轉錄調控因子八聚體4與消化系統(tǒng)腫瘤的研究進展

李兆順，尚培中

惡性腫瘤的發(fā)生是多種內外因素相互作用的共同結果，其不僅涉及基因遺傳因素，而且還與人們的生活習慣、生存環(huán)境及飲食方式等有關。盡管目前對惡性腫瘤采用了綜合治療的方式，在一定程度緩解了病情的發(fā)展，但是，從長遠來看，患者長期生存率及預后仍然不理想，不是出現(xiàn)癌細胞的轉移就是表現(xiàn)為對化療藥物的不敏感或抵抗，資料顯示，這可能與腫瘤干細胞的存在有關［1］。腫瘤干細胞是指腫瘤中具有自我更新能力并能產生異質性腫瘤細胞的細胞，但其并非源于正常組織，而是說這類細胞具有成瘤能力，同時還表現(xiàn)出干細胞的一些相關特性;此外，由于這種腫瘤干細胞的異質性處于塔尖位置，因而能進一步分化成其他腫瘤細胞［2］，其機制可能是通過不均一分裂，一個腫瘤干細胞分裂形成一個新的腫瘤干細胞和另一個可最終分化為包括腫瘤細胞在內的各種細胞的子細胞，其結果是維持腫瘤干細胞數(shù)目穩(wěn)定并產生腫瘤［3］。研究表明，八聚體4(Oct4)是一種轉錄因子，同時還是干細胞標志物，其在多種腫瘤組織中呈現(xiàn)高表達［4-7］，其不僅參與了腫瘤的形成，還可用于腫瘤的診斷及鑒別診斷［8-9］。鑒于此，本文主要探討Oct4在消化系統(tǒng)常見腫瘤中的表情狀況及臨床意義，同時總結其涉及的相關機制。

1 Oct4的結構及功能

人的Oct4基因位于染色體6p21.31，含352個氨基酸，相對分子質量為18 kD，是轉錄因子家族POU中的一員，且被認為是胚胎干細胞保持自我更新、維持未分化狀態(tài)的主要調控因子［10］。不僅如此，其還有多個轉錄起始結合位點，轉錄不同的mRNA亞型，從而翻譯多種蛋白質的表達，翻譯的蛋白質N端含有75個氨基酸殘基構成特有的保守結構域及C端含大約60個氨基酸殘基構成傳統(tǒng)的同源異型結構域，此域能特異地識別八聚體基序ATGCAAAT［11］，并且，N端和C端各有一個Oct4因子的轉錄活性區(qū) -脯氨酸富集區(qū)。N端序列能包繞DNA轉錄激活區(qū)，具有活化作用，而C端不僅富含脯氨酸殘基，還含有絲氨酸和蘇氨酸殘基，其活性是細胞特異性的，同時還是磷酸化的調節(jié)位點［12］。

Oct4是多能或全能性干細胞標記物，其表達見于胚胎干細胞、胚胎生殖細胞等，這可能與這些細胞的多能性分化特性密切相關，但在分化的組織中均表達降低或消失［13］。有學者通過敲除小鼠Oct4基因發(fā)現(xiàn)，缺少Oct4基因的小鼠胚胎不能形成內細胞群即全能干細胞［14］。研究顯示，Oct4基因的表達不論升高還是降低，都會引起胚胎干細胞的分化。有資料證實，通過對沉默鼠和人胚胎干細胞Oct4基因進行研究，發(fā)現(xiàn)鼠和人胚胎干細胞向滋養(yǎng)層細胞分化，且這種維持胚胎干細胞多潛能的功能呈現(xiàn)劑量依賴性［15-17］。在成體組織中研究發(fā)現(xiàn)，Oct4的表達不僅存在于皮膚基底細胞層的極少數(shù)細胞，而且在胃干細胞、乳腺干細胞及黑色素干細胞中也存在陽性表達［18-19］?？梢?，Oct4的表達不僅與胚胎干細胞分化密切相關，而且也表明成體組織中存在少數(shù)干細胞。

