PTEN基因在子宮內(nèi)膜癌中的研究進展

劉曉,岳玲,馬杏,李玉蘭,許飛雪

子宮內(nèi)膜癌(endometrial cancer,EC)是女性生殖道常見的惡性腫瘤，發(fā)病率逐年上升且趨于年輕化，嚴重威脅女性健康。磷酸酶及張力蛋白基因(phosphatase and tensin homolog deleted on chromosome ten,PTEN)是一種雙特異活性的抑癌因子，可調(diào)控細胞的正常代謝。研究發(fā)現(xiàn)PTEN在EC細胞的分化、增殖、凋亡、轉(zhuǎn)移中發(fā)揮重要作用。多項研究表明EC中PTEN存在差異表達，因此PTEN有望成為EC診斷、治療及評估預后的新靶標。本文通過總結(jié)文獻，就PTEN在EC中作用機制的研究現(xiàn)況進行綜述。

1 子宮內(nèi)膜癌概述

EC是發(fā)生在子宮內(nèi)膜的一組上皮性惡性腫瘤，近年來，全球發(fā)病率均上升，根據(jù)2019年國家癌癥中心數(shù)據(jù)顯示，2019年全球新發(fā)382 100例EC患者，約占女性新發(fā)癌癥患者的4.4%，位于發(fā)達國家女性生殖道惡性腫瘤的首位；在我國,EC的發(fā)病率約為10.28/10萬，死亡率為1.9/10萬，位居女性生殖道惡性腫瘤第二位[1]。肥胖、高血壓、糖尿病及雌激素暴露等已確認為高危因素，但具體發(fā)病原因及機制目前仍不明確。根據(jù)臨床特征不同，EC傳統(tǒng)上分為I型和 II型兩大類：I型，也稱為雌激素依賴型，約占EC病例的70%～80%，多發(fā)于絕經(jīng)前和圍絕經(jīng)期婦女，常見的基因突變類型有PTEN、PIK3CA、K-RAS、CTNNB1(Betacatenin) 等，病理類型多為子宮內(nèi)膜樣腺癌，以高分化為主，雌、孕受體多陽性，預后較好；II型，也稱為非雌激素依賴型，與雌激素關(guān)系不明確，約占EC的10%～20%，主要病理類型為乳頭狀漿液性癌，細胞分化程度低，侵襲性強，多見p53、STK15、p16、E-cadherin、C-erb-B2等基因突變，預后差。傳統(tǒng)組織學分型和分級可重復性低，各型組織學之間特點常存在重疊，不能很好地滿足臨床工作中對于預測預后和精準治療的需求。

2013年美國癌癥基因組圖譜(The Cancer Genome Atlas，TCGA)基于下一代測序技術(shù)根據(jù)體細胞突變負擔和拷貝數(shù)變化不同將EC分為4種類型：POLE超突變型、微衛(wèi)星不穩(wěn)定高突變型(MSI)、高拷貝型(CNH)和低拷貝型(CNL)。POLE突變亞組體細胞超高突變，以PTEN(94%)、FBXW7(82%)、ARID1A(76%)突變?yōu)橹?，所占EC比例最少，主要病理特征為高級別子宮內(nèi)膜樣癌伴有顯著的腫瘤內(nèi)或腫瘤周圍淋巴細胞浸潤，透明細胞癌、未分化癌及癌肉瘤也有報道，但總體預后最好，復發(fā)罕見，可能與此亞型本身生物學行為良好有關(guān)；MSI組有較高的突變負荷，約占所有EC的25%～30%，以KARS突變?yōu)橹?，伴部分PTEN突變，出現(xiàn)MLH1、MSH2、MSH6或PMS2基因突變與錯配修復相關(guān)，病理類型與POLE突變相似，但與POLE高突變型相比預后差；CNH組主要以TP53突變(92%)為主，PTEN突變罕見，病理類型主要包括幾乎所有漿液性癌(97.7%)及少部分低分化子宮內(nèi)膜樣癌、癌肉瘤和透明細胞癌，此型預后最差；CNL組突變率相對低，未見CNH組中所見的特異性基因，以PTEN(77%)、CTNNB1(52%)、PIK3R1(33%)突變?yōu)橹鳎饕ù蟛糠值图墑e子宮內(nèi)膜樣癌，相比于CNH組預后好[2-3]。有研究表明，將傳統(tǒng)的病理學診斷與TCGA分型聯(lián)合，可以建立更強的預后風險模型，為患者術(shù)后個體化精準輔助治療提供重要參考[4]。

