nm23及家族成員在結(jié)直腸癌中的表達(dá)及意義

劉海麗

結(jié)直腸癌是全世界范圍內(nèi)常見的消化道惡性腫瘤之一，其發(fā)病率在所有惡性腫瘤中第三位［1］，相關(guān)死亡率居第二位［2］，但是近年來死亡率也有明顯增加的趨勢。流行病學(xué)統(tǒng)計顯示在我國的一些大城市結(jié)直腸癌的發(fā)病人數(shù)也以每年4%的速度增長［3］。惡性腫瘤的發(fā)生不是一個偶然的事件，是體內(nèi)外各種因素共同參與、基因改變或失衡起主要作用的十分復(fù)雜的生物學(xué)現(xiàn)象，抑癌基因在對抗癌基因激活的過程中表達(dá)缺失或者失活，是正常細(xì)胞轉(zhuǎn)化為癌細(xì)胞的主要原因［4，5］。結(jié)直腸癌的發(fā)病機(jī)制尚不清楚，癌基因和抑癌基因的相互關(guān)系對其發(fā)生及轉(zhuǎn)移的影響是近些年研究的熱點。nm23家族是被學(xué)者們認(rèn)定的一種抑制腫瘤轉(zhuǎn)移的基因家族。腫瘤細(xì)胞的分化程度及轉(zhuǎn)移情況都與其表達(dá)水平相關(guān)。本文就nm23及其家族成員在結(jié)直腸癌中的表達(dá)及其與發(fā)病、浸潤、轉(zhuǎn)移的關(guān)系做一綜述。

1 nm23的結(jié)構(gòu)、功能及作用機(jī)制

nm23是定位于19q21的人類正?；?，1988年從鼠K-1753黑色素瘤細(xì)胞系cDNA文庫中被美國國立癌癥研究所應(yīng)用差別克隆雜交技術(shù)分離出來［6］，由24個內(nèi)含子和5個外顯子構(gòu)成。

nm23的作用機(jī)制包括調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)二磷酸核苷酸(NDPK)能量池的大小，調(diào)控細(xì)胞分裂、轉(zhuǎn)錄過程，進(jìn)而影響其發(fā)育和分化，其同源基因awd突變或表達(dá)下降可導(dǎo)致國蠅正常細(xì)胞異常分化，形態(tài)變異，廣泛畸形及癌變，甚至死亡。

1988年Steeg等首先發(fā)現(xiàn)nm23基因與癌轉(zhuǎn)移能力有關(guān)，但機(jī)制尚未完全清楚，該基因mRNA水平及其編碼產(chǎn)生的蛋白質(zhì)在多種高轉(zhuǎn)移表型的實驗性腫瘤中明顯減少，可能是起到對抗癌基因以達(dá)到抑制腫瘤發(fā)生及轉(zhuǎn)移的作用。有研究發(fā)現(xiàn)，nm23蛋白可能屬于分泌蛋白，具有多種蛋白質(zhì)功能，如吞噬和運動，其氨基酸序列和活性與二磷酸核苷酸(NDPK)相同［7］，隨后又證實nm23家族的成員都具有NDPK活性，與細(xì)胞的分化程度和增殖活性有密切關(guān)系［8－10］。nm23對抗癌基因的能力可能與其有跟NDPK相似的活性有關(guān)，它能夠促使GDP還原成為GTP，因為GTP具有調(diào)節(jié)細(xì)胞膜蛋白的功能，從而使G蛋白激活，nm23可能通過這種方式來抑制腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移的作用［7］。另一些研究發(fā)現(xiàn)，微管的分解和聚合與nm23有關(guān)聯(lián)，其能夠影響細(xì)胞骨架的狀態(tài)，通過阻斷腫瘤信息的傳遞和調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)微管系統(tǒng)的狀態(tài)而起到抑制腫瘤轉(zhuǎn)移的作用［11］。有人研究nm23基因的表達(dá)與惡性腫瘤的轉(zhuǎn)移及臨床預(yù)后呈負(fù)相關(guān)，也就是說NM23表達(dá)水平越高，惡性腫瘤轉(zhuǎn)移的可能性越小，患者的預(yù)后越好［12］。宋楓等［13］的研究證明nm23基因在結(jié)直腸癌中的表達(dá)與腫瘤細(xì)胞浸潤和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移過程中呈反向平行關(guān)系，發(fā)揮了其抑制腫瘤發(fā)生和轉(zhuǎn)移的作用。但nm23在結(jié)直腸癌中的表達(dá)與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、浸潤、淋巴結(jié)及遠(yuǎn)處臟器轉(zhuǎn)移的作用機(jī)制及相關(guān)性作用仍有爭議。張漢群等［14］利用免疫組化的方法研究 nm23-H1聯(lián)合ERCC-1蛋白在結(jié)直腸癌的表達(dá)，結(jié)果顯示這兩者與結(jié)直腸癌的性別、年齡、組織學(xué)類型、分期、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移未顯示明顯相關(guān)性，可能與nm23-H1聯(lián)合ERCC-1在結(jié)直腸癌中表達(dá)的復(fù)雜性有關(guān)。

