基于表觀遺傳學探討中醫(yī)藥防治宮頸癌的機制研究

郭琦，韓鳳娟

（1.黑龍江中醫(yī)藥大學，黑龍江 哈爾濱 150040；2.黑龍江中醫(yī)藥大學附屬第一醫(yī)院，黑龍江 哈爾濱 150040）

宮頸癌是婦科常見的惡性腫瘤，其發(fā)病率僅次于乳腺癌，在全球范圍內(nèi)，每年大約有50 多萬女性死于宮頸癌，并且近年來其發(fā)病年齡呈現(xiàn)年輕化的趨勢，嚴重危害女性身心健康［1－2］。

人乳頭瘤病毒（human papilloma virus，HPV）感染被認為是宮頸癌發(fā)病的最重要的危險因素，高危型HPV 感染被認為是宮頸癌發(fā)病的必要但不充分條件［3］。90%以上的HPV 感染是暫時性的，能夠被機體的自身免疫系統(tǒng)清除，但其清除機制并不明確［4］。宮頸癌的發(fā)病過程中高危型HPV 持續(xù)感染不足以引起宮頸上皮細胞永生化和轉(zhuǎn)化，可能與其他因素持續(xù)影響HPV 感染有關，在此過程中表觀遺傳學在宮頸癌的發(fā)生、發(fā)展過程中起到不可忽視的作用［5－6］。

長久以來，人們一直認為腫瘤的發(fā)生是基因突變引起的，然而隨著基因測序技術的發(fā)展，眾多科研工作者發(fā)現(xiàn)表觀遺傳學在腫瘤調(diào)控中發(fā)揮著重要的作用［7］。表觀遺傳學指DNA 序列不發(fā)生變化，基因表達發(fā)生可遺傳的改變。主要機制是將除遺傳信息以外的其他可遺傳物質(zhì)誘發(fā)在細胞增殖和發(fā)育過程中能夠穩(wěn)定傳遞。該過程不依賴DNA 傳遞，有絲分裂或者減數(shù)分裂都不會使其發(fā)生丟失［8］，主要包括DNA甲基化、組蛋白修飾和非編碼RNA 調(diào)控等。因此，本文將從幾個方面概述中醫(yī)藥通過表觀遺傳調(diào)控干預宮頸癌治療的作用機制。

1 DNA甲基化修飾

1.1 DNA甲基化修飾與宮頸癌

人類基因組中DNA 甲基化修飾與宮頸癌的發(fā)生、發(fā)展和治療關系密切。基因組中DNA 甲基化的水平受到DNA 甲基化轉(zhuǎn)移酶DNMTl、DNMT3A、DNMT3B的調(diào)控［9］。在甲基化轉(zhuǎn)移酶催化下使胞嘧啶磷酸鳥嘌呤二核苷酸（CpG）5′端C 原子與S－腺苷甲硫氨酸（SAM）提供的活性甲基發(fā)生共價結(jié)合，形成DNA 的甲基化修飾。在體內(nèi)的CpG 一種以散在形式分布，成為CpG 位點，另一種以富含CG 的DNA 序列存在，被稱為CpG 島［10］。大約50%人類基因組中含有CpG 島，該序列常位于上游調(diào)控區(qū)具有管家基因或組織特異表達基因作用的基因啟動子之前，表明該序列與基因調(diào)控關系密切。

研究發(fā)現(xiàn)在腫瘤組織中一些抑癌基因DNA 高度甲基化或者原癌基因低甲基化，導致抑癌基因失活或沉默，癌基因誘導激活，從而誘導癌變發(fā)生［11］。WENTZENSEN 等［12］研究宮頸癌樣本中不同基因的甲基化狀態(tài)，其中在宮頸癌組織樣本中超過60%出現(xiàn)甲基化水平異常，并發(fā)現(xiàn)死亡相關蛋白激酶1（DAPK1）、細胞黏附分子1（CADM1）和β 視黃酸受體（RARβ）在整個研究中始終顯示出甲基化水平。

