凋亡抑制蛋白survivin和livin在頭頸腫瘤中的研究進(jìn)展

黃新義 鄭家法

（南華大學(xué)附屬南華醫(yī)院，湖南 衡陽(yáng) 421001）

凋亡抑制蛋白survivin和livin在頭頸腫瘤中的研究進(jìn)展

黃新義 鄭家法

（南華大學(xué)附屬南華醫(yī)院，湖南 衡陽(yáng) 421001）

Survivin、livin 同屬凋亡抑制蛋白家族（inhibitor of apoptosis，IAP）的成員，具有抑制細(xì)胞凋亡作用。二者在多種惡性腫瘤組織中呈特異性高表達(dá)，在頭頸腫瘤中二者陽(yáng)性表達(dá)率極高。頭頸惡性腫瘤組織病理分型主要是頭頸鱗癌，占 90% 以上，而頭頸鱗癌目前主要以放療為主輔以手術(shù)治療，但對(duì)于有遠(yuǎn)處淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移或者再發(fā)患者治療欠佳。隨著腫瘤分子生物學(xué)發(fā)展，腫瘤基因治療寄予人們厚望，有望成為繼手術(shù)、放療、化療之后的第四大腫瘤治療手段。本文就 survivin、livin 生物學(xué)特性及在頭頸腫瘤中凋亡抑制作用和以 survivin、livin 為靶向在頭頸腫瘤中的治療的研究現(xiàn)狀及展望作一綜述。

Survivin； livin；頭頸腫瘤；細(xì)胞凋亡；基因治療

腫瘤的發(fā)生、發(fā)展是一個(gè)多基因、多階段的演變過(guò)程，與細(xì)胞凋亡抑制和增值失控密切相關(guān)。Survivin和livin是凋亡抑制蛋白家族（IAPs）新近發(fā)現(xiàn)的重要成員，因其獨(dú)立于BCL-2家族并以抑制半胱氨酸天冬氨酸特異性蛋白酶（caspase）為主要作用機(jī)制的凋亡調(diào)控因子，成為腫瘤基因靶向治療的研究熱點(diǎn)。國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究表明，Livin和Survivin在多數(shù)腫瘤組織中特異性高表達(dá)，而在正常終末分化組織中很少或不表達(dá)[1,2]。頭頸腫瘤是第五大常見(jiàn)腫瘤，國(guó)內(nèi)流行病學(xué)研究表明，約占全部腫瘤的20%～30%，且近10年呈明顯上升的趨勢(shì)，嚴(yán)重威脅著人類(lèi)的健康。近年來(lái)腫瘤分子生物學(xué)發(fā)展迅猛，新興的腫瘤基因治療在頭頸腫瘤中也取得了相當(dāng)大的成就，使得頭頸腫瘤基因治療寄予了人們的厚望。現(xiàn)就近年來(lái)survivin、livin在頭頸腫瘤中的研究進(jìn)展予以綜述。

1 Survivin

1.1 Survivin的基本結(jié)構(gòu)

Survivin基因是IAP家族中最小的一員，耶魯大學(xué)Altier等在1997年利用效應(yīng)細(xì)胞蛋白酶受體-1（effectorcellproteasereceptor-1，EPR-1）cDNA篩選人基因組文庫(kù)獲得的凋亡抑制蛋白[3]。Survivin基因染色體定位于17q25，基因長(zhǎng)約14.7kp，包括3個(gè)內(nèi)含子和4個(gè)外顯子，其序列與EPK-1互補(bǔ)且方向相關(guān)。Survivin基因編碼的蛋白是由142個(gè)氨基酸分子組成的胞漿蛋白，相對(duì)分子質(zhì)量為165000[4]。與其他IAP家族蛋白不同的是Survivin結(jié)構(gòu)特殊，IAP家族一般含有2～3個(gè)串聯(lián)的含有半胱氨酸/組氨酸共有序列在內(nèi)的70個(gè)氨基酸組成的桿狀病毒凋亡抑制蛋白重復(fù)系列（baculovirus IAP repeat，BIR）分子以及羥基末端環(huán)指結(jié)構(gòu)，其中的BIR分子發(fā)揮抗凋亡作用，而Sur-vivin僅含有單一的桿狀病毒IAP重復(fù)序列（bacuovirus IAP repeat，BIR）功能區(qū)，C末端沒(méi)有環(huán)指結(jié)構(gòu)，為交織螺旋結(jié)構(gòu)，以區(qū)別于其他IAP家族成員?，F(xiàn)有的研究發(fā)現(xiàn)Survivin基因有4種剪接異構(gòu)體，保留了抗凋亡特性的SurvivindeltaEx3、抗凋亡能力明顯減低的Survivin-2B、可作為染色體乘客復(fù)合體的Survivin-3B和survivin-2α[5]。