2 nm23H1的研究進(jìn)展

nm23家族有8個成員，分別是nm23-H1～nm23-H8。nm23H1基因定位于染色體17q21.3，其氨基酸編碼序列與核苷二磷酸激酶(NDPK)相同，可能具有與后者相似的生物學(xué)性能。Howlett等［15］研究顯示nm23H1對腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移和侵襲的抑制可能通過對cmyc的基因調(diào)控來發(fā)揮作用的。Kodera等［16］研究顯示nm23-H1在組織中陰性表達(dá)者，癌細(xì)胞惡性程度較高，淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移潛力較大，患者的預(yù)后情況不理想。研究證明，人類的許多惡性腫瘤的轉(zhuǎn)移潛能與nm23-H1等位基因的缺失呈明顯負(fù)相關(guān)關(guān)系［17］。這一結(jié)論在動物實驗中也得到了進(jìn)一步的認(rèn)證，小鼠結(jié)腸癌細(xì)胞肝轉(zhuǎn)移的能力明顯降低，這與nm23H1基因的轉(zhuǎn)染有明顯的關(guān)系［18］。

nm23-H1在結(jié)直腸癌中的表達(dá)及意義近年來雖然得到了越來越多的關(guān)注，但機(jī)制和相關(guān)結(jié)論尚未統(tǒng)一。nm23-H1的陽性表達(dá)與結(jié)直腸癌腫瘤組織病理分期和分化類型的關(guān)系近年來鮮有報道，只是徐永健等研究顯示nm23-H1蛋白的陽性表達(dá)與腫瘤的病理分期密切相關(guān)，與患者的年齡、性別及腫瘤組織分化類型無關(guān)［19］，但這一結(jié)論尚未得到分析病理學(xué)和流行病學(xué)的證實。關(guān)于nm23-H1在抑制結(jié)直腸癌浸潤及淋巴、遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移的報道相對較多，但結(jié)論尚不一致。有人對nm23-H1和nm23-H2與腫瘤轉(zhuǎn)移的可能性進(jìn)行了研究，結(jié)果顯示兩者均與腫瘤的轉(zhuǎn)移情況呈負(fù)相關(guān)，也就是說nm23-H1和nm23-H2在組織中高表達(dá)，其在淋巴結(jié)和遠(yuǎn)處臟器轉(zhuǎn)移的能力就相對較低，而且nm23H1發(fā)揮了更為重要的作用，顯示出了與腫瘤轉(zhuǎn)移更多的相關(guān)性［20］。DURSUN等檢測nm23-H1 mRNA在結(jié)直腸癌中的表達(dá)，證實其陽性表達(dá)率隨著結(jié)直腸癌Dukes分期增高、浸潤程度加深、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和肝臟轉(zhuǎn)移率的增高而顯著降低，而且nm23-H1 mRNA低表達(dá)腫瘤患者的5年復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移率增高，導(dǎo)致生存率顯著減低，從而證明了nm23-H1 mRNA具有抑制結(jié)直腸癌侵襲、轉(zhuǎn)移、復(fù)發(fā)的能力［21］。曹家慶等［22］認(rèn)為 nm23-H1在結(jié)直腸癌中的表達(dá)與腫瘤浸潤深度和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移相關(guān)，是評價結(jié)直腸癌惡性程度、臨床病理分期、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的有價值指標(biāo)。但是張漢群等［14］的研究顯示nm23-H1聯(lián)合ERCC-1在伴區(qū)域淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移的結(jié)直腸癌組織中的表達(dá)與在無轉(zhuǎn)移的結(jié)直腸癌中的表達(dá)相比，未顯示差異性，這個結(jié)果有悖于公眾普遍認(rèn)為的nm23HI是抑癌基因的理論。彭克榮等研究表明結(jié)直腸癌nm23-H1蛋白陽性表達(dá)率和Dukes分期、大體分型、分化程度、浸潤深度、組織學(xué)類型、有無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、有無遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移沒有相關(guān)關(guān)系［23］。關(guān)于nm23-H1在結(jié)直腸癌中發(fā)揮抑癌作用的機(jī)制研究較少，尚未形成定論。有學(xué)者認(rèn)為nm23-H1對抗腫瘤轉(zhuǎn)移的分子機(jī)制就是對癌細(xì)胞DNA的修復(fù)有調(diào)控作用，而發(fā)揮這種作用的正是 nm23-H1的3’-5’核酸外切酶活性［24］。

