PTEN、Cyclin E與子宮內(nèi)膜癌.doc

PTEN、Cyclin E與子宮內(nèi)膜癌【關(guān)鍵詞】 基因，腫瘤抑制；細胞周期蛋白E；癌，子宮內(nèi)膜樣子宮內(nèi)膜癌是女性生殖系統(tǒng)中常見的惡性腫瘤，近年來，由于內(nèi)環(huán)境、外環(huán)境各方面的影響，發(fā)現(xiàn)該腫瘤的發(fā)病率有所上升，并且發(fā)病的年齡較以往呈年輕化，對女性的健康質(zhì)量威脅很大。然而，它的發(fā)病機理至今尚未清楚，隨著分子生物學研究的不斷進展和突破，已知子宮內(nèi)膜癌與其它惡性腫瘤一樣，本質(zhì)是細胞生長周期調(diào)節(jié)失控，細胞呈無限制、自主增生和分裂1。這些收獲為探討和發(fā)現(xiàn)子宮內(nèi)膜癌的發(fā)生和發(fā)展提供了新的途徑和依據(jù)。最近發(fā)現(xiàn)2的抑癌基因PTEN蛋白被發(fā)現(xiàn)在人體多種腫瘤包括子宮內(nèi)膜癌中有突變，其中在子宮內(nèi)膜癌中的突變率為32%55%，比已知的P53等基因的突變率高3。這一發(fā)現(xiàn)使子宮內(nèi)膜癌的研究又向前推進了一步。細胞周期素E（Cyclin E）是細胞周期素家族成員中的一員，是細胞周期G1/S期轉(zhuǎn)換間的關(guān)鍵因子，也是細胞周期素依賴激酶（CDK）的正調(diào)節(jié)因子，它選擇性地激活CDK家族中的CDK2，形成復合物Cyclin E/CDK2以及表達自身的量，促進G1/S期轉(zhuǎn)換的完成，并且對正常細胞生長起正負調(diào)節(jié)作用，在這個過程中，Cyclin E過度表達能縮短細胞G1期，提前進入S期，加快轉(zhuǎn)換的步伐和增加輪回數(shù)，造成細胞無限增殖——腫瘤形成。在子宮內(nèi)膜癌的研究過程中，PTEN和Cyclin E在其中所起的作用備受關(guān)注。現(xiàn)綜述如下：1 PTEN的生物學作用 已知抑癌基因與原癌基因是相拮抗的。許多蛋白酪氨激酶是由原癌基因編碼，PTEN是與之相拮抗的抑癌基因，兩者的平衡則參與和完成細胞周期調(diào)控正常細胞生長和分化，兩者平衡失調(diào)則會導致細胞惡性轉(zhuǎn)化。在人類腫瘤細胞系的基因轉(zhuǎn)移實驗及對人類腫瘤發(fā)生的研究中得到證據(jù)：PTEN缺失的鼠胚胎顯示細胞明顯增生和胚胎死亡，在PTEN缺失的腫瘤細胞系轉(zhuǎn)入野生型PTEN，能抑制細胞的生長并誘導凋亡，在許多不同組織來源的人類腫瘤都存在PTEN的異常。PTEN被發(fā)現(xiàn)突變在10q23區(qū)，定位分析顯示4：PTEN具有磷酸酶區(qū)域，包含N端蛋白酪氨酶和C端脂質(zhì)磷酸酶兩種磷酸酶活性，N端和C端分別與張力蛋白和磷酯酰肌醇三磷酸（PIP3）高度同源，并且具有相同的活性功能。PIP3是一些細胞生長因子在細胞內(nèi)信號傳遞的分子，即能刺激細胞生長，又可以阻斷細胞凋亡。PIP3是PTEN作用的主要底物，當PIP3激活信號傳遞激酶，這些已具有活性的激酶便促進細胞進入到分裂周期早期G1期，并且阻止細胞發(fā)生凋亡，因此PIP3含量增多，活性激酶亦增多，細胞分裂增殖就增加。PTEN的脂質(zhì)磷酸酶的作用是減少PIP3中的一個磷酸根，改變它的結(jié)構(gòu)而降低PIP3在細胞內(nèi)的含量，減弱或阻斷其下游蛋白激酶途徑，使細胞周期在G1期被阻斷或是促使細胞發(fā)生凋亡。