1.2 Survivin的組織分布

Survivin蛋白的表達(dá)有明顯的組織特異性，主要分布于胚胎及分化未成熟的組織中，在成人分化成熟的組織中幾乎無(wú)表達(dá)或低表達(dá)，而在多種惡性腫瘤組織中survivin蛋白呈特異性高表達(dá)[6]。survivin蛋白在腫瘤細(xì)胞的胞漿、胞核中均有表達(dá)。Survivin的表達(dá)具有細(xì)胞周期依賴(lài)性，選擇性表達(dá)在細(xì)胞周期的G2/M期，定位于細(xì)胞有絲分裂的紡錘體，抗凋亡作用依賴(lài)于細(xì)胞周期的G2/M期的關(guān)卡（checkpoint）[7]。正因?yàn)閟urvivin蛋白高選擇表達(dá)于腫瘤組織使其成為近年來(lái)研究腫瘤的一個(gè)熱點(diǎn)，為腫瘤的分子靶向治療提供了理想靶點(diǎn)。

1.3 Survivin的凋亡抑制作用

Survivin作為IAPs家族的重要成員，是目前已知作用最強(qiáng)的凋亡抑制蛋白。研究認(rèn)為survivin主要通過(guò)直接抑制caspase級(jí)聯(lián)反應(yīng)下游的終末子caspase-3和-7的活性，阻止各種刺激誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡過(guò)程。此外，survivin蛋白還可以通過(guò)與周期蛋白激酶cdk4、p34cdc2相互作用阻斷凋亡信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路。而Caspase級(jí)聯(lián)式激活并溶解蛋白質(zhì)是凋亡發(fā)生的核心機(jī)制，因此survivin具有強(qiáng)大的凋亡抑制作用。相關(guān)研究表明，survivin可能還與細(xì)胞增殖、腫瘤血管形成有關(guān)。

2 survivin和頭頸腫瘤

2.1 survivin與鼻咽癌

張帥等[8]在應(yīng)用siRNA沉默Survivin基因后對(duì)鼻咽癌CNE-2細(xì)胞株的影響研究中，通過(guò)構(gòu)建靶向SurvivinsiRNA真核表達(dá)pGCsi/U6/GFP載體，經(jīng)穩(wěn)定轉(zhuǎn)染鼻咽癌細(xì)胞CNE-2細(xì)胞，檢測(cè)鼻咽癌細(xì)胞株CNE-2中SurvivinmRNA和蛋白的表達(dá)以及細(xì)胞周期和細(xì)胞凋亡。結(jié)果顯示：CNE-2細(xì)胞SurvivinmRNA、蛋白質(zhì)表達(dá)水平均明顯下調(diào)，細(xì)胞生長(zhǎng)速度受到抑制，細(xì)胞的增值能力減低。該研究表明，survivin基因與鼻咽癌的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，為利用靶向性Survivin基因抑制鼻咽癌的發(fā)生發(fā)展奠定基礎(chǔ)，為鼻咽癌的治療提供新的方向。

舒禹先等[9]通過(guò)對(duì)128例鼻咽癌患者研究發(fā)現(xiàn)，鼻咽癌組織中Survivin表達(dá)陽(yáng)性患者3、5年生存率明顯低于陰性表達(dá)者，并且survivin蛋白表達(dá)呈中等陽(yáng)性以上的患者經(jīng)放療后完全緩解率明顯低于表達(dá)呈中等陽(yáng)性以下者。提示survivin蛋白表達(dá)強(qiáng)度與患者的預(yù)后、對(duì)放療的敏感性密切相關(guān)，給僅用常規(guī)治療方式帶來(lái)困難。

