分子生物標記物在食道癌放射治療中的研究進展

馬曉潔 陳巧云 余曦冉

doi:10.3969/j.issn.1002-7386.2017.21.032

分子生物標記物在食道癌放射治療中的研究進展

馬曉潔 陳巧云 余曦冉

目的食道癌是我國常見惡性腫瘤之一，放射治療是其重要的治療手段，但放射抵抗問題日益凸顯，已成為目前放療療效不佳的主要因素。本研究從腫瘤細胞生物分子(凋亡因子、細胞周期因子、MMP、HER2/neu和c-kit)的放療增敏作用和改善食道癌預后方面做一綜述。

食道癌；放射治療；生物分子

食道癌是常見的上消化道惡性腫瘤，被列為全球第九大惡性疾病之一,放射治療是目前食道癌主要的治療手段之一[1,2]。而食道癌細胞的放射抵抗是目前放射治療中比較棘手的問題。隨著我們對腫瘤細胞分子生物機制的不斷認識，目前已發(fā)現(xiàn)一些生物分子如凋亡因子、細胞周期因子和HER2/neu等在食道癌細胞中存在過表達或特異性表達的情況，并與食道癌的放射抵抗、治療及預后等方面存在一定相關(guān)性。

1 凋亡因子與食道癌

細胞凋亡又稱程序性細胞死亡，是由于細胞內(nèi)外環(huán)境變化或死亡信號觸發(fā)以及在基因調(diào)控下所引起的細胞主動死亡。目前Bcl-2、Survivin及Smac等凋亡因子是研究的熱點。

1.1 Bcl-2 Bcl-2定位于人染色體18q21.3，其抗凋亡功能主要通過編碼一種抑制細胞凋亡的線粒體膜蛋白起作用， Bcl-2蛋白表達降低提示凋亡程序的啟動。臨床上可通過觀察放療前后Bcl-2的表達情況來探究Bcl-2與食道癌的相關(guān)性。 任金山[3]應用免疫組化法檢測 81 例食管鱗癌患者放療后組織中Bcl-2 的表達，結(jié)果發(fā)現(xiàn)Bcl-2 在食管鱗癌中的表達率為53.1%,且分化程度越低，TNM分期越高，Bcl-2的表達越多(P=0.000)，提示Bcl-2可能通過抗氧化途徑阻止細胞凋亡，其過度表達可能使腫瘤對放療的敏感性降低，說明 Bcl-2的表達程度可作為食道癌預后和放療敏感性預測指標。邢魯奇[4]報道，用免疫組化法檢測36例食管鱗癌標本中Bcl-2表達,結(jié)果顯示對放療較敏感的病例中,其Bcl-2表達率較低。相反對放療較抗拒者,Bcl-2表達率較高,說明Bcl-2與食道癌的放射敏感性也密切相關(guān)。

1.2 Survivin Survivin基因是凋亡抑制蛋白 ( inhibitor of apoptosis protein,IAP)分子，其紡垂體可與微管結(jié)合來抑制有絲分裂，最終導致Caspase-3 和Caspase-7 失活。Zhu等[5]研究發(fā)現(xiàn)Survivin在食管鱗癌中表達率為60.8%，它在食道癌的轉(zhuǎn)移、臨床分期和總體生存率表達上差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)，且Survivin的過表達可以降低輻射誘導的細胞死亡的百分比，因此Survivin的表達可作為食道癌總體生存的獨立預后因素以及接受放療的食管鱗癌患者的潛在預后指標。武利萍等[6]探討Survivin蛋白的表達與食管鱗癌臨床病理特征及預后之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)在組織學分化程度上食管鱗癌的分化程度與Survivin蛋白的表達呈負相關(guān)。且總體生存率單因素分析顯示Survivin高表達組生存預后明顯差于低表達組，差異有統(tǒng)計學意義(P< 0.05)。所以認為Survivin表達水平與組織學分化程度有相關(guān)關(guān)系,且Survivin高表達預示食道癌生存預后不良。