目前，EC診斷主要以診斷性刮宮、宮腔鏡下子宮內(nèi)膜活檢為主，尚無早期診斷標志物。治療多采用子宮和附件以及盆腔和(或)腹主動脈旁淋巴結(jié)切除術(shù)的標準手術(shù)方式，術(shù)后依據(jù)病理檢查結(jié)果，如子宮肌層深部浸潤、組織學類型、有無淋巴血管間隙浸潤(lymphovascular space invasion，LVSI)等采取輔助放化療、靶向免疫治療方法改善患者預后。

2 PTEN基因概述

PTEN基因于1997年首次發(fā)現(xiàn)，位于人類10q 23.31染色體上，主要包括8個內(nèi)含子和9個外顯子，翻譯出包含403個氨基酸的蛋白質(zhì)，是人類癌癥中最常見的突變、缺失和功能失活的抑癌基因之一，具有蛋白酶及磷酸酶雙特異活性，其中磷酸酶活性發(fā)揮主要抑癌作用[5]，主要由磷酸酶催化結(jié)構(gòu)域、C2結(jié)構(gòu)域、PDZ結(jié)構(gòu)域和CK2磷酸化區(qū)構(gòu)成，其中N端的磷酸酶催化結(jié)構(gòu)域，包含兩個ATP結(jié)合序列，與磷酸化活性密切相關(guān)，調(diào)節(jié)PTEN細胞核質(zhì)定位，是發(fā)揮正常生理功能的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)；C端的PDZ結(jié)構(gòu)域富含C2結(jié)構(gòu)、PEST結(jié)構(gòu)和PDZ結(jié)構(gòu)，分別在細胞膜定位、加強PTEN的磷酸酶活性和信號的轉(zhuǎn)導、維持蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性中發(fā)揮作用[6]。PTEN基因的結(jié)構(gòu)和表達、核質(zhì)定位及轉(zhuǎn)錄和翻譯后修飾受到嚴格的調(diào)控，其異常的亞細胞定位或翻譯后修飾(或兩者同時發(fā)生)常導致惡性腫瘤的發(fā)生。

PTEN通過不同部位及機制發(fā)揮功能調(diào)節(jié)包括細胞分化增殖、代謝凋亡、血管生成、轉(zhuǎn)移浸潤等多個過程，在包括乳腺癌、前列腺癌和EC等多種惡性腫瘤發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用。從發(fā)病機制及作用部位上講，PTEN經(jīng)單泛素化或sumo-ylation調(diào)節(jié)進入細胞核，PTEN作為支架在保持基因組完整性、誘導細胞凋亡、控制細胞周期中發(fā)揮重要作用；在細胞質(zhì)中，PTEN通過調(diào)節(jié)肌醇1,4,5-三磷酸受體(IP3Rs)活性、PIP3生成等過程調(diào)節(jié)細胞正常代謝；PTEN還可調(diào)節(jié)PI3K/AKT/mTOR、MAPK/ERK、血管內(nèi)皮生長因子表達等影響細胞分化增殖、血管形成、轉(zhuǎn)移浸潤等過程。

最近的一項研究發(fā)現(xiàn)，除了最常見的403氨基酸形式的PTEN，許多細胞含有較低水平的N端延伸的酶的亞型，如PTEN-L等，這些較長的PTEN形式功能仍待進一步研究。此外，PTEN假基因(PTENP1)的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物與PTEN表達呈正相關(guān)，高水平PTENP1甲基化與EC更有利的預后相關(guān)，假基因甲基化或許可能成為EC發(fā)展的保護性因素，并且作為子宮內(nèi)膜細胞癌前狀態(tài)的標記，這一結(jié)論引起了人們的極大興趣，也使PTEN表達調(diào)控進一步復雜化[7-8]。

3 PETN與子宮內(nèi)膜癌的關(guān)系

研究表明，EC發(fā)生發(fā)展過程中原癌基因的激活及抑癌基因突變、失活發(fā)揮著重要作用。PTEN是人類癌癥中最常見的突變、缺失和功能失活的抑癌基因之一，大量研究表明，PTEN基因磷酸酶活性能夠通過拮抗酪氨酸激酶等磷酸化酶的活性起到抑制腫瘤細胞分化增殖、轉(zhuǎn)移侵襲作用。PTEN基因缺失、突變在前列腺、乳腺及卵巢等惡性腫瘤中普遍存在，有研究顯示在EC中PTEN突變?nèi)笔矢哌_50%以上，用于診斷早期子宮內(nèi)膜癌變的敏感性和特異性分別為85.3%和83.6%，認為PTEN在EC的發(fā)生發(fā)展中具有重要作用，同時也被學者稱為EC的管家基因，PTEN有望成為EC新的標記物，在EC早期診斷、治療及評估預后中發(fā)揮重要作用[9-10]。