2.2 survivin與喉癌

白云飛等[10]采用免疫組織化學(xué)（S-P法）對(duì)72例喉癌組織及10例喉正常黏膜組織進(jìn)行Survivin蛋白的表達(dá)測(cè)定，并采用圖像分析進(jìn)行定量分析，結(jié)果顯示Survivin蛋白在喉癌組織中的陽(yáng)性表達(dá)均高于喉正常黏膜組織（P＜0.05），survivin蛋白的高表達(dá)提示患者的預(yù)后不良，其表達(dá)還與喉癌臨床分期、分化程度和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移相關(guān)。表明survivin蛋白在喉癌發(fā)生、發(fā)展提供了重要的作用，并影響患者術(shù)后的5年生存率。本研究為喉癌的早期診斷、惡性程度以及患者的手術(shù)時(shí)機(jī)、預(yù)后提供了理論依據(jù)，survivin基因有望成為喉癌基因治療的靶點(diǎn)。

任遠(yuǎn)等[11]通過(guò)對(duì)42例喉癌組織（喉癌組）和36例正常的切緣喉黏膜組織（對(duì)照組）中survivin基因檢測(cè)，免疫組化結(jié)果提示，survivin蛋白主要位于腫瘤細(xì)胞胞漿中，部分可伴有核表達(dá)，較對(duì)照組顯著增高。這提示survivin參與喉癌的發(fā)生發(fā)展，為survivin基因與喉癌的密切關(guān)系提供了可靠依據(jù)，相信隨著腫瘤基因治療技術(shù)的發(fā)展，利用新型抗腫瘤藥物抑制喉癌組織中survivin的表達(dá)，將為喉癌治療帶來(lái)更為可靠的策略。

2.3 survivin與甲狀腺癌

馬靜等[12]在研究56例甲狀腺癌和10例正常甲狀腺組織中survivin表達(dá)發(fā)現(xiàn)，survivin蛋白主要表達(dá)于甲狀腺癌細(xì)胞質(zhì)中，細(xì)胞核也有少量表達(dá)，陽(yáng)性產(chǎn)物染色呈棕黃色顆粒狀，而正常甲狀腺組織中未見(jiàn)表達(dá)。該研究還發(fā)現(xiàn)，survivin蛋白在甲狀腺癌中的表達(dá)與臨床分期、有無(wú)頸部淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、腫瘤包膜是否完整顯著相關(guān)但與年齡、性別及病理分型無(wú)關(guān)。

AntonaciA[13]等通過(guò)免疫組化對(duì)67例巨大甲狀腺乳頭狀癌患者（其中37例并發(fā)微小癌的患者）的癌組織和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移灶細(xì)胞進(jìn)行Survivin蛋白檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)在同一患者巨大乳頭狀甲狀腺癌組織和微小癌組織中的表達(dá)水平?jīng)]有明顯差異。在有侵襲轉(zhuǎn)移的病人中癌組織和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移灶其Survivin蛋白的表達(dá)水平明顯增高。由此可見(jiàn)，survivin蛋白的異常表達(dá)可成為甲狀腺癌診斷、惡性程度及預(yù)后重要指標(biāo)。

3 livin

3.1 livin的基因結(jié)構(gòu)

