凋亡抑制蛋白c—IAP1和Caspase—3在喉癌中表達(dá)的研究

陳娟+李兵

摘 要：喉癌是耳鼻咽喉外科常見的腫瘤之一，其逐年增加的發(fā)病率和死亡率嚴(yán)重威脅著患者的健康，其中以鱗狀細(xì)胞癌（約90%）為主，其次是腺癌。凋亡抑制蛋白c-IAP1和天冬氨酸特異性半胱氨酸蛋白酶3的表達(dá)與喉癌的發(fā)展變化關(guān)系密切。本文將凋亡抑制蛋白c-IAP1和Caspase-3在喉癌中的表達(dá)作用進(jìn)行了系統(tǒng)綜述。

關(guān)鍵詞：喉癌；c-IAP1；Caspase-3；表達(dá)作用

中圖分類號：R739.65 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.3969/j.issn.1006-1959.2018.02.13

文章編號：1006-1959（2018）02-0037-03

Abstract：Laryngeal cancer is one of the common tumors of otolaryngology.Its increasing incidence and mortality threaten the health of patients. Squamous cell carcinoma（about 90%），followed by adenocarcinoma.The expression of C-IAP1 and caspase-3 are closely related to the development of laryngeal carcinoma.In this paper，the expression of apoptosis-inhibiting protein c-IAP1 and Caspase-3 in laryngeal carcinoma were systematically reviewed.

Key words：Laryngeal carcinoma；c-IAP1；Caspase-3；Role of expression

喉癌（laryngeal carcinoma）是耳鼻咽喉外科常見的惡性腫瘤，正常上皮由增生開始發(fā)展為惡性腫瘤，一般要經(jīng)過一個(gè)量變到質(zhì)變的過程，即由正常上皮→不典型增生→原位癌，其中包括一個(gè)癌前病變階段。其患病率占全身惡性腫瘤的6%～8%，約占耳鼻咽喉惡性腫瘤的8.0%～35.0%，其中最常見的是鱗狀細(xì)胞癌，其發(fā)生發(fā)展受多種因素的影響，目前主要發(fā)現(xiàn)與生活方式、工作環(huán)境、電離輻射等有關(guān)，這些因素均會導(dǎo)致喉癌的發(fā)病率增高。喉癌的發(fā)生除了受多種外界因素的影響，其本質(zhì)是細(xì)胞增殖和凋亡之間的平衡被打破，引起了細(xì)胞凋亡發(fā)生紊亂。在這過程中c-IAP1（inhibitor of apoptosis proteins-1，c-IAP1）和Caspase-3（cysteinyl aspartate-specific proteinase 3，Caspase-3）發(fā)揮著重要的作用。c-IAP1是近年來新發(fā)現(xiàn)的哺乳動(dòng)物凋亡蛋白抑制因子，為凋亡抑制蛋白家族（inhibitor of apoptosis proteins，IAPs）中的一個(gè)重要成員，含有 3 個(gè)桿狀病毒 IAP 重復(fù)子（BIR）結(jié)構(gòu)域，一個(gè)環(huán)指結(jié)構(gòu)域和半胱天冬酶募集域凋亡抑制蛋白家族IPAs（inhibitor of apoptosis proteins）是一類抑制細(xì)胞增殖相關(guān)因子，主要通過信號傳導(dǎo)通路、細(xì)胞周期和細(xì)胞凋亡等方面來調(diào)控細(xì)胞的凋亡[1]，與腫瘤發(fā)生密切相關(guān)的共八種：c-IAP1、c-IAP2、NAIP、X-IAP、Survivin、Livin、ILP-1、BRUCE[2]，c-IAP1就是是其中重要的一個(gè)，同時(shí)，c-IAP1通過半胱天冬酶寡集域結(jié)構(gòu)域與腫瘤壞死因子受體相關(guān)因子相互作用，抑制凋亡的發(fā)生[3]。Caspase家族同樣是導(dǎo)致細(xì)胞凋亡的一類蛋白水解酶，可作用于天冬氨酸殘基而被激活，從而引起水解反應(yīng)，降解細(xì)胞的蛋白，最終導(dǎo)致細(xì)胞凋亡[4]。目前部分學(xué)者認(rèn)為半胱氨酸蛋白酶是引起細(xì)胞解體的蛋白酶之一，處于調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡的核心地位[5]；其中Caspase-3是被認(rèn)為是調(diào)控凋亡最關(guān)鍵蛋白酶之一，故Caspase-3的表達(dá)過低或無表達(dá)均可能是引起腫瘤發(fā)生[6-7]。c-IAP1蛋白和Caspase-3同時(shí)參與喉癌的發(fā)生和發(fā)展，c-IAP1阻斷細(xì)胞凋亡的機(jī)制是作用于細(xì)胞凋亡過程中的終末效應(yīng)酶Caspase-3[8]。

