PAX基因與子宮內(nèi)膜癌的相關(guān)性研究

王 琳 孫 琳 董 燕 陳亞慧 王亞楠

1.濟寧醫(yī)學(xué)院臨床醫(yī)學(xué)院，山東濟寧 272013；2.濟寧醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院婦三科，山東濟寧 272029

子宮內(nèi)膜癌（endometrial cancer，EC）的發(fā)生是一個多步驟的過程，涉及前體病變與表觀遺傳，其生物學(xué)、臨床、組織學(xué)和遺傳特征均有明顯的異質(zhì)性。近年來，子宮內(nèi)膜癌的發(fā)病率隨著人口老齡化與肥胖率的增加而上升，經(jīng)陰道超聲在鑒別良性、惡性子宮內(nèi)膜病變方面仍然不足，其特異性在有癥狀的婦女中為36%～68%[1]，且并非所有子宮內(nèi)膜惡性腫瘤都伴有子宮內(nèi)膜增厚。傳統(tǒng)的病理特征，如組織病理類型、分級、子宮肌層浸潤和淋巴血管間隙浸潤，在評估預(yù)后方面具有重要的作用，但仍表現(xiàn)出一定的差異[2]。因此，迫切需要新的生物標(biāo)志物單獨使用或與當(dāng)前的以細(xì)胞病理學(xué)為基礎(chǔ)的方法聯(lián)合用于EC的早期診斷與預(yù)后風(fēng)險評估。

Paired box（PAX）基因是在脊椎動物和無脊椎動物中發(fā)現(xiàn)的高度保守的轉(zhuǎn)錄因子家族，從20世紀(jì)80年代末開始，隨著現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)的出現(xiàn)，研究人員開始研究一類包含“配對”DNA結(jié)合區(qū)域的轉(zhuǎn)錄因子，這些在生物體發(fā)育過程中具有調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄能力的蛋白質(zhì)被稱為“主調(diào)控因子”配對框蛋白，不同的配對框蛋白活性參與不同惡性腫瘤的發(fā)生，現(xiàn)被認(rèn)為是癌癥進展的重要因素[3]。

1 PAX基因

1.1 PAX基因概述

PAX基因家族在促進細(xì)胞增殖、遷移、存活以及在胚胎組織發(fā)育和細(xì)胞分化中起到重要作用，PAX基因突變與多種人類疾病相關(guān)（如小眼癥、無眼癥、缺損、甲狀腺功能減退、急性淋巴細(xì)胞白血?。4]。已知人類和其他哺乳動物在各自的單倍體基因組中擁有9個PAX基因（PAX1～PAX9）。然而，在其他脊椎動物中，PAX基因的數(shù)量是不同的，從鳥類和一些爬行動物的7個到斑馬魚的15個，人類的9個PAX基因位于8個不同的染色體上，八肽連接子或部分或全同源域（homeodomain，HD）的存在將PAX蛋白細(xì)分為四組[5-6]：Ⅰ組為PAX1、PAX9；Ⅱ組為PAX2、PAX5、PAX8；Ⅲ組為PAX3、PAX7；Ⅳ組為PAX4、PAX6，其中Ⅰ組缺乏HD，表明HD不是其DNA結(jié)合所必需的。PAX蛋白在Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ組包含部分或全同源DNA結(jié)合域，這允許他們結(jié)合和調(diào)節(jié)獨特的基因靶標(biāo)亞群。Ⅰ組、Ⅱ組和Ⅲ組的PAX蛋白均包含一個八肽連接器，可以通過輔因子結(jié)合來控制PAX蛋白的反式激活。

1.2 PAX基因與腫瘤

1.2.1 PAX1 PAX1基因位于染色體20p11.2，參與人類的骨骼、甲狀旁腺和胸腺的發(fā)育。PAX1啟動子的甲基化是一種重要的表觀遺傳調(diào)控，多種腫瘤的發(fā)生相關(guān)，如宮頸癌[7-8]、口腔鱗癌[9]、食管鱗狀細(xì)胞癌[10]、EC[11]等，并且對這些腫瘤的診斷具有較好的敏感性和特異性。

