細胞周期蛋白在惡性腫瘤中的表達及其在腫瘤治療中的作用

韓世愈 王嬌

隨著“惡性腫瘤是一類細胞周期性疾病”的觀點被學者們廣泛認同，研究者們紛紛將研究方向著眼于“細胞周期”的研究。細胞周期人為的被分為DNA合成前期（G1）、DNA合成期（S）、DNA合成后期（G2）和分裂期（M），這一增殖周期的調控有賴于兩大主要調節(jié)成分：細胞周期蛋白（cyclins）和細胞周期蛋白依賴性蛋白激酶（cyclin-dependent protein kinases，CDKs）。近年來的研究表明，細胞周期蛋白在許多腫瘤中異常表達（如過表達、定位改變等），呈現(xiàn)出癌基因的特性與腫瘤發(fā)生發(fā)展、診斷、治療、預后的關系密切?，F(xiàn)就細胞周期蛋白的結構特征、生物學功能、在腫瘤細胞中的表達以及對腫瘤治療的影響進行綜述。

1 細胞周期蛋白的結構特征及作用

細胞周期蛋白目前分 Cyclin A、B、C、D、E、F、G、H、I、K十大類。在細胞周期中，時相性地合成與降解，調節(jié)其依賴的蛋白激酶活性，從而控制細胞周期進程。在細胞周期過程中，G1/S期調控點最為重要，關系到整個周期的正常運行，Cyclin D1、E、G正作用于此。

1.1 Cyclin D1

Cyclin D1是1991年Arnold等[1]首先分離得到的。Cyclin D1基因定位于11q13染色體上，含有5個外顯子，cDNA全長4.2 kb，分子量36 kD，編碼300個氨基酸。研究表明[2]，Cyclin D1為G1期進展的限速調節(jié)因子，過表達可縮短G1期。Cyclin D1和CDK4/CDK6形成蛋白復合物，使蛋白激酶磷酸化失活，限制細胞進入S期，促進細胞增殖。

1.2 Cyclin E

Cyclin E家族有兩位成員，Cyclin E1、Cyclin E2。Cyclin E1基因定位于19q12～13，有4個外顯子，3個內含子，編碼396個氨基酸。其表達呈周期波動性，作用于G1/S期。研究證實[3]， Cyclin E過表達引起ARF和P53失活，而阻斷ARF/P53信號通路，使細胞增殖失控，從而促使腫瘤發(fā)生發(fā)展。Cyclin E還可通過與CDK2形成復合物，同時受P27K1P1影響[4]，調控細胞周期。即P27K1P1蛋白增加，使得Cyclin E-CDK2復合物活性受抑制，細胞周期停滯于G1期。Sheu[5]在人卵巢癌細胞系中發(fā)現(xiàn)，Cyclin E1通過與Rsf-1的協(xié)同作用，使抑癌基因P53突變，從而促使惡性腫瘤細胞發(fā)生及轉移。

1.3 Cyclin G

Cyclin G是細胞周期蛋白中的新成員，分G1、G2兩個亞型。其中Cyclin G1[6]定位于細胞核中，染色體位于5q32～q34區(qū)域，有6個外顯子，其cDNA長3.17 kb，在細胞周期的各個時相表達水平基本一致。Cyclin G1通過與PP2A結合使MDM2去磷酸化[7]，激活MDM2，促使P53泛素化降解，從而抑制腫瘤細胞凋亡。Cyclin G2主要定位于細胞質中，表達呈現(xiàn)波動性。不同于傳統(tǒng)細胞周期蛋白，其作為細胞增殖的負性調控因子存在[8]，并在腎癌、口腔癌、卵巢癌中表達均降低，具體機制不詳。

2 細胞周期蛋白在惡性腫瘤中表達以及在腫瘤治療中的意義

2.1 細胞周期蛋白在惡性腫瘤中的異常表達及意義

大量研究表明，細胞周期蛋白的異常表達與細胞異常增殖和腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關。Cyclin D1即在多種惡性腫瘤組織和細胞中異常表達。如在卵巢癌研究中證實[9]，Nucleostemin與Cyclin D1協(xié)同作用，在卵巢癌細胞中均過表達。并隨病變的惡性程度加重，表達逐步升高。此種異常表達，使得Cyclin D1成為評估卵巢癌惡性程度和預后的標志物之一。Choschzick[10]在183例外陰癌患者的組織中觀察到，139例患者Cyclin D1表達，其中76例呈強表達，有統(tǒng)計學意義。Khoo[11]在實驗中也發(fā)現(xiàn)甲狀腺癌患者Cyclin D1異常表達在轉移組顯著高于無轉移組，這一結果可以用于評估腫瘤的淋巴轉移情況。此外，在乳腺癌、肺癌、食管癌、肝癌、直腸癌、淋巴瘤和生殖泌尿系統(tǒng)等均發(fā)現(xiàn)有Cyclin D1的過度表達[12]。