Livin基因位于人染色體20q13.3，全長(zhǎng)4.6kb，包含7個(gè)外顯子及6個(gè)內(nèi)含子，基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物mRNA長(zhǎng)1.4kb，其轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物因剪切方式的不同有兩種mRNA亞型，分別編碼由298個(gè)氨基酸組成的Livinα和280個(gè)氨基酸組成的Livinβ。Crnkovic-Mertens等應(yīng)用RNA干擾技術(shù)發(fā)現(xiàn)，Livinα和Livinβ抗凋亡作用存在差異性[14]。兩者的組織分布也不同，如Livinα主要表達(dá)于腦、骨骼肌、外周血淋巴細(xì)胞；Livinβ主要表達(dá)于胎兒的心、胸腺及成人和胎兒的腎[15]。Livin蛋白N端僅包含一個(gè)BIR結(jié)構(gòu)，C端含一個(gè)RING環(huán)指結(jié)構(gòu)，BIR結(jié)構(gòu)是Livin抗凋亡活性的關(guān)鍵，RING結(jié)構(gòu)不參與抑制細(xì)胞凋亡，但對(duì)Livin在細(xì)胞內(nèi)的合理分布以及促進(jìn)IAPs泛素化和蛋白酶體降解方面有重要作用[16]。進(jìn)一步的研究表明，BIR結(jié)構(gòu)域和環(huán)指結(jié)構(gòu)域還是泛素化的靶點(diǎn)及隨后的水解位點(diǎn)。

3.2 livin的組織分布

Livin存在于胚胎組織，在胎兒發(fā)育過(guò)程中高表達(dá)于多種組織，可能與生長(zhǎng)發(fā)育有關(guān)，在正常成人的大多數(shù)終末組織中（除胎盤(pán)）低表達(dá)或不表達(dá)，而在多數(shù)惡性腫瘤中高表達(dá)，如鼻咽癌、甲狀腺癌乳腺癌、宮頸癌、結(jié)腸癌、膀胱癌、前列腺癌、白血病、肺癌、食管癌。G.M.Kasof等[17]經(jīng)Northernblot方法研究發(fā)現(xiàn)Livin在胞質(zhì)和胞核中均有表達(dá)，但主要存在于細(xì)胞質(zhì)中呈絲狀樣表達(dá)，少量存在胞核中呈點(diǎn)狀樣表達(dá)，該研究還認(rèn)為livinC末端的RING結(jié)構(gòu)對(duì)介導(dǎo)其在亞細(xì)胞水平上的分布具有重要作用。Ka[18]等通過(guò)免疫組化、蛋白質(zhì)印跡技術(shù)檢測(cè)到胎盤(pán)組織Livin定位在細(xì)胞核中，可能和細(xì)胞周期調(diào)節(jié)有關(guān)。

3.3 livin的抗凋亡作用

Livin是凋亡抑制蛋白家族（IAPs）最新發(fā)現(xiàn)的重要一員，因其抗凋亡作用不同于其他IAPs引起人們的廣泛關(guān)注。Livin抑制細(xì)胞凋亡作用的獨(dú)特性與其BIR結(jié)構(gòu)域密切相關(guān)。Livin主要通過(guò)BIR與半胱氨酸蛋白酶（Caspase）結(jié)合，抑制caspase級(jí)聯(lián)激活反應(yīng)，尤其是抑制caspase-3.7.9的活性，達(dá)到阻斷凋亡受體及以線(xiàn)粒體為基礎(chǔ)的凋亡途徑而發(fā)揮抗凋亡作用[19]。Livin與caspase的結(jié)合抑制作用具有高度的特異性和親和性，這有賴(lài)于其BIR結(jié)構(gòu)域的完整，BIR結(jié)構(gòu)域內(nèi)單個(gè)氨基酸的突變即可導(dǎo)致Livin與Caspase的結(jié)合最終導(dǎo)致Livin抗細(xì)胞凋亡作用的明顯降低甚至完全喪失[20]。

4 livin和頭頸腫瘤

4.1 livin與鼻咽癌

陳瑜[21]等應(yīng)用Envision兩步法檢測(cè)80例鼻咽癌組織中l(wèi)ivin蛋白表達(dá)情況，鼻咽癌陽(yáng)性細(xì)胞組織中l(wèi)ivin蛋白主要位于細(xì)胞質(zhì)，細(xì)胞核中少部分也有不同程度的染色，呈棕黃色顆粒，陽(yáng)性率61.25%。同時(shí)還發(fā)現(xiàn)livin的表達(dá)與頸部淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、遠(yuǎn)去轉(zhuǎn)移、腫瘤的復(fù)發(fā)、臨床分期呈顯著的正相關(guān)，表明livin蛋白在鼻咽癌的惡性演進(jìn)過(guò)程發(fā)揮重要作用，可成為鼻咽癌預(yù)期評(píng)價(jià)的參考指標(biāo)。IhabAdb-Elrahman[22]等研究認(rèn)為livin與腫瘤的發(fā)生發(fā)展機(jī)制密不可分，可以成為腫瘤基因治療的靶點(diǎn)，為腫瘤基因治療提供新途徑。