3 DR-nm23的研究進(jìn)展

DR-nm23基因是nm23家族的另一個成員，又稱nm23-H3或NME3(non-metastasis cell 3)，位于人染色體16q13，由5個內(nèi)含子和6個外顯子和組成。早在1996年，Ventruelli等從慢性粒細(xì)胞性白血病(chronic myelogenous leukemia，CML)急性發(fā)作期的原代細(xì)胞中，利用cDNA文庫差異顯示篩選技術(shù)克隆出DR-nm23 cDNA，它與 nm23-H1和 nm23-H2具有65% ～70%高度同源性，之后有關(guān)DR-nm23參與抑制腫瘤細(xì)胞侵襲轉(zhuǎn)移等方面的研究受到越來越多的關(guān)注。DR-nm23基因cDNA全長849 bp，定位于16q13，由5個內(nèi)含子和6個外顯子組成，翻譯起始密碼子上游170 bp和370 bp是其轉(zhuǎn)錄起始點，啟動子結(jié)構(gòu)富含G+C，幾乎不含經(jīng)典TATA框或CAAT框，這與家族其他成員有所區(qū)別［25］。已證實該基因只有Ap-2這個轉(zhuǎn)錄起始因子相關(guān)元件結(jié)合位點參與了調(diào)控基因的轉(zhuǎn)錄效率及活性［25，26］，而 SP1、Myb、ets、GATA 和 Hox-1 等多個轉(zhuǎn)錄起始因子相關(guān)元件結(jié)合位點沒有參與其中。

但其與結(jié)直腸癌組織的相關(guān)性及抑制腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移的機(jī)制尚不十分明確。NDPKC是DR-nm23的基因產(chǎn)物，這種產(chǎn)物具有膜連接活性，主要是由于其氨基末端多出了17個氨基酸并組成疏水性基團(tuán)［27］，此外，NDPKC的結(jié)構(gòu)和長度與NDPKA、NDPKB大致一樣，可能賦予 DR-nm23更多的蛋白質(zhì)生物學(xué)性能［28］。Sun等［29］檢測已知447個轉(zhuǎn)移相關(guān)基因在大腸癌中的表達(dá)，利用的是腫瘤轉(zhuǎn)移相關(guān)cDNA基因芯片這個可靠的技術(shù)，結(jié)果顯示51個基因發(fā)生了改變，22個基因表達(dá)上調(diào)，29個基因表達(dá)下降，其中DR-nm23是29個下調(diào)基因之一，與結(jié)直腸癌轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。楊直等［30］發(fā)現(xiàn)DR-nm23可能主要參與了上皮內(nèi)瘤變等癌前病變的過程，其蛋白表達(dá)水平下調(diào)與結(jié)直腸癌腫瘤細(xì)胞的分化程度、發(fā)展速度、腫瘤病理分級和組織學(xué)分型呈負(fù)相關(guān)，提示DR-nm23蛋白可作為反映結(jié)直腸癌生物學(xué)行為和預(yù)后的潛在重要指征之一。DR-nm23不僅具有抑制結(jié)直腸癌細(xì)胞浸潤轉(zhuǎn)移的作用，可能也參與了腫瘤細(xì)胞的發(fā)生、發(fā)展的過程，它與腫瘤的關(guān)系不僅密切而且復(fù)雜。Negroni等認(rèn)為DR-nm23蛋白參與并促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移過程的發(fā)生，因為其61位絲氨酸殘基可能是賦予抑制腫瘤轉(zhuǎn)移潛能的主要磷酸化位點，其突變導(dǎo)致細(xì)胞分化能力的減弱，使蛋白之間相互作用受到影響［31］。