研究人員在體外研究實驗中發(fā)現(xiàn)4，純化的PTEN能從PIP3上轉(zhuǎn)移特異的磷酸基因，通過基因工程方法使人細胞內(nèi)的PTEN產(chǎn)量高于正常值時，他們發(fā)現(xiàn)細胞內(nèi)PIP3濃度降低。即PTEN的信號傳導途徑：PTEN/PIP3/PKB（蛋白激酶B），鼠胚胎的研究也發(fā)現(xiàn)了PTEN缺失，其細胞內(nèi)PIP3含量就增高，影響PTEN對PIP3的脫磷酸作用，減弱了PTEN的調(diào)控作用。PTEN通過對信號反應來表達自身的量而進行調(diào)節(jié)蛋白激酶的活性。從而達到平衡細胞生長周期的作用。如果PTEN丟失突變，這種平衡作用就會失去，細胞將會在無限制狀態(tài)下生長。導致PTEN功能喪失突變的同時也使其喪失了脂質(zhì)磷酸酶的活性，但蛋白磷酸酶活性仍保留，這一發(fā)現(xiàn)表明PTEN抑制腫瘤功能只依賴于它的脂質(zhì)磷酸酶活性，而這一作用是在細胞周期的早期。 PTEN的磷酸酶與張力蛋白同源，能使局部粘附激酶去磷酸化，抑制局部粘附激酶的活性，影響細胞與細胞及細胞外基質(zhì)的相互作用，抑制細胞的浸潤和轉(zhuǎn)移。Tian5發(fā)現(xiàn)過表達的PTEN抑制成纖維細胞的遷移，反之則刺激遷移的進行，因此提出PTEN是抑制腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移的基因。 以前認為PTEN是定位于細胞胞漿中，現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)胞漿和核膜、核內(nèi)都可以有PTEN的表達，近來的研究發(fā)現(xiàn)PTEN表達水平的高低與病人的病理分級及預后有關(guān)，病人預后越差、惡性程度越高，其PTEN表達水平越低。 目前尚無定論PTEN對腫瘤的抑制作用最終是通過細胞對信號的反應從而通過抑制細胞來實現(xiàn)。但是目前普遍認為是由脂質(zhì)磷酸酶活性使PIP3去磷酸化和磷酸酶使局部粘附激酶去磷酸化途徑來共同完成。2 PTEN在子宮內(nèi)膜癌中的變化 PTEN能使細胞周期依賴激酶抑制劑（如P27等）去磷酸化而降低它在細胞內(nèi)的水解代謝水平。An等6認為，P27是PTEN調(diào)節(jié)細胞周期的下游信號分子，不同組織學類型的子宮內(nèi)膜癌中PTEN、P27表達水平不同；Cao等7研究報道，在轉(zhuǎn)錄水平和蛋白水平上，子宮內(nèi)膜癌和內(nèi)膜上皮瘤樣病變中PTEN的表達均明顯低于子宮內(nèi)膜增生和正常子宮內(nèi)膜組織，認為PTEN突變是子宮內(nèi)膜癌發(fā)生的早期事件；國內(nèi)學者劉琴及高慶蕾等8，9的研究顯示，PTEN蛋白在正常子宮內(nèi)膜、子宮內(nèi)膜非典型增生和子宮內(nèi)膜癌中的表達逐漸降低，均提示了PTEN蛋白的表達異常出現(xiàn)在子宮內(nèi)膜癌的早期。近年來由于外環(huán)境的影響，子宮內(nèi)膜癌的發(fā)病率呈上升趨勢。正常月經(jīng)周期中PTEN的RNA水平，分泌期較增殖期增生7倍，這表明作為子宮內(nèi)膜癌抗癌因子的孕激素能增加PTEN水平。內(nèi)膜樣癌是內(nèi)膜癌中最常見的組織類型，是由組織學上的癌前病變發(fā)展而來，早期識別這些癌前病變對早期識別危險性和預防性治療有重大意義。