DAPK1 是γ 干擾素介導的凋亡正向調(diào)節(jié)因子，能與多種細胞死亡相關信號通路相聯(lián)系的抑癌基因［13］。對132 例宮頸病變樣本研究發(fā)現(xiàn)，正常宮頸鱗狀上皮、宮頸上皮瘤變和宮頸癌組織中DAPK1 基因甲基化比率分別為0%、18.3%和65.4%，甲基化水平與病變程度呈正相關，然而DAPK 蛋白表達與病變程度呈負相關［14］，表明宮頸癌的發(fā)生與DAPK 啟動子基因的高甲基化相關。CADM1 又稱為肺癌腫瘤抑制因子1（TSLC1），具有維持細胞間黏附穩(wěn)定和細胞骨架構建功能［15］。OVERMEER 等［16］研究宮頸癌病變樣本發(fā)現(xiàn)，正常宮頸組織、宮頸上皮瘤變和宮頸癌組織CADM1甲基化程度分別為5%、30%和83%，CADM1 蛋白表達與宮頸病變呈負相關，說明CADM1基因異常甲基化與宮頸癌發(fā)生密切相關。RARβ 是細胞核受體超家族成員之一，介導視黃酸抑制腫瘤細胞生長的關鍵受體，屬于抑癌基因，宮頸病變組織研究發(fā)現(xiàn)隨著宮頸病變程度加重，RARβ 基因高甲基化程度逐漸增大［17］。在宮頸癌早期篩選過程中DAPK1、CADM1和RARβ 甲基化水平常作為宮頸癌判斷和病情分級的重要指標，甲基化水平側(cè)面反映疾病的嚴重程度，并且在宮頸癌治療過程中靶向調(diào)控甲基化水平，成為宮頸癌治療的新靶點［18］。

宮頸癌細胞在增殖和分化過程中CyclinD1 和MYC 蛋白在周期調(diào)控發(fā)揮著重要的作用，高度甲基化能夠直接引起細胞周期調(diào)控失控［19］，APC 具有維持細胞黏附及細胞間信號傳遞作用，在宮頸癌細胞中常見高度甲基化，可能與宮頸癌的高度轉(zhuǎn)移性相關［20］，PTEN、FHIT 和P16INK4A 是常見的抑癌基因，調(diào)控細胞凋亡、增殖和分化等作用，該基因的高度甲基化，預示著宮頸癌惡性程度高、預后不良且有較高的復發(fā)率［21－23］，并且研究發(fā)現(xiàn)MGMT 基因異常與腫瘤耐藥相關［24］。

1.2 中藥與DNA甲基化

研究發(fā)現(xiàn)天花粉蛋白能夠逆轉(zhuǎn)人宮頸癌細胞HeLa 和Caski 的APC、TSLC1 基因和去甲基化作用進而發(fā)揮抗腫瘤作用，同時重組天花粉蛋白對人宮頸癌HeLa 細胞的p27 基因及宮頸癌Caski 細胞的p73 基因有明顯的去甲基化作用，這種作用可能通過抑制DNA甲基轉(zhuǎn)移酶1 作用實現(xiàn)［25－26］。姜黃素（Curcumin）能夠使宮頸癌細胞（SiHa）去甲基化，進而促進RARβ2表達［27］，姜黃素對人宮頸癌HeLa 細胞p16 和MGMT 具有去甲基化作用［28］。劉暢等［29］研究發(fā)現(xiàn)，苦參堿聯(lián)合順鉑能夠增加對宮頸癌SiHa 細胞抑制作用，增加宮頸癌SiHa 細胞對順鉑的敏感性，可能機制是調(diào)控TSLC1基因表達。

2 組蛋白修飾

2.1 組蛋白修飾與宮頸癌

當前研究發(fā)現(xiàn)組蛋白能夠被共價修飾，引起染色體結(jié)構變化，在調(diào)控真核生物體基因表達中發(fā)揮重要作用，這種組蛋白修飾包括乙?；?、甲基化、泛素化和磷酸化等修飾。其中組蛋白特定位點的甲基化、去甲基化，乙酰基化和去乙?；揎検钱斍把芯孔疃嗟慕M蛋白修飾［30－31］。

組蛋白乙?；D(zhuǎn)移酶（HAT）和組蛋白去乙?；福℉DAC）參與調(diào)節(jié)組蛋白乙?；癄顟B(tài)，HAT 能夠催化組蛋白乙酰化，導致染色體結(jié)構松散，進而激活靶基因轉(zhuǎn)錄；HDAC 能夠使組蛋白去乙酰化，導致染色體固縮，抑制基因的轉(zhuǎn)錄。研究發(fā)現(xiàn)組蛋白乙?；軌蚋淖?nèi)旧w結(jié)構，組蛋白中帶正電荷的去乙?；揎椖軌蛭龓ж撾姾傻腄NA 使染色體結(jié)構保持穩(wěn)定，進而抑制基因轉(zhuǎn)錄，這是腫瘤發(fā)生、發(fā)展和治療的一個重要機制［32－33］。