圖1 PTEN通過不同通路對子宮內(nèi)膜惡性腫瘤細胞的作用機制

3.1 PTEN與子宮內(nèi)膜癌細胞代謝

腫瘤細胞通過“Warburg”效應(yīng)即無氧酵解方式進行能量代謝，葡萄糖代謝生成丙酮酸后不進行三羧酸循環(huán)有氧氧化，而通過乳酸脫氫酶(lactic dehydrogenase,LDH)生成乳酸轉(zhuǎn)運至腫瘤間質(zhì)形成腫瘤的酸性微環(huán)境[11]。在EC中，PTEN突變、缺失使LDH的表達上調(diào)，腫瘤細胞無氧酵解過程增強，LDH高表達還與EC的分期、分化程度和浸潤深度具有相關(guān)性。酸性微環(huán)境中惡性腫瘤細胞對外界的侵襲和轉(zhuǎn)移能力顯著增強，酸性微環(huán)境可導致正常細胞死亡和細胞外基質(zhì)降解，但對于惡性腫瘤細胞具有促進增殖作用。有研究顯示，抑制LDH的表達，可以使腫瘤細胞的無氧酵解受到阻礙，細胞增殖減慢，因此可以誘導腫瘤細胞的凋亡。劉峰等[13]通過對107例EC病例中PTEN、LDH表達水平分析證明PTEN通過調(diào)控LDH含量參與腫瘤細胞的無氧酵解途徑影響腫瘤細胞能量代謝，在EC中PTEN表達缺失，LDH含量增加、活性增強為惡性腫瘤細胞生長提供能量、促進其增殖，若抑制LDH的活性可使EC患者對抗腫瘤藥的敏感性增加，如紫杉醇、曲妥珠單抗等。

3.2 PTEN對子宮內(nèi)膜癌細胞增殖作用

3.2.1 PI3K/AKT/mTOR途徑 經(jīng)典的細胞信號轉(zhuǎn)導通路PI3K/AKT/mTOR是包括EC在內(nèi)的惡性腫瘤中最常激活的致病信號級聯(lián)通路之一，與細胞生存代謝、增殖轉(zhuǎn)移等重要過程密切相關(guān)，是癌癥發(fā)展和進展中的關(guān)鍵原癌角色，PTEN作為該通路的負調(diào)節(jié)劑可通過抑制腫瘤細胞生長增殖、轉(zhuǎn)移、浸潤從而遏制腫瘤進展。生理條件下，PTEN作為脂質(zhì)磷酸酶，將在PI3K作用下生成的磷酸化的PIP3轉(zhuǎn)換為PIP2，從而抑制PI3K信號的激活；在EC中，PTEN表達下降使得PI3K信號激活，大量下游靶點磷酸化激活，如mTOR、Bad、Caspase-9、COX-2，細胞周期抑制劑p21和p27；細胞周期抑制劑p21的T145和p27的T157磷酸化發(fā)生核排斥不能正常抑制細胞增殖，從而促進腫瘤細胞生長增殖[14-15]。車曉霞等[16]提出EC中具有多種基因突變致使該通路異常激活觸發(fā)惡性腫瘤的發(fā)生，但以PTEN表達下調(diào)使PI3K/AKT/mTOR過度激活最為常見。

3.2.2 MAPK/ERK途徑 MAPK是絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶的一種，其參與調(diào)節(jié)細胞增殖、分化凋亡和應(yīng)激反應(yīng)在內(nèi)的多種細胞病理生理過程。ERK是細胞外信號調(diào)節(jié)激酶，在Ras/Raf/MAPK/ERK途徑中有重要功能，正?；虿±項l件下均可調(diào)節(jié)細胞信號傳導，ERK的過度激活在EC的發(fā)生發(fā)展中起到了重要作用。在EC中，PTEN通過抑制MAPK途徑中原癌基因Shc的磷酸化以及ERK、RAS基因的活化，負調(diào)節(jié)MAPK/ERK信號途徑，抑制細胞增殖；此外PTEN亦能抑制MAPK激酶的磷酸化，將細胞遏制在G1期，阻礙EC細胞正常周期的轉(zhuǎn)變[17-18]。

