Bmi-1 基因與大腸癌術(shù)后相關(guān)性研究進(jìn)展

趙森林，孟 鑌，嚴(yán)東旺，崔菲菲，陳 健，薛英明，彭志海 (.上海交通大學(xué)附屬第一人民醫(yī)院普通外科，上海00080;.安徽理工大學(xué)醫(yī)學(xué)院臨床外科應(yīng)用解剖教研室，安徽淮南300)

大腸癌是臨床常見的惡性腫瘤，包括盲腸、結(jié)腸和直腸的癌癥。近年來在世界范圍內(nèi)大腸癌的發(fā)病率呈上升趨勢(shì)，其中在西歐、北美等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)，其發(fā)病率處于全部惡性腫瘤第2位;大腸癌在我國(guó)發(fā)病率處于全部惡性腫瘤第3位，死亡率已居全部惡性腫瘤第4 位［1］。尤其在上海地區(qū)結(jié)腸癌發(fā)病率已高居全部惡性腫瘤第2 位，僅次于肺癌，死亡率位于全部惡性腫瘤第3 位，嚴(yán)重?fù)p害了人們的健康，甚至喪失生命［2］。如何判斷大腸癌術(shù)后的預(yù)后，尋找其判斷預(yù)后的標(biāo)志物就成了迫在眉睫的問題。目前，有人提出Bmi-1 基因(B 細(xì)胞特異的莫洛尼白血病毒插入位點(diǎn)1 基因，B-cell specific moloney murine leukemiavirus insertion site 1)蛋白水平可以作為大腸癌判斷手術(shù)后預(yù)后好壞的標(biāo)志物。本文就Bmi-1 基因與大腸癌關(guān)系的研究進(jìn)展綜述如下。

1 Bmi-1 基因蛋白的分子生物學(xué)特征與功能

人類Bmi-1 基因含外顯子和內(nèi)含子各10 個(gè)，外顯子編碼的蛋白質(zhì)分子質(zhì)量約為36.9 kD，含氨基酸326 個(gè)。Alkema 等發(fā)現(xiàn)，人類Bmi-1 基因序列與小白鼠Bmi-1 基因序列的同源性高達(dá)86%，而它們翻譯的蛋白質(zhì)氨基酸序列的一致性則高達(dá)98%［3］。Bmi-1 蛋白含有以下幾個(gè)重要模序 :①環(huán)指模序，位于氨基末端，它使Bmi-1 蛋白靠近細(xì)胞核邊緣能更好地結(jié)合其他蛋白，從而形成多聚復(fù)合物;可與c-myc 基因共同作用，促使細(xì)胞惡性化和惡性腫瘤形成［4］。②PEST 序列，位于羧基末端，此區(qū)含較多的蘇氨酸、絲氨酸、谷氨酸、脯氨酸，能快速降解細(xì)胞內(nèi)的Bmi-1 蛋白。③重復(fù)的螺旋/轉(zhuǎn)角模序，位于中央?yún)^(qū)域，能介導(dǎo)Bmi-1 蛋白與下游靶基因結(jié)合，抑制下游靶基因的轉(zhuǎn)錄，并激活端粒酶導(dǎo)致細(xì)胞無限生長(zhǎng)。④核定位信號(hào)序列，分為核定位信號(hào)序列1 和核定位信號(hào)序列2，尤其是核定位信號(hào)序列2 能與環(huán)指模序一起使Bmi-1 蛋白定位于細(xì)胞核邊緣，共同參與對(duì)下游靶基因的抑制。