我們的研究也發(fā)現(xiàn)10，從正常子宮內(nèi)膜→子宮內(nèi)膜增生→子宮內(nèi)膜非典型增生→子宮內(nèi)膜樣癌PTEN的陽性表達率逐漸降低，非典型增生組和內(nèi)膜樣癌組與增生組和正常組比較差異性顯著。提示PTEN的缺失是子宮內(nèi)膜上皮細胞癌變的早期事件。 所有的資料都顯示PTEN基因突變僅局限于子宮內(nèi)膜樣癌，臨床上少見的漿液性和透明性腺癌中未檢測到該基因突變。已知子宮內(nèi)膜樣癌在組織上由于有一定程度的宮內(nèi)膜分化，多數(shù)病人預后較好，而漿液性腺癌多發(fā)生于萎縮無增生的子宮內(nèi)膜，病人預后較差，這兩種不同的子宮內(nèi)膜癌的腫瘤基因突變機制不同。隨著研究PTEN的深入已發(fā)現(xiàn)PTEN可能通過多種機制導致功能性失活，包括結(jié)構(gòu)水平、轉(zhuǎn)錄水平和蛋白水平的異常，但是還有很多問題仍未解決，PTEN的上游調(diào)節(jié)分子不清楚，PTEN介導的信號失活在腫瘤發(fā)生發(fā)展中起重要作用，是一個極其重要的腫瘤抑制基因，因此進一步研究結(jié)果有重要的現(xiàn)實意義。3 Cyclin E與腫瘤 Cyclin E是細胞周期的限速因子，調(diào)節(jié)細胞周期的循環(huán)和過程，只存在于細胞周期的G1/S期內(nèi)，它在G1期含量逐漸上升，G1晚期達到高峰。即Cyclin E的合成、降解僅發(fā)生在G1/S期內(nèi)，只在這一時相發(fā)揮作用。Cyclin E能特異性地與細胞周期依賴激酶（CDK2）結(jié)合形成復合物，二者是細胞周期調(diào)控的基本分子，CDK2的活性依賴于Cyclin E的存在。但是CDK2在整個細胞周期中均呈恒定表達，而它的活性只能隨Cyclin E的出現(xiàn)而顯現(xiàn)。Cyclin E/CDK2復合物可以使底物（pRb）磷酸化，然后啟動DNA合成，CDK抑制蛋白（CKIs）能抑制Cyclin E的活性，不同的物質(zhì)可以通過CKIs之間直接或間接的相互作用影響Cyclin E的表達。Cyclin E/CDK2復合物隨著Cyclin E的高峰期，在細胞分化進入S期前顯示短暫而強烈的酶活性，可以使底物（pRb）磷酸化，釋放轉(zhuǎn)錄因子E2F，然后啟動DNA合成，使細胞通過起始點進入S期，這就是正常的CDK2/pRb/E2F路徑。Cyclin E是E2F的調(diào)控因子，同時也是E2F作用的底物，可以不依賴pRb的方式促進G1/S期轉(zhuǎn)化，構(gòu)成一個自動調(diào)節(jié)途徑。在正常情況下，底物的磷酸化首先需要CyclinD/CDK4，然后由Cyclin E/CDK2接替參與來完成，在異常情況下，Cyclin E無規(guī)律地過度表達存在于整個細胞周期中并持續(xù)地激活CDK2，底物磷酸化持續(xù)進行，繼而細胞異常增殖。同時Cyclin E的過度表達可導致染色體不穩(wěn)定，這也說明了Cyclin E/CDK2在G1/S期轉(zhuǎn)化中的調(diào)節(jié)功能可能對保持染色體穩(wěn)定性是非常重要的，因此，維持Cyclin E的含量正常，對保證細胞周期有序地完成非常重要。已知細胞周期調(diào)控是在各期的檢查點上進行的11，G1晚期存在一個重要的細胞周期檢查點，決定G1/S期轉(zhuǎn)換，又稱起始點，Cyclin E在G1期累積的含量程度及各種細胞內(nèi)外信號在此整合，決定著細胞增殖分化越過檢查點、或細胞死亡、或退出細胞周期進入G0期12，13。 