【摘要】 近年来对肿瘤的形成机制的研究,发现均与基因的变异、缺失、畸形和细胞凋亡受到抑制有关。Survivin是近期发现的凋亡抑制蛋白,是凋亡抑制蛋白家族成员之一,具有抑制细胞凋亡的作用; PTEN是第一个被发现的具有磷酸酯酶活性的抑癌基因,参与细胞生长、增殖、迁移和凋亡过程的调控。研究表明Survivin的过表达和PTEN的失活均与肿瘤的发生发展有关,本文就Survivin和PTEN的分子结构、组织分布、作用机制及应用于膀胱癌发生发展、诊断、预后和治疗上的进展进行综述。
【关键词】 Survivin;PTEN;细胞凋亡;抑癌基因;膀胱癌
膀胱癌是我国最常见的泌尿系统恶性肿瘤,发生率在男性肿瘤中已上升至第4位,在女性肿瘤中位居第8位,其主要的病理类型是膀胱移行细胞癌,约占90%以上[1]。膀胱癌具有复发率较高的特点,且复发后肿瘤恶性度增高,浸润和转移等恶性行为有所增强。因此进一步研究膀胱癌的发生发展机制,寻找能够有效预测其生物学行为的指标,对其早期诊断、指导治疗和预后具有重要的意义。
1 Survivin与膀胱癌
1.1 Survivin基因定位及分子结构 Survivin,又名生物存活素,是近年来发现的凋亡抑制蛋白(inhibitor of apoptosis proteins)基因之一,基因全长14.7kb,定位于染色体的17q25,编码产生1个由142个氨基酸组成的相对分子质量为16.5x103胞浆蛋白,只含有1个BIR结构,该结构被认为是Survivin发挥抗凋亡作用的部位,且有Cys-Pro-Thr三个氨基酸组成的片段插入将此结构分为两部分;其羧基末端缺乏辅助泛素降解IAPs-Caspase复合物的环指状结构,代之以一个特征性的长42个氨基酸的α-螺旋蛋白质家族模体(motif),是微管结合所必需[2]。其包含4个外显子和3个内含子,与EPR-1的序列呈反向互补,其转录的前体RNA通过选择性剪切形成不同的成熟mRNA,翻译成4种不同的蛋白:Survivin、Survivin-2B、Survivin-Ex3和Survivin-3B。
1.2 Survivin的组织分布 Survivin广泛表达于各种胚胎组织中,并受生长发育调节。随着胚胎发育成熟,分布逐渐局限,表达水平逐渐降低。Survivin除了在胚胎和胸腺组织中有着微弱的表达外,在其他正常组织中都检测不到。当正常细胞发生转化或者细胞恶变时又重新获得表达,高表达于膀胱癌、肝癌、结肠癌、恶性黑色素瘤、肺癌等人体肿瘤组织[3]。
1.3 Survivin的生物学作用 Survivin的表达与细胞增殖、分裂、凋亡有关。Survivin在胚胎组织中规律性表达,参与细胞的生长、分化。Li F等用细胞分裂阻断剂分别将Hela细胞阻断在G1期、S期和G2/M期;检测细胞内源性Survivin RNA表达,发现在G1期不能检获Survivin RNA,而在S期Survivin RNA表达增加6. 2倍, G2/M期Survivin RNA表达上调40倍。Survivin基因含有多转录启始点(multiple transcription start sites),调节G2/M期调节基因表达的半衰期。该基因依赖细胞增殖信号介导而进入核内,与细胞周期调节子cdk4结合,导致cdk2/cyclin的激活和Rb磷酸化。Survivin /cdk4的形成使p21释放,使cdk4与Pro-caspase作用而抑制细胞凋亡。Survivin能通过阻止caspase激活,抑制Bax, Fas和足叶乙甙( etoposide)等各种刺激诱导的细胞凋亡。caspase激活是凋亡推进的关键环节; Survivin可通过阻止caspase-9前体的构象改变以阻止下游caspases-3、caspases-6和caspases-7前体的蛋白分解过程,从而抑制凋亡信号的传导。Survivin使裂解的caspase-3或caspase-7黏合在bcl-2的下游,直接抑制蛋白酶caspase-3和caspase-7进而抑制细胞凋亡。Survivin还能通过抑制细胞色素C的释放,在线粒体水平参与抗凋亡,并作用于各种凋亡通路末端效应子。
1.4 Survivin与膀胱癌
1.4.1 Survivin与膀胱癌的发生、发展 Survivin特异性地上调表达于肿瘤组织,而在正常膀胱黏膜组织不表达,使其有可能成为高敏感性与特异性的诊断指标。葛京平等运用ELISA法对10例膀胱癌患者和10例非肿瘤疾病患者尿液中Survivin进行检测,运用免疫组化法对41例膀胱癌患者术后病理组织和7例膀胱良性病变患者病理组织中Survivin进行检测,结果显示膀胱癌患者尿液中Survivin浓度与对照组差异有统计学意义(P
2 PTEN与膀胱癌
2.1 PTEN的基本结构
第10号染色体同源丢失性磷酸酶--张力蛋白基因(PTEN基因),又名MMAC1(mutated in multiple advanced cancer 1),是第一个被发现的具有磷酸酯酶活性的抑癌基因,定位于染色体10q23.3上,共有9个外显子、8个内含子,长200 kb,其mRNA长度5.5 kb;PTEN包括一个N端磷酸酶区域,一个与脂质结合的C2区域,和一个由约50个氨基酸组成的C端区域。PTEN是一个高度保守的蛋白,主要结构功能区位于N端,由1209个核苷酸编码一个含403个氨基酸的蛋白,产物的相对分子质量为56000,分布在胞质中,其编码的蛋白具有蛋白性磷酸酯酶活性和脂性磷酸酯酶活性[15];PTEN的C端也是肿瘤易突变区,是肿瘤检测突变的靶区,有一个50个氨基酸的C -末端(尾巴),移走它会降低PTEN的稳定性。
2.2 PTEN蛋白功能及作用机制 PTEN蛋白具有双重磷酸酯酶活性,可作用于磷脂和蛋白酯酶的位点使之脱磷酸化,其在PI3K/AKT信号传导通路中其关键性调控作用,通过是PIP3脱磷酸化为PIP2,达到抑制细胞周期的进展、阻止细胞生长和介导细胞凋亡的目的[16,17];PTEN通过对另一底物核心粘附激酶(FAK)的去磷酸化作用,抑制细胞的粘附、迁移,从而抑制肿瘤的扩散[18];蛋白激酶MAPK可激活促细胞分裂素,介导有丝分裂信号向胞核传导,调控细胞生长,PTEN能抑制MAPK途径上游中的ERK、RAS的活化以及Shc的磷酸化,从而对ERK/ MAPK信号途径起负调节作用,而PTEN基因还能抑制MAPK激酶的磷酸化,阻滞细胞生长周期于G1期,抑制了肿瘤细胞生长[19]。
2.3 PTEN与膀胱癌
2.3.1 PTEN与膀胱癌的发生发展 抑癌基因PTEN表达异常与膀胱癌的发生、发展密切相关。张建华等[20]用SP法对62例膀胱肿瘤组织和18例正常膀胱组织中PTEN蛋白和微血管密度(MVD)进行检测,结果发现62例肿瘤组织中PTEN蛋白的阳性率是53.2%(33/62),18例正常的膀胱组织中均有表达(18/18),PTEN的表达与肿瘤的分级呈负相关,肿瘤组织的MVD明显高于正常组织,PTEN表达与MVD呈负相关(P
参 考 文 献
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