3.3 PTEN對子宮內(nèi)膜癌血管生成的調(diào)節(jié)

新生血管的生成是腫瘤發(fā)病的中心環(huán)節(jié)，是維持腫瘤細胞存活的關(guān)鍵，血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)作為目前公認最關(guān)鍵的促血管形成因子，與惡性腫瘤之間的關(guān)系密切。PI3K/AKT信號通路的激活是正常血管生成的基礎(chǔ)，PTEN表達缺失時，不但使PI3K/AKT信號通路過度激活，還可增強缺氧誘導因子1(hypoxia inducible factor-1,HIF-1)對VEGF的誘導表達從而促進血管生成。PTEN缺失能上調(diào)VEGF啟動子活性，增加VEGF mRNA表達，促進VEGF分泌，使血管內(nèi)皮細胞增殖和腫瘤微血管生成增加。PTEN在腫瘤血管生成及VEGF表達中具有重要作用，多種惡性腫瘤中存在VEGF高表達及PTEN缺失表達。Kar S等[19]與Kotowicz B等[20]的研究表明EC患者血清中VEGF水平明顯升高與預后具有明顯相關(guān)性。因此認為，在EC中，PTEN表達下調(diào)導致VEGF水平明顯升高，增加惡性腫瘤新生血管生成，促進EC的發(fā)生發(fā)展。

3.4 PTEN對子宮內(nèi)膜癌細胞周期的調(diào)節(jié)作用

細胞周期蛋白依賴性激酶 (cyclin dependent kinases，CDK) 是細胞周期調(diào)控的核心，控制著細胞正常增殖階段的轉(zhuǎn)變，是惡性腫瘤發(fā)生、發(fā)展的關(guān)鍵蛋白激酶。細胞周期蛋白 (Cyclin) 是CDK的正性調(diào)控因子，以Cyclin-CDK復合物的形式發(fā)揮作用，CDK抑制因子 (CKI) 是CDK的負性調(diào)控因子，能競爭性地與CDK結(jié)合，抑制CDK的活性。目前已知P16INK4、P57KIP2與P27KIP等都是CDK的抑制因子。正常細胞中，PTEN的蛋白磷酸酶活性能下調(diào)cyclin D1，脂質(zhì)磷酸酶活性能上調(diào)P27KIP1，使細胞周期停滯在G1期，不能向S期轉(zhuǎn)變，防止細胞過度增殖。在EC中，PTEN表達缺失、突變，不能發(fā)揮正常生理作用，細胞周期加速進行，細胞過度增殖誘導惡性腫瘤的發(fā)生、促進惡性腫瘤的發(fā)展[21-22]。劉平等[23]對92例EC組織進行免疫組化分析，結(jié)果提示EC組織中PTEN基因表達缺失，細胞周期蛋白依賴激酶CDK表達明顯增強，認為PTEN缺失表達誘導CDK表達增加，在EC的發(fā)生發(fā)展中有重要作用，與先前研究結(jié)論相符。

3.5 PTEN對子宮內(nèi)膜癌細胞凋亡的調(diào)節(jié)

細胞凋亡(Apoptosis)是由基因調(diào)控下經(jīng)過信號轉(zhuǎn)導蛋白水解及分子調(diào)控正常過程，具有程序性、主動性和信號依賴性等特點，直接影響腫瘤細胞的活性。PTEN誘發(fā)凋亡與其去磷酸化作用密切相關(guān)，通過去磷酸化降低胞內(nèi)的PIP3水平阻斷AKT蛋白激酶B(PKB)途徑、降低抑制基因P27、BAD等的磷酸化水平，抑制細胞正常增殖，促進細胞凋亡。有研究表明，在細胞核中，PTEN作為支架結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定，且不依賴于PIP3水平，在基因組完整性、誘導細胞凋亡中發(fā)揮重要作用[24]。Kotelevets L等[25]發(fā)現(xiàn)FOXO1和FOXO3等轉(zhuǎn)錄因子也是AKT的下游靶點，廣泛分布于調(diào)控細胞增殖代謝的基因啟動子區(qū)域。FOXO3a被Akt激活后與Bim和PUMA的啟動子結(jié)合，通過誘導這些凋亡基因的轉(zhuǎn)錄啟動凋亡級聯(lián)反應(yīng)；FOXO1轉(zhuǎn)錄激活p21和p27等抑癌相關(guān)蛋白抑制細胞增殖，促進細胞凋亡，在EC等多種惡性腫瘤中具有重要作用。