1 c-IAP1的化學(xué)結(jié)構(gòu)、作用機(jī)制及與喉癌的關(guān)系

凋亡抑制蛋白（c-IAP1）在多種腫瘤中發(fā)現(xiàn)均有明顯的高表達(dá)，特別是喉癌、膀胱癌等。細(xì)胞核中的凋亡抑制蛋白的過表達(dá)與腫瘤的分期分級及其復(fù)發(fā)均有很大的關(guān)系，是評估腫瘤患者預(yù)后的一個(gè)重要因素。c-IAP的化學(xué)結(jié)構(gòu)是N端擁有3個(gè)桿狀病毒IAP重復(fù)序列，C端包含或不包含一個(gè)指環(huán)結(jié)構(gòu)，c-IAP1通過CARD結(jié)構(gòu)域與相應(yīng)蛋白形成寡聚體，抑制caspase酶的活性，從而調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡，借助指環(huán)結(jié)構(gòu)發(fā)揮泛素連接酶的功能，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄因子蛋白的作用，調(diào)節(jié)細(xì)胞活性[9-10]。還有學(xué)者研究表明cIAP-1通過BIR與procaspase-9 結(jié)合且抑制激活，導(dǎo)致在caspase 級聯(lián)反應(yīng)的開始就阻斷凋亡[11]。c-IAP1還可以通過半胱天冬酶寡集域結(jié)構(gòu)域和腫瘤壞死因子受體作用，實(shí)現(xiàn)抑制凋亡的發(fā)生[12]。c-IAP1在細(xì)胞周期的S期可以觀察到對DNA損傷，IAP靶向分子在腫瘤細(xì)胞中克服轉(zhuǎn)錄因子活性的能力。c-IAP1是一種人體大量存在的胞質(zhì)蛋白，目前的研究表明與腫瘤的發(fā)生發(fā)展有關(guān)，主要包括白血病、淋巴瘤、肺癌、卵巢癌、腎細(xì)胞癌、黏膜和色素瘤、腺樣囊性癌等腫瘤[13]，凋亡抑制蛋白的過度表達(dá)可以防止促凋亡的刺激。 IAPs（c-IAP1，c-IAP2，XIAP和Survivin）在卵巢子宮內(nèi)膜瘤的人中異位子宮內(nèi)膜基質(zhì)細(xì)胞（ESC）中均有表達(dá)。同時(shí)人體異位子宮內(nèi)膜組織中的c-IAP1和蛋白表達(dá)水平高于非特異性子宮內(nèi)膜組織，且在小鼠模型的子宮內(nèi)膜實(shí)驗(yàn)中得到驗(yàn)證。既往有學(xué)者發(fā)現(xiàn)c-IAP1蛋白在食管癌組織細(xì)胞質(zhì)中表達(dá)率明顯增高，經(jīng)藥物處理后， Smac介導(dǎo)了c-IAP1的降解，導(dǎo)致了食管癌細(xì)胞對化療藥物的敏感性大大增加[14]。同時(shí)，c-IAP1 蛋白表達(dá)與甲狀腺腺瘤的發(fā)生發(fā)張有明顯的關(guān)系，低分化甲狀腺癌中的陽性表達(dá)強(qiáng)度明顯強(qiáng)于高分化癌，c-IAP1 在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中有重要推動(dòng)作用，減弱腫瘤細(xì)胞的增殖，在將來有可能成為治療惡性腫瘤的一種新的思路[15]。在喉癌組織中，c-IAP1 蛋白表達(dá)明顯低于癌旁正常喉黏膜組織，表明c-IAP1在喉癌的發(fā)展過程中起抑制作用[16]。同時(shí)對于臨床未發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)移的喉癌患者如果出現(xiàn)大量c-IAP1的表達(dá)，則需要考慮頸部淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移可能，手術(shù)是需要對頸部淋巴結(jié)進(jìn)行清掃[17]。endprint