1.3 Smac Smac是 2000 年發(fā)現(xiàn)的一種位于線粒體的凋亡調(diào)節(jié)基因，是 IAPs 特異性的作用靶點。在凋亡刺激因素的誘導下，Smac 可與細胞色素 c 一同從線粒體膜間隙釋放出來，通過結(jié)合 IAPs 來抑制 IAPs 對 Caspases 家族的抑制作用,并通過增強成熟 Caspases 的酶活性來發(fā)揮相應促凋亡作用。Qin等[7]應用放療聯(lián)合Smac 模擬化合物lcl161處理食管鱗癌細胞，發(fā)現(xiàn)聯(lián)合組的食道癌細胞輻射增敏比為1.4～2.0，相比于對照組增加，故Smac 模擬化合物lcl161在食管鱗癌放射治療中具有放射增敏的作用，能夠促進食道癌細胞凋亡。臨床上不光有Smac的研究，還有僅針對Tat-SmacN7蛋白(Smac：的N端含有Ala-val-Pro-Ile的七肽)的研究。陳鳳華等[8]在探討Tat-SmacN7蛋白(Tat：反式激活蛋白)對食道癌109(EC109)細胞放療敏感性影響的研究中發(fā)現(xiàn)，Tat-SmacN7可以使細胞內(nèi)Smac蛋白表達增加，Tat-SmacN7聯(lián)合放射組可以明顯增強放療對腫瘤細胞的抑制，說明Tat-SmacN7蛋白能通過細胞高表達Smac，增強EC109細胞對輻射的敏感性，由此可以得出Smac的表達可以增強放療的敏感性。

2 細胞周期因子與食道癌

細胞周期紊亂是腫瘤的發(fā)生的促使因素之一，而隨著細胞周期特異性標記物的不斷被發(fā)現(xiàn)，為腫瘤的診治發(fā)揮了重要的作用。近年來人們試圖探索將一些細胞周期特異性標記物應用于食道癌治療的可行性。

2.1 Cyclin D1 細胞周期素D1(Cyclin D1)是細胞周期的正調(diào)節(jié)因子，Cyclin D1蛋白表達可以加速細胞G1期向S期轉(zhuǎn)化，促使細胞增殖[9]。Cyclin D1 在正常細胞僅 G 期呈恒定或低水平表達，在腫瘤細胞中呈過度表達，導致 G1 期縮短，細胞過度增殖。Cyclin D1的高表達與食道癌的發(fā)生發(fā)展具有相關(guān)性，鄭發(fā)著等[10]研究發(fā)現(xiàn)食道癌組織中 Ki67、Cyclin D1白表達水平顯著高于正常食管組織 (P<0.05) ，且其表達水平與食管鱗癌細胞分化程度、有無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、癌浸潤深度有關(guān)(P<0.05)。食道癌組織中 Ki67 與Cyclin D1蛋白表達呈正相關(guān)性。說明二者的高表達使細胞具有旺盛增殖能力，促進腫瘤發(fā)生。Su等[11]對經(jīng)CyclinD1 siRNA 處理的放射抗拒細胞株(kyse-150r)進行輻射，結(jié)果顯示該細胞株γ-H2AX灶平均數(shù)增加并且細胞的增殖率和存活率皆有顯著下降，同時發(fā)現(xiàn)上皮黏鈣蛋白在該細胞株中表達顯著增加，提示EMT表型減少。所以通過抑制CyclinD1的表達可以減少食道癌細胞EMT表型并對食道癌細胞有放射增敏的作用。