2 Oct4與消化系統(tǒng)腫瘤的關系

2.1 胃癌 胃癌的發(fā)生與多種因素有關，包括飲食生活方式、慢性炎癥及基因的異常表達等。目前，胃癌組織中Oct4表達的狀態(tài)成為研究的熱點。邱江鋒等［20］研究發(fā)現(xiàn)，Oct4在正常胃組織及高分化和中分化胃癌組織中均未見陽性表達，但在低分化胃癌組織中陽性表達為68.8%，同時還顯示，Oct4的表達與胃癌患者的年齡、腫瘤大小、浸潤深度、TNM分期和淋巴結轉移無明顯相關，提示Oct4的表達與胃癌組織的分化程度密切相關。有研究顯示，Oct4在胃癌組織中的陽性表達率為75.9%，在癌旁組織為33.3%，二者之間有顯著差異;Oct4在低分化及未分化胃癌組織中的陽性率高于高、中分化型胃癌組織，且其表達與癌組織浸潤深度、淋巴結轉移相關，與年齡、性別及TNM分期無關，表明Oct4的表達不僅與腫瘤的分化程度相關，而且還可作為判斷胃癌預后的重要指標［21］。黃正接等［22］研究 Oct4在胃癌細胞株及正常胃黏膜細胞株時發(fā)現(xiàn)，正常胃黏膜細胞株中未發(fā)現(xiàn)Oct4的表達，胃癌細胞株中呈現(xiàn)高表達，且分化程度越低，Oct4的表達越高;轉染Oct4 siRNA的胃癌細胞株中Oct4的表達明顯下降，經侵襲性實驗證明，其穿膜數(shù)量也減少，侵襲力下降?？梢姡赴┙M織或是胃癌細胞株均存在Oct4的表達，其高表達不僅反映了分化的程度，而且還體現(xiàn)了其侵襲力。

2.2 大腸癌 目前，國內外已認可大腸癌發(fā)生于腺瘤的惡性轉化，過程包括腺上皮輕度不典型增生-中度不典型增生-重度不典型增生-浸潤性癌，這一過程具有典型的信號或基因通路，典型的是Ras基因的突變。劉清等［23］研究發(fā)現(xiàn)，Oct4在結腸腺癌組織中的表達高于其癌旁組織，并與腫瘤的分級有關，且結腸癌細胞株Oct4的表達可以促進細胞的增殖及向惡性轉化。李寧等［24］研究發(fā)現(xiàn)，Oct4在結腸癌轉移組中的陽性表達高于非轉移組，其陽性表達者轉移發(fā)生率明顯高于陰性表達者，這提示Oct4的高表達預示著腫瘤復發(fā)轉移的高風險。文坤明等［25］研究發(fā)現(xiàn)，與轉染陰性對照病毒的對照組比較，轉染Oct4-shRNA慢病毒載體的SW480細胞Oct4的mRNA和蛋白表達明顯降低，而且，細胞凋亡也明顯增加，這顯示出Oct4在SW480細胞中具有維持細胞存活的重要功能。所以，Oct4在癌組織中的表達，不僅解釋了腫瘤干細胞理論，而且還表明Oct4的表達與腫瘤復發(fā)、轉移、細胞存活之間的關系。

2.3 肝癌、膽囊癌及胰腺癌 惡性腫瘤的發(fā)生是一復雜的過程，這一過程中涉及多種因素之間的相互作用。袁方均等［26］研究發(fā)現(xiàn)，siRNA-Oct4沉默人肝癌HepG2細胞Oct4后，Oct4表達明顯下調，β-catenin、Wnt10b隨之下調40% ～50%及ELF、Smad3和Smad4也均下降到原來的1%以下，而TCF3的表達升高到 3倍左右;當 siRNA-TCF3沉默人肝癌HepG2細胞TCF3后，Oct4和ELF的表達升高2～3倍，Smad3和Smad4則略有升高。提示上述基因之間存在相互調控作用，Oct4與TCF3之間呈現(xiàn)負反饋。周文波等［27］研究發(fā)現(xiàn)，Oct4正常肝臟組織幾乎未發(fā)現(xiàn)明顯的Oct4表達，但在肝癌組織及癌旁組織中均有表達;實時熒光定量 PCR發(fā)現(xiàn) Oct4和βcatenin在癌組織中表達最高，癌旁組織次之，正常肝組織最低，而Wnt5b卻相反。siRNA-Oct4沉默人肝癌HepG2細胞 Oct4后，Oct4表達明顯下調，βcatenin、Sox2、Nanog表達亦下調，與 Oct4呈正相關關系，而Wnt5b表達卻上調，與Oct4呈負相關關系。因而推斷，Oct的表達為肝癌發(fā)生過程的早期事件，而Oct4及Wnt/β-catenin在肝癌組織中存在一定的相互調節(jié)作用。李新星和王堅［28］發(fā)現(xiàn)，慢性膽囊炎組織中Oct4不表達，但在膽囊癌組織呈現(xiàn)陽性表達，ABCG2在慢性膽囊炎組織中呈現(xiàn)弱表達，在膽囊癌組織表達較強，兩者表達水平與腫瘤分化程度、周圍臟器侵犯及腫瘤TNM分期密切相關且在膽囊癌組織中的兩者表達呈正相關。也有資料顯示，人siRNA-Oct4不僅能有效地抑制胰腺癌細胞株PANC1細胞中Oct4的表達，而且引起PANC1細胞中多聚ADP核糖聚合酶(PARP)被切割，認為PAR被切割是Caspase-3激活的指標，進而抑制癌細胞增殖，促進細胞凋亡，這提示Oct4基因參與了胰腺癌的發(fā)生過程，在胰腺癌細胞株增殖與凋亡方面扮演著重要角色［29］。因而，推測Oct4的異常表達影響了上皮細胞的正常發(fā)育，且其過表達有利于維持腫瘤干細胞的特性，進而增強腫瘤干細胞的生存能力及促進腫瘤組織的惡性變。