目前普遍認為14，CyclinD組與腫瘤的發(fā)生關(guān)系密切，其CDKs/pRb/E2F路徑在細胞周期中有重要作用，研究發(fā)現(xiàn)Cyclin E是CyclinD的重要下游限速靶蛋白，也發(fā)現(xiàn)在CyclinD缺失的條件下，Cyclin E可以替代CyclinD使細胞周期正常進行?？梢酝茢郍1期CDKs/pRb/E2F路徑是多細胞生物進化過程中將細胞外刺激信號和Cyclin E活性聯(lián)系起來的途徑，通過Cyclin E的表達控制起始點，該途徑在幾乎所有的人類惡性腫瘤中都遭到破壞，因此，Cyclin E在惡性腫瘤細胞增殖中的作用至關(guān)重要。 在大多數(shù)的腫瘤研究中，免疫組化標記方法顯示，Cyclin E在核內(nèi)表達，而在胞漿內(nèi)合成和降解，通常情況下快速轉(zhuǎn)運至核內(nèi)發(fā)揮作用，但常常在胞漿內(nèi)觀察到被染色，可能是Cyclin E的合成增加，而降解減少或是核內(nèi)轉(zhuǎn)運障礙，因為Cyclin E主要是在核內(nèi)參與細胞分裂，故普遍將核染色陰性而胞漿著色的腫瘤細胞視為陰性表達。4 Cyclin E在子宮內(nèi)膜癌中的變化 許多惡性腫瘤組織如胃癌、肺癌、卵巢癌、乳腺癌、子宮內(nèi)膜癌等的研究中都發(fā)現(xiàn)Cyclin E高表達，這些學者認為Cyclin E的升高在惡性腫瘤中是首發(fā)事件，在癌的發(fā)生和發(fā)展過程中先于各種癌基因發(fā)揮作用，并與其他癌基因產(chǎn)物協(xié)同作用，單一過量的癌基因產(chǎn)物不足以使細胞發(fā)生惡性轉(zhuǎn)化，人們已經(jīng)認識到癌癥很可能就是一類細胞周期疾病。佘遠萍等15的研究顯示，在子宮內(nèi)膜癌中Cyclin E的陽性表達率為70%，顯著高于正常子宮內(nèi)膜和子宮內(nèi)膜非典型增生組織，是在子宮內(nèi)膜癌中常見而且是早期出現(xiàn)的分子異常。我們研究發(fā)現(xiàn)10，從正常子宮內(nèi)膜→子宮內(nèi)膜增生→子宮內(nèi)膜非典型增生→子宮內(nèi)膜樣癌，Cyclin E的陽性率逐漸升高，并與子宮內(nèi)膜樣癌的病理分級有關(guān)，與肌層浸潤深度、臨床分期無關(guān)，在子宮內(nèi)膜樣癌中，Cyclin E與PTEN蛋白的表達呈顯著的負相關(guān)關(guān)系。5 結(jié)束語 綜上所述，Cyclin E在腫瘤發(fā)生中的重要作用，可為腫瘤提供預后信息，但導致腫瘤發(fā)生的機理仍不十分清楚，有待今后的研究揭示。鑒于Cyclin E蛋白在細胞周期起始點的調(diào)控作用，有望成為未來癌癥治療的靶蛋白及判斷腫瘤預后的標志物?！緟⒖嘉墨I】 1穆玉蘭，孫雅紅，湯春生.細胞周期素與惡性腫瘤J.國外醫(yī)學(腫瘤學分冊)，1998，25（6）：330-331.2Li J，Yen C，Liaw D，et al.PTEN，a putative protein tyrosine phosphatase gene mutated in human brain，breast，and prostate cancer J.Science，1997，275(5308)：1943-1947.3Tashiro H，Blazes MS，Wu R，et 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