2.2 Fox M1 Fox M1是 Fox 轉(zhuǎn)錄因子家族中的一員，特異性表達于增殖細胞，而在靜止期細胞幾乎不表達。研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)ox M1參與調(diào)節(jié)與細胞周期相關(guān)的多個基因的轉(zhuǎn)錄，從而控制細胞的DNA 復制與有絲分裂過程，并與DNA損失修復信息轉(zhuǎn)導和多個致瘤信號途徑有關(guān)[12，13]。Fox M1在食道癌的發(fā)生發(fā)展所扮演了重要的角色。Gai等[14]在臨床試驗中發(fā)現(xiàn)食管鱗癌FOXM1陽性表達明顯高于癌旁正常組織(61.6%∶24.2%,P<0.05),38例食管鱗癌FOXM1陽性表達者中位生存時間高于61例FOXM1陰性表達者(42.3個月∶33個月，P=0.036)，因此，F(xiàn)OXM1在食管鱗癌的過表達影響食道癌患者的預后，F(xiàn)OXM1可能成為食管鱗癌治療的潛在靶點。Sun等[15]利用miRNA-204靶向抑制食管鱗癌細胞的FOXM1表達發(fā)現(xiàn)miRNA-204表達水平與食管鱗癌侵襲和EMT表型呈負相關(guān)，這進一步證明了FOXM1是食管鱗癌治療的靶點。

3 MMP與食道癌

MMP屬于鋅肽酶超家族。MMP-2和MMP-9均為基質(zhì)金屬蛋白酶家族成員，二者均為明膠酶。在腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移過程中,腫瘤細胞通過分泌MMP或誘導細胞外基質(zhì)中細胞分泌MMP等酶類,降解基底膜及細胞外基質(zhì)的有效成分,促使腫瘤發(fā)生侵襲轉(zhuǎn)移。

3.1 MMP-2 MMP-2可以降解Ⅳ型膠原蛋白,而基底膜主要由Ⅳ型膠原蛋白形成，這樣就破壞了腫瘤細胞侵襲轉(zhuǎn)移的組織學屏障，在腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移中起關(guān)鍵性的作用。Qi等[16]應用免疫組化檢測57例食管鱗癌和57例食管鱗癌旁組織中MMP-2表達的情況后發(fā)現(xiàn),食管鱗癌組織中MMP-2表達陽性率高于正常食管上皮組織(42.1%∶19.3%,P<0.05),所以認為MMP-2與食管鱗癌的發(fā)生、發(fā)展有關(guān)。吳清泉等[17]研究也發(fā)現(xiàn)MMP-2蛋白在食管鱗癌組織中的陽性表達率為80.2%,與正常食管上皮組織相比,差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)；MMP-2蛋白表達陽性率在食管鱗癌不同分化程度、浸潤深度、淋巴結(jié)有無轉(zhuǎn)移和不同臨床分期中的差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)，所以認為食管磷癌組織中MMP-2的高表達對判斷食管鱗癌浸潤、轉(zhuǎn)移及預后有一定的價值。

3.2 MMP-9 MMP-9又稱Ⅳ型膠原酶,其基因定位于人類染色體20q11.2-q13.1基因編碼區(qū)，總長度為92KD60，能降解對腫瘤轉(zhuǎn)移屏障基底膜的主要成分Ⅳ型膠原。Li等[18]對70例食管鱗癌標本檢測MMP-9抗體后發(fā)現(xiàn)，食道癌MMP-9的過表達與食管鱗癌患者的生存期縮短有關(guān)。王亞飛等[19]應用免疫組織化學SP法檢測59例食管鱗癌和41例食管鱗癌旁組織中MMP-9蛋白的表達情況,并分析該蛋白表達與臨床病理因素間的關(guān)系及其對食管鱗癌單純放療預后的影響。發(fā)現(xiàn)59例食管鱗癌組織中MMP-9蛋白陽性表達率明顯高于41例癌旁組織(84.75%∶39.02%，P=0.000)，但MMP-9蛋白表達與食管鱗癌單純放的療效和預后未見明顯相關(guān)性。