PAX1基因在檢測宮頸上皮內(nèi)腫瘤CIN3級及更嚴(yán)重病變（CIN3+）方面有應(yīng)用前景，其敏感性和特異性均大于80%，結(jié)合宮頸細(xì)胞細(xì)胞學(xué)或HPV 16、18基因分型，可以顯著提高檢測宮頸癌的準(zhǔn)確性，PAX1基因的甲基化已被認(rèn)為是宮頸癌篩查的潛在生物標(biāo)志物[8，12]。Cheng等[9]的研究表明口腔癌組織中PAX1基因的甲基化水平顯著高于鄰近正?？谇火つそM織（P＜ 0.01），Kaplan-Meier生存曲線顯示PAX1陽性的口腔鱗癌患者3年總生存期較PAX1陰性患者明顯縮短（P=0.02），從而證實PAX1甲基化與口腔鱗癌的侵襲性進展和不良預(yù)后有關(guān)。已知PAX1啟動子在食管鱗狀細(xì)胞癌中呈高度甲基化，在致癌應(yīng)激源、表皮生長因子（epidermal growth factor，EGF）和白細(xì)胞介素-6（interleukin-6，IL-6）等致癌細(xì)胞因子表達時，PAX1可能作為一種腫瘤抑制因子，通過與H3K4甲基轉(zhuǎn)移酶、H3K9/DNA去甲基酶的合作上調(diào)多種磷酸酶基因的表達，包括蛋白酪氨酸磷酸酶受體類型R（protein tyrosine phosphatase receptor type R，PTPRR） 和雙特異性磷酸酶（dual-specificity phosphatases，DUSPs）（DUSP1、DUSP5、DUSP6），從而抑制EGF和IL-6介導(dǎo)的致癌信號激酶的激活[4，7，13]。此外，癌癥靶向治療的耐藥性是一個難題，酪氨酸激酶抑制劑（tyrosine kinase inhibitors，TKIs）在肺癌中顯示出顯著的治療效果，然而，患者經(jīng)常對治療產(chǎn)生耐藥性，代償性致癌激酶級聯(lián)反應(yīng)，例如MAPK、PI3K/AKT和SRC/AKT通路，可能會使TKIs無效，而PAX1激活的磷酸酶可以抑制多種MAPK途徑和SRC激酶，由此可見，PAX1的重新激活磷酸酶可能是抑制多種致癌激酶通路的一種策略，可以解決腫瘤治療過程中耐藥性的問題[7]。

1.2.2 PAX2 PAX2是小鼠神經(jīng)形成過程中最早表達的PAX基因，該基因突變可致其編碼產(chǎn)物的功能異常，進而導(dǎo)致腎、眼等器官發(fā)育不良[14]。PAX2在腎臟發(fā)育過程中的暫時性表達，引起了研究者們的注意，在人腎癌細(xì)胞系中，抑制PAX2可加速細(xì)胞凋亡，降低細(xì)胞增殖，并使細(xì)胞對其他化療藥物敏感，即靶向PAX2可能是一種可行的抗腎癌治療方法[14]。其他腫瘤，包括乳腺癌[15]、卵巢癌[16]、Wilms瘤[17]等，都與PAX2有關(guān)系。大約70%乳腺癌為雌激素受體（estrogen receptor，ER）α陽性，研究表明PAX2和他莫昔芬通過維持腫瘤抑制因子的高水平轉(zhuǎn)錄來共同發(fā)揮抗腫瘤作用[15]，PAX2通過抑制ER陽性（ER+）乳腺癌中ERBB2/HER2的轉(zhuǎn)錄而成為乳腺癌治療的關(guān)鍵靶點。在自發(fā)性卵巢表面上皮來源的高級別漿液性卵巢癌模型中，PAX2通過增加環(huán)氧化酶2（cyclooxygenase-2，COX-2）和減少絲氨酸蛋白酶1（htrA serine peptidase 1，HTRA1）的表達來降低癌細(xì)胞的增殖和轉(zhuǎn)移，突出了PAX2對腫瘤的抑制作用[16]。