組蛋白去乙酰酶抑制劑（HDACi）已經(jīng)成為一種高效、低毒、光譜的新型抗腫瘤藥物，能夠提高染色質(zhì)組蛋白乙酰化水平，促使腫瘤細胞分化或凋亡［34－35］。在腫瘤發(fā)生過程中組蛋白修飾進而調(diào)控原癌基因和抑癌基因發(fā)揮著重要的作用。磷酸化組蛋白H3（PHH3）是一種抗磷酸化的組蛋白H3抗體，在細胞凋亡階段不發(fā)生磷酸化，在細胞分裂期高度磷酸化，在病變的宮頸上皮細胞中表達增強，能夠促進細胞轉(zhuǎn)分化和細胞增殖，能夠?qū)⑵渥鳛楹朔至褬擞浳镞M行定量分析，與腫瘤的惡性程度、預后不良呈正相關［36］。研究發(fā)現(xiàn)在宮頸癌組織中隨著病變程度的增加，PHH3 表達逐漸增加，表明PHH3 表達與宮頸癌密切相關［37］。組蛋白是染色質(zhì)基本結(jié)構核小體的重要組成部分，乙?；揎椧鹑旧|(zhì)結(jié)構重塑，在細胞增殖、分化和凋亡的基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控發(fā)揮關鍵作用［38］。研究發(fā)現(xiàn)RAR－β2 基因啟動子沉默與組蛋白乙酰化修飾有關，在宮頸癌SiHa、HeLa細胞研究發(fā)現(xiàn)組蛋白去乙?；敢种苿┞?lián)合視黃醇化合物能夠顯著上調(diào)組蛋白乙酰化水平，增加RAR－β2的表達，促使腫瘤細胞停滯在G1 期，抑制腫瘤細胞生長，進而發(fā)揮協(xié)同抗宮頸癌作用［39］。

2.2 中藥與組蛋白修飾

白藜蘆醇屬于非黃酮類多酚化合物，存在于葡萄、藜蘆等植物中。研究發(fā)現(xiàn)白藜蘆醇對腫瘤的起始、促進和進展三個過程均有明顯的抑制作用，能夠多途徑對宮頸癌發(fā)揮抑制作用［40］。姜黃素能夠明顯上調(diào)HeLa細胞內(nèi)組蛋白H3的乙?；剑龠Mp53的乙?；?、p53 基因和蛋白的表達，進而抑制宮頸癌HeLa 細胞的增殖；HCAC1 和MDM2 能夠形成MDM2－HCAC1復合物會介導p53 的去乙酰化，進而增加p53 降解［41］。以上內(nèi)容表明姜黃素具有HDACs 抑制劑作用，抑制p53 去乙酰化作用，表明姜黃素有望作為去乙?；敢种苿┏蔀閷m頸癌治療藥物。

3 miRNA調(diào)控

3.1 miRNA調(diào)控與宮頸癌

miRNA是有19～23堿基組成的非編碼單鏈RNA，能夠與靶mRNA 分子3′端非編碼區(qū)互補結(jié)合，進而參與靶基因的降解和翻譯，調(diào)控靶基因的表達［42］。早期研究認為非編碼RNA 不參與任何生物學活動和功能。近年研究發(fā)現(xiàn)非編碼RNA 廣泛參與調(diào)控機體整個生命活動過程，對細胞生長發(fā)育、生理功能，尤其是惡性腫瘤的發(fā)生、發(fā)展過程發(fā)揮重要的作用［43］。

研究發(fā)現(xiàn)宮頸癌組織中有29種miRNA表達異常，13 個miRNA 表達升高，16 個miRNA 表達下降［44］。在宮頸癌組織中miR203、miR372 被認為具有抑癌作用，通過下調(diào)細胞周期調(diào)節(jié)蛋白A1和細胞周期依賴性蛋白激酶2表達，進而抑制細胞增殖［45］。