4 HER2/neu與食道癌

HER2/neu是一個相對分子質(zhì)量為185 000的具有酪氨酸激酶活性的膜蛋白受體，是表皮生長因子受體(VEGF)之一,主要通過Ras/MAPK、PI3K/Akt 等通參與細胞的增殖及抗凋亡。目前有研究報道，HER2/neu蛋白與食管鱗癌的放射抵抗存在相關(guān)性。Akamatsa等[20]回顧性分析21例患者的放射抵抗的食管鱗癌標本HER2/neu蛋白表達情況后發(fā)現(xiàn)，HER2/neu蛋白表達在放射抵抗的食管鱗癌高表達，與對照組比較差異有統(tǒng)計學意義(P=0.02)，對此我們認為HER2/neu蛋白表達可用于食管鱗癌的放射抵抗的預測的作用，同時進一步說明HER2/neu蛋白表達與食管鱗癌的放射抵抗的產(chǎn)生相關(guān)。Sato等[21]試驗研究發(fā)現(xiàn)在食道癌細胞中單獨使用曲妥珠單抗，對其生長增殖無明顯影響，而當曲妥珠單抗聯(lián)合放射對食道癌細胞進行處理，食道癌細胞的生長增殖受到抑制，這說明它們二者具有協(xié)同作用，即曲妥珠單抗具有放射增敏的作用。

5 c-kit與食道癌

c-kit基因?qū)儆诳缒だ野彼峒っ甘荏w家族成員,與其配體干細胞因子(SCF)結(jié)合后，發(fā)生自身磷酸化從而激活其下游的信號傳導通路，在細胞增殖、凋亡、細胞分化中發(fā)揮重要作用。Fan等[22]的研究顯示，正常食管黏膜中未檢測到c-kit表達，而食道癌組織中c-kit的表達率為29.9%，c-kit的表達與T分期、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、遠處轉(zhuǎn)移及臨床分期密切相關(guān)。且c-kit 陽性患者的腫瘤復發(fā)和轉(zhuǎn)移率明顯高于c-kit 陰性患者，所以c-kit可能參與了食管鱗狀細胞癌的發(fā)生過程可作為食管鱗癌的預后相關(guān)因子。Ding等[23]報道對食管鱗癌細胞株進行舒尼替尼聯(lián)合放射處理，結(jié)果顯示舒尼替尼能有效增加食管鱗癌細胞對輻射的敏感性，其增敏比為1.13～1.72，比對照組增加，且舒尼替尼能增強輻射誘導的DNA雙鏈斷裂能促進食管鱗癌凋亡和誘導G2/M期阻滯。所以舒尼替尼具有食管鱗癌放射增敏作用。而c-kit是舒尼替尼的作用受體之一，所以認為c-kit有可能與食管鱗癌放射抵抗有關(guān)。

我國是不僅食道癌的高發(fā)地區(qū)，還是食道癌死亡率最高的國家。近年的研究發(fā)現(xiàn)在食道癌的預后和療效方面，Survivin、Bcl-2、Smac、MMP-2、MMP-9、c-kit、Cyclin D1、FOXM1和HER2/neu等因子的過表達，往往提示食管鱗癌治療的預后不良和反映療效不佳。在食道癌放射抵抗方面，Bcl-2、Smac、CyclinD1及HER2/neu的過表達與其存在相關(guān)性，通過對這些生物分子的抑制，可以增加食管鱗癌的放療敏感性。雖然我們在研究領(lǐng)域取得了一些成績，但現(xiàn)階段食道癌生物分子的相關(guān)研究大多停留在體外實驗的水平上，仍需要大量的臨床證據(jù)來支持。前路仍然漫漫，但我們也應當看到隨著現(xiàn)代生物科學技術(shù)的發(fā)展和臨床研究不斷深入，必將所面臨的問題將得到逐步解決，定將為腫瘤治療開辟一片新的廣闊天地。

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1002-7386(2017)21-3319-03

2017-02-17)

6370002 四川省南充市，川北醫(yī)學院附屬醫(yī)院腫瘤科(馬曉潔)；川北醫(yī)學院2013級臨床醫(yī)學系(陳巧云、余曦冉)