4 nm23其他家族成員在惡性腫瘤中的研究進(jìn)展

nm23腫瘤轉(zhuǎn)移抑制基因家族其他成員都具有NDPK活性，但生物學(xué)性能不完全相同。c-myc原癌基因轉(zhuǎn)錄是由NDPKB調(diào)控，后者是nm23-H2基因編碼的產(chǎn)物，可能控制細(xì)胞的生長、分化過程［32，33］;線粒體NDPK是nm23-H4基因編碼的產(chǎn)物，有研究表明其有腫瘤的發(fā)生、發(fā)展及轉(zhuǎn)移有關(guān)，可能是NDPK的氨基酸序列與NDPKA和NDPKB有58%～59%同源性的原因［34，35］;另外，nm23-H5、nm23-H6、nm23-H8 均屬于睪丸特異性表達(dá)基因，NDPK活性或NDPK樣區(qū)域都能在這些基因產(chǎn)物中被檢測到［36］，而這也是nm23家族基因的共性，可能進(jìn)一步證明這些基因調(diào)控了細(xì)胞的生長和分化過程。nm23抑癌基因家族其他成員在惡性腫瘤特別是結(jié)直腸癌中的表達(dá)及意義報道較少，分子水平的作用機(jī)制及相互關(guān)系尚不清楚，有待于進(jìn)一步的研究。

腫瘤的發(fā)生、浸潤、轉(zhuǎn)移是一個多元素、多基因共同參與的極其復(fù)雜的過程，任何參與這一過程的癌基因和抑癌基因都不可能是腫瘤發(fā)展的決定性因素。惡性腫瘤對人體的危害主要是由其轉(zhuǎn)移侵襲的本質(zhì)所決定。雖然nm23是公認(rèn)的抑癌基因，但其家族成員在結(jié)直腸癌中的分子作用機(jī)制及相關(guān)關(guān)系尚未明確。在抑制腫瘤發(fā)生機(jī)轉(zhuǎn)移的過程中，nm23家族成員們是阻斷信號通路還是造成細(xì)胞器的缺失發(fā)揮作用，是獨立發(fā)揮抑癌基因的作用還是相互聯(lián)合對抗癌基因的激活?nm23在早期結(jié)直腸癌中表達(dá)增高是否能延長中晚期患者的5年生存率?在其他惡性腫瘤，如肺癌、乳腺癌、卵巢癌的轉(zhuǎn)移過程中是否也發(fā)揮了同樣的作用還是加速腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移，這些相關(guān)因素尚未明確。綜上所述，nm23基因家族與腫瘤發(fā)生、浸潤、轉(zhuǎn)移的關(guān)系不僅密切而且復(fù)雜，進(jìn)一步討論nm23在結(jié)直腸癌中的表達(dá)及其意義具有十分重要的生物學(xué)和臨床意義，如果能在分子水平將其作用機(jī)制研究清楚，有可能成為腫瘤生物學(xué)新的治療靶點，延長晚期患者的中位生存期，爭取更多的治療機(jī)會。

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