miR－203 在宮頸癌組織中呈低表達，在動物實驗研究中發(fā)現(xiàn)miR－203通過下調(diào)血管內(nèi)皮生長因子表達進而抑制宮頸癌細胞的增殖、血管生成和腫瘤生長，進一步研究不同階段的宮頸癌脫落細胞發(fā)現(xiàn)miR－203高度甲基化，使用去甲基化藥物能夠逆轉(zhuǎn)其表達［46－47］，這表明miRNA 啟動子區(qū)域高度甲基化關閉miRNA 啟動子區(qū)域染色質(zhì)結(jié)構，進而使具備腫瘤抑制功能的miRNA 表達沉默。作為具有抑癌基因活性的miRNA，能夠抑制癌細胞侵襲、遷移的能力。YAO 等［48］發(fā)現(xiàn)，miR－203、miR－164b、miR－203－3P、可以作為原癌基因，抑制HPGD 的表達，從而促進宮頸癌細胞株的增殖能力，有利于細胞的遷移。XU等［49］發(fā)現(xiàn)在宮頸癌細胞中miR－211 通過靶向調(diào)控MUC4 的表達，進而抑制癌細胞的侵襲、遷移以及間質(zhì)轉(zhuǎn)分化。YAO 等［50］研究發(fā)現(xiàn)miR－27b 和VEGF 的表達密切相關，通過調(diào)節(jié)VEGF 的表達進而影響腫瘤血管的生成，增強癌細胞的侵襲、遷移的能力。miR－21 在體內(nèi)通過靶向調(diào)控多種細胞凋亡相關基因，促進細胞增殖和抗凋亡，參與多種腫瘤的發(fā)生、發(fā)展和侵襲轉(zhuǎn)移等過程，最新研究發(fā)現(xiàn)miR－21與腫瘤化療耐藥密切相關［51－52］。研究發(fā)現(xiàn)宮頸癌Hela/DDP 耐藥細胞中的miR－21 表達明顯升高，siRNA 干擾能夠明顯改善順鉑耐藥性，可能是通過調(diào)控PTEN 表達而發(fā)揮作用［53］。在宮頸癌樣本中miR－199a 表達顯著升高，抑制其表達后會抑制細胞生長和促進宮頸癌細胞對順鉑的敏感性［54－55］。

3.2 中藥與miRNA調(diào)控

表沒食子兒茶素沒食子酸酯（EGCG）［56］是茶葉中特有的兒茶素，含量約占綠茶兒茶素總量的50%～80%，生物活性較高。研究EGCG 對4種宮頸癌細胞株中has－miR－210、has－miR－29、has－miR－203 和has－miR－125 表達的影響發(fā)現(xiàn)，EGCG 能夠抑制宮頸癌細胞增殖，機制是調(diào)控miRNA 表達而發(fā)揮作用［57］。姜黃素是一種從姜黃中提取得到的黃色色素，研究發(fā)現(xiàn)姜黃素能夠抑制宮頸癌HeLa細胞生長和增殖，對宮頸癌細胞起到放療增敏作用，還能抑制宮頸癌細胞誘發(fā)的裸鼠移植瘤生長及淋巴轉(zhuǎn)移［58］，進一步研究發(fā)現(xiàn)姜黃素通過調(diào)控miR－21 激活靶基因Stat－3 抑制宮頸癌細胞凋亡，通過下調(diào)宮頸癌組織CD105 和Stat－3表達，降低血清Gal－3 和VEGF 水平來發(fā)揮抗宮頸癌的作用［59］。喜樹堿是從喜樹樹皮和枝干中分離出來的抗癌成分，研究發(fā)現(xiàn)miR－125b 在宮頸癌細胞凋亡過程中表達下調(diào)，調(diào)控Bak1、Mcl1 和p53 蛋白表達升高，因此喜樹堿治療宮頸癌的機制被認為是通過miR－125b 線粒體通路靶向3′非翻譯區(qū)Bak1、Mcl1 和p53 基因從而促進腫瘤細胞凋亡［60］。β－谷甾醇在治療宮頸癌過程中具有很好的療效［61］，研究發(fā)現(xiàn)β－谷甾醇能夠使宮頸癌耐藥細胞株中hsa－miR－21 表達下調(diào)，hsa－miR－143、hsa－miR－10b 表達上調(diào)，靶基因TP53、PDCD4、JNK1 表達升高，RAC3 表達下降進而誘導宮頸癌耐藥細胞凋亡［62］。

