神經(jīng)生長(zhǎng)因子及突觸核蛋白家族基因同腫瘤關(guān)系的研究

劉祎皓，張琪琦，菅志遠(yuǎn)通信作者

(桂林醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院胃腸外科，廣西 桂林 541000)

0 引言

神經(jīng)生長(zhǎng)因子NGF及其受體TrkA及p75受體(p75NTR)在腫瘤細(xì)胞的增值、分化及凋亡中起到了很重要的作用，NGF及其受體NGFR之間的相互作用一定程度上可能會(huì)影響腫瘤細(xì)胞的凋亡。突觸核蛋白家族多見于神經(jīng)突觸，包括α-Synucleins(SNCA)，β-Synucleins(SNCB)和γ-synuclein(SNCG)。一些文獻(xiàn)報(bào)道反映，SNCA基因啟動(dòng)子甲基化水平用于結(jié)直腸腫瘤術(shù)前診斷的靈敏度及準(zhǔn)確度均較高。而SNCG在多種腫瘤組織中呈高表達(dá)狀態(tài)，這也就證實(shí)了該基因?qū)σ恍盒阅[瘤的發(fā)展過程起到不同程度的推進(jìn)作用。隨著生活質(zhì)量的不斷提高，人類對(duì)健康的追求越來越高，但與此同時(shí)惡性腫瘤的發(fā)病率亦逐年增長(zhǎng)。因此，對(duì)于腫瘤的發(fā)生機(jī)制以及高效診斷的研究也就愈發(fā)受到國內(nèi)外學(xué)者的重視。

1 NGFR基因、SNCA基因、SNCG基因

1.1 NGFR基因

1.1.1 NGFR基因的結(jié)構(gòu)

NGFR基因?qū)儆赥NF受體家族，已知它含有α、β、γ3個(gè)亞基，通過與細(xì)胞表面的兩類受體結(jié)合而發(fā)揮作用，一類是由原癌基因TrkA編碼的高親和力蛋白酪氨酸激酶，由細(xì)胞膜外部、跨膜部、胞質(zhì)部三個(gè)部分組成。另一類作為腫瘤壞死因子受體(TNFR)家族的一員，被稱為低親和力受體(p75NTR)，是一種抑癌基因，同樣由胞質(zhì)區(qū)、跨膜區(qū)和細(xì)胞外區(qū)組成。

1.1.2 NGFR基因的功能

當(dāng)NGF與TrkA結(jié)合使得TrkA激活時(shí)，一系列的磷酸化級(jí)聯(lián)反應(yīng)啟動(dòng)激活抗凋亡蛋白的生物效應(yīng)。p75NTR則通過改變周期中調(diào)節(jié)蛋白的表達(dá)水平，同時(shí)增加G1期細(xì)胞數(shù)量來影響細(xì)胞周期，進(jìn)而抑制腫瘤的生長(zhǎng)。此外，P75與TrkA在淋巴轉(zhuǎn)移上有協(xié)同作用。P75增強(qiáng)了NGF與TrkA的結(jié)合力，從而增加腫瘤淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移幾率[2]。

1.2 SNCA基因

1.2.1 SNCA基因的結(jié)構(gòu)

α-synuclein作為一種突觸前蛋白基因，位于人體第4號(hào)染色體中，由SNCA基因編碼，由140個(gè)氨基酸組成，由氨基末端、中間疏水、羧基末端三個(gè)結(jié)構(gòu)域組成。SNCA是一個(gè)天然的不折疊、無序蛋白，正常生理狀態(tài)下缺乏穩(wěn)定的三維結(jié)構(gòu)，通常以無規(guī)則卷曲形式存在。

1.2.2 SNCA基因的功能

Garcia- Reitboeck等[3]、Greten-Harrison等[4]的研究發(fā)現(xiàn)，在胚胎發(fā)育期，SNCA通過參與神經(jīng)遞質(zhì)的釋放和貯存影響胎兒神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育[5]。Cabin等[6]在小鼠實(shí)驗(yàn)中經(jīng)超微電鏡觀察到該基因可敲除神經(jīng)元中某些突觸囊泡。與此同時(shí)，該實(shí)驗(yàn)通過連續(xù)重復(fù)的電刺激作用的實(shí)驗(yàn)，同樣證實(shí)SNCA能通過調(diào)節(jié)突觸囊泡池的大小來發(fā)揮作用。