1.2.3 PAX8 PAX8在身體不同器官中發(fā)揮重要作用，特別是甲狀腺[18]、腎臟和苗勒氏導(dǎo)管系統(tǒng)[19]。免疫組織化學(xué)染色被用于檢測不同上皮癌中PAX8的表達，并將他們與 PAX8 陰性腫瘤區(qū)分開來。PAX8基因功能異?？蓪?dǎo)致多種甲狀腺疾病，包括甲狀腺功能減退、濾泡性甲狀腺腺瘤和甲狀腺癌的發(fā)生，在甲狀腺濾泡癌中，t（2；3）（q13；p25）染色體易位致PAX8基因與過氧化物酶體增殖物激活受體γ融合產(chǎn)生融合蛋白PPFP[20-21]，使之成為甲狀腺癌治療的新靶點。Bleu等[22]發(fā)現(xiàn)PAX8是腎細(xì)胞癌（renal cell carcinoma，RCC）細(xì)胞中的致癌基因，Ozcan等[23]進一步證實了這一觀點，美國RCC患者中PAX8陽性率為82%～89%，提示PAX8可作為診斷工具，在臨床診斷RCC中發(fā)揮支持作用。

2 PAX基因與EC的關(guān)系

2.1 PAX1

大多數(shù)EC進展緩慢，患者往往在確診前數(shù)月就有異常陰道流血的癥狀，這為早期診斷與治療提供了機會[24]。Ⅰ型EC大多由子宮內(nèi)膜不典型增生（atypical hyperplasia，AH）發(fā)展而來[25]，術(shù)前基于有限的組織樣本病理檢查來鑒別AH與EC具有一定的挑戰(zhàn)性，約17%～50%因AH行子宮切除患者術(shù)后證實為EC[26]，因此，有必要開發(fā)新的、基于分子的、補充的工具，以改善病理診斷。

由于子宮頸和子宮內(nèi)膜都起源于苗勒氏導(dǎo)管系統(tǒng)，在宮頸癌中發(fā)生高甲基化的PAX1基因在EC中也可能發(fā)生了高甲基化。Liu等[11]進行了一項回顧性研究，對201例子宮內(nèi)膜標(biāo)本進行免疫組織化學(xué)染色，結(jié)果表明PAX1在正常子宮內(nèi)膜（93.3%）、單純性增生子宮內(nèi)膜（97.2%）和不典型增生子宮內(nèi)膜（87.5%）中表達較高，而在EC中僅有30.1%表達，AH患者組織中PAX1蛋白表達水平顯著高于EC組（P＜ 0.001），且與總體存活率成正比?？梢奝AX1蛋白可能在子宮內(nèi)膜樣癌的發(fā)生發(fā)展中起重要作用，PAX1基因作為抑癌基因，在癌組織中的表達降低是癌癥形成的重要因素。PAX1蛋白表達可作為子宮內(nèi)膜癌與癌前病變鑒別診斷的潛在組織病理學(xué)標(biāo)志物，似乎也可能是評估EC患者預(yù)后的重要因素。因此，有必要進行更大規(guī)模的前瞻性研究來證實，并評估PAX1用于區(qū)分復(fù)雜的不典型增生合并和不合并子宮內(nèi)膜癌的可能性。

2.2 PAX2

眾所周知，雌激素在子宮內(nèi)膜癌的發(fā)生、生長、侵襲和轉(zhuǎn)移中具有重要意義，雌二醇（E2）通過激活ERα和ERβ發(fā)揮功能，有研究證實，PAX2是子宮內(nèi)膜細(xì)胞中ERα的下游靶標(biāo)，E2通過ERα激活PAX2基因，從而促進EC細(xì)胞的生長[27]。他莫昔芬作為激素反應(yīng)型乳腺癌首選治療藥物，在子宮中顯示出部分雌激素活性，Wu等[28]將EC細(xì)胞株（ECC-1）種植到去卵巢小鼠體內(nèi)，在PAX2表達不變的情況下，接受E2或他莫昔芬治療的小鼠腫瘤生長顯著超過未接受治療小鼠，在PAX2過表達的ECC-1腫瘤移植的無瘤小鼠中，也可以觀察到腫瘤的顯著增長，雌激素或他莫昔芬治療進一步促進了腫瘤的生長，而PAX2基因敲除組小鼠，雌激素和他莫昔芬對腫瘤生長的刺激作用大大減弱，這些實驗足以表明，PAX2是雌激素和他莫昔芬刺激子宮內(nèi)膜癌生長的關(guān)鍵效應(yīng)器。