4 LncRNA調(diào)控

4.1 LncRNA調(diào)控與宮頸癌

LncRNA是長度為200個核苷酸的非編碼RNA，由poly（a）尾巴、5′－cap 和啟動子結(jié)構組成，具有豐富的mRNAs 結(jié)構特征［63］。LncRNA 不具備編碼蛋白質(zhì)的功能，在細胞內(nèi)主要發(fā)揮以下幾方面的作用：①作為信號分子在細胞的生理過程中發(fā)揮作用；②引導與特定蛋白連接，進而引導核糖核酸蛋白復合物至特定位點；③誘導與靶點結(jié)合，阻礙其在細胞核或細胞質(zhì)中發(fā)揮作用；④支架LncRNA 能夠招募不同的效應器［64］。LncRNA 還能與miRNA 相互作用形成交聯(lián)網(wǎng)絡在基因調(diào)控中發(fā)揮作用，還能夠干擾特定DNA 轉(zhuǎn)錄從而抑制基因表達［65］。lncRNA 在宮頸癌的發(fā)生、發(fā)展過程中起著關鍵作用。研究發(fā)現(xiàn)肺腺癌轉(zhuǎn)移相關轉(zhuǎn)錄子1（MALAT1）位于11q13號染色體上，該基因下調(diào)能夠限制宮頸癌細胞遷移，抑制體內(nèi)宮頸癌細胞的生長。進一步通過MALAT1/miR－124/RBG2 信號通路研究發(fā)現(xiàn)，MALAT1能夠促進細胞運動，加速宮頸癌細胞上皮轉(zhuǎn)分化增強細胞侵襲和轉(zhuǎn)移能力，影響凋亡蛋白Caspase－3、Bax 和Bcl－xL 表達，同時MALAT1能夠調(diào)節(jié)miR－145 表達影響宮頸癌細胞凋亡［66－68］。HOX 基因的反義基因間RNA（HOTAIR）是一種較長的基因間LncRNA（LincRNA），位于人染色體12q13.13，可通過改變靶基因特性進而導致癌細胞轉(zhuǎn)移［69］。研究發(fā)現(xiàn)HOTAIR 能夠上調(diào)VEGF、MMP－9 和間質(zhì)轉(zhuǎn)分化相關基因β－catenin、Vimentin 表達，降低E－cadherin 表達，進而增強宮頸癌的腫瘤侵襲性［70］。

4.2 中藥與LncRNA調(diào)控

槲皮素是一種天然黃酮類化合物，具有抗炎、抗氧化、擴張血管和抗腫瘤等多種生物學活性，并且對宮頸癌細胞的增殖和轉(zhuǎn)移具有抑制作用［71］。進一步研究發(fā)現(xiàn)槲皮素可通過下調(diào)長鏈非編碼RNA HOTAIR 靶向調(diào)控miR－23b/MAPK1 作用于人宮頸癌SiHa 細胞，進而抑制宮頸癌細胞增殖、遷移和侵襲［72－73］。

5 小結(jié)與展望

宮頸癌是婦科常見的惡性腫瘤，雖然宮頸癌篩查、HPV 疫苗接種及針對高危型HPV 持續(xù)感染治療的開展和普及，在一定程度上降低了宮頸癌的發(fā)病率及病死率，但宮頸癌的早期診斷和治療仍有極其重要的意義。

近年來大量研究表明：后基因組的以外的其他可遺傳物質(zhì)能夠在細胞增殖和發(fā)育的過程中穩(wěn)定傳遞，且該過程不依賴于DNA，在此過程中表觀遺傳學調(diào)控發(fā)揮著重要的作用［7－8］。中醫(yī)藥對宮頸癌的治療獨具特色，是宮頸癌治療中不可或缺的一部分。中藥及中藥復方成分復雜、作用靶點多樣，能夠通過表觀遺傳修飾中DNA 甲基化、組蛋白修飾、非編碼RNA 調(diào)控等多種方式發(fā)揮抗腫瘤作用，降低腫瘤細胞浸潤和轉(zhuǎn)移。深入探討“中藥－宮頸癌－表觀遺傳學”之間的關系，研究中藥干預表觀遺傳修飾在宮頸癌發(fā)生、發(fā)展過程中的作用，有利于宮頸癌的早期診斷和個體化治療，為中藥發(fā)揮抗腫瘤作用提供科學依據(jù)。

然而，影響表觀遺傳修飾的因素多種多樣，其參與表觀遺傳的方式也貫穿了整個基因表達的全過程，單一的影響因素或表觀遺傳方式并不能充分體現(xiàn)此過程的全貌，且某些基因的表達同時受到多種表觀遺傳修飾因素的影響［74］。因此，未來需將中醫(yī)藥作用于宮頸癌的相關基因組數(shù)據(jù)進行整合分析判斷，使表觀遺傳學更加全面合理地為宮頸癌的診斷、防治及耐藥提供科學的依據(jù)和精準的方向。