1.3 SNCG基因

1.3.1 SNCG基因的結(jié)構(gòu)

神經(jīng)突觸核蛋白γ(synuclein，SNCG)是一種主要在大腦的突觸前末梢和外周神經(jīng)系統(tǒng)中表達(dá)的可溶性小分子蛋白，定位于染色體10q23，長(zhǎng)約5kb，由5個(gè)外顯子構(gòu)成，轉(zhuǎn)錄成1kb的mRNA，編碼127氨基酸的多肽。

1.3.2 SNCG基因的功能

SNCG在人體某些器官中呈現(xiàn)高表達(dá)信號(hào)，比如大腦，但在心臟、結(jié)腸、卵巢中則呈現(xiàn)低表達(dá)狀態(tài)，甚至在胸腺、乳腺、前列腺等器官零表達(dá)。更有趣的是，在胚胎初期，SNCG及其mRNA并未在人腦結(jié)構(gòu)中發(fā)現(xiàn)，但在成人期，發(fā)現(xiàn)人的丘腦、海馬、大腦和小腦皮質(zhì)中十分豐富。SNCG在多種腫瘤組織中表達(dá)，通過DNA甲基化、轉(zhuǎn)錄因子SP1結(jié)合位點(diǎn)影響、激動(dòng)蛋白-1(Activator protein1，AP-1)激活等途徑實(shí)現(xiàn)在腫瘤細(xì)胞中的異常表達(dá)。但其在正常組織以及癌旁組織中卻幾乎不表達(dá)[7]。

2 三種基因與常見腫瘤的關(guān)系

2.1 乳腺癌

NGF與TrkA結(jié)合后通過誘導(dǎo)信號(hào)傳導(dǎo)級(jí)聯(lián)反應(yīng)，啟動(dòng)抗腫瘤細(xì)胞凋亡傳導(dǎo)通路，促使NGF生成，從而發(fā)揮其促腫瘤效應(yīng)。還可通過激活乳腺癌中p185HER的活性，產(chǎn)生促進(jìn)癌細(xì)胞生長(zhǎng)的生物信號(hào)。此外，NGF可通過縮短細(xì)胞周期來加速乳腺癌細(xì)胞增殖的速度，發(fā)揮其促腫瘤生長(zhǎng)作用。

SNCG與乳腺癌惡性表型表達(dá)成正相關(guān)，文獻(xiàn)報(bào)道中提到SNCG能激活ERK信號(hào)通路引起乳腺癌轉(zhuǎn)移，同時(shí)抑制ERK信號(hào)通路，反向調(diào)控SNCG蛋白表達(dá)水平。因此，下調(diào)SNCG表達(dá)水平能降低乳腺癌轉(zhuǎn)移的概率，與乳腺癌的發(fā)生發(fā)展以及預(yù)后具有相關(guān)性[8-10]。

2.2 卵巢癌

Dissen等[11]用免疫組化的方法測(cè)定NGF兩種受體(p75NTR和TrkA)在小鼠卵巢中的表達(dá)和分布的實(shí)驗(yàn)中得出結(jié)論：NGF及其受體參與卵泡的增值與分化，是初級(jí)卵泡生長(zhǎng)過程所必需的[12]。劉鳳娟等[13]研究顯示，VEGF與NGFF的表達(dá)存在顯著相關(guān)性，提示NGF與p-trkA之間的作用影響VEGF的表達(dá)水平，通過促進(jìn)血管的生成來調(diào)控腫瘤的生長(zhǎng)過程。Li等[14]的研究提出NGF通過WNT/β-catenin通路促進(jìn)卵巢腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移。Bruening等[15]發(fā)現(xiàn)，卵巢癌中SNCG蛋白過表達(dá)發(fā)生在基因轉(zhuǎn)錄水平。Fekete等[16]經(jīng)過一項(xiàng)meta分析得出結(jié)論：SNCG能夠作為卵巢癌患者預(yù)后及復(fù)發(fā)率判斷的指標(biāo)，且靈敏度優(yōu)于其他腫瘤標(biāo)記物。

2.3 前列腺癌

Klwaja等[17]通過細(xì)胞周期分析，p75NTR作為一種前列腺腫瘤抑制因子，它可通過增強(qiáng)細(xì)胞周期靜止，減少腫瘤細(xì)胞的增殖，同時(shí)加快細(xì)胞的凋亡的過程實(shí)現(xiàn)抑制前列腺癌細(xì)胞的生長(zhǎng)。而SCNG在與雄激素密切相關(guān)的腫瘤中也有著過度表達(dá)的現(xiàn)象。SNCG可作為前列腺癌的特異性腫瘤相關(guān)標(biāo)志，為前列腺癌的早期診斷、治療提供一定的依據(jù)。