2 Bmi-1 基因與腫瘤發(fā)生發(fā)展的關(guān)系

1991 年荷蘭癌癥中心的Van Lohuizen 等在研究轉(zhuǎn)基因小白鼠惡性淋巴瘤細(xì)胞時(shí)發(fā)現(xiàn)Bmi-1 基因，此基因是多梳基因家族中重要的調(diào)節(jié)基因，Van Lohuizen 等認(rèn)為它是一種原癌基因，Bmi-1 基因可以調(diào)節(jié)細(xì)胞生長(zhǎng)、增殖，促進(jìn)干細(xì)胞的自我更新，從而在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中起重要作用［5-6］。國(guó)外文獻(xiàn)報(bào)道，Bmi-1 基因能抑制P16INK4a 和P19ARF 這2 種抑癌基因，同時(shí)與c-myc 基因協(xié)同作用促進(jìn)細(xì)胞增殖和抑制細(xì)胞衰老的過程，并且它還可以調(diào)控hox 基因家族、激活端粒酶活性影響多種腫瘤的發(fā)生和發(fā)展［5］。從Bmi-1 基因被發(fā)現(xiàn)以來，相繼有文獻(xiàn)報(bào)道它與多種腫瘤的形成和發(fā)展高度相關(guān)。Kim 等［7］在研究人類乳腺導(dǎo)管癌時(shí)，通過癌患者的實(shí)驗(yàn)組與健康者的對(duì)照組相比，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)組Bmi-1 蛋白顯著增高，并且此類患者的TNM 分期和遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移也與Bmi-1 基因的高表達(dá)呈正相關(guān)。2006 年Tateishi 等［8］研究發(fā)現(xiàn)，Bmi-1 基因高表達(dá)與人類胃癌、胰頭癌等消化道系瘤發(fā)生高度有關(guān)，他們提出胃癌的臨床病理特征與Bmi-1 基因高表達(dá)有高度相關(guān)性。2007 年黃開紅等［9］用RTPCR 方法檢測(cè)20 例胃癌患者的癌旁正常對(duì)照組織、癌組織的Bmi-1 mRNA;同時(shí)他們用免疫組織化學(xué)法對(duì)146 例胃癌術(shù)后患者的手術(shù)標(biāo)本進(jìn)行石蠟切片染色，檢測(cè)Bmi-1 蛋白，發(fā)現(xiàn)胃癌患者 Bmi-1 基因高表達(dá)與癌細(xì)胞遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移高度相關(guān)，而Bmi-1基因功能增強(qiáng)與侵襲性強(qiáng)、惡性程度高、浸潤(rùn)程度重的胃癌也高度相關(guān)。黃開紅等認(rèn)為Bmi-1 基因的高表達(dá)水平是反映胃癌嚴(yán)重程度的有效指標(biāo)。Zhao 等［10］研究也指出，Bmi-1 基因高表達(dá)與胃癌的分化程度、浸潤(rùn)深度和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移也高度相關(guān)。Tong 等［11］在研究宮頸癌時(shí)發(fā)現(xiàn)，患者血清中Bmi-1 自身抗體較正常對(duì)照組明顯增高，并提出將血清中Bmi-1 自身抗體水平作為一種篩選宮頸癌的標(biāo)志物。目前，Bmi-1 基因在大腸癌的轉(zhuǎn)移和擴(kuò)散過程中密切相關(guān)，因此Bmi-1 基因可能成為檢測(cè)大腸癌預(yù)后的靈敏標(biāo)志物［8，12-14］。

3 人類Bmi-1 基因與大腸癌

3.1 Bmi-1 基因與大腸癌發(fā)生發(fā)展的關(guān)系

Bmi-1 基因通過以下幾個(gè)途徑影響大腸癌的發(fā)生發(fā)展:①INK4a-ARF 基因途徑。此基因在人9p21 染色體上，人類多種惡性腫瘤由此基因失活所致，Bmi-1 基因通過它可向下游傳遞信息。Bmi-1 基因在小白鼠體內(nèi)通過INK4a-ARF 基因能下調(diào)2種抑癌基P16INK4a 和P19ARF(在人類為P14ARF)的作用，分別經(jīng)P16INK4a/細(xì)胞周期素 D/Rb 和 P19ARF/Mdm2/P53 通路抑制下游靶基因，從而抑制細(xì)胞的衰老和凋亡，促使癌細(xì)胞無限生長(zhǎng);此外c-myc 基因與Bmi-1 基因協(xié)同作用就可引起惡性腫瘤發(fā)生［5，15］。②hTERT(端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶)途徑。Song 等［16］發(fā)現(xiàn)，Bmi-1 基因高表達(dá)后可增強(qiáng)hTERT 的轉(zhuǎn)錄，使上皮細(xì)胞端粒酶活性增高，阻止細(xì)胞衰老，促進(jìn)細(xì)胞的永生化，并使癌細(xì)胞浸潤(rùn)轉(zhuǎn)移。③ hox 基因途徑。hox 基因含有能與高表達(dá)的Bmi-1 基因結(jié)合的HOXC13 啟動(dòng)子區(qū) ，兩者作用后可以顯著下調(diào)HOXC13 mRNA 功能，以致hox 基因的功能異常，甚至使hox基因功能完全喪失。在Bmi-1 蛋白中，環(huán)指結(jié)構(gòu)可以使Bmi-1蛋白定位于細(xì)胞核的邊緣并與其他蛋白結(jié)合形成多聚復(fù)合物，此復(fù)合物還有調(diào)節(jié)hox 基因表達(dá)、促進(jìn)干細(xì)胞的自我更新、促使細(xì)胞惡性化增殖以及X 染色體失活等重要作用［17］。當(dāng)然也有人指出，Bmi-1 基因在某些腫瘤中通過AKT 基因起作用，而不是通過經(jīng)典的INK4a-ARF 基因、hTERT(端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶)和hox 基因家族起作用［18］。