3.6 PTEN對子宮內(nèi)膜癌細胞轉(zhuǎn)移浸潤的調(diào)節(jié)

局部黏著斑激酶(focal adhesion kinase,FAK)最早于1992年從雞胚成纖維細胞中分離并克隆出來，是位于胞質(zhì)的催化酪氨酸磷酸化的蛋白激酶，通過整合素、生長因子等信號轉(zhuǎn)導通路調(diào)控細胞的增殖、黏附、遷移等生物學行為。FAK處在整合素、生長因子多條信號通路的交匯點，磷酸化FAKTyr397位點的酪氨酸是生長因子和整合素通路促進細胞活動及保持自身活性不可或缺的條件。FAK通過自身Tyr397的磷酸化激活與P130等下游分子信號相結(jié)合往下游信號通路傳遞信號。在EC中，PTEN能使FAK及其下游信號通路中多種信號去磷酸化，同時抑制Shc的磷酸化以及Ras基因的活化，影響正常信號的轉(zhuǎn)導致細胞局部黏附和運動遷移功能受到遏制，從而影響癌細胞遷移、浸潤[26-27]。Hu X等[28]通過對宮內(nèi)膜病變患者進行分析證實EC患者FAK明顯高表達于子宮內(nèi)膜良性病變，其高表達及異常活化促進EC的遠處轉(zhuǎn)移。FAK介導的非激酶依賴的信號通路，如GTP/STAT1通路等，也參與調(diào)控EC細胞的轉(zhuǎn)移和侵襲過程，具體機制待進一步研究[29]。

3.7 PTEN與子宮內(nèi)膜癌的靶向治療

眾所周知，多聚腺苷二磷酸核糖聚合酶(poly ADP-ribose polymerase,PARP)抑制劑已用于治療乳腺癌、卵巢癌等，且已在臨床上取得較好的效果。最近的證據(jù)提出，與BRCA突變細胞一樣，PTEN突變細胞也具有增加DNA雙鏈斷裂和同源重組缺陷的特征。研究表明，PTEN表達異常對PARP抑制劑更加敏感，PTEN通過延緩受損細胞的G2到M期進展，為DNA雙鏈斷裂通過同源重組修復留出了時間，在基因組完整性方面發(fā)揮作用[30-31]。由于EC經(jīng)常出現(xiàn)PTEN和TP53基因突變，間接參與同源DNA重組途徑，Musacchio L等[32]在一些體內(nèi)和體外研究對PARP抑制劑在EC中的療效進行了研究，效果良好。此外，PI3K抑制劑已在臨床使用，效果待臨床研究，未來對PTEN值得進一步研究，為EC靶向治療尋求新方向。

3.8 PTEN與子宮內(nèi)膜癌預后

在分析子宮內(nèi)膜病變患者PTEN的表達意義時發(fā)現(xiàn)，從單純性增生、復雜性增生、不典型增生到子宮內(nèi)膜樣癌，PTEN的缺失率逐漸增高。EC患者群體中，PTEN表達水平與腫瘤體積、分化程度、病理類型及淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移等相關(guān)，PTEN突變或缺失往往提示預后不良。石麗娟等[33]通過對EC患者的PTEN表達水平、臨床病理特性及預后相關(guān)性進行分析，得出PTEN表達缺失率越高臨床病理特征越差，患者更易預后不良。Eva coll-de等[34]對EC患者的病理及預后進行Meta分析證實PTEN基因正常表達對EC患者預后具有積極效應(yīng)，PTEN缺失與無病生存期和總生存期較短之間存在顯著相關(guān)性。

4 結(jié)語

EC是婦科常見的惡性腫瘤之一，PTEN基因自發(fā)現(xiàn)以來一直是EC的研究熱點，它受多基因、多因素調(diào)控，通過多條信號通路調(diào)控細胞分化增殖，誘導細胞凋亡，促進血管生成，參與轉(zhuǎn)移浸潤等過程。目前PTEN表達缺失突變僅局限于I型EC，在II型EC中尚未發(fā)現(xiàn)該特點。隨著研究進展，PTEN有望成為EC的生物標志物，可用于EC的早期診斷、臨床治療及預后評估，為EC早防早治提供更多新的思路，也為基因水平治療提供新的靶點和方向，為臨床預后評估提供重要參考。