2.4 膀胱癌

在對(duì)膀胱癌發(fā)病機(jī)制的研究中發(fā)現(xiàn)，p75NGFR通過抑制細(xì)胞增殖和促進(jìn)其凋亡發(fā)揮其作為抑癌基因的“使命”。在陳志剛等[18]的研究中我們發(fā)現(xiàn)，SNCG在膀胱癌組織中高水平表達(dá)，膀胱癌組織中抗SNCG抗體檢測(cè)能反映該基因的表達(dá)水平，且特異性較高。因此，SNCG作為新的有效的膀胱癌分子標(biāo)志物，在今后用于診斷及術(shù)后預(yù)后判斷的作用值得深究。

2.5 結(jié)直腸癌

周凱等[19]對(duì)結(jié)直腸癌組織中NGFR mRNA表達(dá)的研究顯示NGFR啟動(dòng)子甲基化是導(dǎo)致結(jié)直腸癌NGFR表達(dá)降低的主要原因之一，且與TNM分期呈負(fù)相關(guān)。Lind等[20]研究發(fā)現(xiàn)，SNCA在直腸癌細(xì)胞株中表現(xiàn)為高甲基化水平，在結(jié)腸癌中甲基化比例也高達(dá)70%以上。Ye等[21]對(duì)結(jié)直腸癌組織、癌旁組織中突觸核蛋白家族基因表達(dá)水平進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)SNCG蛋白表達(dá)水平與腫瘤分化程度成正相關(guān)，且在高表達(dá)者中，淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移率較低表達(dá)群體明顯升高。由此可知，SCNG也參與了腫瘤的發(fā)生發(fā)展過程，可作為結(jié)直腸癌預(yù)后判斷的一種檢測(cè)指標(biāo)。

2.6 甲基化與惡性腫瘤的關(guān)系

DNA甲基化是指將S-腺苷甲硫氨酸(S-adenosyl methionine，SAM)轉(zhuǎn)移到特定堿基的過程，需要在DNA甲基轉(zhuǎn)移酶的幫助下完成[22]。目前有研究認(rèn)為，作為DNA甲基化過程中最重要的程序之一的表觀遺傳修飾，在胃腸道惡性腫瘤患者體內(nèi)被證實(shí)存在異常。結(jié)直腸癌中有超過400個(gè)基因，因甲基化修飾而失活，且甲基化程度與腫瘤分化、分期密切相關(guān)[23]。隨著近年來表觀遺傳學(xué)研究的深入開展，在胃腸道腫瘤，尤其是胃癌研究中，屢次發(fā)現(xiàn)啟動(dòng)子高甲基化造成多種抑癌基因失活。因此，DNA甲基化在未來腫瘤研究中可作為一項(xiàng)重要的切入方向。

3 總結(jié)和展望

綜上所述，NGFR、SNCA、SNCG的異常甲基化可視為導(dǎo)致惡性腫瘤組織中上述三種基因表達(dá)下調(diào)或者缺失的主要原因，并且是引起這些惡性腫瘤發(fā)生發(fā)展的重要因素。已有初步研究證實(shí)NGFR、SNCA在結(jié)直腸癌進(jìn)展過程中處于低表達(dá)狀態(tài)與其啟動(dòng)子的異常甲基化有關(guān)，而SNCG作為突觸核蛋白家族中的一員，也被發(fā)現(xiàn)在宮頸癌、乳腺癌、前列腺癌、胃癌、結(jié)直腸癌等多種惡性腫瘤中均有異常表達(dá)。胃組織細(xì)胞與結(jié)直腸組織細(xì)胞在胚胎期同屬于一個(gè)胚胎干細(xì)胞，因此，我們推測(cè)，NGFR、SNCA在胃癌組織中可能也為低表達(dá)，而引起低表達(dá)的原因，同樣可能與其啟動(dòng)子的異常甲基化有關(guān)，然而其確切情況尚需深入研究。而兩者甲基化對(duì)胃癌的影響，在國內(nèi)外尚未發(fā)現(xiàn)相關(guān)報(bào)道。因此研究NGFR、SNCA在胃癌中的表達(dá)情況及NGFR、SNCA啟動(dòng)子的甲基化情況、胃癌這三者之間的關(guān)系，具有重要意義。并且NGFR、SNCA甲基化很有可能成為胃癌早期診斷和預(yù)后的重要指標(biāo)，對(duì)提高胃癌的早期診斷從而改善患者的生存質(zhì)量都具有一定的理論支持和臨床意義。