3.2 Bmi-1 基因與大腸癌的診斷和手術(shù)后預(yù)后的關(guān)系

Li 等［13］用RT-PCR 和免疫組織化學(xué)方法研究發(fā)現(xiàn)，在正常結(jié)腸組織、無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的結(jié)腸癌組織及伴有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的結(jié)腸癌組織中Bmi-1 蛋白表現(xiàn)出逐漸增高趨勢(shì);在伴有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的結(jié)腸癌組織和無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的結(jié)腸癌組織中Bmi-1 蛋白陽性表達(dá)率分別是86.4%和66.5%，而正常結(jié)腸黏膜中Bmi-1蛋白的陽性表達(dá)率僅為7.9%。這一研究結(jié)果表明，Bmi-1 基因的高度表達(dá)與結(jié)腸癌的發(fā)生和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移密切相關(guān)，說明Bmi-1 基因是一種判斷結(jié)腸癌手術(shù)預(yù)后的標(biāo)志物。林妙霞等［19］用免疫組織化學(xué)方法檢測(cè)20 例正常大腸黏膜組織、30 例大腸腺瘤及60 例大腸癌中Bmi-1 蛋白的表達(dá)情況，并研究Bmi-1 蛋白與大腸癌病理特征及術(shù)后患者生存率的關(guān)系，得出高表達(dá)的Bmi-1 蛋白與大腸癌的TNM 分期緊密相關(guān)的結(jié)論，但與患者的年齡、性別、腫瘤部位、大小、分化程度及病理類型卻無關(guān)。林妙霞等人用Logistic 回歸分析，得出只有癌細(xì)胞發(fā)生遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移才與Bmi-1 蛋白高表達(dá)有關(guān)的結(jié)論。有作者［12-13］對(duì)大腸癌研究后指出，Bmi-1 基因高度表達(dá)患者的生存率比低表達(dá)患者的生存率明顯低，并且Bmi-1 基因表達(dá)水平越高，術(shù)后生存率越低，這說明Bmi-1 基因高表達(dá)是判斷大腸癌患者術(shù)后預(yù)后不良的重要參考指標(biāo)，Bmi-1 基因的表達(dá)水平可以指導(dǎo)大腸癌的診斷和判斷手術(shù)后預(yù)后的好壞。

4 問題與展望

目前，大腸癌手術(shù)治療技術(shù)比較成熟，術(shù)后綜合治療措施亦很規(guī)范，但患者的總體5 年生存率卻低至50%～55%，難以判斷其術(shù)后預(yù)后。這主要是對(duì)術(shù)后預(yù)后缺乏敏感的判斷標(biāo)志物，而且傳統(tǒng)檢測(cè)大腸癌的一般標(biāo)志物的靈敏度和自動(dòng)化程度低、通量?。?0］。因此，尋找大腸癌術(shù)后預(yù)后判斷的敏感的特異標(biāo)志物，構(gòu)建配套的靈敏檢測(cè)體系是臨床亟待解決的最根本問題。通過上述各學(xué)者的研究，充分證明Bmi-1 蛋白的濃度與大腸癌的術(shù)后轉(zhuǎn)移及預(yù)后明顯有關(guān)，Bmi-1 蛋白濃度越高，患者預(yù)后越差，死亡率越高;Bmi-1 蛋白濃度越低，患者預(yù)后越好，生存率越高。因此，Bmi-1 基因可以作為一種判斷大腸癌術(shù)后預(yù)后的極其重要的分子標(biāo)志物。但是，Bmi-1 基因與大腸癌術(shù)后轉(zhuǎn)移和癌細(xì)胞浸潤(rùn)的復(fù)雜機(jī)制仍不清楚，探討這些機(jī)制并為臨床預(yù)測(cè)大腸癌患者術(shù)后轉(zhuǎn)移、預(yù)后還需不懈地努力。同時(shí)，目前仍沒有有效檢測(cè)Bmi-1 基因相關(guān)表達(dá)產(chǎn)物的血清水平及早期診斷和判斷預(yù)后的器件。隨著分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展和基因芯片技術(shù)的應(yīng)用，有望研發(fā)出微流控多指標(biāo)聯(lián)檢芯片、循環(huán)癌細(xì)胞捕獲芯片及自動(dòng)化檢測(cè)Bmi-1 基因表達(dá)的器件，應(yīng)該對(duì)Bmi-1 基因的大腸癌術(shù)后預(yù)后判斷分子標(biāo)志物組合和檢測(cè)新技術(shù)進(jìn)一步地進(jìn)行應(yīng)用性研究，為大腸癌患者的術(shù)后預(yù)后判斷提供定性及定量指標(biāo);還必須通過大樣本臨床驗(yàn)證，繼續(xù)研究和發(fā)現(xiàn)大腸癌術(shù)后預(yù)后判斷的特異性分子標(biāo)記物監(jiān)測(cè)指標(biāo)，并進(jìn)一步研發(fā)更先進(jìn)的自動(dòng)化檢測(cè)器件，同時(shí)實(shí)現(xiàn)新興檢測(cè)技術(shù)的臨床轉(zhuǎn)化應(yīng)用到臨床外科，達(dá)到該腫瘤標(biāo)志物預(yù)警和監(jiān)測(cè)腫瘤復(fù)發(fā)的目的，全面提高大腸癌預(yù)后監(jiān)測(cè)水平，指導(dǎo)臨床醫(yī)生及早確定術(shù)后化療或放療方案，提高大腸癌患者的生存率。

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