(yīng)明顯局限于乳突淋瘤的分化區(qū)域和大部分鱗狀細(xì)胞瘤樣本的分化區(qū)域，而PTEN在鱗狀細(xì)胞癌的非分化浸潤區(qū)中不染色，這意味著PTEN基因在腫瘤不同部位中的表達(dá)定位代表著小白鼠皮膚癌變的不同階段[25]。

4.5 PTEN與黑素瘤：許多研究也表明，PTEN在皮膚黑素瘤中起到了顯著作用[26]。PTEN的失活有可能發(fā)生在黑素發(fā)展的晚期，而不是早期，并且PTEN的表達(dá)從核優(yōu)勢向細(xì)胞質(zhì)優(yōu)勢的易位發(fā)生在黑素細(xì)胞轉(zhuǎn)變到原始黑素瘤細(xì)胞再到惡性黑素瘤。Guldberg等[27]研究35例原代惡性黑素瘤細(xì)胞株中PTEN基因的丟失或突變方式及表達(dá)水平，發(fā)現(xiàn)26%為部分或完全同源性丟失， 17%為合并第2個(gè)等位基因的突變，在已建立原代細(xì)胞株的腫瘤標(biāo)本和攜帶同一錯(cuò)義突變個(gè)體兩個(gè)不同轉(zhuǎn)移特性的細(xì)胞中也可檢測到突變。結(jié)果提示惡性黑素瘤PTEN基因等基因丟失或突變所致的功能異常，可能與其病理發(fā)生和發(fā)展的機(jī)制有關(guān)。

4.6 PTEN與鮑溫?。?Bowen病）：Bowen病的發(fā)病原因尚不清楚，有學(xué)者認(rèn)為與日光損害及抑癌基因蛋白的突變而導(dǎo)致上皮細(xì)胞非典型增生有關(guān)。楊建峰等[28]采用免疫組化SP法檢測30例Bowen病組織和20例正常皮膚組織中PTEN的表達(dá)， 30例Bowen病組織中PTEN表達(dá)下調(diào)（P<0.001），PTEN的表達(dá)呈負(fù)相關(guān)（P<0.001），說明PTEN異常低表達(dá)可能與Bowen病的發(fā)病有關(guān)。

5 展望

PTEN具有廣泛的生物學(xué)功能，是復(fù)雜的細(xì)胞信號網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)重要“節(jié)點(diǎn)”， 參與多種信號通路的調(diào)控，在調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖、凋亡中發(fā)揮著不可替代的作用。雖然已經(jīng)證實(shí)，PTEN在多種腫瘤中存在異常，并與腫瘤的發(fā)生發(fā)展以及預(yù)后存在相關(guān)性，但PTEN在皮膚疾病中的精確作用點(diǎn)、作用機(jī)制以及與其他基因關(guān)系還需深入研究。

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