2 Caspase-3的化學(xué)結(jié)構(gòu)、作用機(jī)制及與喉磷癌的關(guān)系

Caspase是具有特異天冬氨酸的半胱氨酸蛋白酶，在細(xì)胞凋亡過程中處于核心地位，與氨基酸序列、結(jié)構(gòu)均相似，以無活性的酶原存在于細(xì)跑中，由3部分組成，分別是一個(gè)N端前域和一大一小兩個(gè)亞基，當(dāng)酶原被激活后，大小亞基解離重新組裝成四聚體的活性酶，Caspase在這過程中如果被激活，將會表現(xiàn)出級聯(lián)放大，主要原因是Caspase具有自我活化和激活的功能[18]。在Caspase家族中，Caspase 3是調(diào)控細(xì)胞凋亡的關(guān)鍵蛋白酶之一，被認(rèn)為是Caspase 9的效應(yīng)器[19]，處于凋亡有序級聯(lián)反應(yīng)的終端，即最終的效應(yīng)型家族成員，因其具有Caspase蛋白共性，如果被激活，細(xì)胞凋亡將不可避免，故有學(xué)者將Caspase- 3稱為“死亡蛋白酶”，Caspase-3是細(xì)胞凋亡蛋白酶級聯(lián)反應(yīng)的關(guān)鍵步驟。正常情況下，Caspase-3以無活性的酶原存在于細(xì)胞液中，如果一旦有細(xì)胞凋亡信號的出現(xiàn)將導(dǎo)致Caspase-3發(fā)生裂解而被活化。Caspase-3位于caspase級聯(lián)反應(yīng)的下游，正常情況下參與細(xì)胞分化、趨化因子的產(chǎn)生、組織再生與重建等、神經(jīng)功能的調(diào)節(jié)、神經(jīng)元的再生和腫瘤放療后的再增殖等過程。Caspase-3 對細(xì)胞凋亡所起的調(diào)控主要表現(xiàn)在一下幾個(gè)方面：①打破細(xì)胞內(nèi)環(huán)境平衡及細(xì)胞自身修復(fù)功能；②細(xì)胞周期停止；③細(xì)胞自身的瓦解；④使細(xì)胞脫離生存所需要的環(huán)境。Caspase-3 蛋白是細(xì)胞凋亡有序級聯(lián)反應(yīng)過程中關(guān)鍵的終末途徑，故將稱其為細(xì)胞凋亡過程中最終執(zhí)行官[20]。吳運(yùn)生[20]等研究發(fā)現(xiàn)在腺瘤和腺癌腫瘤細(xì)胞中 Caspase-3 的表達(dá)明顯低于正常細(xì)胞中的表達(dá)，且表現(xiàn)出Caspase-3的表達(dá)程度與惡性腫瘤的惡性程度呈負(fù)相關(guān)，表明Caspase-3在細(xì)胞凋亡過程中的關(guān)鍵作用。目前的研究表明Caspase-3表達(dá)水平與多種疾病發(fā)生相關(guān)，不僅僅是腫瘤，如短暫性腦缺血后。在化療藥物作用下，上調(diào)caspase-3可增強(qiáng)藥物對腫瘤細(xì)胞的敏感性。Caspase-3對抗細(xì)胞凋亡起負(fù)向調(diào)節(jié)作用，在喉癌、癌旁組織中表達(dá)強(qiáng)度均呈上升趨勢，Caspase-3的表達(dá)強(qiáng)度還與臨床分期、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移及病理分級有關(guān)；而與臨床分型、腫瘤大小、吸煙量、年齡和性別無關(guān)。