與Cyclin D1類似，Cyclin B1也在多種惡性腫瘤中高表達，Welsh[13]就在卵巢癌SKOV3細胞中檢測到Cyclin B1和CDK1的高表達。Cyclin B1在胃癌中的研究表明[14]，53%的胃癌患者Cyclin B1過表達，且在高齡、外生型生長、高中分化腺癌組中高表達，而在浸潤性生長、低分化腺癌中表達較低，故Cyclin B1也與腫瘤的組織學類型、腫瘤的浸潤、轉移等行為有相關性。乳腺癌[15]中Cyclin B1表達情況的研究結果：Cyclin B1在細胞質和細胞核中均表達和僅在細胞質表達與病理分級以及核分裂程度有相關性。預后不良的患者大多Cyclin B1僅在細胞核表達。Li等[16]在β-攬香烯抗癌藥物對卵巢癌A2780細胞系影響的研究中證實，β-攬香烯抑制Cyclin B1的表達，從而抑制腫瘤細胞增殖，Cyclin B1的表達與化療藥物療效亦有相關性。

Bali等[17]通過免疫組化等實驗手段對134例卵巢癌標本的檢測，得出Cyclin E的過表達和p27的表達下調與卵巢癌的惡性程度正相關，且預后不良。Heeran[18]在661例上皮性卵巢腫瘤患者手術切除標本中觀察到：493例卵巢惡性腫瘤患者以及168例交界性腫瘤患者中均有Cyclin E的高表達。

2.2 細胞周期蛋白與腫瘤治療

細胞周期蛋白在許多腫瘤中呈現(xiàn)過表達，研究人員們認為細胞周期蛋白因其特性，可以作為抗腫瘤治療的新靶點而存在。

首先，現(xiàn)階段抗腫瘤藥物的研究多著眼于細胞周期的調控上。有研究認為水飛薊賓即可通過調控細胞周期蛋白及其蛋白激酶來抑制腫瘤細胞的增殖[19]。實驗者以胃癌為研究模型，通過流式細胞技術檢測出，水飛薊賓使宮頸癌細胞阻滯于G2/M期，且水飛薊賓在能夠顯著抑制胃癌細胞增殖的同時，下調癌細胞中CDK1、Cyclin B1的表達。此項研究應用于臨床胃癌患者，水飛薊賓聯(lián)合紫杉醇協(xié)同作用療效顯著。Shirali[20]在人卵巢癌OVCAR-3細胞系中證實，腺苷可以通過Cyclin D1/CDK4以及Bcl-2/Bax通路來抑制腫瘤細胞的增殖、誘導細胞凋亡，從而作為治療卵巢癌的有效藥物之一。通過人卵巢癌細胞株3AO的研究[21]，紫杉醇聯(lián)合LY294002作用較紫杉醇單獨應用，能更好的抑制Cyclin D1的表達，抑制耐藥細胞中耐藥基因表達，提高癌細胞對化療藥物的敏感性，從而改善化療效果。

目前許多腫瘤對放療敏感，但同時放療對不同細胞的敏感性存在差異。曾有研究發(fā)現(xiàn)Cyclin B1可調節(jié)γ-輻射的細胞凋亡[22]，Cyclin B1在細胞核中累積后，對γ-輻射誘導的細胞凋亡敏感。而在對輻射有抵抗的細胞則積累在細胞質中，說明Cyclin B1的核定位誘導凋亡。同時當細胞收到輻射凋亡時，可在其中檢測到Cyclin B1豐度明顯增加，故Cyclin B1過表達會促進細胞凋亡，相反則抑制。這在放療治療惡性腫瘤中有一定應用意義。

近年來，基因治療及免疫治療正逐步走入臨床。基因治療包括RNA干擾技術、反義寡核苷酸、藥物敏感基因治療以及新興的胞內抗體技術。而免疫治療則是將目的基因受體導入生物體內，增強機體免疫系統(tǒng)對腫瘤細胞的靶向識別，從而抑制腫瘤細胞的增殖和加速細胞凋亡。這些新型療法大多將目標瞄準于細胞周期蛋白及細胞周期的調控上。有實驗證實[23]，將攜帶內質網滯留型抗人Cyclin D1胞內scFv基因的質粒，轉染入MCF-7細胞（人乳腺癌細胞系的一種）中，該基因在腫瘤細胞中得到有效表達并實現(xiàn)胞內抗體的目標定位，最后實現(xiàn)含該種基因的腫瘤細胞生長和增殖得到抑制，引起細胞周期阻滯，并明顯誘導細胞凋亡。

3 展望

隨著細胞周期蛋白家族成員的增多，人們對其的認識也越來越深入，其對惡性腫瘤發(fā)生發(fā)展演變以及臨床癥狀、治療、預后等都起到至關重要的作用，但是分子層面的機制，以及細胞周期蛋白有無聯(lián)合其他惡性腫瘤相關蛋白共同作用，影響腫瘤的各種生物學行為等尚需深入研究，進而用于改善癌癥患者的預后，發(fā)揮其應有的作用。

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