3 Oct4的表達與臨床治療

Oct4在惡性腫瘤組織中高表達及對癌細胞增殖、浸潤轉移的作用，使學者注意到Oct4有成為靶向治療新靶點的可能。資料顯示，由于Oct4在乳腺癌、肺腺癌和細支氣管肺泡癌組織中的高表達，并可促使腫瘤干細胞的增殖，因而以Oct4為治療靶點的靶向治療具有重要價值［30-31］。Koster等［32］研究發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)難治的睪丸癌患者表現(xiàn)為周期蛋白依賴激酶抑制素P21細胞質的高表達，正是這種高表達抵抗了順鉑誘導的細胞凋亡，然而，P21細胞質的高表達和睪丸癌耐順鉑與Oct4的表達相反，因而，建議靶向調節(jié)細胞質P21表達的同時調節(jié)Oct4/miR-106b通路，這將為抗化療的睪丸腫瘤和其他腫瘤提供新的治療策略。

4 展望

Oct4在惡性腫瘤組織中的高表達進一步闡述了腫瘤干細胞存在于腫瘤組織中的學說，這更有利于探討惡性腫瘤的起源及解釋腫瘤細胞耐藥、復發(fā)轉移的機制。盡管對Oct4及其相關因子也有研究，但內容及涉及面還有待進一步加深、拓寬，特別是Oct4上下游啟動子及相關因素的研究。Oct4在正常組織中不表達，其在癌旁組織中的表達狀態(tài)如何?能否為腫瘤手術切緣是否干凈提供有價值的信息?這些問題也需要進一步研究討論。

［1］ 張潔莉.結腸癌與腫瘤干細胞研究進展［J］.癌癥進展，2011，9(2):120-123.

［2］ Shipitsin M，Polyak K.The cancer stem cell hypothesis:in search of definitions，markers，and relevance［J］.Lab Invest，2008，88(5):459-463.

［3］ 侯萍，李劍平.腫瘤干細胞的研究進展［J］.中國組織工程研究與臨床康復，2011，15(14):2629-2632.

［4］ Du Z，Jia D，Liu S，et al.Oct4 is expressed in human gliomas and promotes colony formation in glioma cells［J］.Glia，2009，57(7):724-733.

［5］ Tai M H，Chang CC，Kiupel M，et al.Oct4 expression in adult human stem cells:evidence in support of the stem cell theory of carcinogenesis［J］.Carcinogenesis，2005，26(2):495-502.

［6］ Zhang X Y，Dong Q G，Huang JS，et al.The expression of stem cell related indicators as a prognostic factor in human lung adenocarcinoma［J］.J Surg Oncol，2010，102(7):856-862.

［7］ Wen J，Park J Y，Park K H，et al.Oct4 and Nanog expression is associated with early stages of pancreatic carcinogenesis［J］.Pancreas，2010，39(5):622-626.

［8］ Cheng L.Establishing a germ cell origin for metastatic tumors using OCT4 immunohisto-chemistry［J］.Cancer，2004，101(9):2006-2010.

［9］ Takei H，Bhattacharjee M B，Rivera A，et al.New immunohistochemical markers in the evaluation of central nervous system tumours:a review of 7 selected adult and pediatric brain tumors［J］.Arch Pathol Lab Med，2007，131(2):234-241.

［10］趙光銳，朱占勝，王鵬，等.OCT4與惡性腫瘤關系的研究進展［J］.腫瘤防治研究，2010，37(10):1210-1212.