Raffone等[16]指出EC和癌前病變患者內(nèi)膜中PAX2的表達完全缺失和表達降低顯著高于正常子宮內(nèi)膜，Colina等[29]也得出類似結(jié)論，正常內(nèi)膜組織、癌前病變和EC組織中，PAX2蛋白表達水平逐漸降低，分別為64%、29%和23%，這似乎表明了PAX2基因在子宮內(nèi)膜癌發(fā)生中的抑癌作用。建立PAX2敲低和過表達子宮內(nèi)膜細(xì)胞系[30]，PAX2基因的下調(diào)能夠抑制細(xì)胞增殖、遷移、侵襲能力，并導(dǎo)致細(xì)胞的G2/M期停滯，而PAX2的過表達則可促進子宮內(nèi)膜癌細(xì)胞的增殖、遷移、侵襲和G1-S轉(zhuǎn)變。

鑒于以上研究發(fā)現(xiàn)可能表明PAX2基因在子宮內(nèi)膜癌的發(fā)生發(fā)展中具有雙重作用（腫瘤抑制基因和致癌基因），因此，仍需要進一步的研究來證實和驗證這些結(jié)果。

2.3 PAX8

PAX8是女性生殖道前體組織苗勒氏系統(tǒng)的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子，F(xiàn)u等[31]使用PAX8-rtTA Tre-Cre Ai9小鼠的譜系追蹤顯示，PAX8在成年小鼠整個發(fā)情周期持續(xù)表達，主要存在于子宮內(nèi)膜上皮細(xì)胞而非基質(zhì)細(xì)胞中，是維持子宮內(nèi)膜上皮細(xì)胞穩(wěn)態(tài)再生的主要貢獻者。研究發(fā)現(xiàn)PAX8基因在子宮漿液性癌（uterine serous carcinomas，USC）中表達上調(diào)。USC約占子宮內(nèi)膜癌的3%～10%，通常呈高度惡性，具有深肌層侵襲（myometrial invasion，MI）、淋巴血管侵襲（lymphovascular invasion，LVI）和更具侵襲性的臨床癥狀。

一項由229例EC患者參與的研究顯示[32]，子宮漿液性癌和透明細(xì)胞癌以及癌肉瘤中的PAX8表達程度高于子宮內(nèi)膜樣腺癌，且與高腫瘤分級、LVI和MI相關(guān)，PAX8陽性患者的總體存活率為55.9%，而PAX8陰性患者為80.04%。另一項對97名原發(fā)性EC患者進行了為期10年的隨訪研究表明[18]，PAX8陽性表達與非子宮內(nèi)膜樣癌（Ⅱ型）和高級別癌顯著相關(guān)，人類p53基因在其第一外顯子中含有一個PAX結(jié)合位點，該結(jié)合位點在整個進化過程中都是保守的，PAX8能夠抑制p53啟動子反式激活，直接或間接地影響p53的表達或功能，從而在EC的發(fā)展中起到抗細(xì)胞凋亡的作用。

綜上所述，PAX8陽性表達的EC患者臨床預(yù)后更差，表明其可能是EC患者預(yù)后不良的潛在生物標(biāo)志物，抑制PAX8的活性可能對癌癥治療產(chǎn)生重大影響，Ⅱ型EC對傳統(tǒng)化療具有耐藥性，因此進行針對性的靶向治療以沉默PAX8可能是一種很有前途的治療選擇。

3 總結(jié)與展望

PAX蛋白是正常的器官形成和組織穩(wěn)態(tài)所必需的，其作用機制復(fù)雜，在人類不同腫瘤中發(fā)揮促進或抑制腫瘤的功能，與EC的發(fā)生有著密切關(guān)系。盡管臨床對PAX基因有豐富的了解，但仍需進行大規(guī)模臨床研究來評估PAX基因?qū)C早期診斷與預(yù)后評估的功效。