在腫瘤細(xì)胞中，細(xì)胞色素C等多種因素的缺失，導(dǎo)致Caspase-3無法被活化，抑制了細(xì)胞的凋亡，腫瘤細(xì)胞的凋亡減少，無限制的增殖增加，引起了腫瘤的發(fā)生。孟凡生[21]發(fā)現(xiàn)，喉癌的發(fā)生可能與在喉癌組織中 Caspase-3蛋白的低表達(dá)和聲帶息肉組織中Caspase-3 蛋白的高表達(dá)可能有關(guān)，表明Caspase-3低表達(dá)或者不表達(dá)可能導(dǎo)致細(xì)胞正常凋亡減少，從而促使腫瘤發(fā)生發(fā)展。在對乳腺癌、肝癌、胃癌等多種惡性腫瘤的研究發(fā)現(xiàn)，Caspase-3 蛋白表達(dá)下降可能與腫瘤組織的出現(xiàn)高轉(zhuǎn)移潛力，甚至出現(xiàn)遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移、復(fù)發(fā)及預(yù)后不良等有關(guān)。杜錦朵等[22]在喉癌患者術(shù)后切緣組織中發(fā)現(xiàn)Caspase-3 的表達(dá)率隨腫瘤復(fù)發(fā)增快而依次降低，提示喉癌組織Caspase-3的表達(dá)高的患者可能該喉癌組織分化程度更高、惡性程度低、腫瘤細(xì)胞增殖弱，結(jié)果是這類喉癌患者預(yù)后相比Caspase-3低表達(dá)更好。還有其他因素導(dǎo)致Caspase-3的活性降低，例如喉癌組織在生長過程中隨著腫瘤侵襲的范圍的不斷的擴(kuò)大，會造成周圍組織缺血缺氧壞死，從而產(chǎn)生腫瘤炎性改變，產(chǎn)生大量自由基，引起細(xì)胞內(nèi)炎性因子明顯增加，引起血管內(nèi)皮細(xì)胞的破壞及痙攣，進(jìn)而出現(xiàn)低灌注，從而誘導(dǎo)bFGF表達(dá)增高，促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞分裂增殖，即可促進(jìn)組織內(nèi)毛細(xì)血管快速增生，又可抑制Caspase-3的表達(dá)，抑制腫瘤細(xì)胞凋亡作用，導(dǎo)致細(xì)快速增殖。

3 結(jié)論

目前我國喉癌的治療包括手術(shù)、放療、化療、免疫治療等，在選擇治療方案時(shí)需從多方面綜合考慮，如患者的年齡，身體狀況，腫瘤分型、侵襲范圍等。主要以手術(shù)治療為主，全喉切除術(shù)與選擇性部分喉切除術(shù)具有相同的臨床預(yù)后和轉(zhuǎn)歸，在盡可能切除腫瘤和保留部分喉功能的基礎(chǔ)上，重建喉功能和減少復(fù)發(fā)是治療的目標(biāo)之一。

c-IAP1蛋白對喉癌細(xì)胞凋亡有抑制作用，從而促使腫瘤細(xì)胞異常增殖，加速疾病的發(fā)展，有效的抑制c-IAP1蛋白的活性，未來可能成為喉癌治療的新方法。Caspase-3的表達(dá)減少或者不表達(dá)將會引起喉癌腫瘤細(xì)胞的凋亡減少，導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞增殖，加速了喉癌的浸潤和轉(zhuǎn)移。通過增強(qiáng)Caspase-3在細(xì)胞凋亡中的調(diào)控作用，有助于為喉癌患者的預(yù)防復(fù)發(fā)、合理有效的治療提供可借鑒的治療放方法，同時(shí)增加Caspase-3活性是腫瘤細(xì)胞凋亡加速的作用，將會有利于喉癌患者的治療，Caspase-3可能成為喉癌病情進(jìn)展、轉(zhuǎn)移及預(yù)后評估的一個(gè)重要參考指標(biāo)，成為新的喉癌治療新靶點(diǎn)。

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收稿日期：2017-8-14；修回日期：2017-9-13

編輯/成森endprint