［11］鄭鵬生，曹浩哲.Oct4基因的研究進展［J］.西安交通大學學報:醫(yī)學版，2010，31(5):521-526.

［12］ Suo G，Han J，Wang X，et al.Oct4 pseudogenes are transcribed in cancers［J］.Biochem Biophys Res Commun，2005，337(4):1047-1051.

［13］王道協(xié)，文建國，索振河，等.Oct4在干細胞和腫瘤細胞中的表達［J］.山東醫(yī)藥，2007，47(8):75-77.

［14］ Do JT.Nuclei of embryonic stem cells reprogram somatic cells［J］.Stem Cells，2004，22(6):941-949.

［15］ Hough SR，Clements I，Welch PJ，et al.Differentiation of mouse embryonic stem cells after RNA interference-mediated silencing of OCT4 and Nanog［J］.Stem Cells，2006，24(6):1467-1475.

［16］ Matin M M，Walsh J R，Gokhale P J，et al.Specific knockdown of Oct4 and beta2-microglobulin expression by RNA interference in human embryonic stemcells and embryonic carcinoma cells［J］.Stem Cells，2004，22(5):659-668.

［17］ Gidekel S，Pizov G，Bergman Y，et al.Oct-3/4 is a dose-dependent oncogenic fate determinant［J］.Cancer Cell，2003，4(5):361-370.

［18］Tai M H，Chang CC，Kiupel M，et al.Oct4 expression in adult human stem cells:evidence in support of the stem cell theory of carcinogenesis ［J］.Carcinogenesis，2005，26(2):495-502.

［19］Yu H，F(xiàn)ang D，Kumar SM，et al.Isolation of a novel population of multipotent adult stem cells from human hair follicles［J］.Am JPathol，2006，168(6):1879-1888.

［20］邱江鋒，張志奇，尤俊，等.胃癌組織中Oct4表達及其臨床病理意義的探討［J］.中華腫瘤防治雜志，2011，18(5):342-344.

［21］翁厚光，曹維克，張鐵成，等.Oct4蛋白在胃癌及癌旁組織中的表達及其意義［J］.江蘇醫(yī)藥，2011，37(1):71-73.

［22］黃正接，王銳，羅維遠，等.Oct4基因在胃癌細胞系中的表達及其意義［J］.四川大學學報:醫(yī)學版，2012，43(6):812-815.

［23］劉清，帖君，薛增福，等.轉錄因子Oct4、Sox2在結腸癌中的表達及意義［J］.現(xiàn)代腫瘤醫(yī)學，2011，19(2):201-204.

［24］李寧，張力，陳小兵，等.干細胞標志物 Oct4、Sox-2表達與結腸癌術后復發(fā)轉移的關系［J］.中國腫瘤臨床，2012，39(9):574-577.

［25］文坤明，傅仲學，陳旺盛，等.Oct4-shRNA慢病毒載體沉默結直腸癌Oct4基因并誘導細胞凋亡的初步研究［J］.中國免疫學雜志，2013，29(2):187-190.

［26］袁方均，周文波，鄒燦，等.肝癌細胞系中Oct4與Wnt/β-catenin和TGF-β信號通路的相互影響［J］.腫瘤防治研究，2011，38(1):21-24.

［27］周文波，鄒燦，張有順，等.Oct4及 Wnt/β-catenin在肝癌中的表達及相互作用［J］.華中科技大學學報:醫(yī)學版，2010，39(4):501-505.

［28］李新星，王堅.ABCG2和OCT4在膽囊癌組織中的表達及臨床意義［J］.外科理論與實踐，2012，17(1):41-46.

［29］黃健清.小干擾RNA沉默OCT4基因表達對胰腺癌細胞株PANC1增殖與凋亡的影響［J］.南方醫(yī)科大學學報，2011，31(5):860-863.

［30］ Hu T，Liu S，Breiter D R，et al.Octamer4small interfering RNA results in cancer stem cell-like cell apoptosis［J］.Cancer Res，2008，68(16):6533-6540.

［31］Karoubi G，Gugger M，Schmid R，et al.OCT4 expression in human non-small cell lung cancer:implications for therapeuticintervention［J］.Interact Cardiovasc Thorac Surg，2009，8(4):393-397.

［32］Koster R，di Pietro A，Timmer-Bosscha H，et al.Cytoplasmic p21 expression levels determine cisplatin resistance in human testicularcancer［J］.J Clin Invest，2010，120(10):3594-3605.