4.2 livin與喉癌

張建中[23]等在凋亡抑制蛋白livin在喉癌表達(dá)及意義研究中，通過(guò)SP法檢測(cè)10例喉癌周黏膜，12例喉不典型增生和61例喉癌中l(wèi)ivin蛋白表達(dá)，發(fā)現(xiàn)Livin蛋白主要表達(dá)于細(xì)胞質(zhì)，呈棕黃色顆粒。檢測(cè)結(jié)果顯示，61例喉癌中l(wèi)ivin蛋白有41例呈陽(yáng)性表達(dá)，陽(yáng)性率67.21%，在喉不典型增生中陽(yáng)性表達(dá)率25%，在喉癌周黏膜中表達(dá)陰性。檢測(cè)凋亡抑制蛋白Livin在喉癌中的表達(dá)，有利于對(duì)喉癌作出早診斷，從而為喉癌患者的治療贏得時(shí)間。表明livin蛋白在喉癌的發(fā)生發(fā)展中起著重要作用，有可能成為喉癌分子靶向治療的新靶點(diǎn)。

4.3 livin與甲狀腺癌

汪麗平[24]等利用免疫組化和逆轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈檢測(cè)32例甲狀腺乳頭狀癌（PTC）中LivinmRNA的表達(dá)情況，發(fā)現(xiàn)其在PTC中高表達(dá)，并發(fā)現(xiàn)伴有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的患者PTC組織LivinmRNA表達(dá)強(qiáng)度較高，但是和患者年齡、性別、原發(fā)灶周?chē)M織的侵犯、臨床分期等無(wú)明顯相關(guān)性，并得出結(jié)論：LivinmRNA在PTC組織中的高表達(dá)提示Livin可能參與PTC的發(fā)生和發(fā)展，可作為判斷其預(yù)后的重要參考指標(biāo)。從而為甲狀腺癌患者手術(shù)治療之外提供又一新的潛在治療手段。

5 存在的問(wèn)題及展望

Survivin蛋白和livin蛋白作為同屬于凋亡抑制蛋白家族（IAPs）的成員，在凋亡抑制功能方面有一定的相似性，如都通過(guò)抑制凋亡蛋白酶（Caspases）的活性，特別是在抑制Caspase-3、Caspase-7和Caspase-9的活性通路方面，以達(dá)到阻斷凋亡受體和依靠線(xiàn)粒體為基礎(chǔ)的凋亡途徑來(lái)發(fā)揮抗凋亡作用[25]。但兩者的組織構(gòu)型有各自的特異性，作用的結(jié)果也不相同，如Livin蛋白的功能主要局限于調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡，而Survivin蛋白在腫瘤中可能與細(xì)胞凋亡、細(xì)胞增值、細(xì)胞分化和血管形成等有密切關(guān)系。現(xiàn)在，Survivin已經(jīng)成為倍受關(guān)注的抗腫瘤治療的新靶點(diǎn)，以Survivin為靶點(diǎn)的拮抗分子紛紛研究出來(lái)[26]。同時(shí)，利用RNA干擾技術(shù)沉默腫瘤細(xì)胞中l(wèi)ivinmRNA表達(dá)相繼見(jiàn)于文獻(xiàn)報(bào)道，而Livin在此方面報(bào)道尚少。大量研究表明Survivin和livin在頭頸腫瘤中呈特異性高表達(dá)，目前二者聯(lián)合檢測(cè)的研究在頭頸腫瘤中表達(dá)也相繼見(jiàn)于國(guó)內(nèi)外報(bào)道，但是兩者在頭頸腫瘤中凋亡抑制作用相互關(guān)系以及在頭頸腫瘤中的分子靶向治療有待進(jìn)一步的研究。

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